不同复配基质对南方设施金线莲生长及品质的影响

王 涛， 黄语燕， 陈永快， 兰 婕， 张剑亮， 康育鑫

(福建省农业科学院数字农业研究所，福建福州 350003；2.龙岩草韵堂农业科技发展有限公司，福建龙岩 364214)

金线莲[(Wall.) Lindl.]为兰科开唇兰属的一种多年生草本植物，主要分布在我国福建、浙江、江西以及台湾等地区。作为一种名贵药用植物，可以全草入药，富含多糖、黄酮类、氨基酸、生物碱等成分，具有抗衰老、增强人体免疫力等作用，还被用于预防和治疗糖尿病、高脂血症、肝炎、肿瘤等疾病，其中特有的金线莲苷成分具有修复受损胰岛细胞并恢复正常胰岛素分泌的作用。金线莲喜阴凉及潮湿的环境，其生长最适温度为20～28 ℃，低于10 ℃时生长速度缓慢，高于30 ℃时会产生高温胁迫，影响其生长。目前，金线莲人工栽培主要有林下栽培和大棚设施栽培2种模式，其中大棚设施金线莲栽培上鲜有针对无土基质配方的报道，不同配方基质理化性质对金线莲生长及营养成分的影响需要进一步明确。吴显芝等研究发现，基质配方营养土 ∶黄壤土=3 ∶1(体积比)于林下育苗盆种植金线莲，效果最佳；童晨晓等研究发现，70%泥炭土+30%废菌棒+木醋液处理的金线莲生长状况最佳，且维生素C、黄酮、多糖、总酚、游离氨基酸等含量均优于纯泥炭土栽培；朱建军等研究发现，基质配比为泥炭 ∶河沙 ∶花生壳=4 ∶2 ∶2时，3种不同品种金线莲移栽存活率最高且株高、径粗、植株鲜质量、最长根长度、根直径达到最大值。甘金佳等利用8种栽培基质进行金线莲栽培测试，发现不同栽培基质可明显影响金线莲的成活率，其中堆沤发酵后的木糠为最佳栽培基质。金线莲作为一种高附加值的药用作物，近年来研究越来越多，但是系统性的从基质配方研究的相对较少，大部分研究仅停留在成活率及生长性状等方面。金线莲经济价值高，但植株矮小，根系不发达且生产缓慢，对环境要求高，且金线莲种子不具胚乳，需与真菌共生才能实现种子萌发生长；加上外界人为采摘及虫兽捕食等原因，导致全国范围内的野生金线莲均处于资源匮乏状态。为了能够稳定地进行金线莲设施规模化生产，试验以南方温室大棚室内无土栽培的金线莲为研究对象，采用不同栽培基质进行混配，在设施大棚环境内进行金线莲栽培生长测试研究，探索栽培前后不同配方的理化性质、金线莲生长性状及养分含量的差异，明确不同栽培基质对其生长及养分积累的影响，为福建省设施金线莲无土栽培基质配方提供依据和参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以“红霞”金线莲为供试材料，由龙岩市三禾农业科技有限公司提供。以草炭、珍珠岩、蛭石作为复配基质材料。草炭采用德国K牌草炭土，珍珠岩(0～10 mm)和蛭石(0～5 mm)购自众耕(厦门)农业科技有限公司。栽培穴盘采用45 cm×45 cm×10 cm的塑料正方形育苗盘，购自福州市仓山区护花使者园艺资材商行。

1.2 试验方法

试验于2020年2月4日至9月25日在福建省农业科学院薄膜小温室和生理生化实验室内进行。基质混配时间为2月4日，金线莲定植时间为2月5日。试验共设8个配方，每个配方重复10次。将草炭与珍珠岩、蛭石以不同的体积比配成复合基质，各配方的基质配比见表1，以全草炭作为对照，将混配好的基质倒入正方形育苗盘内，基质高度为 5 cm，每盘内种植81株(9×9)金线莲，每个配方种植10盘，随机抽选3盘用于后续数据采集。

