菊芋塊莖基質漂浮育苗營養機理研究

李 杰，李青峰，姚季倫，羅賽男，唐桂梅，張 力，劉 洋，易志龍

（1.信陽市農業科學院，河南 信陽 464000；2.湖南省園藝研究所，湖南 長沙 410125；3.湖南生物機電職業技術學院，湖南 長沙 410129）

菊芋屬菊科向日葵屬洋姜種，又稱洋姜[1]， 多年生草本植物。菊芋耐寒、耐旱、耐鹽堿[2]，非常適宜在干旱半干旱的荒漠土地以及鹽堿地區種植，可作為鄉村生態景觀植物成片種植，也是保持水土、防風固沙和改良土壤的優良作物[3]。其藥用價值十分顯著：菊芋根莖均可入藥，切片烘干制成茶飲，沖泡時會散發出綿厚的烘焙香味，是天然的保健良藥[4]；菊芋花可觀賞，制成菊茶后，內含特有的菊芋花色素苷，該成分具有抗氧化[5]、消炎[6]、抗突變[7]、降糖、降壓、降脂[8]、美容養顏、調理氣色等功效[4]；菊芋深加工后的菊粉、高果糖漿、低聚果糖等系列產品被稱為“第三代糖原”，是世界范圍內公認的保健功能性食品[9]。菊芋及其莖葉是一種優良的家畜飼料，也可以用來發酵生產乙醇[10]。

菊芋種苗目前一般采用塊莖（芽）營養土繁育[1,11-12]，以土壤為基礎，無法避免土傳病害與人為難以控制的土壤理化性質所造成的負面影響，這一定程度上制約著壯苗的培育[13]。漂浮育苗技術是一項集無土栽培、營養液栽培、容器栽培、保健栽培等優勢于一體的規模化、工廠化育苗新技術，在集約化管理、生產效率和培育種苗素質方面具有管理與技術優勢[14]。筆者研發了一種環保節能、成本低的菊芋塊莖基質漂浮育苗方法，并對其營養機理進行了探索。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

育苗基質：自配，由鋸末、珍珠巖、菌渣、谷殼等廢棄物組成。生物有機肥：湖南浩博生物科技有限公司生產。試驗容器：50孔泡沫育苗漂浮盤。

育苗配方配比及營養成分見表1。配方1主要成分為鋸末，配方2—5主要由不同比例的鋸末和珍珠巖、菌渣、谷殼等廢棄物和生物有機肥組成。各配方均重復3組（即3個漂浮盤）。

1.2 試驗方法

2019年1 月18 日播種，將菊芋塊莖切成1.0～1.5 cm見方的小塊，每塊上面附1個芽，插播于50孔泡沫漂浮盤基質中，每個配方處理播3個漂浮盤。插播完成后薄撒1層基質且覆蓋住塊莖。試驗在湖南省園藝研究所加溫雙層保護溫室內進行。大棚由保溫系統、內外遮陰網和水簾降溫系統組成，棚內低溫5～10 ℃，高溫30～35 ℃，濕度60%～80%。

1.3 測定指標及數據分析

2019年3 月20 日，各處理選取30株測量植株性狀（株高、莖粗、葉片數、總根數、鮮質量等），所有樣品總氮、總磷、總鉀、總養分、鈣、鎂、硫、鐵、酸度、水分檢測化驗由湖南省土壤肥料研究所根據相關項目國家標準進行。用意大利HANNAHI99121便攜式土壤酸度計測試基質pH值。

為了研究菊芋基質漂浮育苗的營養機理和最佳配方，根據2019年3月20日植株測量結果，按照徐向宏等[15]和張琪等[16]的方法采用SPSS 15.0軟件和Excel對所有配方數據進行分析（通徑分析和系統分析）。

表1 基質配方營養成分

2 結果與分析

2.1 菊芋生長發育考察結果分析

2.1.1 菊芋基質配方試驗方差分析

菊芋基質配方試驗結果（表2）表明：配方2和配方3生長效果較好，其次為配方4、配方5和配方1。育苗基質配方3最大葉長Y4和總根數Y2表現突出，具有極顯著效果。育苗基質配方2對菊芋生長指標影響效果明顯，其中株高Y5、最大葉寬Y3、莖粗Y7、葉片數Y8、鮮質量Y1均極顯著高于配方1及配方5。

2.1.2 質量性狀鮮質量Y1通徑分析

鮮質量反映植物的生長量。通徑分析表明（表3）：以質量性狀鮮質量Y1為指標分析菊芋生長，主要影響因子為最大葉寬Y3和總根數Y2。最大葉寬Y3和總根數Y2對鮮質量Y1直接正面影響極顯著，其次是葉片數Y8對鮮質量Y1也有值得關注的正面影響，但未達顯著水平。說明菊芋育苗的關鍵在于培育強大的根系，增加葉寬。

