台农71菜用甘薯水培营养液配方筛选

李润根，卢其能，刘佳丽

(宜春学院生命科学与资源环境学院 江西省作物生长发育调控重点实验室，江西 宜春 336000)

无土栽培是指采用固体基质固定植物或让根系直接生长在液体中，用营养液而不是土壤提供营养的一种栽培方法[1]，有时也称水培。无土栽培可以追溯到公元前数百年前，例如古代的埃及、巴比伦、墨西哥等国家已经出现水耕栽培[2]，我国古代也有像“流动菜园”这样的原始无土栽培方法[3]。而真正具有深远意义的无土栽培科学技术研究是从德国科学家萨奇斯(Sachs)和克诺普(Knop)开始的，他们在1859—1869年自己配制营养液来培养植物并获得了成功[4]。无土栽培的核心要素在营养液，它是为植物提供生长所需营养的主要来源。营养液内要求含有植物生长必需的各种营养元素，并且可以根据具体植物的具体栽培条件进行合理调整，以保证能给植物提供正常生长所需的营养[5]。因此，研究甘薯在不同营养液的生长情况，可以为寻找适合甘薯水培的营养液提供参考和借鉴。

甘薯(Ipomoeabatatas)，又名红薯、红苕、红芋等，原产美洲，为旋花科甘薯属蔓生草本植物，菜用薯尖，又称菜用甘薯、叶用甘薯、薯尖、苕尖等，以幼嫩的茎叶供食，且其中含有较高的营养价值，在国际上有着“长寿蔬菜” “蔬菜皇后”的美誉，深受消费者喜爱[6]。随着消费者对高品质蔬菜的需求越来越大[7]，提高蔬菜生产效益势在必行。水培种植是目前我国推广越来越广泛的设施栽培方式之一[8]。水培蔬菜不仅方便管理，能高效利用空间，还能大大缩短蔬菜的生长周期[9]，配套园艺设施如大棚，在生产中往往能实现反季节栽培。反季节栽培可以满足消费者在淡季对蔬菜的需求，经济效益不言而喻。目前，对甘薯进行水培方面的研究较少。探索适合甘薯的营养液，从而提高甘薯的生产效益和经济效益，为甘薯水培生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

菜用型甘薯品种台农71。

1.2 方法

试验自2019年3月15日至4月28日，在宜春学院基地大温室棚内进行。室内试验在江西省作物生长发育调控重点实验室进行。试验分3次进行，第1次试验时间为3月15日至4月7日，第2次试验时间为3月26日至4月19日，第3次试验时间为4月5—28日。

营养液：改良Hoagland全营养液(考虑到大规模培养时不同试剂的价格成本，根据营养元素等量置换，下同)、改良日本园试全营养液(修改)、Knop全营养液、Copper全营养液[10]和华南农业大学叶菜类A(华南农大A)全营养液。以上配方均用pH为7.63的自来水配制。5种营养液微量元素为通用配方，大量元素配方见表1，3次重复。

表1 5种营养液的大量元素 单位：mg·L-1

注：华南农大A表示华南农业大学叶菜类A。表2同。

实验设6个处理，分别为5种营养液和自来水(对照，CK)。每次试验周期为24 d。试验前，将植株定植于装有150 mL营养液或自来水的培养瓶内，标记凹液面高度。每4 d记录瓶中液面下降高度，记录后在培养瓶内加入自来水，直到凹液面达到原标记线处。每6 d对每株植株进行指标测定。3次重复中，第1次与第3次重复样本均为带顶端的植株，第2次重复样本均为不带顶端的植株。

1.3 测量指标

试验的待测指标分别为：鲜质量、株高、叶片数、芽数目、主根数目和蒸腾液面差。采用千分之一电子天平称量鲜质量，采用数显游标卡尺测量株高、蒸腾液面差，采用目测计数法计算叶片数、芽数目、主根数目。

1.4 数据整理

采用Excel 2010和SPSS 22进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 营养液对植株株高、叶数和根数的影响

不同营养液中甘薯的净增株高不同。华南农大A净增株高最大(12.0 cm·株-1)，其次是Copper(11.5 cm·株-1)，对照净增株高最小，为2.6 cm·株-1。5种营养液中甘薯的净增株高均显著高于对照(表2)。