表1 复合基质配方设计

金线莲栽培前，先将其组培苗放入温室内用自然光照炼苗30 d，炼苗前15 d不打开瓶口，15 d后打开组培瓶盖炼苗。2月5日用小锤子将组培瓶轻轻敲碎将组培苗整批取出，用水冲洗干净，保证根部无培养基残留，随后用1‰高锰酸钾稀释液浸泡全株2 min，取出后将根部再次清洗干净后定植于育苗盘基质内。定植后置于薄膜小温室药用作物栽培区移动苗床上进行统一管理，营养液通过水肥一体化控制系统进行自动喷灌，每天09：30、14：30喷淋，每次喷淋3 min，阴天仅早上喷淋1次，遮阳网全天开启，确保金线莲生长过程光照和养分均一致。营养液母液配方为每200 L水中添加A液：Ca(NO)16 kg，KNO6 kg；B液：KHPO3 kg，MgSO10 kg，EDTA-Fe 460 g，MnSO120 g，ZnSO60 g，CuSO4 g，(NH)MoO·4HO 1.5 g，HBO60 g。在2月20日及9月20日测定基质的理化性质及金线莲形态指标、生理指标。自2月20日起，每个月测定1次金线莲株高和茎粗变化；9月20日测定金线莲营养指标。金线莲采收时间为9月20日。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 基质的理化特性测定 容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度等参照连兆煌的饱和浸提法测定；pH值采用pHS-25台式酸度计测定，EC值采用DDS-307电导率仪测定。

1.3.2 金线莲测定项目及方法 鲜质量和干质量采用JJ223BC型电子天平(感量为0.1 mg)测量；根冠比为地下部鲜质量与地上部鲜质量的比值；折干率=全株干质量/全株鲜质量×100%；节间距=株高/节间数；茎粗采用MNT-200锌合金数显游标卡尺测量，以子叶下部节间为基准点；株高及根长采用刻度尺进行测量，从植株基部至主茎顶部(即主茎生长点)之间的距离为株高；最大叶面积用 YMJ-B 型叶面积测定仪进行测量。单位面积产量=39 525盘/hm×81株/盘×单株产量×成活率，其中39 525为1 hm苗床可种植穴盘数。取样时，每个配方分别抽取10株长势一致且具有代表性的金线莲，重复3次。

超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)法测定，过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定，过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收比色法测定，游离氨基酸含量采用茚三酮试剂显色法测定，有机酸含量采用氢氧化钠滴定法测定，黄酮含量采用紫外分光光度法测定，多糖含量采用苯酚-硫酸法测定。取样时，随机选取各配方下长势一致的金线莲，将整株剪碎混匀后进行称量，重复3次。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel、DPS软件进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理配方的理化性质分析

由表2可知，对于新配基质，草炭与珍珠岩互配过程中，随着草炭用量的增加，基质容重及持水孔隙度呈现上升趋势，通气孔隙度及pH值呈现下降趋势；草炭与蛭石互配过程中，随着草炭用量的增加，容重和pH值呈现上升趋势，持水孔隙度呈现下降趋势。容重指标以配方T最高，达到0.335 g/cm，与其他配方之间存在显著差异(<0.05)；总孔隙度和EC值以配方T最高，分别为60.831%和 464.500 μS/cm，均与其他配方之间存在显著差异(<0.05)；通气孔隙度及pH值以配方T最高，分别为22.835%和7.095，与其他配方存在显著差异(<0.05)；持水孔隙度以配方T表现最佳，为47.074%，T次之，与除T外的其余配方之间存在显著差异(<0.05)。在9月20日金线莲采收后，基质理化性质也发生了一定的变化，其中容重及通气孔隙度下降，总孔隙度、持水孔隙度及EC值上升，而pH值变化无规律性。

表2 不同处理配方的理化性质

2.2 不同处理配方对金线莲形态指标的影响

2.2.1 不同处理配方对金线莲株高的影响 由图1可知，金线莲的株高在2—8月间增长较低，而8—9月间增长相对较快。金线莲生长速度缓慢，试验期间株高仅从6.83～7.57 cm增加到8.97～11.13 cm，仅增加了1.80～3.57 cm。至采收时期，配方T株高表现最佳，达到11.13 cm，与除T和T外的配方之间存在显著差异(<0.05)，而配方T、T、T、T、CK之间差异不显著。至采收时期，金线莲株高表现为T>T>T>T>CK>T>T>T。

