沙芥露地栽培基质筛选试验

李 丹，张凤兰，杨忠仁，黄修梅，刘金泉

（1.内蒙古农业大学园艺与植保学院，内蒙古呼和浩特 010019；2.内蒙古农业大学职业技术学院，内蒙古包头 014109）

沙芥[Pugionium cornutum(L.)Gaertn]俗称沙盖、沙萝卜、沙白菜，是十字花科二年生草本植物。分布于我国和蒙古国的沙漠地带。叶丛生，叶片羽状深裂，灰绿色，较肥厚，富含粗蛋白、氨基酸、糖、纤维素和维生素C及钙、铁、锌、铜等元素。沙芥具有食用、药用、饲用和固沙等多种价值。根及叶有芥子味，并有清香风味，既能鲜食，又可腌酸菜或干制，营养价值高于白菜、萝卜、菠菜、芹菜等。据《中草药大典》记载，沙芥全株均可食用，有一定药用价值，具有行气、止痛、消食、解毒、宣散清肺等功效，可治疗消化不良、胸肋胀满、咳嗽有痰等症[1]。

天然沙芥的生长受诸多方面因素的制约，例如沙漠干旱的天气、水量较少等。人工露地沙芥的开发种植具有宽广的前景，可解决沙芥低产、生长受限等问题，调查发现，人工种植沙芥每667 m2产量约1 500 kg，目前市场收购价最低0.6 元·kg-1，每667 m2收入可达900元，经济效益十分可观[2]。研究发现，露地栽培基质与其原生质相比能够有效改善作物的生长环境、提高产量等，例如在“法国蓝”薰衣草在漳州地区露地栽培的基质筛选研究中发现不同的基质配比对薰衣草的长势、成活率、鲜花产量及鲜花质量均有一定程度的影响，在不同的生长阶段对薰衣草的影响有所不同，在营养生长阶段，对基质的通气孔隙度要求较高，薰衣草在通气孔隙高、持水孔隙度低的环境中的生长最好；生殖阶段根系对基质透气性要求有所下降[3]；在不同基质和栽培方式对组培半夏移栽成活及生长发育的影响中发现，在同一栽培方式下，不同基质配比对组培半夏移栽成活及生长发育影响不同，移栽至“泥炭土+沙土(1∶1)”和“泥炭土+沙土+珍珠岩”(1∶1∶1)（均为体积比）两种基质上，幼苗长势最好，生长健壮，成活率最高[4]；由3个茶梅新品种在杭州露地栽培的生态适应性试验中得出，基质配方为“60%黄泥+30%泥炭+10%黄沙”对茶梅的株高、冠幅均有明显的增加，叶片单位面积质量增加较为明显，叶色更浓绿，花色更鲜艳，盛花期也明显延长，单株花数和平均花径也比其他基质栽培有较大的增加[5]。可见，露地栽培有很好的应用前景。

本试验取沙芥原生境的沙子和人工栽培的土壤按照一定比例混合，筛选适宜沙芥大面积栽培的土壤改良基质，以期为沙芥规模化生产提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采用栽培槽，栽培槽大小为80 cm×20 cm×40 cm。沙子取自沙芥原生境毛乌素沙地（东经107°20'～111°30'，北纬37°27.5'～39°22.5'），沙子理化性质为：pH值8.72，含有机质2.72 g·kg-1、速效磷27.5 mg·kg-1、速效钾1.57 mg·kg-1。试验用土取自中国敕勒川现代农业博览园人工栽培沙芥地（东经110°34'，北纬40°35'），供试土壤为栗钙土，土壤基本理化性质为：pH值8.00，含有机质24.0 g·kg-1、全氮0.14%、全磷0.078%、全钾2.04%。

1.2 试验设计

试验共设5个处理，分别为对照T1（纯沙）、T2[V(土壤)∶V(沙子)＝1∶1]、T3[V(土壤)∶V(沙子)＝1∶2]、T4[V(土壤)∶V(沙子)＝2∶1]、T5（纯土），3 次重复，每个处理加入基质体积20%的羊粪。试验采用完全随机区组设计，于2022年5月20日在中国敕勒川现代农业博览园播种，统一水分管理。

