不同基質配方對非耕地設施栽培沙蔥產量的影響

摘要 為充分利用非耕地設施的光熱資源，實現沙蔥周年生產，遵循就地取材的原則，以栽培地附近自產的腐熟秸稈、羊糞和沙子為基質主要組分，設置10種不同基質配方，測定不同配比基質的理化性質，通過主成分分析，對其產量影響因子進行評價，篩選沙蔥非耕地栽培最適宜的基質。結果表明，當沙子∶羊糞∶秸稈∶秸稈生物炭∶草炭∶蛭石為5∶1∶1∶1∶1∶1時，沙蔥基質容重、總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙均最高，土壤鹽分最低，沙蔥產量、株高、根冠比、葉綠素含量均最高，產量與葉片氮含量相關性最高。表明沙子∶羊糞∶秸稈∶秸稈生物炭∶草炭∶蛭石為5∶1∶1∶1∶1∶1最適宜沙蔥生長。

關鍵詞 沙蔥;產量;栽培基質;主成分分析;非耕地

中圖分類號 S 647 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2025）05-0023-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.05.006

Effects of Different Substrate Formulation on the Yield of Allium mongolicum Regel in Non-cultivated Facilities

CUI" Tian-tian1，LI" Dan2，ZHANG" Feng-lan2 et" al

（1.Vocational College，Inner Mongolia Agricultural University，Baotou，Inner Mongolia"" 014109;2.College of Horticulture and Plant Protection，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot，Inner Mongolia""" 010019 ）

Abstract In order to make full use of the light and heat resources of the non-cultivated facilities and to realize the annual production of Allium mongolicum Regel，and to follow the principle of taking local materials，rotten straw，sheep dung and sand produced near the cultivated land were taken as the main components of the substrate，the physicochemical properties of 10 different substrates were determined，and the factors affecting the yield of Allium mongolicum" Regel were evaluated by principal component analysis.The results showed that when the ratio of sand： sheep dung： straw： straw biochar： peat：vermiculite was 5∶1∶1∶1∶1∶1，

the substrate bulk density，total porosity，aeration porosity and water-holding porosity of Allium mongolicum Regel were the highest，soil salinity was the lowest，Allium mongolicum Regel yield，plant height，root-shoot ratio and chlorophyll content were the highest，the correlation between yield and N content in leaves was the highest.The experiment shows that sand∶ sheep dung∶straw∶straw biochar∶peat∶vermiculite for 5∶1∶1∶1∶1∶1 was most suitable for Allium mongolicum" Regel growth.

Key words Allium mongolicum Regel;Yield;Cultivation matrix;Main component analysis;Non-cultivated land

非耕地設施農業是指那些不適宜耕種的土地，如沙漠、戈壁灘等，利用現代科學技術手段，使原本不適于耕作的土地產生較好的經濟、社會和生態效益的一種新興農業發展方式，極大地擴展了農業生產空間，已成為現代化農業生產的技術之一［1］。我國是農業大國，總耕地面積達1.282億hm2，然而，由于人口眾多，導致人均耕地面積相對較小［2］，耕地面積僅占13%，剩余87%都是非耕地資源，其中荒地面積占我國陸地總面積的1/7［3］，耕地資源嚴重不足。2023年中央一號文件明確提出在保護生態和不增加用水總量前提下探索科學利用戈壁、沙漠等非耕地發展設施農業，而內蒙古高原獨特的氣候條件和光照資源特別適宜發展非耕地設施農業。

沙蔥（Allium mongolicum Regel）學名蒙古韭、蒙名胡穆利，為百合科蔥屬多年生旱生草本植物，是內蒙古高原的特有種［4］，是一種具有菜用和藥用價值的沙生蔬菜［5］，其營養豐富，食用、藥用、飼用價值均極高，又具有獨特的辛辣味，被譽為“菜中靈芝”，市場需求越來越大，由于保鮮問題周年供應受到限制，而沙蔥適應性強、需水量小，是非耕地栽培中最適宜的蔬菜選擇之一，而關于非耕地沙蔥栽培最適宜的栽培基質篩選卻鮮有報道。楊利娟等［6］對沙芥無土栽培技術的研究發現基質選用1草炭∶1細沙生長最快，長勢最好。賈廷新等［7］在辣椒育苗基質研究中發現，腐熟羊糞、國產草炭、腐殖酸煤和珍珠巖按2∶6∶1∶0.2的體積混合最適宜辣椒的生長。曹凱等［8］、賈靚等［9］、韓道杰［10］、劉振國［11］、董麗華等［12］研究認為使用多種材料組合成的基質，在理化特性上具有更好的綜合性能，在一定程度上能夠滿足植物生長所需的營養物質，以實現植物生長的最佳效果［13］。筆者遵循就地取材的原則，采用原生境的沙子與當地的羊糞，在配以蛭石、秸稈等材料按一定比例混合，以沙蔥原生境純沙為對照，在非耕地設施栽培條件下，分析不同基質配方對沙蔥產量的影響，篩選出適宜沙蔥非耕地栽培的基質，為豐富非耕地設施栽培物種選擇和促進沙蔥周年供應的產業發展提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

