一种沙芥非耕地无土栽培基质及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于植物栽培基质技术领域，尤其涉及一种沙芥非耕地无土栽培基质及其制备方法和应用。

背景技术

沙芥(pugionium cornutum)俗称沙盖、沙萝卜、沙白菜，是十字花科二年生草本植物，仅分布于我国的陕西、甘肃、宁夏以及内蒙古等地，为中国的特有种。叶丛生，叶片羽状深裂，灰绿色，较肥厚，富含粗蛋白、氨基酸、糖、纤维素和维生素C及钙、铁、锌、铜等微量元素。沙芥具有食用、药用、饲用和固沙等多种价值，而且是享有“沙漠人参”称号的多功能沙生蔬菜。根及叶有芥子味，并有清香风味，既能鲜食，又可腌酸菜或干制，营养价值高于白菜、萝卜、菠菜、芹菜等。据《中草药大典》记载，沙芥全株均可食用，有一定药用价值，具有行气、止痛、消食、解毒、宣散清肺等功效，可治疗消化不良、胸肋胀满、咳嗽有痰等症。沙芥根系发达，主根可深达1m以上根群横向分布60～80cm，吸收能力较强，耐干旱，耐瘠薄，是固沙的先锋植物。

沙芥作为一种药食同源的沙生蔬菜已经大面积推广种植，但在人工种植中发现，黏重土壤不能种植沙芥，壤土和沙地栽培存在产量降低，比较适宜的土壤为沙壤土，但在沙瓤土栽培过程中存在严重的连作障碍，种植第二年产量会下降30％到50％。给沙芥的人工种植带来了极大的障碍，因此筛选适合沙芥生长的基质成为解决沙芥大面积种植的关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种沙芥非耕地栽培的无土栽培基质，适宜沙芥在非耕地栽培下生长，原料易得，操作简便，同时能够提高沙芥生长量、产品品质和产量。

本发明的另一目的在于提供一种沙芥栽培基质的制备方法以及在沙芥栽培中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种沙芥栽培基质，包括如下体积份数的原料：沙子4～6份、腐熟畜禽粪便0.5～2份、腐熟秸秆0.5～2份、秸秆生物炭0.5～1份、草炭0.5～2份、蛭石0.5～2份。

优选的是，所述栽培基质包括如下体积份数的原料：沙子4.5～5.5份、腐熟畜禽粪便0.75～1.5份、腐熟秸秆0.75～1.5份、秸秆生物炭0.75～1份、草炭0.75～1.5份、蛭石0.75～1.5份。

更优选的是，所述栽培基质包括如下体积份数的原料：沙子5份、腐熟畜禽粪便1份、腐熟秸秆1份、秸秆生物炭1份、草炭1份、蛭石1份。

优选的是，所述腐熟畜禽粪便选自腐熟羊粪、腐熟牛粪、腐熟猪粪、腐熟马粪、腐熟鸡粪、腐熟鸭粪中的任意一种或几种。

优选的是，所述腐熟秸秆选自腐熟玉米秸秆、腐熟小麦秸秆、腐熟大豆秸秆中的任意一种或几种。

优选的是，所述腐熟秸秆制备方法为：秸秆用粉碎机粉碎，将粉碎切断的秸秆用水浇湿渗透，密封腐熟即得。

本发明还提供了所述栽培基质的制备方法，包括将所述沙子、腐熟畜禽粪便、腐熟秸秆、秸秆生物炭、草炭、蛭石按比例混合均匀，得到栽培基质。

本发明还提供了所述栽培基质在沙芥栽培中的应用。

优选的是，所述栽培为无土栽培。

更优选的是，所述无土栽培包括盆栽、袋栽、槽式栽培、立体栽培。

本发明的有益效果：

本发明以腐熟秸秆、腐熟畜禽粪便和沙子为基质主要组分，再添加秸秆生物炭、草炭和蛭石，制备得到适宜沙芥非耕地栽培下适宜基质。其中，畜禽粪便、腐熟秸秆可以做有机肥。蛭石可以增加基质的通气性和保水性。秸秆生物炭能够改善酸性基质，由于其体重小，表面积大，吸附能力强，还可用来提高基质通气性，改善基质持水能力，使作物更好生长。草炭一方面可以改善基质物理特性，其所含的腐植酸吸附能力强，增加了基质的团粒结构，使基质疏松轻盈，具有较强的吸水、吸氮能力；另一方面草炭中含有大量的有机物和腐殖酸，能供给养分，促进植物生产，可用于制作培养土；此外，草炭中的有机质被微生物分解后，将长期供应植物生长所需的养分，可制成有机肥。由于各基质有其独特的理化性质，分解速度也各不相同，所以单一使用并不一定符合基质栽培的需要，而这几种基质通过特定比例混合使用，各组分互补使基质更优，更适宜沙芥非耕地栽培。