1.3 测定指标及方法

出苗后，每5 d 测量一次株高，直至沙芥长至10～12 片真片[6]，测定产量、地上地下干鲜质量，根系长度、根数。

参照郭世荣[7]的方法测定基质的理化性质、土壤养分、土壤盐分。

用叶绿素测定仪（SPAD-502）测定从植株（植株达到4 片心叶）顶叶向下第三片功能叶的叶绿素含量。

试验数据用SPSSS 20.0 软件进行方差分析、显著性分析及主成分分析，采用Origin 进行数据分析及图表制作。

2 结果与分析

2.1 不同基质对沙芥生长的影响

2.1.1 不同基质对沙芥株高的影响

由图1可见，第5天时，T4的株高最高，为6.22 cm；T1 的株高最低，为3.76 cm。然后依次为T5、T3 和T2，其株高分别为5.38、5.24 和4.48 cm。随着植株的生长，各个处理之间开始出现较大差异，在40～45 d时，各个处理的植株生长趋于平缓，T1～T5的株高依次为29.52、27.94、30.42、32.48、26.58 cm；在45 d 时，T4的株高显著高于其他处理。

图1 不同基质栽培对沙芥株高的影响

2.1.2 不同基质对沙芥地上、地下干鲜重和根冠比的影响

不同处理对沙芥地上、地下部干鲜重、根冠比有显著影响（见表1）。T4地上部、地下部鲜重最大，分别为14.56、7.26 g，是T1（纯沙）的1.44、3.20 倍，是T5（纯土）的4.09、6.37 倍；T4 的地上部、地下部干重也显著高于其他处理，分别为2.52、0.31 g，是T1（纯沙）的1.85、1.07 倍，是T5（纯土）的3.88、1.94倍；T4的根冠比为0.13，与T1呈显著性差异，与其他处理间差异性不显著，是T1（纯沙）的59.10%，是T5（纯土）的46.43%。由此可见，T4 处理沙芥的植株和根系的生长优于其他处理。

表1 不同基质栽培对沙芥植株干、鲜重及根冠比的影响

2.1.3 不同基质对沙芥根系的影响

由图2可知，5个处理之间的根长表现出有显著性差异，其中T4的根最长，为26.73 cm，T5根最短（16 cm）。

图2 不同基质栽培对沙芥根长的影响

由图3 可知，根分蘖数T4 与T1 之间差异性不显著，但与其他处理均有显著性差异，且显著高于其他处理，T2、T3 和T5 之间差异性不显著，根分蘖数最少的处理是T5，显著低于其他处理。

图3 不同基质栽培对沙芥根数的影响

2.1.4 不同基质对沙芥产量的影响

沙芥产量如图4 所示，各个处理之间表现出有显著性差异，T4 的产量最高，为3 484.37 kg/667 m2，显著高于其他处理，T5 产量最低（2 687.88 kg/667 m2），是T5的77.14%。

图4 不同基质栽培对沙芥产量的影响

2.2 不同基质对沙芥叶片叶绿素和含氮量的影响

由表2 可见，叶绿素SPAD 值T1、T2、T3、T4 之间无显著性差异，但均与T5 形成显著性差异；T4 叶绿素SPAD 值最高，为35.23，最低的是T5，为17.40，各处理间叶绿素含量排序为T4＞T2＞T1＞T3＞T5。叶片含氮量T1、T2、T4之间差异性不显著，与T3和T5呈显著性差异；T4叶片的N含量最高，为32.50 mg·g-1，最低为T5（14.57mg·g-1）；各处理间叶片N 含量大小为T4＞T5＞T2＞T3＞T1。

表2 不同基质栽培对沙芥叶片叶绿素和含氮量的影响

2.3 不同栽培基质物理性质分析

2.3.1 不同栽培基质配方的理化性质

由表3 可知，不同处理的基质容重、通气孔隙和持水孔隙均呈显著性差异，基质容重T3 和T4 之间差异不显著，但显著高于T1、T2 和T5，最高值为T4（1.07 g·cm-3），最低值为T5（0.82 g·cm-3）；总孔隙度各个处理之间差异性皆不显著；通气孔隙度T1、T2、T4 与T5 之间表现显著性差异，且显著高于T5；持水孔隙度T1、T3、T4 之间差异性不显著，但显著高于T2 和T5；T4 处理土壤理化性质中的各项指标均为最高。

表3 不同栽培基质配方的理化性质

2.3.2 土壤养分分析

从表4 可以看出，不同处理土壤养分的各个指标之间差异显著，T4的有机质含量、总氮含量、总磷含量、总钾含量和碱解氮含量与其他处理之间差异显著，显著高于T1（纯沙）和T5（纯土）；速效磷含量T2 最高（127.96 mg·kg-1），与T3 之间差异性不显著，是T1（纯沙）的1.10倍，是T5（纯土）的9.50倍；速效钾含量T3 最高，与其他处理之间差异显著，T5 最低（940 mg·kg-1），是T3 的64.60%；在各基质配方的化学性质中，T4 与T1、T5 相比均有提高，表明T4 的养分高于T1和T5，能为植株提供更多的养分。