2.2.2 不同处理配方对金线莲茎粗的影响 由图2可知，金线莲茎粗在2—8月间从2.33～2.99 mm增长至3.37～4.71 mm。栽培初期(2—3月)及8—9月之间，茎粗涨幅较大，而3—8月间涨幅较小。至采收期时，配方T茎粗表现最佳，配方T次之，配方T与除配方T外的各个配方之间存在显著差异(<0.05)。至采收期时，金线莲茎粗表现为 T>T>T>T>T>T>T>CK。

2.2.3 不同处理配方对金线莲农艺性状指标的影响 由表3可知，经过15 d的种植后，金线莲成活率均达到100%；至采收期，金线莲的成活率虽出现了略微下降，但均高于90%，其中以CK和配方T成活率最高，但各个配方之间无显著差异。金线莲节间数栽培初期仅为3～4节，采收时为5～6节，平均增加2节，其中配方T采收时节间数最多，为6节，与配方T、T间存在显著差异(<0.05)。节间距栽培初期为1.460～2.106 cm，采收时为1.694～1.986 cm，节间距与作物徒长存在一定的相关性，除CK和配方T、T节间距下降，其余配方节间距均增加，但各个配方之间均无显著差异。最大叶面积方面，栽培初期，其范围为2.927～4.124 cm，而采收时可达4.746～8.177 cm，以配方T表现最佳，与除配方T外的各个配方之间存在显著差异(<0.05)。根长方面，栽培初期仅为3.233～4.067 cm，采收期基本达到9.400～12.000 cm，其中配方T表现最佳，但无论是栽培初期还是采收期各个配方之间均无显著差异。根数方面，栽培初期，各个配方根数均为4条，且各个配方无显著差异，到了采收期，根数在4.333～5.667条，其中配方T表现最佳，与配方T、T、T之间存在显著差异(<0.05)。

表3 不同处理配方下对金线莲成活率及农艺性状指标的影响

2.2.4 不同处理配方对金线莲质量、折干率及根冠比的影响 由表4可知，栽培初期，金线莲地上部鲜质量为0.868～1.276 g，其中以配方T表现最佳，与CK和配方T间存在显著差异(<0.05)。采收期时，地上部鲜质量为2.223～3.665 g，其中以配方T表现最佳，与除配方T、T外的其余配方存在显著差异(<0.05)；配方T的地上部鲜质量含量最低，与配方T相差1.442 g。地下部鲜质量及干质量在栽培初期及采收期，各配方间均无显著差异；地上部干质量在栽培初期以配方T表现最佳，可达0.140 g，与CK、配方T及T间存在显著差异(<0.05)；采收期时，配方T表现最佳，可达0.371 g，与除配方T、T外的各配方间存在显著差异(<0.05)；配方T地上部干质量含量依旧最低，仅为0.233 g。折干率在栽培初期为9.120%～10.867%，其中以配方T表现最佳，配方T次之，CK表现最差；采收期折干率为9.546%～11.933%之间，以配方T表现最佳，与除配方T、T外的各配方存在显著差异(<0.05)；配方T最低，仅为9.546%。根冠比在金线莲栽培过程中呈现下降的趋势，栽培初期为0.610～1.090，栽培后期为0.349～0.588，且各配方间无显著差异。

表4 不同处理配方下对金线莲鲜干质量、折干率及根冠比的影响

2.3 不同处理配方对金线莲生理指标的影响

由图3可知，金线莲采收时SOD活性为42.196～120.459 U/g，其中CK的SOD活性最高，配方T次之，配方T活性最低，两者之间相差1.85倍，且各配方间均存在显著差异(<0.05)。SOD活性表现为CK>T>T>T>T>T>T>T。

由图4可知，金线莲采收时POD活性为0.882～9.719 U/(g·min)，其中以配方T最高，它与其余配方之间存在显著差异(<0.05)；CK和配方T次之，而配方T最低，它与除配方T外的各个配方间也存在显著差异(<0.05)。POD活性表现为T>T>CK>T>T>T>T>T。