2.1.3 數量性狀葉片數Y8通徑分析

葉片數反映植物生長發育的階段，為植物育苗的重要指標之一，以葉片數為指標，通徑分析結果表明顯著影響因子有株高Y5，極顯著影響因子有最大葉長Y4、莖粗Y7和分枝數Y6，而總根數Y2和最大葉寬Y3則沒有顯著影響（表4）。

2.2 肥料（即基質各營養成分）對菊芋生長的效應分析

2.2.1 肥料影響鮮質量Y1的因子分析

肥料對菊芋鮮質量Y1通徑分析（表5）表明：本試驗總氮、總鉀、鎂、硫與鮮質量沒有通徑關系，鈣X4和鐵X7對鮮質量Y1直接效應極顯著，鐵X7對鮮質量Y1有極顯著負面影響。鈣X4值增加1%，鮮質量Y1增加12.722 g。鐵X7值增加1%，鮮質量Y1減少21.815 g。總磷X2對鮮質量Y1直接效應顯著，總磷增加1%，鮮質量Y1增加9.371 g。

表2 不同配方生長指標多重比較

表3 菊芋鮮質量Y1通徑分析

回歸分析表明（表6）：在常數b0絕對值最小的前提下，用回歸方程求極值：獲得苗期最大鮮質量Y1的最佳總氮為X1＝0.617 9%，最佳總磷為X2＝0.170 2%，最佳總鉀為X3＝0.823 1%，最佳總鈣為X4＝0.306 3%，最佳鎂為X5＝0.220 4%，最佳硫為X6＝0.136 0%，最佳鐵為X7＝1.443 1%。

2.2.2 肥料影響總根數Y2的因子分析

肥料對菊芋總根數Y2通徑分析（表5）表明：本試驗總氮、總鉀、鎂、硫與總根數Y2沒有通徑關系，鈣X4和鐵X7對總根數Y2直接效應極顯著，鐵X7對總根數Y2有極顯著負面影響。鈣X4值增加1%，總根數Y2增加19.450根。鐵X7值增加1%，總根數Y2減少20.202根。總磷X2對總根數Y2直接效應不顯著。

回歸分析表明（表6）：在常數b0絕對值最小的前提下，用回歸方程求極值：獲得苗期總根數Y2的最佳總氮為X1＝0.866 0%，最佳總磷為X2＝0.154 4%，最佳總鉀為X3＝0.758 5%，最佳鈣為X4＝0.288 0%，最佳總鎂為X5＝0.202 9%，最佳總硫為X6＝0.124 7%，最佳總鐵為X7＝1.311 8%。

2.2.3 肥料影響最大葉寬Y3的因子分析

肥料對菊芋最大葉寬Y3通徑分析（表5）表明：本試驗總氮、總鉀、鎂、硫與最大葉寬Y3沒有通徑關系，鈣X4對最大葉寬Y3有直接正影響，同時鐵X7對最大葉寬Y3有一定的負面影響。鈣X4值增加1%，最大葉寬Y3增加12.359 cm。鐵X7值增加1%，最大葉寬Y3減少18.004 cm。總磷對最大葉寬Y3直接效應不顯著。

回歸分析表明（表6）：在常數b0絕對值最小的前提下，總氮X1與最大葉寬Y3有極顯著二次曲線關系，求極值：獲得苗期最大葉寬Y3的最佳總氮為X1＝0.597 3%，最佳總磷為X2＝0.162 6%，最佳總鉀為X3＝0.790 0%，最佳總鈣為X4＝0.211 3%，最佳總鎂為X5＝0.211 3%，最佳總硫為X6＝0.130 1%，最佳總鐵為X7＝1.374 0%。

2.2.4 肥料影響最大葉長Y4的因子分析

肥料對菊芋最大葉長Y4通徑分析（表5）表明：本試驗總氮、總鉀、鎂、硫與最大葉長Y4沒有通徑關系，鈣X4對最大葉長Y4有極顯著直接正影響，鐵X7對最大葉長Y4有極顯著的負面影響。總磷X2對最大葉長Y4有一定的負面影響但不顯著，鈣X4值增加1%，最大葉長Y4增加16.451 cm。鐵X7值增加1%，最大葉長Y4減少15.044 cm。

回歸分析表明（表6）：在常數b0絕對值最小的前提下，總氮X1與最大葉長Y4有極顯著二次曲線關系，求極值：獲得苗期最大葉長Y4的最佳總氮為X1＝0.560 7%，最佳總磷為X2＝0.148 6%，最佳總鉀為X3＝0.732 2%，最佳總鈣X4＝0.281 2%，最佳總鎂為X5＝0.195 5%，最佳總硫為X6＝0.120 0%，最佳總鐵為X7＝1.256 4%。

