菊芋块茎基质漂浮育苗营养机理研究

李 杰，李青峰，姚季伦，罗赛男，唐桂梅，张 力，刘 洋，易志龙

（1.信阳市农业科学院，河南 信阳 464000；2.湖南省园艺研究所，湖南 长沙 410125；3.湖南生物机电职业技术学院，湖南 长沙 410129）

菊芋属菊科向日葵属洋姜种，又称洋姜[1]， 多年生草本植物。菊芋耐寒、耐旱、耐盐碱[2]，非常适宜在干旱半干旱的荒漠土地以及盐碱地区种植，可作为乡村生态景观植物成片种植，也是保持水土、防风固沙和改良土壤的优良作物[3]。其药用价值十分显著：菊芋根茎均可入药，切片烘干制成茶饮，冲泡时会散发出绵厚的烘焙香味，是天然的保健良药[4]；菊芋花可观赏，制成菊茶后，内含特有的菊芋花色素苷，该成分具有抗氧化[5]、消炎[6]、抗突变[7]、降糖、降压、降脂[8]、美容养颜、调理气色等功效[4]；菊芋深加工后的菊粉、高果糖浆、低聚果糖等系列产品被称为“第三代糖原”，是世界范围内公认的保健功能性食品[9]。菊芋及其茎叶是一种优良的家畜饲料，也可以用来发酵生产乙醇[10]。

菊芋种苗目前一般采用块茎（芽）营养土繁育[1,11-12]，以土壤为基础，无法避免土传病害与人为难以控制的土壤理化性质所造成的负面影响，这一定程度上制约着壮苗的培育[13]。漂浮育苗技术是一项集无土栽培、营养液栽培、容器栽培、保健栽培等优势于一体的规模化、工厂化育苗新技术，在集约化管理、生产效率和培育种苗素质方面具有管理与技术优势[14]。笔者研发了一种环保节能、成本低的菊芋块茎基质漂浮育苗方法，并对其营养机理进行了探索。

1 材料和方法

1.1 试验材料

育苗基质：自配，由锯末、珍珠岩、菌渣、谷壳等废弃物组成。生物有机肥：湖南浩博生物科技有限公司生产。试验容器：50孔泡沫育苗漂浮盘。

育苗配方配比及营养成分见表1。配方1主要成分为锯末，配方2—5主要由不同比例的锯末和珍珠岩、菌渣、谷壳等废弃物和生物有机肥组成。各配方均重复3组（即3个漂浮盘）。

1.2 试验方法

2019年1 月18 日播种，将菊芋块茎切成1.0～1.5 cm见方的小块，每块上面附1个芽，插播于50孔泡沫漂浮盘基质中，每个配方处理播3个漂浮盘。插播完成后薄撒1层基质且覆盖住块茎。试验在湖南省园艺研究所加温双层保护温室内进行。大棚由保温系统、内外遮阴网和水帘降温系统组成，棚内低温5～10 ℃，高温30～35 ℃，湿度60%～80%。

1.3 测定指标及数据分析

2019年3 月20 日，各处理选取30株测量植株性状（株高、茎粗、叶片数、总根数、鲜质量等），所有样品总氮、总磷、总钾、总养分、钙、镁、硫、铁、酸度、水分检测化验由湖南省土壤肥料研究所根据相关项目国家标准进行。用意大利HANNAHI99121便携式土壤酸度计测试基质pH值。

为了研究菊芋基质漂浮育苗的营养机理和最佳配方，根据2019年3月20日植株测量结果，按照徐向宏等[15]和张琪等[16]的方法采用SPSS 15.0软件和Excel对所有配方数据进行分析（通径分析和系统分析）。

表1 基质配方营养成分

2 结果与分析

2.1 菊芋生长发育考察结果分析

2.1.1 菊芋基质配方试验方差分析

菊芋基质配方试验结果（表2）表明：配方2和配方3生长效果较好，其次为配方4、配方5和配方1。育苗基质配方3最大叶长Y4和总根数Y2表现突出，具有极显著效果。育苗基质配方2对菊芋生长指标影响效果明显，其中株高Y5、最大叶宽Y3、茎粗Y7、叶片数Y8、鲜质量Y1均极显著高于配方1及配方5。

2.1.2 质量性状鲜质量Y1通径分析

鲜质量反映植物的生长量。通径分析表明（表3）：以质量性状鲜质量Y1为指标分析菊芋生长，主要影响因子为最大叶宽Y3和总根数Y2。最大叶宽Y3和总根数Y2对鲜质量Y1直接正面影响极显著，其次是叶片数Y8对鲜质量Y1也有值得关注的正面影响，但未达显著水平。说明菊芋育苗的关键在于培育强大的根系，增加叶宽。

