珍珠巖栽培中營養(yǎng)液磷濃度對韭菜生長發(fā)育的影響

華仁銳，孫世海，張衛(wèi)華，李蕭蕭，吳子炎

（天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院，天津 300392）

韭菜(Allium tuberosum Rottl.ex Spr.)是一種多年生宿根蔬菜，因其功效與獨特風(fēng)味，受到消費者的喜愛，在我國栽培廣泛。現(xiàn)行的韭菜栽培模式主要為傳統(tǒng)土壤栽培，此種方式易造成韭蛆危害和農(nóng)殘問題。使用韭菜無土栽培方式可以有效減輕韭蛆的危害，結(jié)合其他物理和生物防治手段，可以避免韭蛆的發(fā)生和農(nóng)殘問題的產(chǎn)生。

在無土栽培中，磷作為植物生長所必需的大量元素，其濃度在營養(yǎng)液構(gòu)成中具有重要地位。在適宜的磷肥濃度情況下，多種植物生長狀況得到明顯改善。同時，施用磷肥還具有緩解重金屬污染的作用。

近年來已有許多關(guān)于營養(yǎng)液配方的研究，并取得了相關(guān)進(jìn)展，但是有關(guān)韭菜專用營養(yǎng)液配方的研發(fā)較為少見。因此，通過本研究探索韭菜營養(yǎng)液栽培中磷濃度對韭菜植株生長的影響，以期得到適宜的韭菜無土栽培營養(yǎng)液磷濃度，為韭菜營養(yǎng)液專用配方中磷濃度的確定提供一定理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗在天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院試驗實習(xí)基地進(jìn)行。試驗材料為2年生‘棚寶’韭菜植株，‘棚寶’韭菜種子購自河南省平頂山市平豐種業(yè)有限責(zé)任公司。試驗過程中，全部肥料均為分析純化學(xué)試劑，用水為蒸餾水。使用前，將珍珠巖用清水浸泡24 h，沖洗3次，花盆與穴盤用1%高錳酸鉀溶液浸泡15 min殺菌。

1.2 試驗方法

2020年秋季將‘棚寶’韭菜種子播種在珍珠巖為基質(zhì)的50孔穴盤中。翌年5月取生長健壯的韭菜，不剪根葉，定植于邊長12 cm方盆中，每盆4穴，每穴8株，置于塑料拱棚中，澆灌處理營養(yǎng)液，35 d后剪掉地上部分，繼續(xù)用處理營養(yǎng)液培養(yǎng)。

采用隨機區(qū)組設(shè)計進(jìn)行試驗，以不同磷濃度的營養(yǎng)液（0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5 mmol·L）為處理，各處理營養(yǎng)液中N、K、Ca、Mg用量保持不變，分別為12，6，1，1 mmol·L；各處理營養(yǎng)液銨硝比均為4∶8。培養(yǎng)一段時間后，測定不同茬次各項生長生理指標(biāo)，尋找適宜的磷濃度范圍。

使用SPAD-502葉綠素儀測定葉色指數(shù)（SPAD）；使用紫外分光光度計測定可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、光合色素含量及硝酸鹽含量，全磷含量測定方法為鉬銻抗比色法（NY/T2421—2013植株全磷含量測定）。

采用Microsoft 2007結(jié)合SPSS Statistics 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 韭菜產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)方差分析

由表1可知，韭菜的株高與總產(chǎn)量均以營養(yǎng)液磷濃度較高時表現(xiàn)較好。營養(yǎng)液磷濃度為3 mmol·L時，株高最高，為36.7 cm；營養(yǎng)液磷濃度為2 mmol·L時，產(chǎn)量最高，為62 348 kg·hm。3種內(nèi)含物質(zhì)中，全磷含量與可溶性糖含量均呈現(xiàn)出隨營養(yǎng)液磷濃度升高而增加的趨勢，差異在于可溶性糖含量在磷濃度為3 mmol·L時最高，達(dá)到了7.21%，而后出現(xiàn)顯著下降；全磷含量最值為8.87 g·kg，出現(xiàn)在營養(yǎng)液磷濃度為3.5 mmol·L時；磷濃度為1.5～3 mmol·L時各處理可溶性糖含量無顯著差異，但極顯著高于低磷水平處理；磷濃度為2～3.5 mmol·L時，各處理全磷含量無顯著差異，但極顯著高于低磷水平處理。各處理的硝酸鹽含量存在顯著差異，但未達(dá)到極顯著差異，其中磷濃度為0.5 mmol·L時，硝酸鹽含量最高，最低值出現(xiàn)在營養(yǎng)液磷濃度為1.5 mmol·L時；磷濃度為1～3.5 mmol·L時，硝酸鹽含量均無顯著差異，且各處理的硝酸鹽含量均低于1 500 mg·kg。此外，全磷含量作為韭菜磷吸收代表指標(biāo)，與韭菜品質(zhì)間關(guān)聯(lián)較小，因此不參與后續(xù)分析。