沙蔥為沙珍SC-2號，種子來源于內蒙古自治區野生特有蔬菜種質資源與種質創新重點實驗室。采用槽式栽培，栽培槽長120 cm，寬30 cm，高50 cm。沙子取自內蒙古自治區鄂爾多斯達拉特旗毛烏素沙地（107°20′～111°30′E，37°27.5′～39°22.5′N）。

1.2 試驗設計

遵循就地取材的原則，以栽培地附近自產的腐熟秸稈、羊糞和沙子為基質主要組分，再添加秸稈生物炭、草炭和蛭石，復配成不同組分的栽培基質（表1）。采用完全隨機區組設計，于5月20日在中國敕勒川現代農業博覽園溫室播種，播深為1 cm，4次重復，統一水分管理。

1.3 測定指標與方法

出苗后，每5 d測量一次株高，直至達到刈割標準15 cm［14］，測定產量、地上、地下部分干鮮重、根系長度、根分蘗數。

參照郭世榮［15］的方法測定基質的理化性質、土壤養分、土壤鹽分。

用葉綠素測定儀（SPAD-502）測定從植株（植株達到六葉一心）頂葉向下第三片功能葉的葉綠素含量。

1.4 數據分析 試驗數據用SPSS 20.0軟件進行方差分析、顯著性分析及主成分分析，采用Excel進行數據分析及圖表制作。

2 結果與分析

2.1 非耕地栽培基質理化性質分析

2.1.1 非耕地栽培基質物理性質。

由表2可知，不同處理的基質容重、通氣孔隙和持水孔隙均呈顯著差異。基質容重最高為T1，與T2差異不顯著，但顯著高于其余處理，為0.97 g/cm3;T10最低，但與T3～T9未形成顯著差異，顯著低于T1和T2，分別是T1和T2的53.61%和62.65%。總孔隙度T5顯著高于其余處理，為48.52%;T1最低，為9.52%，但與T2和T3未形成顯著差異，是T5的19.62%。通氣孔隙最高為T5，為16.69%，與T4和T8差異不顯著，顯著高于其余處理;T1最低，為3.11%，是T5的18.63%。持水孔隙T8最高，與T1、T2、T3和T5差異不顯著，顯著高于其余處理，為18.33%;T9最低，為12.09%，顯著低于T2和T8，是T8的65.96%。氣水比T5最高，為1.18，與T4、T6、T9無顯著差異，顯著高于其余處理;T1最低，為0.20，是T5的16.95%。綜上，T5土壤理化性質中的總孔隙度、通氣孔隙和氣水比均最高，持水孔隙也較高，容重較低。

2.1.2 非耕地栽培基質土壤養分。

由表3可知，不同處理土壤養分各指標之間均差異顯著。有機質含量為T5＞T6＞T9＞T4＞T7＞T8＞T10＞T2＞T3＞T1;總氮含量為T5＞T9＞T7＞T4＞T6＞T8＞T10＞T2＞T3＞T1;總磷含量T5和T9之間差異不顯著，顯著高于其余處理，從高到低依次為T6、T4、T7、T8、T10、T2、T3、T1;總鉀含量T7最高，為16.73 g/kg，T1最低為3.87 g/kg，是T7的23.13%;堿解氮含量T9最高，為467.60 mg/kg，是最低值T1的12.37倍;速效磷和速效鉀與有機質、總氮變化類似，均是T5最高，顯著高于其他處理。綜上，T1、T2和T3各指標含量均偏低，其中以T1（原生境純沙）顯著最低，表明隨著基質種類和比例的增加，基質中養分增加，能為植株提供更高養分。

2.1.3 非耕地栽培基質土壤鹽分。不同處理土壤鹽分含量見圖1，依據差異顯著性共分為5個等級，等級之間差異顯著，等級內部差異不顯著。含量由高到低依次為第一等級為T3處理，為4.30 mg/g;第二等級為T1、T2和T7;第三等級為T6、T8和T10;第四等級為T4和T9;第五等級為T5，鹽分為1.04 mg/g，T5是T3的24.2%。

