阳台农业是指在居室阳台、露台或楼顶平台等闲置空间进行的农业生产活动^[1]。阳台农业既继承了传统农业精耕细作、自给自足的特点，又具有生态文明、美化居室和高效生产等新特性，还集成了现代农业高新技术和栽培模式，是一种极具前景的农业价值产业。目前，我国关于阳台农业的基础性理论较少，大多围绕阳台农业概念、发展现状展开研究^[1]。

根域限制是利用物理或生态的方法将植物根域控制在一定的容积内，通过控制根系的生长来调节地上部和地下部协调生长以及营养生长和生殖生长过程的一种新型栽培方式^[2]。无土栽培下容器大小会直接影响根系的生长，通过容器限制栽培可以限制根系生长，减少生长冗余，提高经济系数，在花卉盆景、蔬菜箱栽或盆栽、果蔬盆栽中有一定的应用价值^[3-4]。本研究采用基质栽培，通过限根栽培技术，探讨根域体积限制对菠菜生长及品质的影响，以期为菠菜的阳台栽培选择适宜的容器。

1 材料与方法 1.1 试验材料

供试品种‘三季丰菠菜王’为杂交一代中早熟品种，购自山东省昌邑市海涛种业有限公司。

1.2 试验方法

试验地设在福建农林大学园艺学院设施实验基地。2016年10月4日，将种子用清水浸种催芽12 h后，播种于72孔育苗穴盘中，期间不施加任何营养液。2016年10月27日，选择大小一致、生长健壮的2叶1心幼苗，移栽到100、300、500 cm³ 3种不同体积栽培袋中，分别标记为T₁、T₂、T₃，栽培袋规格依次为：6 cm×5 cm、7.5 cm×7.0 cm、8.0 cm×9.5 cm(口径×高)，每个处理30株。育苗基质和栽培基质均为草炭:蛭石:珍珠岩=3:1:1(体积比)的混合基质。缓苗2 d后，移到隔间大小为90 cm×60 cm×60 cm的栽培架上，以白色荧光灯为光源，光强150 μmol·m^-2·s^-1，光周期12 h，温度18 ℃。菠菜生长至4叶1心前，每隔5 d浇灌30 mL 1/2剂量华南农业大学叶菜类B营养液配方；4叶1心后，每隔5 d浇灌30 mL全剂量华南农业大学叶菜类B营养液配方。处理0、15、30、45 d时测量菠菜的株高、茎粗及最大叶面积；处理15、30、45 d时测量菠菜的根系形态、生物量及根冠比；处理45 d时进行全株采收，测定品质指标。每个处理随机取样，3次重复取平均值。

1.3 测定项目及方法

株高为茎基部到生长点的高度，采用直尺测量；茎粗为子叶下端1 cm处的粗度，采用游标卡尺测量；最大叶面积、根系形态采用EPSON Expression 11000xl扫描仪测量；地上部及根系鲜重采用电子天平测量。

可溶性糖含量采用蒽酮比色法^[5]测定；蛋白质含量采用考马斯亮蓝法^[6]测定；维生素含量采用二甲苯萃取比色法^[6]测定；硝酸盐含量采用水杨酸法^[7]测定。

1.4 数据处理

采用Excel软件进行数据处理及制图；采用DPS软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析 2.1 根域体积对菠菜根系生长的影响

不同根域体积对菠菜根系生长的影响不同(表 1)。由表 1可知，处理15 d时，根系总根长、根表面积、根尖数和根体积变化趋势相同，均表现为：T₂＞T₁＞T₃，各处理组间根尖数差异极显著，T₃处理总根长与T₂、T₁差异极显著，T₁和T₃处理根表面积和根体积差异不显著。处理30及45 d时，根系总根长、根表面积和根体积表现趋势均为：T₃＞T₂＞T₁，T₁处理与T₂、T₃差异极显著，T₂和T₃处理根体积差异显著。处理30 d时，T₂和T₃处理根表面积差异不显著，总根长差异极显著。处理45 d时，T₂和T₃处理根表面积和总根长存在显著差异。说明随着生育期的延长，根域体积越小，其抑制根表面积增加的效果越明显。处理30及45 d时，根尖数为：T₂＞T₃＞T₁，T₃和T₂处理根尖数差异不显著，但与T₁处理差异极显著。可见，T₂和T₃处理对菠菜根系根尖数影响不大。