2.1.3 数量性状叶片数Y8通径分析

叶片数反映植物生长发育的阶段，为植物育苗的重要指标之一，以叶片数为指标，通径分析结果表明显著影响因子有株高Y5，极显著影响因子有最大叶长Y4、茎粗Y7和分枝数Y6，而总根数Y2和最大叶宽Y3则没有显著影响（表4）。

2.2 肥料（即基质各营养成分）对菊芋生长的效应分析

2.2.1 肥料影响鲜质量Y1的因子分析

肥料对菊芋鲜质量Y1通径分析（表5）表明：本试验总氮、总钾、镁、硫与鲜质量没有通径关系，钙X4和铁X7对鲜质量Y1直接效应极显著，铁X7对鲜质量Y1有极显著负面影响。钙X4值增加1%，鲜质量Y1增加12.722 g。铁X7值增加1%，鲜质量Y1减少21.815 g。总磷X2对鲜质量Y1直接效应显著，总磷增加1%，鲜质量Y1增加9.371 g。

表2 不同配方生长指标多重比较

表3 菊芋鲜质量Y1通径分析

回归分析表明（表6）：在常数b0绝对值最小的前提下，用回归方程求极值：获得苗期最大鲜质量Y1的最佳总氮为X1＝0.617 9%，最佳总磷为X2＝0.170 2%，最佳总钾为X3＝0.823 1%，最佳总钙为X4＝0.306 3%，最佳镁为X5＝0.220 4%，最佳硫为X6＝0.136 0%，最佳铁为X7＝1.443 1%。

2.2.2 肥料影响总根数Y2的因子分析

肥料对菊芋总根数Y2通径分析（表5）表明：本试验总氮、总钾、镁、硫与总根数Y2没有通径关系，钙X4和铁X7对总根数Y2直接效应极显著，铁X7对总根数Y2有极显著负面影响。钙X4值增加1%，总根数Y2增加19.450根。铁X7值增加1%，总根数Y2减少20.202根。总磷X2对总根数Y2直接效应不显著。

回归分析表明（表6）：在常数b0绝对值最小的前提下，用回归方程求极值：获得苗期总根数Y2的最佳总氮为X1＝0.866 0%，最佳总磷为X2＝0.154 4%，最佳总钾为X3＝0.758 5%，最佳钙为X4＝0.288 0%，最佳总镁为X5＝0.202 9%，最佳总硫为X6＝0.124 7%，最佳总铁为X7＝1.311 8%。

2.2.3 肥料影响最大叶宽Y3的因子分析

肥料对菊芋最大叶宽Y3通径分析（表5）表明：本试验总氮、总钾、镁、硫与最大叶宽Y3没有通径关系，钙X4对最大叶宽Y3有直接正影响，同时铁X7对最大叶宽Y3有一定的负面影响。钙X4值增加1%，最大叶宽Y3增加12.359 cm。铁X7值增加1%，最大叶宽Y3减少18.004 cm。总磷对最大叶宽Y3直接效应不显著。

回归分析表明（表6）：在常数b0绝对值最小的前提下，总氮X1与最大叶宽Y3有极显著二次曲线关系，求极值：获得苗期最大叶宽Y3的最佳总氮为X1＝0.597 3%，最佳总磷为X2＝0.162 6%，最佳总钾为X3＝0.790 0%，最佳总钙为X4＝0.211 3%，最佳总镁为X5＝0.211 3%，最佳总硫为X6＝0.130 1%，最佳总铁为X7＝1.374 0%。

2.2.4 肥料影响最大叶长Y4的因子分析

肥料对菊芋最大叶长Y4通径分析（表5）表明：本试验总氮、总钾、镁、硫与最大叶长Y4没有通径关系，钙X4对最大叶长Y4有极显著直接正影响，铁X7对最大叶长Y4有极显著的负面影响。总磷X2对最大叶长Y4有一定的负面影响但不显著，钙X4值增加1%，最大叶长Y4增加16.451 cm。铁X7值增加1%，最大叶长Y4减少15.044 cm。

回归分析表明（表6）：在常数b0绝对值最小的前提下，总氮X1与最大叶长Y4有极显著二次曲线关系，求极值：获得苗期最大叶长Y4的最佳总氮为X1＝0.560 7%，最佳总磷为X2＝0.148 6%，最佳总钾为X3＝0.732 2%，最佳总钙X4＝0.281 2%，最佳总镁为X5＝0.195 5%，最佳总硫为X6＝0.120 0%，最佳总铁为X7＝1.256 4%。

