基于隶属函数法的羽衣甘蓝栽培基质综合评价

涂继红，王 朴，于静亚，张晶晶，康凯丽

（武汉市园林科学研究院，湖北 武汉 430081）

羽衣甘蓝（Brassica oleracea var.acephala DC）为十字花科芸薹属甘蓝种，2 年生草本植物，原产地中海沿岸，赏食兼用，世界各地广泛栽培[1]。羽衣甘蓝色彩艳丽、叶形多变，也被称为“叶牡丹”，应用形式灵活多样，是花坛、花境、盆栽、切花，以及干花首选的草本观赏植物，其抗逆性强、观赏期长，目前已成为我国主要城市晚秋至早春重要的绿化景观植物[2-3]。羽衣甘蓝生长期较长，叶大而肥厚，对营养需求量大，在瘠薄土壤中生长，产品品质差，易老化。王合芳[4]认为，羽衣甘蓝为需肥水植物，基质的选择非常重要。曹蓉等[5]利用腐熟中药渣、腐熟菇渣作为原材料，复配6 种羽衣甘蓝育苗基质，结果表明6 种基质均能作为羽衣甘蓝的育苗基质。汤阳泽[6]将75%草炭+15%蛭石的混合基质和50%草炭+25%炭化糠灰+25%珍珠岩的混合基质用于用于羽衣甘蓝的播种[6]。刘燕婕[7]指出，将珍珠岩、草炭、沙土和蛭石等比例混合，并按照20～30 t·hm-2添加有机肥作为羽衣甘蓝的栽培基质。高庆月[8]在泥炭基质中加入湿润剂可显著提高羽衣甘蓝的叶片数、冠幅和根冠比。目前对羽衣甘蓝的研究多集中在品种筛选上，羽衣甘蓝栽培基质的研究较少。据统计，全世界每年产生约20.1 亿t 生活垃圾，预计到2050 年，每年将产生约34 亿t，我国有机废弃物产量巨大，各类有机废弃物的生产量以每年5%～10%的速度递增[9-10]。有机废弃物资源化利用，不仅可以有效避免环境污染，还可以实现有机废弃物中的养分资源循环利用，对我国绿色发展具有重要意义。本研究旨在利用有机废弃物筛选合适的栽培基质，满足羽衣甘蓝对水肥要求，提高品质和观赏价值，同时也为有机废弃物资源化利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

羽衣甘蓝选用圆叶羽衣甘蓝‘红斑鸠’品种。试验采用的基质原料有：种植土、木薯渣、松鳞、园林废弃物、蚯蚓土、泥炭、珍珠岩。其中，木薯渣为木薯生产酒精后的残渣，蚯蚓土为牛粪与秸秆饲养蚯蚓后的产物，松鳞购自本地花卉市场，粒径约0.5～0.8 cm，园林废弃物为自行收集园林绿化修剪物堆肥发酵后的产物，泥炭为丹麦品氏泥炭，粒径0.5～2.0 cm，珍珠岩购自本地花卉市场，粒径0.3～0.6 cm。

1.2 试验方法

试验采用单因素随机区组试验设计，共5 个处理，每个处理设3 个重复，每重复栽植15 株植物，共计225 株。于2020 年10 月对羽衣甘蓝进行穴盘育苗，在幼苗3～4 片真叶时移栽至双色盆中，每钵基质约2.5L，生长期间视基质的干湿情况进行水分管理，不施肥，至2021 年3 月试验结束。4 个处理参照某商品基质配比（60%有机物料+30%泥炭+10%珍珠岩）按照成分体积比配制为：T1（60%松鳞+30%泥炭+10%珍珠岩）、T2（60%木薯渣+30%泥炭+10%珍珠岩）、T3（60%园林废弃物+30%泥炭+10%珍珠岩）、T4（60%蚯蚓土+30%泥炭+10%珍珠岩），以CK（100%种植土）为对照。

1.3 测定项目与方法

基质性质测定：分别在羽衣甘蓝移栽0、40、80 d 后，取中部基质自然风干后测定。基质pH 值采用电位计法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，有效磷含量采用钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用火焰光度法测定[11]。