表4 不同栽培基质配方的土壤养分

2.3.3 土壤盐分分析

如图5所示，土壤盐分含量T2、T4与各处理之间均表现显著性差异，但两者之间差异性不显著；T1、T3、T5三个处理之间也表现显著性差异，T5的土壤盐分含量最高（3.79 mg·g-1），T3土壤盐分最低（2.01 mg·g-1）；各处理间土壤盐分含量排序为T5＞T2＞T4＞T1＞T3。

图5 不同基质栽培对沙芥土壤盐分的影响

2.4 植株生长性状与产量的相关性分析

为了考察沙芥不同农艺性状与产量之间的关系，对测定的14个数量性状与产量进行相关性分析，结果见表5。土壤容重与气水比、土壤盐分、根长显著正相关（p＜0.05）；总孔隙度与持水孔隙度显著正相关（p＜0.05）；通气孔隙与地下部干重极显著负相关（p＜0.01）；持水孔隙与地下部干重显著负相关（p＜0.05）；气水比与地上部干重显著正相关（p＜0.05），与根冠比极显著负相关（p＜0.01）；地上部干重与土壤盐分显著负相关（p＜0.05）；地下部干重与根长显著正相关（p＜0.05）；根冠比与土壤盐分显著负相关（p＜0.05），与叶绿素含量极显著正相关（p＜0.01）；叶绿素含量与叶片N 含量呈极显著正相关（p＜0.01）；产量与叶片N 含量、根长显著正相关（p＜0.05）。由此得出，各个数量性状之间相互关联程度较高，有必要对上述指标进行主成分分析。

表5 沙芥植株生长性状与产量的相关性分析

2.5 主成分分析

如表6 所示，通过主成分分析发现前两个主成分的贡献率分别为71.297%、28.703%，契合条件，表明上述提取的两个公因子能够代表所观测的14 项指标，所以原来的观测因子可以由这两个主成分来代替，这样就避免了对所有数据进行繁琐分析。第一主成分的特征值为9.982，贡献率达到了71.297%，以产量的影响为主；第二主成分的特征值为4.018，贡献率为28.703%，以通气孔隙为主。

表6 主成分分析

可以利用因子得分矩阵表，把所观测的所有成分由各个变量的线性组合代替，进而得出各个处理的主要成分得分具体情况，最后再结合主成分的特征值和贡献率得出具体排名。由表7 可以看出，T4 的综合得分最高，且远高于T1、T5，这表明T4 基质配方更有利于沙芥的生长，与其他基质配方相比，T4为最适宜沙芥生长的基质配方。

表7 因子得分矩阵表

3 小结

在无土栽培中最重要的部分就是基质育苗，所以基质育苗在植株幼苗生长过程中有重要作用，怎样保持基质养分、保证植株生长过程中稳定的水分供应、怎样能够保证根际环境条件的稳定协调、是否具有良好的透气性和缓冲性能等，均有必要开展研究。在栽培过程中基质的孔隙状况直接由其总孔隙度体现，植株在总孔隙度大、通气孔隙大的基质中能够健壮生长，总孔隙度大，说明基质较轻、较疏松，能够容纳空气和水的能力也更强，植株更容易扎根。在本试验中，T4土壤理化性质中的总孔隙度、持水孔隙度均明显高于其他处理，所以，T4与其他处理相比是最适宜沙芥生长的基质配方；从沙芥的株高来看，沙芥在T4的基质中生长最高，显著高于T1、T5，说明T4 的基质与原生境相比能够提高植株的株高。植物的光合能力由植物的叶绿素体现出来，植物通过光合作用来补充生长所需的能量，因此反映植株的生长情况叶绿素含量是不可缺少的指标，本研究中，T4处理的叶绿素含量显著高于其他处理，说明沙芥在T4基质中能够积累更多的有机物。植株随着时间的推移会进入生长后期，生长缓慢，有机物合成减少，逐渐进入衰老期，而衰老期的植株营养物质含量会明显减少，例如叶绿素、N 含量等，沙芥在T4 中的叶绿素含量、N 含量最高，也说明T4 最适宜植株生长；土壤盐分T5 最高，盐分含量高会造成吸水量减少，会使植物细胞原生质受到损伤，蛋白质的合成受阻，妨碍气孔保卫细胞的淀粉形成过程，气孔不能关闭，植物容易干旱枯萎。综上所述，T4[V(土壤)∶V(沙子)＝2∶1]是最适宜沙芥生长的基质。