由图5可知，金线莲采收时CAT活性为1.243～5.385 U/(g·min)，配方T最高，与除配方T和T外的其余配方间存在显著差异(<0.05)；CK和配方T最低。CAT活性表现为T>T>T>T>T>T>CK>T。

2.4 不同处理配方对金线莲品质指标的影响

由表5可知，金线莲游离氨基酸含量为19.878～29.415 mg/100 g，其中配方T含量最高，与其余配方均存在显著差异(<0.05)，比含量最低的配方T高47.98%。有机酸含量为0.020%～0.025%，随着草炭使用比例增加而呈上升趋势，以配方T含量最高，与除CK外的其他配方存在显著差异(<0.05)；配方T含量最低，与其余配方也存在显著差异。黄酮含量为6.028～14.824 mg/g，以CK含量最高，配方T次之，2个配方与其余配方存在显著差异(<0.05)；配方T的黄酮含量最低，也与其他配方之间存在显著差异(<0.05)。多糖含量为36.424～53.742 mg/g，配方T含量最高，与其余配方存在显著差异(<0.05)，比含量最低的配方T高47.55%。

表5 不同处理配方下对金线莲品质指标的影响(2020年9月20日)

2.5 不同处理配方对金线莲产量的影响

由表6可知，金线莲单株产量为3.204～4.759 g，其中以配方T单株产量最高，与除配方T外的其余处理存在显著差异(<0.05)，比最低配方的T提高了48.53%。单位面积产量建立在单株产量及成活率的基础上，本次试验中配方T的产量最高，与配方T、T、T、T存在显著差异(<0.05)，在草炭与珍珠岩混配过程中以草炭添加含量60%效果最佳，在草炭与蛭石混配过程中以草炭添加量75%效果最佳，草炭、珍珠岩、蛭石三者混配效果最差。草炭与珍珠岩及蛭石单一混配时，添加不超过40%珍珠或不超过25%蛭石效果优于纯草炭栽培。单位面积基质成本以全草炭最高， 通过添加珍珠岩和蛭石可以相应地降低生产成本。

表6 不同处理配方下对金线莲产量及成本的影响(2020年9月20日)

3 讨论

3.1 不同基质配方对金线莲生长的影响

栽培基质是影响金线莲栽培成活的关键环节之一，其配比及理化性质的差异能够对金线莲生长及有效成分的积累造成一定的影响。金线莲一般生长于温凉潮湿环境及富含腐殖质较多的土壤当中，因此要求基质需具备疏松透气、具有一定保水保肥且排水性能好等特点，且无病菌和虫害潜藏为宜。本研究表明，在栽培初期通过在基质中添加一定量的珍珠岩及蛭石，可以降低复配基质中容重含量，增加通气孔隙度，但添加珍珠岩会降低持水孔隙度、提升pH值，而添加蛭石会增加持水孔隙度含量、降低pH值。栽培结束后，容重及通气孔隙度下降，总孔隙度、持水孔隙度及EC值上升，但pH值变化无规律性。因此，可以通过添加珍珠岩及蛭石作为辅料，用于调节基质的理化性质，使其更适合金线莲根系生长。

生物量是用于判断作物是否存活及移栽后生长状况的重要指标，也是评价药材栽培品质的重要指标。通过测定金线莲生物量及主要的农艺性状，探索不同复配基质对金线莲生长的影响。本研究表明，金线莲生长速度较为缓慢，尤其是株高，从定植至采收期，仅增加1.80～3.57 cm，与陶子曦在林下仿野生栽培金线莲得到的结论相似。成活率是基质栽培的先决条件，魏翠华等利用泥炭土作为主基质种植金线莲，发现可以增加金线莲组培苗移栽的成活率，本试验所使用的7种基质配方金线莲存活率均高于90%，与其结果相一致。但是从节间数、节间距、最大叶面积、根数及根长等农艺指标上来看，各配方存在一定的差异性，总体来看配方T和配方T表现最佳。本试验地上部鲜质量及干质量以配方T表现最佳，配方T和T次之，而地下部鲜质量及干质量无明显差异。折干率与产量有较大的相关性，因此在中草药栽培中具有重要的指导意义。本次试验表明，栽培初期至采收期金线莲折干率基本上呈现上升趋势，但是前后差异不大，但各配方间有一定的差异性，其中配方T最佳，配方T和T次之。由上述的各农艺性状总体来看，配方T植株生长最好，配方T、T、T较佳，说明在主基质草炭为金线莲提供所需养分的基础上，添加珍珠岩、蛭石能够调节基质的孔隙度，减少基质板结，这与张丽萍的结论相一致。

