黃嘉欣，向 萍，朱秋芳，譚 夢(mèng)，王星劍，盛蕾蕾，吳歷嬌，吳偉祥，林金科

（1.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建福州 350002；2.福建省中科生物股份有限公司光生物產(chǎn)業(yè)研究院，福建廈門(mén) 361008）

無(wú)土栽培是一種新興的生產(chǎn)方式，具有節(jié)約土地資源，提高作物品質(zhì)等優(yōu)勢(shì)，包括諸多不同形式，如水培、基質(zhì)培、霧培等。國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的是水培與基質(zhì)培，其優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在不同方面，因此適用的植物也各不相同。水培主要集中應(yīng)用于葉菜類(lèi)植物，主要集中在天南星科、鴨趾草科、百合科和景天科植物[1]。研究表明：與基質(zhì)培相比，水培應(yīng)用于培養(yǎng)油菜、蔬菜、上海青，具有速度快、產(chǎn)量高、減少了藥物使用量等優(yōu)點(diǎn)[2-4]。孟彩霞通過(guò)分析櫻桃番茄形態(tài)、生理生化、果實(shí)品質(zhì)和觀賞指標(biāo)等，得出結(jié)論為水培優(yōu)于基質(zhì)培[5]?；|(zhì)培當(dāng)前應(yīng)用最廣、種植面積最大的無(wú)土栽培方式，集中應(yīng)用于草本、小型喬木類(lèi)植物，研究表明，木本花卉太陽(yáng)神在基質(zhì)培中生長(zhǎng)較好，株高、株幅、新葉數(shù)等的增量均大于水培[6]，槽式沙土栽培更有利于香瓜生長(zhǎng)發(fā)育[7]。茶樹(shù)目前主要采用土壤栽培技術(shù)，結(jié)合大棚、溫室等設(shè)施栽培措施保護(hù)茶樹(shù)和提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)[8-9]，關(guān)于茶樹(shù)無(wú)土栽培技術(shù)鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究以黃旦茶苗為材料，探索水培、基質(zhì)培方式對(duì)茶苗生長(zhǎng)的影響，為茶樹(shù)無(wú)土栽培技術(shù)和室內(nèi)茶樹(shù)實(shí)驗(yàn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

茶樹(shù)品種（系）選取福建省安溪縣千鶴茶場(chǎng)的1年生茶苗，試驗(yàn)于2019年1月至2019年3月在福建省中科三安生物公司廠房進(jìn)行。按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)修剪：地上部分保留15-20 cm高度，2-3片成熟葉，地下部分主根保留7-8 cm，側(cè)根修剪半徑范圍為5-6 cm。修剪后，使用1/1000高錳酸鉀溶液消毒殺菌以滿(mǎn)足潔凈廠房要求，栽培密度均為70株/m2，每組處理35株茶苗，重復(fù)4次。

水培模組、營(yíng)養(yǎng)液、LED燈管、基質(zhì)均由福建省中科生物有限公司提供。

營(yíng)養(yǎng)液配方：參照茶樹(shù)通用營(yíng)養(yǎng)液配方進(jìn)行優(yōu)化。

LED燈管：型號(hào)為ZK-SL200-0S01/，紅藍(lán)比配方為3.7∶1

基質(zhì)配方：椰糠、草炭土、蛭石、珍珠巖體積比為2∶2∶1∶1

1.2 栽培環(huán)境

茶苗生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)：溫度15-25℃，光照時(shí)間6-14 h（0-6天：6h；7-9天：8 h；10-14天：10 h；15天后：14 h），空氣濕度：70-80%，CO2濃度：750 μmol·mol－1，土壤水分含量：水培系統(tǒng)每15天更換營(yíng)養(yǎng)液，基質(zhì)培養(yǎng)每星期澆灌200 ml營(yíng)養(yǎng)液，基質(zhì)相對(duì)濕度范圍為65%-75%。

1.3 指標(biāo)測(cè)量

表1 不同試驗(yàn)階段測(cè)量的指標(biāo)及其測(cè)量方法

90天新梢長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度、葉長(zhǎng)、葉寬、根長(zhǎng)根直徑地上部分鮮重、地下部分鮮重直尺游標(biāo)卡尺稱(chēng)重

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用excel和DPS 14.10.2.8進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理和分析各組數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)間差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同無(wú)土栽培方式培養(yǎng)30天的茶樹(shù)生長(zhǎng)差異