2.2 根域体积对菠菜地上部生长的影响 2.2.1 株高

如图 1所示，整个生长期菠菜的株高变化趋势均为：T₃＞T₂＞T₁，T₂和T₁处理间差值较小。随着生育期延长，T₃处理菠菜的增长幅度略高于T₁和T₂。处理20~30 d时，各处理组菠菜株高的增长幅度最大。

2.2.2 茎粗

如图 2所示，不同生长时期，根域体积对菠菜茎粗的影响不同。处理15 d时，T₂处理茎粗高于其他处理组，T₁和T₂处理间差值较小；处理30及45 d时，茎粗大小均为：T₃＞T₂＞T₁, T₃处理茎粗与T₁、T₂差值逐渐增大，T₁和T₂处理茎粗变化相近。

2.2.3 最大叶面积

如图 3所示，处理15 d时，各处理组间菠菜最大叶面积相差较小。随着生育期的延长，最大叶面积随根域体积的增大而增大，各处理组间的差值逐渐变大。处理45 d时，各处理组间最大叶面积差值最大，其中T₃最大，为33.55 cm²，分别是T₁、T₂的1.64、1.38倍。

2.3 根域体积对菠菜生物量及根冠比的影响

根域体积对菠菜地上部、根系鲜重及根冠比的影响见表 2。由表 2可知，处理15 d时, 地上部、根系鲜重均以T₂最大，T₁最小，可能与该阶段T₂的根系生长较好，利于养分吸收，促进植株光合作用，增加同化物积累有关。处理30及45 d时，地上部和根系鲜重大小均为：T₃＞T₂＞T₁；各处理组间地上部鲜重差异极显著，T₃根系鲜重与T₁差异极显著，处理45 d时与T₂差异显著，说明提高根域体积可促进菠菜根系及地上部的生长。各处理组根冠比均随处理天数的增加呈先增大后减小的趋势，处理30 d时根冠比均最大，且在不同生长阶段均存在极显著性差异。结合生物产量与根冠比，认为T₃根冠比较适宜，菠菜根系和地上部生长较平衡，有利于提高产量。

2.4 根域体积对菠菜可溶性营养物的影响 2.4.1 可溶性糖含量

如图 4所示，菠菜可溶性糖含量随根域体积的增加逐渐减小，各处理组间存在显著性差异。其中，T₁最大，为14.61 mg·g^-1，分别为T₂和T₃的1.13和1.44倍。

2.4.2 蛋白质含量

如图 5所示，T₁处理菠菜蛋白质含量最小，仅11.50 mg·g^-1，显著低于T₂、T₃；T₂和T₃蛋白质含量分别为13.46和14.15 mg·g^-1，两者差异不显著。

2.4.3 硝酸盐含量

如图 6所示，不同根域体积栽培下，菠菜硝酸盐含量大小为：T₁＞T₂＞T₃, 分别为51.65、50.18和40.61 μg·g^-1, 远低于无公害蔬菜的硝酸盐含量标准(432 μg·g^-1)^[8]。其中，T₁与T₂处理间差异不显著，但两者与T₃存在显著性差异。

3 讨论 3.1 根域体积对菠菜根系形态建成的影响

根系限制是指将植物根系限制在一定介质或空间中，控制其体积和数量，改变其分布和结构，是直接调控根系生长发育的一项重要技术^[9]。国内外研究表明^[10-11]，限根栽培会阻碍根系的生长，使得总根长减小，细根数增大，根密度增加。杨天仪^[12]研究葡萄根域限制发现，限根可增加根系的表面积，提高根系密度，促进根系吸收功能。Bar-Tal et al^[13]研究指出，限根栽培明显抑制番茄主根的生长，使得侧根生长速度和数量明显高于主根。本研究表明，生长初期，根系的总根长、根表面积、根尖数和根体积变化趋势均为：T₂＞T₁＞T₃。限根的同时会对根系生长产生空间容量胁迫，T₂处理的胁迫小于T₁，根系生长较快，这可能是根系对容量胁迫大小的一种适应生长表现。生长中后期，根系的总根长、根表面积和根体积均为：T₃＞T₂＞T₁，T₁处理与T₂、T₃存在极显著差异，T₂和T₃处理总根长存在显著差异。生长中期，T₂和T₃处理根表面积差异不显著，总根长差异极显著。生长后期，T₂和T₃处理根表面积和总根长差异显著。可见，根域体积越小对根系生长的阻碍越大，根系的总根长、根表面积和根体积则逐渐减小。不同处理组间根尖数大小为：T₂＞T₃＞T₁，T₂和T₃处理组间差异不显著，与T₁则存在极显著差异。说明适当的控制根域体积能促进根系细根数的增多，过小则会起抑制作用。