表1 主要指標(biāo)方差分析

由此可知，各項指標(biāo)間最佳處理濃度不同，且各處理間存在顯著差異，需進(jìn)行綜合分析判斷營養(yǎng)液最佳磷濃度。

2.2 各處理相對生產(chǎn)力分析

為綜合比較分析磷肥施用量與總產(chǎn)量、植株地上部分全磷含量及磷肥利用效率的關(guān)系，直觀形象地篩選出最佳營養(yǎng)液磷濃度，將各指標(biāo)分別以各自的全部試驗的平均值為標(biāo)準(zhǔn)，計算了相對生產(chǎn)力，繪制成曲線圖（圖1）。其中采用磷肥偏生產(chǎn)力（單位面積產(chǎn)量/單位面積磷肥施肥量）來衡量磷肥利用效率。

由圖1可知，磷肥施用量與營養(yǎng)液濃度呈線性正相關(guān)，磷肥偏生產(chǎn)力與營養(yǎng)液濃度呈負(fù)相關(guān)，但二者為非線性關(guān)系。隨著營養(yǎng)液濃度的提高，磷肥偏生產(chǎn)力開始迅速下降，之后下降速度逐漸變緩。當(dāng)營養(yǎng)液磷濃度達(dá)到3 mmol·L時，磷肥偏生產(chǎn)力下降速度略有提高。當(dāng)營養(yǎng)液磷濃度從0.5 mmol·L提高達(dá)到2 mmol·L時，總產(chǎn)量隨磷濃度的提高而增加；當(dāng)營養(yǎng)液磷濃度為2 mmol·L時，總產(chǎn)量達(dá)到最大值；當(dāng)磷濃度為1～3 mmol·L時，各處理的總產(chǎn)量變化幅度較小。營養(yǎng)液磷濃度從0.5 mmol·L提高達(dá)到2 mmol·L時，韭菜地上部分全磷含量隨著磷濃度的提高而迅速增加；當(dāng)營養(yǎng)液磷濃度達(dá)到2 mmol·L之后，變化幅度減慢。

圖1 各處理相對生產(chǎn)力分析

若按照相對生產(chǎn)力10%（負(fù)向指標(biāo)磷肥施用量為減少10%）衡量，從總產(chǎn)量和韭菜地上部分全磷含量及磷肥利用效率分析，韭菜營養(yǎng)液的磷濃度以略小于或等于2 mmol·L為宜。

2.3 基質(zhì)培韭菜各性狀變異性分析

2.3.1 產(chǎn)量指標(biāo)分析 由表2可知，各產(chǎn)量指標(biāo)變異系數(shù)為0.090 2～0.269 2，各指標(biāo)間變異幅度差異較大。其中以第一茬干質(zhì)量變異系數(shù)最大，變異系數(shù)為0.269 2，第一茬平均干質(zhì)量為1.04 g·穴；第一茬鮮質(zhì)量變異系數(shù)最小，變異系數(shù)為0.090 2，平均值為11.41 g·穴。各指標(biāo)變異系數(shù)由大到小排列為：第一茬干質(zhì)量＞第二茬鮮質(zhì)量＞第二茬干質(zhì)量＞第一茬鮮質(zhì)量。所有產(chǎn)量指標(biāo)中僅有第一茬干質(zhì)量變異較大，其余指標(biāo)變異度差異接近。

表2 產(chǎn)量指標(biāo)變異分析

2.3.2 農(nóng)藝性狀分析 由表3可知，各農(nóng)藝性狀變異系數(shù)為0.041～0.131，各指標(biāo)間變異幅度差異較大。其中，以葉寬變異系數(shù)最小，變異系數(shù)為0.041，平均葉寬為3.7 mm。各指標(biāo)變異系數(shù)由大到小排列為：葉鞘長＞株高＞莖粗＞葉長＞葉數(shù)＞葉寬。各農(nóng)藝性狀中，葉鞘長受營養(yǎng)液磷濃度影響明顯，變異系數(shù)＞0.1；其余各項性狀＜0.1，受到影響較小。