黃旦在基質(zhì)培和水培兩種不同的無(wú)土栽培條件下，茶芽的成熟度有顯著性差異（見(jiàn)表2）。經(jīng)過(guò)30天基質(zhì)培養(yǎng)的黃旦茶苗，總芽數(shù)比水培高出47.35%，芽頭占總芽數(shù)的比率高出45.82%；水培條件下，一芽一葉、一芽二葉、成熟芽的比率分別是基質(zhì)培的3.58倍、7.90倍、6.80倍，平均新梢長(zhǎng)度也長(zhǎng)出1.21 cm。由此可見(jiàn)，在無(wú)土栽培條件下，基質(zhì)培養(yǎng)有利于黃旦茶苗芽的萌發(fā)，但水培能促進(jìn)芽的伸長(zhǎng)和成熟。

表2 不同無(wú)土栽培方式下培養(yǎng)30天茶樹(shù)芽葉的生長(zhǎng)差異

2.2 不同無(wú)土栽培方式培養(yǎng)60天的茶樹(shù)生長(zhǎng)差異

2.2.1 成活率差異

經(jīng)過(guò)60天室內(nèi)培養(yǎng)的茶苗，水培和基質(zhì)培對(duì)成活率產(chǎn)生極顯著影響，水培茶苗的成活率比基質(zhì)培高49.99%（見(jiàn)表3）。

表3 無(wú)土栽培60天后茶樹(shù)成活率差異

2.2.2 地上部分生長(zhǎng)的差異

水培茶苗的地上部分所有生長(zhǎng)特征指數(shù)均高于基質(zhì)培。不同的無(wú)土栽培方式對(duì)茶苗的新梢數(shù)、葉片數(shù)、新梢長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度均產(chǎn)生顯著影響（見(jiàn)表4）。經(jīng)過(guò)60天室內(nèi)培養(yǎng)后，水培茶苗的新梢數(shù)、葉片數(shù)分別是基質(zhì)培的1.44倍、2.07倍，新梢長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度、葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積分別比基質(zhì)培高43.07%、53.70%、7.20%、9.84%、24.03%。因此，無(wú)土栽培60天的茶苗，水培有利于新梢、葉片的萌發(fā)與伸長(zhǎng)。

2.2.3 地下部分生長(zhǎng)的差異

茶苗在不同無(wú)土栽培方式下培養(yǎng)60天后，其最長(zhǎng)根長(zhǎng)、新根直徑有極顯著性差異，但其新根數(shù)無(wú)顯著性差異（見(jiàn)表5）。水培部分根系出現(xiàn)褐化現(xiàn)象，基質(zhì)培的最長(zhǎng)根長(zhǎng)、新根直徑分別比水培苗高94.64%、104.07%。因此，在無(wú)土栽培條件下，基質(zhì)培茶苗根長(zhǎng)、根粗均優(yōu)于水培茶苗。表明基質(zhì)培有利于地下部分生長(zhǎng)。這可能是由于在基質(zhì)栽培中，植物根系具有更大的附著力與穿透力以穩(wěn)扎于基質(zhì)中。

2.3 不同無(wú)土栽培方式培養(yǎng)90天的茶樹(shù)生長(zhǎng)差異

2.3.1 成活率的差異

在不同的無(wú)土栽培條件下處理90天，水培與基質(zhì)培茶苗的成活率之間存在極顯著差異（見(jiàn)表6），水培茶苗成活率是基質(zhì)培的2.90倍，且與處理60天相比，提高幅度由49.99%增加到190.32%。表明在無(wú)土栽培條件下。

表6 無(wú)土栽培60天后茶樹(shù)成活率差異

2.3.2 地上部分生長(zhǎng)的差異

不同的無(wú)土栽培方式處理90天，水培茶苗的地上部分生長(zhǎng)特征均高于基質(zhì)培茶苗（見(jiàn)表7）。其中，新梢數(shù)、葉片數(shù)、新梢長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度之間均存在極顯著差異。與基質(zhì)培茶苗相比，水培茶苗的新梢數(shù)、葉片數(shù)、新梢長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度分別是基質(zhì)培的2.09倍、1.80倍、3.26倍、2.18倍，葉長(zhǎng)比基質(zhì)培高12.82%，葉寬和葉面積無(wú)顯著差異。表明處理90天后，水培有利茶苗新梢、葉片的萌發(fā)與生長(zhǎng)。

與處理60天相比，處理90天茶苗的新梢數(shù)、新梢長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度開(kāi)始出現(xiàn)極顯著差異，表明隨時(shí)時(shí)間增加，水培對(duì)茶苗地上部分生長(zhǎng)指標(biāo)的影響范圍擴(kuò)大。且新梢數(shù)、新梢長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度、葉長(zhǎng)的增幅由43.90%、43.07%、53.70%、7.20%提高至109.31%、226.45%、117.89%、12.82%，因此，水培有利于新梢與葉片等地上部分生長(zhǎng)，且隨著時(shí)間增加，對(duì)地上部分生長(zhǎng)的影響范圍與強(qiáng)度呈正向響應(yīng)。

