甘薯[Ipomoea batatas (L.)]是中国重要的旱粮作物，也是重要的饲料和工业原料。不仅其块根营养丰富，地上部茎尖和叶柄亦有极高的营养价值，具有食疗和保健价值。近年来，有关菜用甘薯的研究也逐渐增多。随着城市化进程的加快，耕地面积逐渐减少，农产品的产量和品质也有所下降^[1]，但同时也增加了屋顶、阳台等可以利用的空间，故阳台农业^[2]、屋顶农业^[3]逐渐发展起来，一些种植设备也逐渐走进城市人的生活。营养液栽培就是一种新型的蔬菜栽培方式，其操作简单、管理方便、环境清洁，成为了屋顶农业的新宠，并已在樱桃番茄^[4]、生菜^[5]等上得到应用。本研究在屋顶环境条件下，以3个菜用甘薯品种为试验对象，探究了其在土壤栽培、基质栽培、管道营养液栽培下的生长情况及品质状况，为菜用甘薯的应用及推广，以及屋顶农业的进一步研究奠定理论基础。

供试菜用甘薯品种为莆薯53、广菜薯5号和福薯18，由浙江农林大学薯类作物研究所提供。

试验于2014年7月在浙江农林大学集贤楼顶进行。采用土壤栽培、基质栽培和管道营养液栽培3种栽培方式。土壤栽培利用园土，其中，碱解氮107.6 mg/kg，速效磷43.8 mg/kg，速效钾237.0 mg/kg，土层厚度0.2 m，面积4 m²。基质栽培采用育苗基质，其中，碱解氮225.0 mg/kg，速效磷53.0 mg/kg，速效钾310.7 mg/kg，基质层厚度0.2 m，面积4 m²。管道营养液栽培采用长2 m、直径200 mm的聚氯乙烯管道，在每根管道上均匀分布直径2 cm的孔，每根10孔，再将9根管道分别置于特制铁架上，利用水泵使管中营养液循环流动；在营养液中大量元素配方为Ca(NO₃)₂·4H₂O 561 mg/L，KNO₃ 455 mg/L，MgSO₄·7H₂O 123.5 mg/L，NH₄NO₃ 20 mg/L，K₂HPO₄ 136 mg/L；微量元素配方为NaFe-EDTA 10 mg/L，H₃BO₃ 1.5 mg/L，MnSO₄·4H₂O0.75 mg/L，ZnSO₄·7H₂O 0.1 mg/L，CuSO₄·5H₂O 0.05 mg/L，(NH₄)₆Mo₇O₂₄·24H₂O 0.015 mg/L。

每种栽培方式种植3种供试材料，每种材料种植10株，间距20 cm，重复3次，采用随机区组设计。土壤栽培和基质栽培采用普通种植方法，定植后浇少量清水，在日常管理中平均3 d浇一次水。管道营养液栽培为每株菜用甘薯苗用海绵在其茎末端2~3 cm处包裹并塞在孔洞中。在扦插后1周内(苗成活后)，及时查苗补苗，保证全苗和均匀生长。在所有试验设施上方安装喷雾设施，用于高温时降温，增湿。在喷雾装置的进水口安装普通阀门和电磁阀门，电磁阀门由设置好的定时开关控制，在中午炎热时定时开关处于开通状态，通电，使电磁阀门工作，打开水源进行自动喷雾降温，确保供试材料能够正常生长。水培设施的电磁阀门打开时间与喷雾的电磁阀门打开时间不同，由单独的定时开关控制，其打开时间与水泵的工作时间密切相关，即水培设施的电磁阀门定时开关与水泵的定时开关设置要相互联系，以防止营养液的不必要浪费。同时，应及时防治病虫害。待薯苗长势较好时，于8月15日采收15 cm左右长的甘薯茎尖，检测相关指标。

茎尖产量在采后立即称量测定：将剪取的10株嫩茎尖的总产量作为一个小区的总产量值，求平均值后计算出每平方米产量；含水量测定采用烘干法；叶绿素、类胡萝卜素含量测定采用分光光度计法^[6]；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法^[6]；可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法^[6]；维生素C含量测定采用紫外比色法^[7]；硝态氮含量测定采用水杨酸比色法^[6]。

采用Excel 2007进行数据整理，采用SPSS 19.0进行方差分析。

由表 1可知，3个菜用甘薯品种均在管道营养液栽培环境下茎尖产量最高，土壤栽培下次之，基质栽培下最低。其中，莆薯53在土壤栽培和基质栽培环境下的产量在统计学上差异不显著，广菜薯5号在3种栽培条件下两两之间在统计学上差异显著，福薯18在管道营养液栽培和基质栽培环境下的产量在统计学上差异显著；在3种栽培环境下，福薯18的产量均比另外2个品种的高，且在统计学上差异显著。