本发明栽培基质原料易得，成本低，操作简便，能够提高沙芥品质和产量，为沙生植物规模化生产提供技术支持，为进一步在非耕地发展无土栽培蔬菜和充分利用当地农业资源提供科学依据。

附图说明

图1为不同栽培基质对沙芥株高的影响；

图2为不同栽培基质对沙芥根长的影响；

图3为不同栽培基质对沙芥侧根数的影响；

图4为不同栽培基质对沙芥产量的影响。

具体实施方式

本发明提供了一种沙芥栽培基质，包括如下体积份数的原料：沙子4～6份、腐熟畜禽粪便0.5～2份、腐熟秸秆0.5～2份、秸秆生物炭0.5～1份、草炭0.5～2份、蛭石0.5～2份。

沙芥在自然生境下主要生长于沙丘上，其生长基质为沙子，故首选沙子作为其基质主要成分；作物秸秆作为农业废弃物，收集方便，易于腐熟，既能达到秸秆的循环利用也易于取材，同时也可以为沙芥提供一定的营养成分，也作为主要成分入选；以腐熟的畜禽粪便作为主要养分来源，再添加秸秆生物炭、草炭和蛭石，蛭石可以增加基质的通气性和保水性；秸秆生物炭和草炭能够改善酸性基质、提高保水保肥能力，同时也可以提供养分。

在本发明中，优选的，所述栽培基质包括如下体积份数的原料：沙子4.5～5.5份、腐熟畜禽粪便0.75～1.5份、腐熟秸秆0.75～1.5份、秸秆生物炭0.75～1份、草炭0.75～1.5份、蛭石0.75～1.5份；更优选的，所述栽培基质包括如下体积份数的原料：沙子5份、腐熟畜禽粪便1份、腐熟秸秆1份、秸秆生物炭1份、草炭1份、蛭石1份。

在本发明中，所述沙子可以在自然生境中自行采集，或通过商业渠道购买。所述腐熟畜禽粪便为新鲜畜禽粪便经过发酵腐熟处理。本发明对腐熟畜禽粪便种类没有特殊限定，可以根据当地饲养动物的种类就地取材，可以是腐熟羊粪、腐熟牛粪、腐熟猪粪、腐熟马粪、腐熟鸡粪、腐熟鸭粪中的任意一种或几种，作为一种可实施方式，选择腐熟羊粪为原料之一。本发明对畜禽粪便的发酵腐熟处理方式没有特殊限定，选择本领域常用发酵方式即可。本发明所述腐熟秸秆可以通过商业渠道直接购买，也可以自行制备。若自行制备，对所述腐熟秸秆种类没有特殊限定，可以是玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆等常见的作物秸秆中的任意一种或几种，可以根据当地作物种植情况就地取材，也可以从外地调运。所述腐熟秸秆制备方法为：秸秆用粉碎机粉碎，将粉碎切断的秸秆用水浇湿渗透，密封腐熟即得。所述秸秆粉碎程度没有特殊限定，颗粒大小可以为5～10cm左右；秸秆腐熟时的用水量也没有特殊限定，以用手挤压湿润过的秸秆，有湿润感但没有水滴出为宜；密封腐熟方式没有特殊限定，可以是常用的窖藏、塑料薄膜覆盖等常规密封腐熟方式；秸秆腐熟时间没有特殊限定，可以为2～6个月，优选为3个月。本发明对秸秆生物炭种类没有特殊限定，可以是玉米秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、水稻秸秆生物炭、大豆秸秆生物炭等常见秸秆生物炭。本发明对秸秆生物炭、草炭、蛭石来源没有特殊限定，可以通过商业渠道直接购买。

本发明还提供了一种上述栽培基质的制备方法，包括将上述的沙子、腐熟畜禽粪便、腐熟秸秆、秸秆生物炭、草炭、蛭石按比例混合均匀，得到栽培基质。

在本发明中，对于各组分混合方式没有特殊限定，可以使用常规的基质混合方式。

本发明还提供了一种上述栽培基质在沙芥栽培中的应用。

在本发明中，所述栽培为无土栽培。本发明对无土栽培方式没有特殊限定，可以是盆栽、袋栽、槽式栽培、立体栽培等多种栽培方式。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

