摘要 為充分利用非耕地設(shè)施的光熱資源，實(shí)現(xiàn)沙蔥周年生產(chǎn)，遵循就地取材的原則，以栽培地附近自產(chǎn)的腐熟秸稈、羊糞和沙子為基質(zhì)主要組分，設(shè)置10種不同基質(zhì)配方，測(cè)定不同配比基質(zhì)的理化性質(zhì)，通過(guò)主成分分析，對(duì)其產(chǎn)量影響因子進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選沙蔥非耕地栽培最適宜的基質(zhì)。結(jié)果表明，當(dāng)沙子∶羊糞∶秸稈∶秸稈生物炭∶草炭∶蛭石為5∶1∶1∶1∶1∶1時(shí)，沙蔥基質(zhì)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(chǎn)量、株高、根冠比、葉綠素含量均最高，產(chǎn)量與葉片氮含量相關(guān)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(zhǎng)。

關(guān)鍵詞 沙蔥;產(chǎn)量;栽培基質(zhì);主成分分析;非耕地

中圖分類號(hào) S 647 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(shè)施農(nóng)業(yè)是指那些不適宜耕種的土地，如沙漠、戈壁灘等，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，使原本不適于耕作的土地產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益的一種新興農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，極大地?cái)U(kuò)展了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間，已成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)之一［1］。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，總耕地面積達(dá)1.282億hm2，然而，由于人口眾多，導(dǎo)致人均耕地面積相對(duì)較?。?］，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(guó)陸地總面積的1/7［3］，耕地資源嚴(yán)重不足。2023年中央一號(hào)文件明確提出在保護(hù)生態(tài)和不增加用水總量前提下探索科學(xué)利用戈壁、沙漠等非耕地發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，而內(nèi)蒙古高原獨(dú)特的氣候條件和光照資源特別適宜發(fā)展非耕地設(shè)施農(nóng)業(yè)。

沙蔥（Allium mongolicum Regel）學(xué)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(nèi)蒙古高原的特有種［4］，是一種具有菜用和藥用價(jià)值的沙生蔬菜［5］，其營(yíng)養(yǎng)豐富，食用、藥用、飼用價(jià)值均極高，又具有獨(dú)特的辛辣味，被譽(yù)為“菜中靈芝”，市場(chǎng)需求越來(lái)越大，由于保鮮問(wèn)題周年供應(yīng)受到限制，而沙蔥適應(yīng)性強(qiáng)、需水量小，是非耕地栽培中最適宜的蔬菜選擇之一，而關(guān)于非耕地沙蔥栽培最適宜的栽培基質(zhì)篩選卻鮮有報(bào)道。楊利娟等［6］對(duì)沙芥無(wú)土栽培技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)基質(zhì)選用1草炭∶1細(xì)沙生長(zhǎng)最快，長(zhǎng)勢(shì)最好。賈廷新等［7］在辣椒育苗基質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)，腐熟羊糞、國(guó)產(chǎn)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(zhǎng)。曹凱等［8］、賈靚等［9］、韓道杰［10］、劉振國(guó)［11］、董麗華等［12］研究認(rèn)為使用多種材料組合成的基質(zhì)，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(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)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(dāng)?shù)氐难蚣S，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(duì)照，在非耕地設(shè)施栽培條件下，分析不同基質(zhì)配方對(duì)沙蔥產(chǎn)量的影響，篩選出適宜沙蔥非耕地栽培的基質(zhì)，為豐富非耕地設(shè)施栽培物種選擇和促進(jìn)沙蔥周年供應(yīng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

沙蔥為沙珍SC-2號(hào)，種子來(lái)源于內(nèi)蒙古自治區(qū)野生特有蔬菜種質(zhì)資源與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。采用槽式栽培，栽培槽長(zhǎng)120 cm，寬30 cm，高50 cm。沙子取自內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯達(dá)拉特旗毛烏素沙地（107°20′～111°30′E，37°27.5′～39°22.5′N）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

遵循就地取材的原則，以栽培地附近自產(chǎn)的腐熟秸稈、羊糞和沙子為基質(zhì)主要組分，再添加秸稈生物炭、草炭和蛭石，復(fù)配成不同組分的栽培基質(zhì)（表1）。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，于5月20日在中國(guó)敕勒川現(xiàn)代農(nóng)業(yè)博覽園溫室播種，播深為1 cm，4次重復(fù)，統(tǒng)一水分管理。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

出苗后，每5 d測(cè)量一次株高，直至達(dá)到刈割標(biāo)準(zhǔn)15 cm［14］，測(cè)定產(chǎn)量、地上、地下部分干鮮重、根系長(zhǎng)度、根分蘗數(shù)。