表1(Table 1)

表1 栽培方式对菜用甘薯茎尖产量的影响 Table 1 Effects of cultivation methods on stem apex yield of sweetpotato cultivars for vegetable use

表1 栽培方式对菜用甘薯茎尖产量的影响 Table 1 Effects of cultivation methods on stem apex yield of sweetpotato cultivars for vegetable use g/m2 栽培方式 Cultivation methods> 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 466.9±23.9Cb 708.8±15.9Bb 1 400.6±119.3Aab 基质栽培 Substrate cultivation 337.5±127.3Bb 348.8±47.7Bc 933.8±286.4Ab 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 1 029.4±8.0Ba 1 141.9±71.6Ba 2 030.6±183.0Aa 同列数据后的不同小写字母表示不同栽培方式间在P＜0.05水平差异有统计学意义；同行数据后的不同大写字母表示不同品种间在P＜0.05水平差异有统计学意义。 The values within a column followed by different lowercase letters show statistically significant differences among different cultivation methods at the 0.05 probability level; the values within a row followed by different capital letters show statistically significant differences among different cultivars at the 0.05 probability level.

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由表 2可以看出：3个菜用甘薯品种在3种不同栽培方式下茎尖含水量均在92%~95%之间；莆薯53在管道营养液栽培环境下含水量最高，广菜薯5号和福薯18均在土壤栽培条件下含水量最高；在3种栽培条件下，广菜薯5号的含水量均比莆薯53和福薯18高。

表2(Table 2)

表2 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖含水量的影响 Table 2 ffects of cultivation methods on water content of sweetpotato cultivars for vegetable use

表2 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖含水量的影响 Table 2 ffects of cultivation methods on water content of sweetpotato cultivars for vegetable use w/% 栽培方式 Cultivation methods 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 92.519±0.021Bb 94.703±0.985Aa 94.371±0.219ABa 基质栽培 Substrate cultivation 92.964±0.317Aab 93.183±0.271Aa 92.953±0.132Ab 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 93.583±0.125Ba 94.494±0.328Aa 93.369±0.085Bb 表中数据后各统计符号表示的含义详见表 1注。 Please see the footnote of Table 1 for details of different lowercase or capital letters after the values.

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叶绿素和类胡萝卜素对人体有诸多有益功能，其含量已成为衡量果蔬营养品质的关键指标之一^[8]。由表 3可知：莆薯53在管道营养液栽培条件下茎尖叶绿素a含量最高，与在土壤栽培下的含量在统计学上差异显著；广菜薯5号和福薯18在3种栽培条件下叶绿素a含量在统计学上差异不显著；在土壤栽培或基质栽培下，莆薯53、广菜薯5号和福薯18的叶绿素a含量在统计学上差异均不显著。

表3(Table 3)

表3 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖叶绿素a含量的影响 Table 3 Effects of cultivation methods on chlorophyll a content of sweetpotato cultivars for vegetable use

表3 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖叶绿素a含量的影响 Table 3 Effects of cultivation methods on chlorophyll a content of sweetpotato cultivars for vegetable use mg/g 栽培方式 Cultivation methods 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 0.496±0.063Ab 0.456±0.148Aa 0.748±0.119Aa 基质栽培 Substrate cultivation 0.672±0.031Aab 0.811±0.121Aa 0.612±0.237Aa 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 0.788±0.093ABa 0.771±0.094Ba 1.030±0.017Aa 表中数据后各统计符号表示的含义详见表 1注。 Please see the footnote of Table 1 for details of different lowercase or capital letters after the values.

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由表 4可知：3个菜用甘薯品种均在管道营养液栽培环境下茎尖叶绿素b含量最高；在任一栽培条件下，3个菜用甘薯品种的叶绿素b含量在统计学上差异均不显著。

表4(Table 4)

表4 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖叶绿素b含量的影响 Table 4 Effects of cultivation methods on chlorophyll b content of sweetpotato cultivars for vegetable use

表4 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖叶绿素b含量的影响 Table 4 Effects of cultivation methods on chlorophyll b content of sweetpotato cultivars for vegetable use mg/g 栽培方式 Cultivation methods 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 0.242±0.032Ab 0.217±0.068Aa 0.369±0.061Aab 基质栽培 Substrate cultivation 0.189±0.013Ab 0.242±0.047Aa 0.212±0.005Ab 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 0.384±0.019Aa 0.359±0.047Aa 0.439±0.088Aa 表中数据后各统计符号表示的含义详见表 1注。 Please see the footnote of Table 1 for details of different lowercase or capital letters after the values.