一种沙芥栽培基质，各原料体积份数为：沙子5份、腐熟羊粪1份、腐熟玉米秸秆1份、秸秆生物炭1份、草炭1份、蛭石1份。

腐熟玉米秸秆的制备过程为：秸秆用粉碎机粉碎，将粉碎切断的秸秆用水浇湿渗透，密封腐熟即得。

实施例2

与实施例1不同之处在于，沙子4份、腐熟羊粪2份、腐熟玉米秸秆2份、秸秆生物炭0.5份、草炭0.5份、蛭石1份。

实施例3

与实施例1不同之处在于，沙子4.5份、腐熟羊粪1.5份、腐熟玉米秸秆0.5份、秸秆生物炭0.75份、草炭0.75份、蛭石2份。

实施例4

与实施例1不同之处在于，沙子5.5份、腐熟羊粪1.5份、腐熟玉米秸秆0.75份、秸秆生物炭0.75份、草炭0.75份、蛭石0.75份。

实施例5

与实施例1不同之处在于，沙子6份、腐熟羊粪0.5份、腐熟玉米秸秆0.5份、秸秆生物炭0.5份、草炭2份、蛭石0.5份。

实施例6

将实施例1-5中的腐熟羊粪分别替换为腐熟牛粪、腐熟猪粪、腐熟马粪、腐熟鸡粪、腐熟鸭粪。

实施例7

将实施例1-5中的腐熟玉米秸秆分别替换为腐熟小麦秸秆、腐熟大豆秸秆。腐熟小麦秸秆和腐熟大豆秸秆制备过程与实施例1中腐熟玉米秸秆制备过程相同。

试验例

1、试验方法：

试验材料：沙芥种子。栽培基质采用盆式栽培，栽培盆长49cm，宽18cm，高15cm。沙子取自自然生境内蒙古自治区鄂尔多斯达拉特旗毛乌素沙地(东经107°20′-111°30′，北纬37°27.5′-39°22.5′)。

采用模拟自然生境生长条件和就地取材的原则，以腐熟玉米秸秆、沙子为基质主要组分，以腐熟羊粪作为主要养分来源，再添加秸秆生物炭、草炭和蛭石，复配成下表1所示不同组分的栽培基质。试验采用完全随机区组设计，播深为1cm，4次重复，统一水分管理。

表1不同处理的基质配比(体积比)

2、测定指标及方法

(1)基质物理性质和养分含量的测定

栽种作物前基质容重和孔隙度参照郭世荣的方法。取一已知体积(V，不少于500mL)的烧杯，称其质量(W

按以下公式计算容重和孔隙度：

容重(BD，g/cm

总孔隙度(TP，％)＝(W

通气孔隙(AFP，％)＝(W

持水孔隙(WRP，％)＝总孔隙度-通气孔隙

气水比＝通气孔隙/持水孔隙；

土壤有机质采用重铬酸钾容量法～外加热法，土壤全氮采用半微量凯氏定氮法，土壤全磷采用NaOH熔融～钼锑抗比色法，土壤全钾采用碱熔—火焰光度法；土壤速效磷采用50mlNaHCO

(2)植株株高的测定

每5d测量一次，用直尺测量，测定植株基部到生长点长度。

(3)植株干鲜质量的测定

植株生长盛期，每槽选取3株测定地上部鲜质量、干质量，地下部干、鲜重，并计算根冠比。地上部测定时，先剪取地上部茎干和叶片并装入档案袋后称鲜质量，然后放入105℃烘箱杀青0.5h，再在80℃烘至恒质量后称其干质量；地下部测定时，将根从基质中挖出后在清水中冲洗干净，并用吸水纸吸干根部水分后称其鲜重，然后放入105℃烘箱杀青0.5h，再在80℃烘至恒重后称其干重；称质量时用0.01g电子天平。根冠比为地下部干质量与地上部干质量的比值。

(4)植株根长及根数的测定

采用直尺测量每株最大根长。

(5)植株叶绿素及叶片N含量的测定

选取植株的第三片功能叶，用叶绿素测定仪(SPAD-502)测定，直接记录下叶绿素相对值SPAD，SPAD值与其叶绿素含量存在正相关关系；叶片N含量采用凯氏定氮法测定。

(6)产量的测定

沙芥长至10到12片真片时进行第一次采收，为保证其光合作用和营养生长每次采收时均留片心叶，每隔15d进行一次撇叶采收，试验于9月8日结束，共采收4次，测定其产量。

3、试验结果

(1)不同栽培基质的物理性质和养分含量差异

由表2和表3可知，T5处理组的栽培基质的基质容重适中，总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙最高，气水比适宜；T5处理组有机质、总氮、总磷、速效磷、速效钾含量最高，总钾和碱解氮含量适中；土壤盐分各处理间差异显著，T3显著最高，为4.30mg/g；T1、T2、T7之间，T6、T8、T10之间，T4、T9之间差异性均不显著；T5土壤盐分最低为1.04mg/g，是T3的25.81％，各处理间土壤盐分由高到低依次为T3、T2、T7、T1、T8、T10、T6、T4、T9、T5。