2.2 非耕地栽培基質對沙蔥生長的影響

2.2.1 非耕地栽培基質對沙蔥株高的影響。

由表4可知，沙蔥株高第一次測量即5 d時，T8最高，為3.82 cm;其次為T5，為3.72 cm;T2最低，為0.50 cm;其余處理株高在1.82～3.12 cm;隨著沙蔥生長，各處理組間差異顯著，在40 d時，T5、T2和T3達到了刈割標準（15 cm），分別為15.40、15.10和15.86 cm，而其余處理均在45 d達到刈割標準，株高在15.12～16.50 cm，之后生長緩慢。但在50 d時，T5、T2、T3株高分別為 17.64、17.04和16.80 cm，T5顯著高于T2和T3。

2.2.2 非耕地栽培基質對沙蔥地上、地下干鮮重和根冠比的影響。

不同基質處理對沙蔥地上、地下部干鮮重和根冠比均產生顯著影響（表5）。T5的地上部鮮重最高，為0.47 g;T4、T9的地上部鮮重與T5接近，分別為0.44、0.45 g，但顯著高于其他處理;T3的地上部鮮重最低，為0.12 g;T5的地上部干重顯著高于其他處理;T5的地下部干重最高，但與T4、T10之間差異不顯著;根冠比不同處理之間差異顯著，T2最高，顯著高于其他處理。

2.2.3 非耕地栽培基質對沙蔥產量的影響。

對沙蔥進行了2次刈割，2次刈割總產量見圖2，依據顯著性分為5個等級，等級之間差異顯著，第一等級為T5，產量最高，為3 350.87 kg/hm2;第二等級為T9;第三等級為T4、T6、T8和T10;第四等級為T1;第五等級為T2、T3、T7，其中T3產量最低為2 754.64 kg/hm2。

2.2.4 非耕地栽培基質對沙蔥葉片葉綠素和含氮量的影響。

由表6可知，葉綠素SPAD值T5最高，為21.97，與T4、T9之間差異不顯著，顯著高于其余處理;T1、T2、T3、T7和T8之間差異不顯著，其中T3最低，為13.40，是T5的60.99%。葉片含氮量T5顯著高于其余處理，為21.07 mg/g;T1、T7、T3、T2和T8之間差異不顯著，顯著低于其余處理，其中T2最低，為11.87 mg/g，是T5的56.34%。

2.3 主成分分析

為評估各處理的優劣程度，將不同配方基質的土壤容重、總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙、根冠比、葉綠素含量、葉片氮含量、土壤鹽分等指標用SPSS 26.0軟件進行主成分分析，并生成4個新的主成分指標（表7和8）。

主成分分析是將多個指標通過正交變換轉化為幾個較少的綜合指標，同時能計算樣本相關矩陣的累計貢獻率，通常以達85％以上確定主成分數［16］。對各處理組數據進行主成分分析，用較少的幾個綜合指標代替原來較多的評價指標，使得這些指標保留原來指標絕大多數信息［17］。由表7可知，前4個主成分的貢獻率分別為48.754%、19.401%、12.447%和6.995%，累計貢獻率為87.597%，提取的4個公因子能夠代表觀測到的17項指標。因此，可以用這4個主成分來替代原始的觀測因子。用這種方法評價基質配方的綜合指標更加方便和有效。第一主成分的特征值為8.776，以持水孔隙影響為主;第二主成分的特征值為3.492，以根冠比影響為主;第三主成分的特征值為2.241，以根長影響為主；第四主成分特征值為1.259，以葉片氮含量影響為主，而持水孔隙、根冠比、根長和葉片氮含量均與產量呈正相關。

利用因子得分系數陣，將所有的主成分表示為各個變量的線性組合，得出4個主成分的具體參考值，再結合4個主成分的貢獻率，得出綜合得分，進而得到綜合排名。由表8可知，T5的綜合得分最高，遠高于T7處理，但與T9、T4相差不大，表明T5基質配方對沙蔥生長最有益，其次是T9和T4。