3.2 不同基质配方对金线莲生理及品质的影响

SOD、CAT及POD是植物抗氧化保护系统的重要组成部分，能够清除活性氧，保证细胞正常的生理功能。本研究SOD活性以CK和配方T较高，POD活性以CK、配方T及T较高，而CAT活性以配方T和T较高，说明这4种配方下金线莲抗逆性较强。参照采收时基质的理化性质可以发现，4种配方容重及通气孔隙度较高，EC值及pH值相对较低，而CK的总孔隙度、持水孔隙度、EC值及pH值更是所有配方数值中最低的，说明金线莲生长过程中基质质量不宜过大，保水保肥及透气性能要好，且酸碱度需适中为佳。

黄酮类化合物是作物次级代谢产物，种类繁多且结构复杂，具有抗氧化、抗肿瘤、保肝及治疗糖尿病等作用。本研究表明，在草炭中单一添加珍珠岩或蛭石作为辅料时，使用比例不超过50%金线莲中黄酮含量积累最多。多糖是一种天然的抗氧化剂，能有效清除氧自由基和抑制脂质过氧化，具有抗糖尿病、抗致癌和降血脂等作用。本研究表明，配方T多糖含量最高，配方T次之，说明在草炭中添加不超过40%的蛭石能够有效促进金线莲中多糖含量的积累。有机酸是一种含羧基的化合物，同样具有抗氧化、抗癌、护肝和提高免疫力的作用。本研究发现金线莲有机酸含量较低，为0.020～0.025%，其中以配方T含量最高。游离氨基酸是一类非蛋白质氨基酸，可直接被人体吸收，具有调节生物体生长发育和组织修复更新等作用。本研究表明，配方T游离氨基酸含量最高，配方T和T含量最低，说明在草炭中添加蛭石对游离氨基酸的积累优于添加珍珠岩的处理，可能是因为珍珠岩质地轻，且不保水，因此对金线莲游离氨基酸的积累产生了一定的阻碍作用。

3.3 不同基质配方的效益分析

产量是衡量试验是否成功的最主要指标之一，本研究表明，金线莲单株产量为3.204～4.759 g，配方T的单位面积产量最高，其次是配方T，较CK分别增加了23.54%、16.23%，说明在草炭基质中添加珍珠岩及蛭石能够有效提高金线莲产量，其中蛭石最佳添加比例为25%，珍珠岩最佳添加比例为40%。目前福建省市面上草炭价格约600元/m，珍珠岩和蛭石约300元/m，667 m用基质约 27 m，具体基质使用成本可见表6，通过搭配珍珠岩和蛭石，可以降低纯草炭栽培的基质成本，以产量最高的配方T为例，可节省成本约2 025元/667 m，产量次之的配方T则可以节省成本约3 240元/667 m。

4 结论

本研究表明，在设施大棚金线莲无土栽培中，在主基质草炭中添加40%比例的珍珠岩或者添加25%比例的蛭石，产量优于全草炭栽培，其中产量最优配方为草炭 ∶蛭石=3 ∶1(体积比)。金线莲根系生长弱，因此对基质的理化要求高，通过在草炭中添加珍珠岩及蛭石，不仅可以调节复配基质中容重、各孔隙度等理化性质，防止基质栽培后期出现板结，还能够有效降低基质成本，提升经济效益。本试验主要集中在复配基质理化性质差异对金线莲生长及品质的影响，后续研究将以本次筛选出的配方进一步开展人工光源对金线莲主要成分的响应及新型栽培模式等相关试验。