參照郭世榮［15］的方法測(cè)定基質(zhì)的理化性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤鹽分。

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

1.4 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析、顯著性分析及主成分分析，采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 非耕地栽培基質(zhì)理化性質(zhì)分析

2.1.1 非耕地栽培基質(zhì)物理性質(zhì)。

由表2可知，不同處理的基質(zhì)容重、通氣孔隙和持水孔隙均呈顯著差異?；|(zhì)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(wú)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(zhì)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(zhì)土壤養(yǎng)分。

由表3可知，不同處理土壤養(yǎng)分各指標(biāo)之間均差異顯著。有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)、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(biāo)含量均偏低，其中以T1（原生境純沙）顯著最低，表明隨著基質(zhì)種類和比例的增加，基質(zhì)中養(yǎng)分增加，能為植株提供更高養(yǎng)分。

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

2.2 非耕地栽培基質(zhì)對(duì)沙蔥生長(zhǎng)的影響

2.2.1 非耕地栽培基質(zhì)對(duì)沙蔥株高的影響。

由表4可知，沙蔥株高第一次測(cè)量即5 d時(shí)，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(zhǎng)，各處理組間差異顯著，在40 d時(shí)，T5、T2和T3達(dá)到了刈割標(biāo)準(zhǔn)（15 cm），分別為15.40、15.10和15.86 cm，而其余處理均在45 d達(dá)到刈割標(biāo)準(zhǔn)，株高在15.12～16.50 cm，之后生長(zhǎng)緩慢。但在50 d時(shí)，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(zhì)對(duì)沙蔥地上、地下干鮮重和根冠比的影響。

不同基質(zhì)處理對(duì)沙蔥地上、地下部干鮮重和根冠比均產(chǎn)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(zhì)對(duì)沙蔥產(chǎn)量的影響。

對(duì)沙蔥進(jìn)行了2次刈割，2次刈割總產(chǎn)量見(jiàn)圖2，依據(jù)顯著性分為5個(gè)等級(jí)，等級(jí)之間差異顯著，第一等級(jí)為T5，產(chǎn)量最高，為3 350.87 kg/hm2;第二等級(jí)為T9;第三等級(jí)為T4、T6、T8和T10;第四等級(jí)為T1;第五等級(jí)為T2、T3、T7，其中T3產(chǎn)量最低為2 754.64 kg/hm2。

2.2.4 非耕地栽培基質(zhì)對(duì)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(píng)估各處理的優(yōu)劣程度，將不同配方基質(zhì)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(biāo)用SPSS 26.0軟件進(jìn)行主成分分析，并生成4個(gè)新的主成分指標(biāo)（表7和8）。

主成分分析是將多個(gè)指標(biāo)通過(guò)正交變換轉(zhuǎn)化為幾個(gè)較少的綜合指標(biāo)，同時(shí)能計(jì)算樣本相關(guān)矩陣的累計(jì)貢獻(xiàn)率，通常以達(dá)85％以上確定主成分?jǐn)?shù)［16］。對(duì)各處理組數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，用較少的幾個(gè)綜合指標(biāo)代替原來(lái)較多的評(píng)價(jià)指標(biāo)，使得這些指標(biāo)保留原來(lái)指標(biāo)絕大多數(shù)信息［17］。由表7可知，前4個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為48.754%、19.401%、12.447%和6.995%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.597%，提取的4個(gè)公因子能夠代表觀測(cè)到的17項(xiàng)指標(biāo)。因此，可以用這4個(gè)主成分來(lái)替代原始的觀測(cè)因子。用這種方法評(píng)價(jià)基質(zhì)配方的綜合指標(biāo)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(zhǎng)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(zhǎng)和葉片氮含量均與產(chǎn)量呈正相關(guān)。

利用因子得分系數(shù)陣，將所有的主成分表示為各個(gè)變量的線性組合，得出4個(gè)主成分的具體參考值，再結(jié)合4個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率，得出綜合得分，進(jìn)而得到綜合排名。由表8可知，T5的綜合得分最高，遠(yuǎn)高于T7處理，但與T9、T4相差不大，表明T5基質(zhì)配方對(duì)沙蔥生長(zhǎng)最有益，其次是T9和T4。