表2不同栽培基质的物理性质

注：数据为平均数±标准差，不同小写字母表示差异显著(p＜0.05)，以下相同。

表3不同栽培基质的养分含量

(2)非耕地栽培基质对沙芥株高的影响

如图1所示，不同测量时间试验配方基质对沙芥株高的影响。第一次测量即第5d时，T9的株高最高，为5.41cm；其次为T4，株高为4.42cm；T2株高最低，为2.84cm；其余处理T1、T5、T7、T8的株高接近，维持在3.04cm-3.48cm。随着植株的生长，各个处理之间呈现出较大差异，T5、T6和T7在第30d～45d生长缓慢，而其它处理在30d～35d植株仍继续生长，直到35d～45d长势才逐渐趋于平缓。第45d时，T5的株高显著最高，为33.66cm，其次是T6和T7，差异不显著，株高分别为32.22cm和32.1cm。

(3)非耕地栽培基质对沙芥干鲜重及根冠比的影响

由表4可知，不同配方基质的沙芥植株干鲜重差异，不同配方基质对沙芥地上、地下干、鲜重均形成显著性差异。T5处理沙芥的地上部干、鲜重和地下部干、鲜重在所有处理中显著最高，分别为21.46g、5.51、2.72和0.42g，T3的地上、干鲜重最低，是T5的28.19％和30.51％；其次是T7和T6，T7地上部干、鲜重和地下部干、鲜重分别为18.92g、5.50g、2.17g和0.38g，T6地上部干、鲜重和地下部干、鲜重分别为15.33g、5.12g、2.27g和0.36g。根冠比T3最高，为0.19，与T7差异性不显著，是最低值T9的2.38倍，差异显著。T1和T3的地上部干鲜重和地下部干鲜重与其他处理差异显著。T7处理的地上、地下部干鲜重分别比最高的处理T5低11.84％、0.18％、20.22％和14.29％，是最低的处理T3的2.29倍、1.68倍、2.19倍和2.57倍。T6的地上、地下部干鲜重，分别比T5低28.56％、7.08％、16.54％和9.52％，分别比T3的1.85倍、1.56倍、2.29倍和2.71倍。通过以上分析可知，T5、T7和T6的生长状况较好、物质积累量较高。

表4不同栽培基质对沙芥植株干、鲜重及根冠比的影响

(4)非耕地栽培基质对沙芥根长、侧根数的影响

由图2可知，不同配方基质对沙芥根长呈显著影响。T5根长最长，为27.97cm，与T6差异不显著，但显著高于其余处理；T4、T8和T9之间差异性不显著，长度维持在15.57cm～17.23cm；T3根长显著最短，为6.83cm，是T5的24.42％。

由图3可知，沙芥侧根数不同基质之间差异显著，T5最多，与T6差异不显著，但显著高于其余处理；T2、T4、T8、T9和T10之间无显著差异；T1显著最低，但与T3差异不显著，是T5的33.25％。

(5)非耕地栽培基质对沙芥叶绿素含量及N含量的影响

不同基质沙芥叶绿素含量和叶片N含量见表5。沙芥叶绿素SPAD值不同基质之间差异显著。T5显著最高，为21.97，但与T4、T9之间差异性不显著；T1、T6、T8和T10之间差异不显著，大小维持在15.13～18.13；T3最低，为13.73，是T5的62.49％，各基质间叶绿素含量由高到低依次为T5、T9、T4、T6、T10、T8、T1、T7、T2、T3。沙芥叶片含氮量各基质间差异显著。T5显著最高，为21.07mg/g；T4、T6、T8和T10之间差异不显著，N含量维持在15.33mg/g～17.37mg/g；T3最低，为11.87mg/g，是T5的85.86％，各处理间叶片N含量排序为T5＞T9＞T4＞T6＞T10＞T8＞T1＞T7＞T2＞T3。沙芥各基质间的叶绿素含量与叶片含氮量均呈显著性差异。T5的叶绿素含量最高，为46.57，显著高于T3，但与其余处理之间差异不显著，大小维持在37.33～46.57之间；T3最低，为23.80，是T5的51.11％；沙芥叶片N含量T5显著最高，为17.80mg/g，显著高于T3，但与其余处理之间差异不显著，大小维持在14.03～17.80mg/g，是最低值T3的2倍。

表5不同栽培基质对沙芥叶片叶绿素和含氮量的影响

(6)非耕地栽培基质对沙芥产量的影响

由图4可知，在不同的栽培基质中，沙芥的产量呈显著差异，大小在3114.65kg/667m

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。