羽衣甘蓝生长指标测定：对各处理每重复随机选取5 株，于植株最佳观赏期进行相关指标的测定。植物株高以根基部（基质表面）至主茎顶部的高度为准，直尺测量。总叶片数、变色叶片数直接计数测定。叶面积由测量的叶片平均直径计算获得。冠幅为整株羽衣甘蓝的展开直径，变色冠幅为羽衣甘蓝内部变色叶片展开直径，直尺测量。花薹直径为花薹最粗位置直径，游标卡尺测定。地上部鲜质量指基质以上部位新鲜植株全部质量，105 ℃杀青，80 ℃烘干后为地上部干质量，与之对应为地下部鲜质量和地下部干质量，根冠比=地下部干质量/地上部干质量[12]。

1.4 数据分析

利用Excel 2010 进行数据整理，使用SPSS 软件进行单因素ANOVA 分析，邓肯检验法比较不同处理间数据差异性（P＜0.05），利用隶属函数法对基质栽培效果进行综合评价。

2 结果与分析

2.1 不同基质对羽衣甘蓝生长的影响

由表1 可知，各处理羽衣甘蓝株高均在10 cm 以上，其中T1 处理最大，为14.03 cm，显著高于CK 和其他处理，T2～T4 处理与CK 间无显著性差异，最低为T4 处理。总叶片数最高为T2 处理，达42片，较CK 处理多出11 片，T3 处理叶片数最少，仅为27 片。T1、T2 处理羽衣甘蓝的最大叶面积可达76 cm2，与其他处理差异显著，较CK 处理增加约30%，T4 与CK 处理最大叶面积近60 cm2，最小为T3 处理，仅为48.38 cm2。T1、T2 处理冠幅显著高于其他处理，较CK 处理增加约4 cm，达27 cm，T4 与CK 处理冠幅接近，约为3 cm，T3 处理冠幅最小，约为20 cm。花薹直径T2 处理最高，为1.49 cm，T1 处理次之，两者无明显差异，但显著高于CK、T3、T4 处理。

表1 不同栽培基质对羽衣甘蓝生长指标的影响

表2 为不同栽培基质羽衣甘蓝生物量的变化，可知地上鲜质量最大为T1、T2 处理，与CK 相比，分别增质量约71%、74%，约是T3 处理的2.5 倍，T4 处理的2 倍。地上干质量变化趋势与地上鲜质量接近，T1、T2 处理地上干质量显著高于其他处理。地下鲜质量最高亦为T1、T2 处理，且与CK 和其他处理差异显著。对地下干质量来说，各处理间无明显差异。羽衣甘蓝根冠比T1、T2 处理较低，分别为0.140 和0.148，T4 和CK 均为0.24，T3 处理最大为0.3，显著高于其他处理。较高的根冠比说明基质养分不足，植物为吸取更多养分，只能增加根系吸收面积，T3 处理地上生物量最低。由此可知，T3 基质养分供应状况欠佳。

表2 不同栽培基质对羽衣甘蓝生物量的影响

2.2 不同栽培基质对羽衣甘蓝观赏性的影响

在园林应用中，均以大的冠幅和变色冠幅为优良性状，大的冠幅可以减少单位面积的植株用量，从而降低成本。由于羽衣甘蓝往往仅心叶颜色鲜艳，因此内叶片数及变色冠幅越大则观赏性越强[13]。由图1 可知，内叶片数即变色叶片数，T1、T2 处理最高，在30 片左右，CK、T4 处理约为25 片，T3 处理最少，仅为21 片。图2 显示了羽衣甘蓝变色冠幅大小，T1、T2 处理的变色冠幅均在15 cm 以上，较CK 处理高出约2 cm，T3 及T4 处理变色冠幅较小，在10.5～12 cm 之间。由此可知，T1、T2 处理羽衣甘蓝总冠幅大、叶片丰满、变色范围大、观赏效果最佳，T3处理观赏效果最差。

图1 不同处理羽衣甘蓝内、外叶片数量

图2 不同处理羽衣甘蓝冠幅

2.3 不同栽培基质的综合评价

采用模糊数学隶属函数法对不同栽培基质效果进行综合评价。模糊隶属函数的计算公式：

式中，X 表示某项评价指标的测定值；Xmin、Xmax为不同处理某一指标的最小值和最大值。

如果某一指标与栽培效果呈负相关，可通过反隶属函数计算，计算公式为:

将不同处理各指标隶属函数值进行累加，求取平均值，平均值越大，则该处理植物长势越好，基质栽培效果越佳[14-15]。由表3 可知，各处理隶属函数值由大到小排序为：T2＞T1＞T4＞CK＞T3，即T2 处理羽衣甘蓝的综合长势最好，其次为T1 处理，T3 处理下羽衣甘蓝长势和观赏性均不及CK 和其他处理。

