不同环境栽培空心菜、薄荷的生长量及养分吸收量比较分析

杨绍聪 沐婵 钱荣青 罗跃禄 姚照兵 蔡述江 张艳军

摘    要：為探讨空心菜和薄荷在不同种植环境下的作物生长量和养分吸收量，选择入星云湖河水及其附近农田为种植载体，开展空心菜、薄荷的漂浮水栽与土栽的比较试验。结果表明，空心菜水栽的植株高度、分枝数及茎叶产量分别为41.3 cm、6.2个及4.17 kg·m-2，比土栽的提高45.9%、37.8%及59.8%;水栽空心菜的茎叶全N含量（w，后同）达3.25%、全P含量0.45%、全K含量4.21%，比土栽的增加14.0%、32.4%、19.6%，增加量均达显著水平。薄荷水栽的植株高度、分枝数及茎叶产量分别为27.5 cm、8.0个及1.68 kg·m-2，比土栽的提高23.3%、23.1%及24.3%;水栽薄荷的茎叶全N含量达3.18%、全P含量0.36%、全K含量3.75%，比土栽的增加15.6%、16.1%、24.2%，增加量均达显著水平。因此，在湖泊保护和治理中，可利用调蓄大沟或缓冲池漂浮种植空心菜和薄荷，实现生态效益和经济效益的平衡发展。

关键词：空心菜;薄荷;水栽;土栽;产量;养分吸收

中图分类号：S645+S636.9 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）02-085-05

Comparative analysis of growth and nutrient uptake of water spinach and mint cultivated in different environments

YANG Shaocong1， MU Chan 1， QIAN Rongqing1， LUO Yuelu2， YAO Zhaobing3， CAI Shujiang1， ZHANG Yanjun1

（1. Yuxi Academy of Agriculture Science， Yuxi 653100， Yunnan， China; 2. Environmental Monitoring Station of Jiangchuan District Branch of Yuxi Ecological Environment Bureau ， Jiangchuan 652600， Yunnan， China; 3. Yuxi Characteristic Crop Nutrition Engineering and Technology Research Center， Yuxi 653100， Yunnan， China）

Abstract：In order to investigate the crop growth and nutrient uptake of water spinach and mint in different planting environments， the water of Xingyun Lake and nearby farmland was selected as the planting carrier， and a comparison experiment of floating hydroponic and soil cultivation of convolvulus and mint. The results showed that the plant height， number of branches and yield of stem and leaf were 41.3 cm， 6.2 and 4.17 kg·m-2 of water spinach respectively， which were 45.9%， 37.8% and 59.8% higher than that of soil cultivation; the stems and leaves of water spinach are all The N content is 3.25%， the total P content is 0.45%， and the total K content is 4.21%， which are 14.0%， 32.4%， and 19.6% higher than that of soil planting， and the increase has reached a significant level. The plant height， number of branches， and stem and leaf yield of water-planted peppermint are 27.5 cm， 8.0 and 1.68 kg·m-2， respectively， which are 23.3%， 23.1% and 24.3% higher than that of soil culture; the stems and leaves of water-planted peppermint are all The N content reached 3.18%， the total P content was 0.36%， and the total K content was 3.75%， which were 15.6%， 16.1%， and 24.2% higher than those grown in soil， and the increase reached a significant level. Therefore，in the protection and government of lakes， the large ditch or buffer pond can be used to plant float water spinach and mint to achieve the balanced development of ecological and economic benefits.

Key words： Water spinach; Mint; Hydroponics; Soil planted; Production; Nutrient uptake

空心菜（Ipomoea aquatica）又名蕹菜、通菜等，属于旋花科多年生水生植物，为须根系，根系发达，植株再生能力强，生长迅速，具有较强的耐污及污水净化能力[1]，是一种对水体具有很强净化能力的水生植物。薄荷（Mentha Canadensis L.）为唇形科多年生宿根性草本植物，多生于山野湿地河旁，全株青气芳香，属中国常用中药，是一种有特种经济价值的芳香作物[2]。空心菜用于水栽吸收养分而治理污水或富营养化水的试验报道较多，但多为采用养殖污水[3-5]、生活污水[6-8]、不同N、P浓度水体[9-13]等水体开展静态模拟试验，也有在过水河道[14]和鱼塘[15] 开展动态试验的，且在研究方向上主要针对水体中N、P养分去除方面，而针对水栽空心菜的生长量及养分吸收量分析研究较少。薄荷主要以土壤栽培方式为主，很少见水栽的报道。虽有空心菜水栽与土栽对比的试验 [16-18]，但所用水源为鱼塘养殖废水或实验池污水，水栽区域与土栽区域距离较远，或土栽为盆栽;而薄荷水栽与土栽对比的试验尚未见报道。为此，作者在开展“作物漂浮吸收入湖河水氮磷养分研究与示范”过程中，研究空心菜和薄荷漂浮种植吸收入星云湖河水N、P、K养分及农产品产量的同时，选择附近农田开展土栽空心菜和薄荷作为对照，以探讨两种作物在不同种植环境下的生长量和养分吸收量，为进一步开展相关试验及示范推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