表2 不同营养液对植株株高、叶数和根数的影响

注：同列数据后无相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

不同营养液中甘薯的叶片净增数量不同。Knop、华南农大A中甘薯的叶片净增数量分别为10.0、8.5叶·株-1，自来水中甘薯的叶片净增数量最少，为3.7叶·株-1，但各处理间差异不显著(表2)。

Knop中甘薯的根系数量最多，为44.0条·株-1。改良日本园试和自来水中甘薯的根系数量最少，均为24.2条·株-1(图1和表2)。

图1 台农71在不同营养液培养24 d的生长情况

2.2 不同营养液对甘薯芽数目的影响

甘薯的发芽数体现植株产生分枝的能力，在不同营养液中，台农71芽数目变化多呈现先上升后下降、再升高情况(图2)，主要是因为前期生根阶段伴随着发出许多芽，后期因为部分芽获得生长优势而长成了新的分枝，在生长过程中夺取了其他新芽的养分而使部分弱势芽枯萎，导致芽数出现下降，下降后，优势生长的芽伸长到一定长度产生少量新的分枝，从而出现芽数再升高。第24天华南农大A的芽数目最多，为2.67个·株-1，日本园试配方最少。自来水中与其他营养液中一样，台农71芽数目也先升后降，再升高。

图2 不同营养液对台农71芽数目的影响

2.3 不同营养液的蒸腾液面差

在台农71的生长过程中，蒸腾液面差出现2个高峰，第1个小高峰出现在第4天，主要因为那几天的气温高，平均最高气温有29 ℃，导致植株的蒸腾作用、营养液的蒸腾作用加快，蒸腾液面差增大；第2个小高峰是在植物逐渐恢复生命活力后，随着植株的叶片数增多、叶面积增大，植株生长需要更多的养分和更强的蒸腾作用，因此，蒸腾液面差继续增大(图3)。后期蒸腾液面差下降可能是由于在试验过程中没有添加更多营养液而只是添加水，由于营养不够，植株提前进入衰老状态，生长速率开始减弱，蒸腾速率也出现下降。消耗营养较慢的是华南农大A和改良的Hoagland。

图3 不同营养液蒸腾液面差变化

2.4 对甘薯鲜质量的影响

不同营养液中台农71的鲜质量不同。培养24 d，改良Hoagland中台农71的鲜质量平均增量最大，达6.87 g·株-1；其次是改良的日本园试，鲜质量为6.77 g·株-1。自来水中台农71的鲜质量平均增量最小，为1.14 g·株-1，显著小于5个营养液处理，不同营养液之间差异不显著。表明营养液可以显著促进甘薯生长(表2)。

3 小结与讨论

植株的生长状态受多种因素的综合影响，因此，需要综合考虑每个配方对甘薯鲜质量、株高、根数目、叶片数、芽数目的影响。鲜质量增加较多的是改良Hoagland、改良日本园试和华南农大A；株高增加较多是华南农大A和Copper；根系数量增加较多的为Knop、华南农大A和改良Hoagland；植株叶片净增数量较多的是Knop和华南农大A；芽数目增加最多的是华南农大A；消耗营养较慢的是华南农大A和改良Hoagland。综合来看，华南农大A较适宜台农71液体培养。台农71在改良日本园试和自来水中培养24 d，根系生长平均增量相同，具体原因需要进一步探讨。

李灿等[11]研究表明，与Hoagland相比，日本园试配方可显著提高苋菜、芥菜、菜心、生菜、油麦菜的产量，且叶菜的株高、茎粗、叶宽和叶长等外观品质方面明显优于Hoagland配方。在本试验中改良Hoagland、改良日本园试可以促进甘薯鲜质量增加，对株高的促进效果不显著。这可能是因为试验材料不同，本试验的Hoagland和日本园试配方均为改良后的配方。覃华勇等[12]研究表明，日本园试最适宜湘菜薯2号等菜用薯的水培。本试验结果与此不一致，可能是甘薯品种不同或配方修改所致。陈晓红等[13]研究认为，华南农大A对秋冬季豆瓣菜的产量和品质的促进作用优于Knop、Copper和日本园试，本实验结果与此基本一致。