表3 農(nóng)藝性狀變異分析

2.3.3 營養(yǎng)品質(zhì)分析 由表4可知，各營養(yǎng)品質(zhì)變異系數(shù)為0.078 76～0.403 40，各指標(biāo)間變異幅度差異較小，僅全磷含量1項差異較大。其中，以葉綠素b含量變異系數(shù)最小，變異系數(shù)為0.0787 6，平均含量為398.55 mg·kg；全磷含量變異系數(shù)最大，變異系數(shù)為0.403 40，平均含量為6.47 g·kg。各指標(biāo)變異系數(shù)由大到小排列為：全磷含量＞硝酸鹽含量＞可溶性糖含量＞類胡蘿卜素含量＞可溶性蛋白含量＞葉綠素a含量＞葉綠素b含量。各指標(biāo)中，全磷含量受營養(yǎng)液磷濃度影響明顯，變異系數(shù)達(dá)到了0.403 40；硝酸鹽含量、葉綠素b含量以及可溶性糖含量受磷濃度影響相對較小，但也出現(xiàn)了一定程度變異；其余各項變異系數(shù)在0.1左右，受到影響較小。

表4 營養(yǎng)品質(zhì)變異分析

2.4 韭菜基質(zhì)培營養(yǎng)液磷素用量主成分分析

由表5和表6可知，共提取出4個主成分，其特征值均＞1，且累計貢獻(xiàn)率達(dá)到94.33%，較為完善地反映出原始數(shù)據(jù)信息。第一主成分方差貢獻(xiàn)率達(dá)到55.19%，影響因素主要為第一茬產(chǎn)量、大部分生長指標(biāo)與光合色素含量；第二主成分中第二茬產(chǎn)量、莖粗與可溶性蛋白含量有較大載荷；第三、第四主成分各因子荷載均比較小。

表5 主成分分析結(jié)果

表6 各因子載荷矩陣

由表7可知，磷元素濃度為3 mmol·L時綜合得分最高，分值為1.69，排序為：3 mmol·L＞2.5 mmol·L＞2 mmol·L＞1.5 mmol·L＞1 mmol·L＞3.5 mmol·L＞0.5 mmol·L。

表7 各主成分得分與綜合分值

3 結(jié)論與討論

謝秀芳研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的磷用量可以有效提升甜瓜幼苗形態(tài)建成能力，但存在雙重性。而本研究發(fā)現(xiàn)，磷素水平過高或過低均不適宜韭菜植株生長。雖然總體上營養(yǎng)液中磷濃度越高，韭菜植株生長越好，但是在過高磷濃度處理下，韭菜的多項指標(biāo)出現(xiàn)降低的情況，其中以葉綠體色素含量變化最為明顯。而在以茄子為試驗材料的研究中發(fā)現(xiàn)，低磷情況下葉綠體色素含量反而較高，推測可能為植物應(yīng)對低磷脅迫的生理機制所致。

在以人參為試驗對象的研究中發(fā)現(xiàn)，磷可以促進(jìn)C同化產(chǎn)物向人參的庫器官（根和果實）中運輸，施磷處理使參株吸磷總量隨施磷量增加而提高。通過本研究發(fā)現(xiàn)，韭菜對于磷的吸收也符合這一規(guī)律。隨著營養(yǎng)液中磷濃度的提高，韭菜植株（干樣）中全磷含量隨之升高，雖然在高磷濃度情況下趨于穩(wěn)定，但是相比于低磷濃度情況下，韭菜植株中全磷含量提升明顯。

我國于2001年10月1日至2017年9月16日在《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量 無公害蔬菜安全要求》（GB 18406.1—2001）標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定葉菜類蔬菜硝酸鹽限量標(biāo)準(zhǔn)為3 000 mg·kg。而本研究發(fā)現(xiàn)，各處理韭菜植株中硝酸鹽含量遠(yuǎn)低于此前我國制定的標(biāo)準(zhǔn)，且除了營養(yǎng)液磷濃度為0.5 mmol·L處理外，其余各處理的韭菜硝酸鹽含量均小于1 500 mg·kg。因此，通過增加磷肥用量來提高韭菜產(chǎn)量的方法，其安全性可以得到保障。韭菜無土栽培生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)是生產(chǎn)推廣的前提條件，故營養(yǎng)液磷濃度不宜采用0.5 mmol·L。若以產(chǎn)量與磷利用率作為評價指標(biāo)，營養(yǎng)液磷濃度以等于或略小于2 mmol·L為宜；在使用主成分分析綜合評價時，最佳磷元素用量為3 mmol·L。在實際中發(fā)現(xiàn)，過高的磷肥投入量會導(dǎo)致土壤富集現(xiàn)象對土壤環(huán)境破壞嚴(yán)重。因此，在實際生產(chǎn)中應(yīng)選用2 mmol·L磷濃度營養(yǎng)液。