表4 葉片數Y8通徑分析

表5 基質養分對菊芋生長影響的通徑分析

2.2.5 肥料影響株高Y5的因子分析

肥料對菊芋株高Y5通徑分析（表5）表明：本試驗總氮、總鉀、鎂、硫與株高Y5沒有通徑關系，鈣X4對株高Y5有極顯著直接正影響，鐵X7對株高Y5有極顯著的負面影響。總磷X2對株高Y5影響不顯著，鈣X4值增加1%，株高Y5增加12.852 cm。鐵X7值增加1%，株高Y5減少20.305 cm。

回歸分析表明（表6）：在常數b0絕對值最小的前提下，獲得苗期最大株高Y5的最佳總氮為X1＝0.575 6%，最佳總磷為X2＝0.154 3%，最佳總鉀為X3＝0.755 5%，最佳總鈣為X4＝0.287 5%，最佳總鎂為X5＝0.201 9%，最佳總硫X6＝0.124 1%，最佳總鐵為X7＝1.304 6%。

2.2.6 肥料影響莖粗Y7的因子分析

肥料對菊芋莖粗Y7通徑分析（表5）表明：本試驗總氮、總鉀、鎂、硫與莖粗Y7沒有通徑關系，磷和鈣對莖粗Y7有極顯著直接正影響，鐵對莖粗Y7有極顯著的負面影響。總磷X2對莖粗Y7影響極顯著，總磷X4值增加1%，莖粗Y7增加20.351 mm。鈣X4值增加1%，莖粗Y7增加14.318 mm。鐵X7值增加1%，莖粗Y7減少34.726 mm。

回歸分析表明（表6）：在常數b0絕對值最小的前提下，總氮X1與莖粗Y7有極顯著二次曲線關系，獲得苗期最大莖粗Y7的最佳總氮為X1＝0.519 5%，最佳總磷為X2＝0.133 6%，最佳總鉀為X3＝0.665 2%，最佳總鈣為X4＝0.262 8%，最佳總鎂為X5＝0.177 1%，最佳總硫為X6＝0.108 2%，最佳總鐵為X7＝1.118 6%。

2.2.7 肥料影響葉片數Y8的因子分析

肥料對菊芋葉片數Y8通徑分析（表5）表明：本試驗總氮、總鉀、鎂、硫與葉片數Y8沒有通徑關系，鈣X4對葉片數Y8有極顯著直接正影響，鐵X7對葉片數Y8有極顯著的負面影響。總磷X2對葉片數Y8影響不顯著。鈣X4值增加1%，葉片數Y8增加11.389片。鐵X7值增加1%，葉片數Y8減少15.828片。

回歸分析表明（表6）：在常數b0絕對值最小的前提下，總氮X1與葉片數Y8有極顯著二次曲線關系，獲得苗期最大葉片數Y8的最佳總氮為X1＝0.493 2%，最佳總氮為X2＝0.149 6%，最佳總鉀為X3＝0.738 9%，最佳總鈣為X4＝0.282 1%，最佳總鎂為X5＝0.196 5%，最佳總硫為X6＝0.120 6%，最佳總鐵為X7＝0.493 2%。

3 結論

不同配方生長指標多重比較方差分析表明，育苗基質配方2對菊芋單株株高Y5、最大葉長Y4、最大葉寬Y3、莖粗Y7、分枝數Y6、葉片數Y8、總根數Y2和鮮質量Y1影響效果明顯，對株高Y5、最大葉寬Y3、莖粗Y7、葉片數Y8、鮮質量Y1具有極顯著效果。以鮮質量Y1為指標分析菊芋生長，主要影響因子為最大葉寬Y3和總根數Y2。表明菊芋育苗的關鍵在于培育強大的根系，增加葉寬。

肥料成分氮、鉀、鎂、硫與菊芋生長指標沒有通徑關系。鈣X4和鐵X7對菊芋生長具有極顯著影響，本試驗中鈣X4值增加1%，總根數Y2增加19.5根；鐵X7值增加1%，總根數Y2減少20.2根。鈣X4值增加1%，最大葉寬Y3增加12.359 cm；鐵X7值增加1%，最大葉寬Y3減少18.004 cm。

菊芋總根數Y2與鈣X4和鐵X7直接效應極顯著，總根數Y2與鈣X4、鐵X7的回歸分析表明最佳鈣X4值為0.288 0%，最佳鐵X7值為1.311 8%；菊芋最大葉寬Y3與鈣X4、鐵X7有極顯著回歸關系，最大葉寬Y3與鈣X4、鐵X7的回歸分析表明最佳鈣X4值為0.211 3%，最佳鐵X7值為1.374 0%。

總磷X2對株高Y5影響極顯著，總磷X2值增加1%，莖粗Y7增加20.351 mm。總磷X2對鮮質量Y1直接效應顯著，總磷X2增加1%，鮮質量Y1增加9.371 g。總磷X2對葉片數Y8影響不顯著。

表6 影響菊芋生長的養分因子的系統回歸分析

續表6