选择空心菜和薄荷两种作物，以漂浮水栽（简称水栽，下同）与土栽为不同的种植载体，采用对比法进行试验设计。设空心菜的水栽与土栽比较试验，薄荷的水栽与土栽比较试验。每个作物品种设5次重复，每个重复种植10 m2。选用相同素质的苗，同一时间定植、调查和收获产量。试验于2017年4—7月在云南省江川区星云湖岸池塘水域和农田中进行。

1.2 方法

试验用苗为基质漂浮育苗，空心菜采用种子育苗，薄荷采用扦插育苗，于4月10日播种或扦插。空心菜苗于5月10日定植，定植时打顶，平均单株分枝数2.5个（含主茎，下同）;薄荷苗于5月10日定植，定植时打顶，平均单株分枝数3.4个。空心菜为泰国柳叶空心菜（从当地种子经销商处购买），薄荷为本地常规栽培品种（江川薄荷，来源于本地種植户）。

水栽在与星云湖相通的缓冲池塘（水面积6000 m2、水深0.6～0.7 m）中采用作物漂浮种植设施[19]进行，空心菜和薄荷均为1 m2定植50株，池塘中的水为流动的入湖河水（农田及农村生活排水），其养分含量见表1，在整个试验过程中不施用任何肥料。土栽用的田块为距离缓冲池塘100 m左右的农田，土壤有效态N、P、K养分含量及试验期间的养分施用量见表1。

1.3 相关性状测量及产量收获方法

调查植株主茎和分枝的高度、分枝数，每个重复任选2株，每个处理（对照）共调查10株，高度量取茎基部至顶部生长点;于5月24日第1次调查，至6月21日第1次收获茎叶产量时共调查5次。7月20日收获第2次茎叶产量;产量收获采取收割方式，基部留6 cm左右，称量鲜质量作为试验产量。

1.4 样品采集及检测方法

产量收获时每个重复采取500 g左右鲜茎叶，进行烘干及制样处理。茎叶总N含量采用 GB 5009.5—2010 蒸馏滴定法测定，茎叶总P含量采用 GB/T 5009.87—2003 酸消化-分光光度法测定，茎叶总 K 含量采用 GB/T 5009.91—2003 酸消化-原子吸收法测定。水溶性 N为铵态氮与硝态氮之和，铵态氮含量采用靛酚蓝比色法测定，硝态氮含量采用紫外分光光度法测定;水中水溶性 P 含量采用钼蓝比色法测定;水溶性 K含量 采用原子吸收分光光度法测定。

1.5 数据统计

为了便于比较不同时期生长量变化，以单株分枝高度的总和为生长量。采用 Microsoft Excel 2003 进行数据处理，用SPSS 12.0 统计软件进行数据t检验分析。

2 结果与分析

2.1 空心菜水栽与土栽的生长量及养分吸收量比较

2.1.1 空心菜水栽与土栽的生长量变化比较 空心菜5月10日定植后，生长较缓慢，到5月24日时，水栽与土栽的植株高度已有明显差异，水栽空心菜的分枝数较多，且分枝高度快速增加，水栽的生长量比土栽极显著增加。之后到6月21日收获前，生长量也一直表现为水栽比土栽极显著增加，水栽生长量均比土栽增加57.9%～76.2%（图1）。到6月21日第1次收获产量时，水栽空心菜植株高度达41.3 cm，比5月24日增加32.5 cm，平均日增长高度达1.20 cm，单株分枝数达6.2个;而土栽的植株高度只增加了19.8 cm，平均日增长高度仅为0.73 cm，单株分枝数有4.5个。株高增长量、日均增长高度、分枝数及产量，水栽均比土栽极显著增加，7月20日收获的产量也表现为水栽比土栽极显著增加（表2）。