表7 無(wú)土栽培90天后茶樹(shù)地上部分生長(zhǎng)差異

2.3.3 地下部分生長(zhǎng)的差異

經(jīng)不同無(wú)土栽培方式處理90天的茶苗新根數(shù)有極顯著差異，新根直徑有顯著差異，但最長(zhǎng)根長(zhǎng)無(wú)顯著差異（見(jiàn)表8）。水培茶苗的新根數(shù)比基質(zhì)培高169.78%，基質(zhì)培的最長(zhǎng)根長(zhǎng)和新根直徑是水培的1.25倍、1.37倍。與處理60天相比，處理90天茶苗新根數(shù)出現(xiàn)極顯著性差異，最長(zhǎng)根長(zhǎng)之間的顯著性差異消失，這表明，隨處理時(shí)間增加，對(duì)新根數(shù)量的影響逐漸增大，對(duì)最長(zhǎng)根長(zhǎng)的影響逐漸減少。但隨著時(shí)間增長(zhǎng)，水培茶樹(shù)的根系褐化現(xiàn)象加重，最終影響茶樹(shù)生長(zhǎng)。

表8 無(wú)土栽培90天后茶樹(shù)地下部分生長(zhǎng)差異

2.3.4 生物產(chǎn)量的差異

水培茶苗的生物產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)均高于基質(zhì)培（見(jiàn)表9）。與基質(zhì)培相比，水培茶苗的芽葉鮮重、新根鮮重分別比基質(zhì)培高21.05%、259.57%，但不同處理茶苗的新根鮮重之間無(wú)顯著性差異，這可能是由于栽培時(shí)間過(guò)短。因此，在無(wú)土栽培條件下，水培有利茶苗積累芽葉生物量。

表9 無(wú)土栽培90天后茶樹(shù)生物產(chǎn)量差異

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同無(wú)土栽培方式處理30天，基質(zhì)培茶苗的總芽數(shù)比水培高47.35%，水培茶苗的一芽一葉、一芽二葉、成熟芽占比分別是基質(zhì)培的3.58倍、7.90倍、6.80倍。處理60天，水培的新梢數(shù)、葉片數(shù)是基質(zhì)培的1.44倍、2.07倍，但基質(zhì)培的新根直徑比水培高104.07%。處理90天，水培茶苗成活率、新梢數(shù)、葉片數(shù)、葉面積、新根數(shù)分別是基質(zhì)培的2.90倍、2.09倍、1.80倍、1.19倍、2.70倍；基質(zhì)培的最長(zhǎng)根長(zhǎng)和新根直徑比水培高出14.57%、20.92%。基質(zhì)培30天有利于芽的萌發(fā)，水培30天能促進(jìn)芽葉的伸長(zhǎng)和成熟；基質(zhì)培60天有利于新根的生長(zhǎng)和加粗，水培60天有利于成活和地上部分的生長(zhǎng)；基質(zhì)培90天有利于新根的加粗，水培90天有利于成活和茶樹(shù)的生長(zhǎng)。但隨著時(shí)間增長(zhǎng)，水培茶樹(shù)的根系逐漸褐化、掉落，最終影響茶樹(shù)生長(zhǎng)。因此，基質(zhì)培方式有利于長(zhǎng)期的茶樹(shù)工廠化生產(chǎn)和室內(nèi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。

研究表明，水培更有利于葉菜類(lèi)作物生長(zhǎng)[10-11]。部分木本花卉在水培與基質(zhì)培中生產(chǎn)無(wú)顯著性差異[12-13]。茶樹(shù)為多年生常綠木本植物，有灌木、小喬木、喬木，為葉用型經(jīng)濟(jì)作物，且具有喜酸怕堿、喜濕怕澇等特殊的生長(zhǎng)習(xí)性[14-15]，目前未見(jiàn)大規(guī)模地將無(wú)土栽培技術(shù)應(yīng)用于茶樹(shù)種植領(lǐng)域。本研究發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)在水培條件下短時(shí)間內(nèi)有利于生長(zhǎng)，但是隨著水培時(shí)間延長(zhǎng)，茶樹(shù)新根出現(xiàn)褐化等現(xiàn)象，這可能是由于營(yíng)養(yǎng)液缺氧導(dǎo)致，建議增加氧氣解決營(yíng)養(yǎng)液中氧氣不足的問(wèn)題。綜上，長(zhǎng)期栽培，基質(zhì)培方式更有利于茶樹(shù)的生長(zhǎng)。