3 討論

3.1 不同基質配方理化性狀對沙蔥生長的影響

不同學者對栽培基質的理化性狀進行研究，但由于試驗材料和生長條件等因素的影響，不同學者可能會得出不同的基質性狀要求和標準，這導致對于基質理化性狀的評估存在一定的多樣性。李謙盛［16］認為理想基質容重在0.1～0.8 g/cm3，總孔隙度在70%～90%，通氣孔隙在15%～30%對作物生長有利。Abad等［17］認為理想基質容重應小于0.4 g/cm3，氣水比在0.250～0.375。田吉林等［18］研究表明，合理基質總孔隙度應在60%～90%，持水空隙與通氣孔隙比為1∶1。郭世榮［15］提出栽培基質的容重應在0.1～0.8 g/cm3。該試驗結果表明，沙蔥生長最好的基質為T5 、T9和T4，其基質容重在0.65～0.73 g/cm3，通氣孔隙在12.92%～16.69%，與李謙盛［16］的研究結果基本一致;氣水比在1.07～1.18，這與田吉林等［18］的研究結果相似;其基質養分也處于較高水平。土壤鹽分T3最高，產量最低，這說明在高鹽環境下，植物面臨著水分脅迫和生理功能障礙的風險，可能導致其生長緩慢、產量偏低。

3.2 不同配方基質對沙蔥生長及產量的影響

株高是一種更直觀的生長形態指標，可以非常直觀地反映植物的生長情況。研究表明，蔬菜在不同基質條件下的生長和發育存在差異。張俊等［19］研究表明，不同配方基質對植株生長有較明顯的促進作用。張廣楠等［20］研究表明用爐渣、麥稈、油菜稈及菇渣等按不同比例配制的基質對番茄的前期生長有促進作用。楊玉波等［21］研究表明，合適的基質促進番茄產量的增加和品質的提高。該試驗結果表明，在不同基質配方條件下，沙蔥的生長表現出明顯的差異。該試驗中，T5的植株株高最高，為17.64 cm;T7的植株株高最小，為15.36 cm。對T7的成分進行分析，基質整體總孔隙度、通氣孔隙較正常范圍均偏小，透氣性較差，而持水孔隙最高，說明T7保水性強，這可能是沙蔥屬于沙生植物，對于干旱具有很強適應性，水分過多反而會造成植株呼吸困難、根部腐爛等情況，進而影響沙蔥生長。

干鮮質量在一定程度上反映了植株生物量的積累程度，而根冠比則表示地上部和地下部分配比例，并反映植物協調合作的能力［22］。使用不同材料和比例制作的基質會導致栽培作物的干鮮質量和根冠比有明顯差異。該試驗結果表明基質配方的變化對沙蔥植株地上部和地下部干質量及根冠比的影響顯著。添加秸稈生物炭、草炭、蛭石的基質T4、T6、T9、T10比不添加的基質T1、T2、T3地上部干鮮重高，這說明單一的栽培基質理化性質達不到作物生長的理想點，添加秸稈生物炭、草炭、蛭石可以改良土壤結構，尤其草炭還可以增加土壤肥力，促進作物生長。

蔬菜產量是衡量農民經濟收入的重要標準，利用基質栽培技術在提高產量的同時，又能使蔬菜提前上市［23］，因此，在篩選基質配方時，蔬菜產量成為主要指標之一。研究表明，不同基質配方對黃瓜的生長特性和產量產生差異［24］。該試驗的10種基質，T5的產量最高，其次為T9、T4，顯著高于T1、T2、T3;T3產量顯著最低;添加秸稈生物炭基質（T5、T9、T4）比不添加的基質（T1、T2、T3、T7）產量均高，表明秸稈生物炭是使作物增產的優良添加劑。因此，從產量來衡量，T5、T9、T4基質的栽培效果優于其余處理。

4 結論

通過對各指標進行相關性分析和主成分分析，T5（沙子∶羊糞∶秸稈∶秸稈生物炭∶草炭∶蛭石為5∶1∶1∶1∶1∶1）、T9（沙子∶羊糞∶秸稈∶秸稈生物炭∶草炭∶蛭石為2∶2∶2∶2∶0∶2）和T4（沙子∶羊糞∶秸稈∶秸稈生物炭∶草炭∶蛭石為6∶2∶0∶2∶0∶0）適用于非耕地沙蔥的基質栽培，沙蔥植株生長旺盛、產量高。沙蔥非耕地基質配方的篩選不僅可以去除影響沙蔥生長發育的土傳病害，也可以提高土壤的通氣和排水能力，有助于根系生長，從而促進產量增加和品質提高。因此，沙蔥非耕地設施栽培基質的篩選，可以確保為沙蔥提供一個優質、少用農藥與化肥的周年生長環境，最大程度地促進沙蔥的健康生長和產量增加。

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基金項目 內蒙古自治區科技計劃項目（2021GG0084）；內蒙古自治區科技成果轉化專項資金項目（2021CG0023）。

作者簡介 崔甜甜（1997—），女，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向：沙生植物水肥一體化。*通信作者，教授，博士，從事沙生植物種質資源保護研究。

收稿日期 2024-04-26