2.1.2 空心菜水栽与土栽的茎叶养分含量比较

在与星云湖相通的缓冲池塘，以流动的入湖河水作为植物漂浮种植的水体，在水溶性N含量（ρ，后同） 6.54 mg·L-1、P 含量0.584 mg·L-1、K含量 20.78 mg·L-1的水环境下漂浮种植空心菜，植株根系发达，不但生长量大，生物产量高，而且对养分的吸收能力较强，茎叶全N含量达3.25%、全P含量0.45%、全K含量4.21%，分别比土栽的2.85%、0.34%、3.52%相应增加14.0%、32.4%、19.6%，增加量均达显著水平（表2）。

2.2 薄荷水栽与土栽的生长量及养分吸收量比较

2.2.1 薄荷水栽与土栽的生长量变化比较 薄荷5月10日定植后，生长较缓慢，到5月24日时水栽与土栽的植株高度已有明显差异，但水栽的分枝数较多，且分枝高度快速增加，水栽的生长量比土栽极显著增加。之后到6月21日收获前，生长量一直表现水栽比土栽极显著增加，水栽生长量均比土栽增加38.5%～66.8%（图2）。到6月21日第1次收获产量时，水栽薄荷植株高度达27.5 cm，比5月24日增加22.0 cm，平均日增长高度达0.81 cm，单株分枝数达8.0个;而土栽的只增加了17.2 cm，平均日增长高度仅为0.64 cm，单株分枝数有6.5个。株高增长量、平均日增长高度、分枝数及产量，水栽均比土栽极显著增加，7月20日收获的产量也表现为水栽比土栽极显著增加（表3）。

2.2.2 薄荷水栽与土栽的茎叶养分含量比较 在与星云湖相通的缓冲池塘中，以流动的入湖河水作为植物漂浮种植的水体，在水溶性N含量（w，后同） 6.54 mg·L-1、P含量 0.584 mg·L-1、K含量 20.78 mg·L-1的水环境下漂浮种植薄荷，植株根系发达，不但生长量大，且对养分的吸收能力较强，茎叶全N含量达3.18%、全P含量0.36%、全K含量3.75%，分别比土栽的2.75%、0.31%、3.02%相应增加15.6%、16.1%、24.2%，增加量均达显著水平（表3）。

3 讨论与结论

漂浮种植空心菜的水体为富营养化水质，在种植过程中池塘水处于流动状态，根须水体养分浓度基本稳定，相对于土栽环境更有利于根须生长，因此水栽产量显著高于土栽，与黄婧等[16]、李今等[17]、李海燕等[18]研究结果相一致。本研究结果表明，无论是水栽还是土栽第二次收获的产量均比第1次收获的高，这与季节变化、气温的提高有关，与赵建刚等[1]研究结果也相一致。

种植空心菜和薄荷的土壤有效态N、P、K含量虽然是漂浮种植水体养分的若干倍，但其养分的转化利用受土壤理化性状、水分、微生物等因素的影响，土壤中水溶性的N、P、K含量一般很低，即使施用了速效性N、P、K肥料，但研究结果表明，土壤种植的空心菜和薄荷的茎叶养分含量也显著低于水栽空心菜和薄荷。主要是由于水体中水溶性的N、P、K养分含量较高，可直接被吸收利用，且水体处于流动状态而保持一定的养分浓度，更加有利于作物根系吸收养分，这与笔者在星云湖水面漂浮种植空心菜试验研究中得出低养分质量浓度（水溶性N、P、K分别为2.41、0.46、13.73 mg·L-1）水体也能使空心菜漂浮种植正常生长并形成一定产量的结论一致[20]。

水生植物净化对富营养化水体的研究主要集中在芦苇（Phragmites australis）、菖蒲（Acorus  calamus）、石菖蒲（Acorus tartarinowii）、千屈菜（Lythrum salicaria）、美人蕉（Canna indica）、大薸（Pistia stratiotes）和水葫芦等数种植物，对其他植物的研究不多 [21-30] ，这些水生植物虽然对水体N、P等养分吸收能力较强，只有移除水体才能达到净化水质效果，但其处理成本高，利用价值低。本研究结果表明，采用水栽空心菜和薄荷，第1次采收1 m2分别产出茎叶产量4.17 kg和1.68 kg，能形成农产品，又能吸收移出水体N、P等养分，实现经济效益和生态效益双赢。水栽条件下空心菜茎叶生物量和N、P养分含量均比薄荷的高，故认为空心菜比薄荷对水体N、P养分的吸收去除率高，与陈华等[5]研究结果类似。

综上所述，在与星云湖相通的缓冲池塘，以流动的入湖河水漂浮种植空心菜和薄荷，其生物产量及茎叶N、P、K含量均显著高于土栽。因此，湖泊保护和治理可利用调蓄大沟或缓冲池漂浮种植空心菜和薄荷，实现生态效益和经济效益的平衡发展。

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