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从表 5可以看出：3个菜用甘薯品种均在管道营养液栽培条件下茎尖叶绿素总量最高；在任一栽培条件下，3个菜用甘薯品种的叶绿素总量在统计学上差异均不显著。

表5(Table 5)

表5 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖叶绿素总量的影响 Table 5 Effects of cultivation methods on total chlorophyll content of sweetpotato cultivars for vegetable use

表5 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖叶绿素总量的影响 Table 5 Effects of cultivation methods on total chlorophyll content of sweetpotato cultivars for vegetable use mg/g 栽培方式 Cultivation methods 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 0.738±0.095Ab 0.674±0.217Aa 1.117±0.180Aab 基质栽培 Substrate cultivation 0.861±0.045Ab 1.052±0.169Aa 0.824±0.242Ab 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 1.172±0.112Aa 1.130±0.141Aa 1.469±0.105Aa 表中数据后各统计符号表示的含义详见表 1注。 Please see the footnote of Table 1 for details of different lowercase or capital letters after the values.

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由表 6可知：3个品种均在管道营养液栽培条件下茎尖类胡萝卜素含量最高；在3种栽培条件下，3个品种的类胡萝卜素含量在统计学上差异均不显著，其中，在土壤栽培和管道营养液栽培条件下，福薯18的类胡萝卜素含量均最高，在基质栽培条件下，广菜薯5号的类胡萝卜素含量最高。

表6(Table 6)

表6 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖类胡萝卜素含量的影响 Table 6 Effects of cultivation methods on carotenoid content of sweetpotato cultivars for vegetable use

表6 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖类胡萝卜素含量的影响 Table 6 Effects of cultivation methods on carotenoid content of sweetpotato cultivars for vegetable use mg/g 栽培方式 Cultivation methods 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 0.087±0.008Ab 0.086±0.021Ab 0.123±0.014Aa 基质栽培 Substrate cultivation 0.112±0.003Ab 0.140±0.019Aab 0.091±0.064Aa 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 0.180±0.022Aa 0.159±0.011Aa 0.219±0.044Aa 表中数据后各统计符号表示的含义详见表 1注。 Please see the footnote of Table 1 for details of different lowercase or capital letters after the values.

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表 7表明：莆薯53、广菜薯5号和福薯18均在管道营养液栽培条件下茎尖可溶性糖含量最高，且与基质栽培之间在统计学上差异显著；在土壤栽培和基质栽培条件下，3个品种间的可溶性糖含量在统计学上差异不显著；在管道营养液栽培条件下，莆薯53的可溶性糖含量最高，广菜薯5号次之，福薯18最低，且相互之间在统计学上差异显著。

表7(Table 7)

表7 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖可溶性糖含量的影响 Table 7 Effects of cultivation methods on soluble sugar content of sweetpotato cultivars for vegetable use

表7 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖可溶性糖含量的影响 Table 7 Effects of cultivation methods on soluble sugar content of sweetpotato cultivars for vegetable use mg/g 栽培方式 Cultivation methods 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 9.968±4.054Aab 5.188±0.835Ab 5.141±1.358Ab 基质栽培 Substrate cultivation 3.828±2.070Ab 5.815±0.337Ab 6.639±0.707Ab 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 18.270±0.390Aa 13.133±0.787Ba 9.803±0.371Ca 表中数据后各统计符号表示的含义详见表 1注。 Please see the footnote of Table 1 for details of different lowercase or capital letters after the values.

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甘薯茎尖含有丰富的蛋白质，高于白菜、甘蓝、菠菜、生菜、空心菜等大多数叶菜类蔬菜^[9]。由表 8可知：莆薯53在3种栽培条件下可溶性蛋白质含量在统计学上差异不显著，福薯18亦然。这与陈选阳等^[10]的研究结果一致。在土壤栽培条件下，广菜薯5号的可溶性蛋白质含量较另外2个品种高；在基质栽培和管道营养液栽培环境下，莆薯53的可溶性蛋白质含量均最高。

表8(Table 8)

表8 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖可溶性蛋白质含量的影响 Table 8 Effects of cultivation methods on soluble protein content of sweetpotato cultivars for vegetable use

表8 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖可溶性蛋白质含量的影响 Table 8 Effects of cultivation methods on soluble protein content of sweetpotato cultivars for vegetable use mg/g 栽培方式 Cultivation methods 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 5.849±1.192Aa 9.730±1.230Aa 6.041±1.593Aa 基质栽培 Substrate cultivation 4.813±0.544Aa 3.186±0.768Ac 3.599±0.426Aa 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 6.644±1.149Aa 6.316±0.399Ab 4.525±0.569Aa 表中数据后各统计符号表示的含义详见表 1注。 Please see the footnote of Table 1 for details of different lowercase or capital letters after the values.