表4 叶片数Y8通径分析

表5 基质养分对菊芋生长影响的通径分析

2.2.5 肥料影响株高Y5的因子分析

肥料对菊芋株高Y5通径分析（表5）表明：本试验总氮、总钾、镁、硫与株高Y5没有通径关系，钙X4对株高Y5有极显著直接正影响，铁X7对株高Y5有极显著的负面影响。总磷X2对株高Y5影响不显著，钙X4值增加1%，株高Y5增加12.852 cm。铁X7值增加1%，株高Y5减少20.305 cm。

回归分析表明（表6）：在常数b0绝对值最小的前提下，获得苗期最大株高Y5的最佳总氮为X1＝0.575 6%，最佳总磷为X2＝0.154 3%，最佳总钾为X3＝0.755 5%，最佳总钙为X4＝0.287 5%，最佳总镁为X5＝0.201 9%，最佳总硫X6＝0.124 1%，最佳总铁为X7＝1.304 6%。

2.2.6 肥料影响茎粗Y7的因子分析

肥料对菊芋茎粗Y7通径分析（表5）表明：本试验总氮、总钾、镁、硫与茎粗Y7没有通径关系，磷和钙对茎粗Y7有极显著直接正影响，铁对茎粗Y7有极显著的负面影响。总磷X2对茎粗Y7影响极显著，总磷X4值增加1%，茎粗Y7增加20.351 mm。钙X4值增加1%，茎粗Y7增加14.318 mm。铁X7值增加1%，茎粗Y7减少34.726 mm。

回归分析表明（表6）：在常数b0绝对值最小的前提下，总氮X1与茎粗Y7有极显著二次曲线关系，获得苗期最大茎粗Y7的最佳总氮为X1＝0.519 5%，最佳总磷为X2＝0.133 6%，最佳总钾为X3＝0.665 2%，最佳总钙为X4＝0.262 8%，最佳总镁为X5＝0.177 1%，最佳总硫为X6＝0.108 2%，最佳总铁为X7＝1.118 6%。

2.2.7 肥料影响叶片数Y8的因子分析

肥料对菊芋叶片数Y8通径分析（表5）表明：本试验总氮、总钾、镁、硫与叶片数Y8没有通径关系，钙X4对叶片数Y8有极显著直接正影响，铁X7对叶片数Y8有极显著的负面影响。总磷X2对叶片数Y8影响不显著。钙X4值增加1%，叶片数Y8增加11.389片。铁X7值增加1%，叶片数Y8减少15.828片。

回归分析表明（表6）：在常数b0绝对值最小的前提下，总氮X1与叶片数Y8有极显著二次曲线关系，获得苗期最大叶片数Y8的最佳总氮为X1＝0.493 2%，最佳总氮为X2＝0.149 6%，最佳总钾为X3＝0.738 9%，最佳总钙为X4＝0.282 1%，最佳总镁为X5＝0.196 5%，最佳总硫为X6＝0.120 6%，最佳总铁为X7＝0.493 2%。

3 结论

不同配方生长指标多重比较方差分析表明，育苗基质配方2对菊芋单株株高Y5、最大叶长Y4、最大叶宽Y3、茎粗Y7、分枝数Y6、叶片数Y8、总根数Y2和鲜质量Y1影响效果明显，对株高Y5、最大叶宽Y3、茎粗Y7、叶片数Y8、鲜质量Y1具有极显著效果。以鲜质量Y1为指标分析菊芋生长，主要影响因子为最大叶宽Y3和总根数Y2。表明菊芋育苗的关键在于培育强大的根系，增加叶宽。

肥料成分氮、钾、镁、硫与菊芋生长指标没有通径关系。钙X4和铁X7对菊芋生长具有极显著影响，本试验中钙X4值增加1%，总根数Y2增加19.5根；铁X7值增加1%，总根数Y2减少20.2根。钙X4值增加1%，最大叶宽Y3增加12.359 cm；铁X7值增加1%，最大叶宽Y3减少18.004 cm。

菊芋总根数Y2与钙X4和铁X7直接效应极显著，总根数Y2与钙X4、铁X7的回归分析表明最佳钙X4值为0.288 0%，最佳铁X7值为1.311 8%；菊芋最大叶宽Y3与钙X4、铁X7有极显著回归关系，最大叶宽Y3与钙X4、铁X7的回归分析表明最佳钙X4值为0.211 3%，最佳铁X7值为1.374 0%。

总磷X2对株高Y5影响极显著，总磷X2值增加1%，茎粗Y7增加20.351 mm。总磷X2对鲜质量Y1直接效应显著，总磷X2增加1%，鲜质量Y1增加9.371 g。总磷X2对叶片数Y8影响不显著。

表6 影响菊芋生长的养分因子的系统回归分析

续表6