3.2 根域体积对菠菜生长形态和生物量的影响

研究表明^[14-17]，根域限制会改变植株地上部的形态指标，使植株由营养生长转变为生殖生长。葛均青等^[18]研究指出，黄瓜的株高、茎粗、叶片数等指标会随着限根程度的增加而明显降低，从而抑制植株的生长。攀怀福等^[19]在对大番茄的限根栽培中也得出相同的结论。本研究表明，不同根域体积栽培会影响菠菜的生长特性，株高、茎粗和最大叶面积均随着根域体积的增大而增大。菠菜生长至中期时，T₃处理株高和茎粗增幅均高于其他处理，后期差别不大；各处理组间最大叶面积在生长前期差值较小，生长中后期逐渐变大，且T₃处理最大叶面积明显高于T₁和T₂。说明根域体积越小，对菠菜地上部生长抑制作用越大，且随着生育期的延长，抑制效果越明显。

植物地上部和根系是一个有机整体，地上部的生长发育与根系生长息息相关。对葡萄^[20]、桃树^[21]、杨桃^[22]等根域栽培研究指出，根系的生物量和体积随着根域体积的减小而减小。张丽娟等^[23]研究指出，番茄的干鲜重随花盆变小呈先增大后减小的趋势。本研究表明，菠菜地上部和根系鲜重均随着根域体积的减小而减小，各处理组间地上部鲜重存在极显著差异。生长中后期，T₃处理根系鲜重与T₁差异极显著，与T₂在后期差异显著。植物的根冠比反映了根系与地上部的生长协调性，菠菜根冠比随着生育期的延长呈先增大后减小的趋势, 各处理组间存在显著性差异。T₂处理的根冠比最大，T₃处理在生长中后期仅次于T₂。说明T₂处理菠菜地下部根系的生长速率大于地上部，可能是限根对地下部生长的促进作用随着根域体积胁迫的增大呈现先增大后减小的缘故。综合比较菠菜的生物产量和根冠比，认为T₃处理下菠菜地上部和根系的生长较平衡，根冠比较适宜，有利于提高菠菜产量。

3.3 根域体积对菠菜生长品质的影响

根域不仅限制根系生长发育，还改变了植物根系对肥料、水分的吸收。武衍等^[24]研究指出，限制根系栽培可显著提高西瓜果实的可溶性固形物、酚类物质含量。王敏等^[25]研究表明，与普通栽培相比，限根栽培下番茄果实的可溶性糖、Vc及可溶性固形物含量均有所提高。本研究表明，硝酸盐和可溶性糖含量随着根域体积的减小而减小，可溶性糖含量在各处理间差异显著，而硝酸盐含量在T₁、T₂处理间差异不显著，但与T₃差异显著。可见，根域限制栽培有利于提高菠菜叶片可溶性糖的积累，降低硝酸盐含量，根域体积越小，其作用越明显。菠菜蛋白质含量随着根域体积的增大而增加，T₂和T₃处理的蛋白质含量差异不显著，但显著高于T₁，可能是限根栽培使菠菜植物对光合作用产物的需求减少，叶片C代谢减弱，N素代谢提高，促进菠菜叶片蛋白质含量的积累。

综上所述，限根栽培明显抑制菠菜根系生长，随着根域体积的减小，菠菜总根长、根表面积和根体积逐渐减小，T₂处理的根尖数略高于T₃；T₃处理菠菜根冠比较适宜且产量最高；随着根域体积的增大，菠菜蛋白质含量呈上升趋势，可溶性糖含量呈下降趋势，硝酸盐含量在T₃处理下最低，为40.61 μg·g^-1, 显著低于无公害蔬菜的硝酸盐含量标准。综合比较，T₃(根域体积为500 cm³)处理下菠菜的生长品质较好，产量高，适用于菠菜阳台容器基质栽培。