3 討論

3.1 不同基質(zhì)配方理化性狀對(duì)沙蔥生長(zhǎng)的影響

不同學(xué)者對(duì)栽培基質(zhì)的理化性狀進(jìn)行研究，但由于試驗(yàn)材料和生長(zhǎng)條件等因素的影響，不同學(xué)者可能會(huì)得出不同的基質(zhì)性狀要求和標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致對(duì)于基質(zhì)理化性狀的評(píng)估存在一定的多樣性。李謙盛［16］認(rèn)為理想基質(zhì)容重在0.1～0.8 g/cm3，總孔隙度在70%～90%，通氣孔隙在15%～30%對(duì)作物生長(zhǎng)有利。Abad等［17］認(rèn)為理想基質(zhì)容重應(yīng)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(zhì)總孔隙度應(yīng)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(zhì)的容重應(yīng)在0.1～0.8 g/cm3。該試驗(yàn)結(jié)果表明，沙蔥生長(zhǎng)最好的基質(zhì)為T5 、T9和T4，其基質(zhì)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(jié)果基本一致;氣水比在1.07～1.18，這與田吉林等［18］的研究結(jié)果相似;其基質(zhì)養(yǎng)分也處于較高水平。土壤鹽分T3最高，產(chǎn)量最低，這說(shuō)明在高鹽環(huán)境下，植物面臨著水分脅迫和生理功能障礙的風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致其生長(zhǎng)緩慢、產(chǎn)量偏低。

3.2 不同配方基質(zhì)對(duì)沙蔥生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

株高是一種更直觀的生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)，可以非常直觀地反映植物的生長(zhǎng)情況。研究表明，蔬菜在不同基質(zhì)條件下的生長(zhǎng)和發(fā)育存在差異。張俊等［19］研究表明，不同配方基質(zhì)對(duì)植株生長(zhǎng)有較明顯的促進(jìn)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(zhì)對(duì)番茄的前期生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。楊玉波等［21］研究表明，合適的基質(zhì)促進(jìn)番茄產(chǎn)量的增加和品質(zhì)的提高。該試驗(yàn)結(jié)果表明，在不同基質(zhì)配方條件下，沙蔥的生長(zhǎng)表現(xiàn)出明顯的差異。該試驗(yàn)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(duì)T7的成分進(jìn)行分析，基質(zhì)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(shuō)明T7保水性強(qiáng)，這可能是沙蔥屬于沙生植物，對(duì)于干旱具有很強(qiáng)適應(yīng)性，水分過(guò)多反而會(huì)造成植株呼吸困難、根部腐爛等情況，進(jìn)而影響沙蔥生長(zhǎng)。

干鮮質(zhì)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(xié)調(diào)合作的能力［22］。使用不同材料和比例制作的基質(zhì)會(huì)導(dǎo)致栽培作物的干鮮質(zhì)量和根冠比有明顯差異。該試驗(yàn)結(jié)果表明基質(zhì)配方的變化對(duì)沙蔥植株地上部和地下部干質(zhì)量及根冠比的影響顯著。添加秸稈生物炭、草炭、蛭石的基質(zhì)T4、T6、T9、T10比不添加的基質(zhì)T1、T2、T3地上部干鮮重高，這說(shuō)明單一的栽培基質(zhì)理化性質(zhì)達(dá)不到作物生長(zhǎng)的理想點(diǎn)，添加秸稈生物炭、草炭、蛭石可以改良土壤結(jié)構(gòu)，尤其草炭還可以增加土壤肥力，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。

蔬菜產(chǎn)量是衡量農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的重要標(biāo)準(zhǔn)，利用基質(zhì)栽培技術(shù)在提高產(chǎn)量的同時(shí)，又能使蔬菜提前上市［23］，因此，在篩選基質(zhì)配方時(shí)，蔬菜產(chǎn)量成為主要指標(biāo)之一。研究表明，不同基質(zhì)配方對(duì)黃瓜的生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量產(chǎn)生差異［24］。該試驗(yàn)的10種基質(zhì)，T5的產(chǎn)量最高，其次為T9、T4，顯著高于T1、T2、T3;T3產(chǎn)量顯著最低;添加秸稈生物炭基質(zhì)（T5、T9、T4）比不添加的基質(zhì)（T1、T2、T3、T7）產(chǎn)量均高，表明秸稈生物炭是使作物增產(chǎn)的優(yōu)良添加劑。因此，從產(chǎn)量來(lái)衡量，T5、T9、T4基質(zhì)的栽培效果優(yōu)于其余處理。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)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(zhì)栽培，沙蔥植株生長(zhǎng)旺盛、產(chǎn)量高。沙蔥非耕地基質(zhì)配方的篩選不僅可以去除影響沙蔥生長(zhǎng)發(fā)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(zhǎng)，從而促進(jìn)產(chǎn)量增加和品質(zhì)提高。因此，沙蔥非耕地設(shè)施栽培基質(zhì)的篩選，可以確保為沙蔥提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)、少用農(nóng)藥與化肥的周年生長(zhǎng)環(huán)境，最大程度地促進(jìn)沙蔥的健康生長(zhǎng)和產(chǎn)量增加。

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作者簡(jiǎn)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(zhì)資源保護(hù)研究。

收稿日期 2024-04-26