表3 不同栽培基质的隶属函数值及排序

2.4 不同栽培基质性质变化

由图3 可知，栽培基质的初始pH 值均在7 以下，最高为CK 处理，达6.85，其他处理pH 值在5.5～6.6，均低于CK，其中T1 和T2 处理初始pH 值接近，在5.5 左右，T3 和T4 处理pH 值略高，在6.5左右。移栽后，随着时间的推移，CK、T1、T4 处理的pH 值呈先升高后降低的趋势，T2 处理在整个生长期pH 值处于上升状态，T3 处理pH 值略有下降，但基本保持稳定。

图3 不同栽培基质pH 值随时间变化

图4 为不同栽培基质碱解氮含量的变化。由图4 可知，T2 处理初始碱解氮含量最高，达500 mg·kg-1，T1、T4 处理碱解氮含量在400 mg·kg-1以上，CK、T3处理含量较低，在220 mg·kg-1左右。在植物生长前期，各处理碱解氮含量变化较为平缓，呈缓慢下降趋势；植物生长后期，各处理碱解氮下降略快，其中T4处理下降最快。

图4 不同栽培基质碱解氮随时间变化

图5 为有效磷含量最高为T4 处理，其次为T2处理，含量均在500 mg·kg-1以上，CK 处理含量较低，在200 mg·kg-1左右。T3 处理有效磷含量最低，约为100 mg·kg-1。整个生长期有效磷含量变动范围不大，T2 处理有效磷含量在生长后期略有上升，其他处理均呈缓慢下降的趋势。

图5 不同栽培基质有效磷随时间变化

图6 为不同时期基质速效钾含量的变化，由图6 可以看出，T2、T4 速效钾含量较高，均在750 mg·kg-1以上，CK、T1 处理含量略低，也在400 mg·kg-1左右，说明基质初始速效钾含量处于较丰富水平。整个生长期速效钾含量变化较大，生长前期各处理速效钾含量均下降约1/2，生长后期下降速率减缓。

图6 不同栽培基质速效钾随时间变化

3 讨论与结论

有机废弃物如农作物秸秆、畜禽粪便、林业废弃物，以及农畜产品加工等行业产生的废料，经堆肥后产物富含大量纤维素、营养元素，及生理活性物质[16-18]，用作栽培基质具有巨大潜力和发展前景。本试验通过5 种栽培基质对羽衣甘蓝生长的影响分析及隶属函数法综合评价，结果可知T2（60%木薯渣+30%泥炭+10%珍珠岩）栽培的羽衣甘蓝生长及观赏性最佳，T1（60%松鳞+30%泥炭+10%珍珠岩）次之，T4（60%蚯蚓土+30%泥炭+10%珍珠岩）可达到与CK（100%种植土）同等效果，T3（60%园林废弃物+30%泥炭+10%珍珠岩）表现较差。

通过分析各处理基质性质的变化，结果可知，与CK 相比，各处理pH 值均有不同程度的下降，说明有机基质可以有效调节pH 值[19]。基质的pH 值整体呈现先上升后下降的趋势，原因可能是在生长前期随着灌溉，酸性物质被淋失，导致pH 值略有上升，后期随着基质不断分解，植物根系分泌酸性物质，基质pH 值下降。总体来看，pH 值在整个生长期的变化不大，说明有机栽培基质可以起到缓冲pH 值过度变化的作用[20-21]。有机基质初始碱解氮含量较高，说明基质可为植物生长提供较充足氮肥，随着时间的推移，各处理碱解氮含量均有不同程度的下降，这与前人的研究结果基本一致[22]。原因可能是植物生长后期基质重新释放氮素的能力不足或是出现了氮损失[23-24]。各处理有效磷含量较高，且变化较为稳定，一方面基质原料中储藏丰富的磷元素，栽培过程中基质发生了二次发酵腐解，释放出磷养分，另一方面磷肥在基质中移动较慢，不易被水分淋洗而流失[25]。速效钾养分易于淋溶，各处理基质初始速效钾含量较高，在栽培过程中速效钾养分淋失，导致含量下降。基质优良的理化性质可为植物生长提供适宜的水、气、肥根际环境，因此对基质理化性质进一步调节、增强基质保肥性仍是今后研究重点。