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植物性食物是人体所需维生素C的主要来源^[11]。由表 9可知：莆薯53和广菜薯5号均在土壤栽培条件下维生素C含量最高，管道营养液栽培次之，在基质栽培下最低；福薯18在土壤栽培下维生素C含量最高，基质栽培次之，管道营养液栽培最低；在同一栽培条件下，莆薯53的维生素C含量均为最高。

表9(Table 9)

表9 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖维生素C含量的影响 Table 9 Effects of cultivation methods on vitamin C content of sweetpotato cultivars for vegetable use

表9 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖维生素C含量的影响 Table 9 Effects of cultivation methods on vitamin C content of sweetpotato cultivars for vegetable use mg/kg 栽培方式 Cultivation methods 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 911.04±255.47Aa 545.12±183.42Aa 433.95±65.51Aa 基质栽培 Substrate cultivation 461.74±117.91Aa 156.03±39.30Bb 359.84±0.00ABa 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 554.38±196.52Aa 225.51±6.55Aab 225.51±111.36Aa 表中数据后各统计符号表示的含义详见表 1注。 Please see the footnote of Table 1 for details of different lowercase or capital letters after the values.

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硝酸盐和亚硝酸盐非人体所必须，摄入过多会对人体健康产生危害。进入人体的硝酸盐会在细菌的作用下还原成亚硝酸盐，它是亚硝胺的前体；而亚硝胺是一种强致癌物质，所以低硝酸盐含量的蔬菜备受消费者青睐^[12]。从表 10可以看出：3个菜用甘薯品种均在管道营养液栽培条件下茎尖硝态氮含量最低，且与基质栽培在统计学上差异显著；在土壤栽培条件下，广菜薯5号的硝态氮含量最低，福薯18次之，莆薯53最高；在基质栽培条件下，福薯18的硝态氮含量最低，3个品种间在统计学上差异不显著；在管道营养液栽培条件下，莆薯53的硝态氮含量最低，与另外2个品种间在统计学上差异显著。

表10(Table 10)

表10 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖硝态氮含量的影响 Table 10 Effects of cultivation methods on nitrate content of sweetpotato cultivars for vegetable use

表10 栽培方式对菜用甘薯品种茎尖硝态氮含量的影响 Table 10 Effects of cultivation methods on nitrate content of sweetpotato cultivars for vegetable use mg/kg 栽培方式 Cultivation methods 莆薯53 Pushu 53 广菜薯5号 Guangcaishu 5 福薯18 Fushu 18 土壤栽培 Soil cultivation 8 488.640±870.724Aa 2 644.618±641.117Bb 4 107.935±1 000.683Ba 基质栽培 Substrate cultivation 5 916.659±255.541Ab 5 866.786±283.813Aa 5 581.408±119.647Aa 管道营养液栽培 Pipeline nutrient solution culture 1 329.634±71.619Cc 1 578.468±55.609Bb 1 807.981±42.905Ab 表中数据后各统计符号表示的含义详见表 1注。 Please see the footnote of Table 1 for details of different lowercase or capital letters after the values.

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本研究对3个菜用甘薯品种在3种栽培方式下的相关指标测定发现，管道营养液栽培表现出了明显的优势。在管道营养液栽培条件下，莆薯53、广菜薯5号和福薯18茎尖产量、叶绿素b含量、叶绿素总量、类胡萝卜素含量、可溶性糖含量均达到最高，硝态氮含量则最低。同时，也发现3个菜用甘薯品种具有各自的优势：在任一栽培条件下，福薯18的产量均为最高，且与另外2个品种间在统计学上差异显著；广菜薯5号的含水量最高，莆薯53的维生素C含量最高。

在蔬菜的商业化生产中，产量的高低直接关系到经济效益。本试验研究发现，管道营养液栽培能够明显提高菜用甘薯的茎尖产量。这是由于在水培环境中薯苗的茎节处更容易产生大量的须根，吸收水分的能力明显增强，生长速度更快；同时，营养液的循环流动保证了矿质离子的供应；此外，营养液栽培也有利于改善植株根系的氧气供应^[13]，保证高产。福薯18茎尖高产主要在于其极易产生分枝，茎叶再生能力强。在栽培过程中我们还发现，管道营养液栽培能够明显减轻虫害的发生，而在土壤栽培条件下虫害最严重，基质栽培次之。在保证产量的同时，绿色安全的蔬菜仍然备受消费者关注，蔬菜中硝酸盐含量超标现象近些年来时有发生。研究发现，不同品种的大白菜^[14]、菠菜^[15]、莴苣^[16]中硝酸盐含量均不同，故低硝酸盐含量品种的筛选也成了今后菜用甘薯的育种方向之一。本试验表明，在管道营养液栽培条件下，3个菜用甘薯品种的茎尖硝酸盐含量均达到最低值。总体而言，在屋顶农业中建议采用管道营养液栽培方式种植福薯18品种，既能保证茎尖高产，又能保证菜用甘薯的品质。