杨书香 程吴楚

摘要：采用新鲜无公害的紫皮大蒜作为实验材料，分别采用水质栽培和土壤栽培2种方法进行了种植，定期观察和记录大蒜的生长情况。结果表明：前期水质栽培中大蒜生长状况比土壤栽培中的更好，因为水质栽培的大蒜比土壤栽培的萌芽和长叶速度更快;但是在后期由于水环境中营养有限，水培大蒜提前进入瓶颈期，长势没有土培大蒜那么快。因此短期不添加营养液或施肥时，前期水培大蒜比土培大蒜生长情况更好，而后期由于土培大蒜可以充分利用土壤中的有机物，其长势优于水培大蒜。

关键词：紫皮大蒜;土壤栽培;水质栽培

中图分类号：$663.4 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）19-0196-03

1绪论

据历史记载，大蒜起源于西亚和中亚。自从汉代张骞出使西域把大蒜带回中国种植以来，已有2000多年的历史。这种走人千家万户的天然料深受大众喜爱。大蒜呈扁圆形或短锥形，外面有白色或浅棕色膜质鳞片，鳞片叶子脱落，内部有6～10枚大蒜瓣，缠绕在千盘茎周围，茎基部呈盘状，有许多弦状须根。每一瓣大蒜瓣都有一层薄膜包裹并剥开，可以看到白色、厚而多汁的鳞片。有浓稠的大蒜味道辛辣，散发气味也辛辣，具有刺激性气味，可以食用或调味，也可以作为药物使用，具有抗癌作用。这些因素也引起了农学，生命科学，医药领域等科学家的广泛关注，为治疗心脑血管疾病提供了有利的辅助手段。

1.1水质栽培

水质栽培更通俗的称呼是无土栽培。1840年德国科学家李毕希提出了矿物质营养理论，随后德國科学家魏格曼、萨科齐和克诺普等使用营养液研究植物生理学。20世纪40年代，无土栽培作为一种新型的种植方式开始应用于农业生产中。20世纪50年代以来，意大利、法国、英国、荷兰、日本等发达国家对无土栽培进行了深入的研究，并将其应用于农业生产中。但当今水培也存在一些缺点;比如未被广泛认可，大规模培养费水费电，营养液配比不一等等，这些问题正在科学界不断被探索和解决。

1.2土壤栽培

土壤栽培是较为传统的植物栽培方法，能确保植物更好的吸收土壤中的营养物质，保护根系避免施肥烧伤，在土壤中栽培的好处是能够充分地吸收土壤中的养分，而且种植出来的大蒜比较整齐，容易扎根，不像水中栽培的不能固定。相对于水质栽培技术而言，土壤中的微生物发酵枯萎的植物组织可以帮助根系更好地呼吸，部分动物分解者产生的排泄物及尸体可以充当大蒜生长发育的天然肥料。种植时只需按时浇水灌溉，充分接受光照即可，省时省力，无需定期更换土壤。大蒜根系是一种纤维状细根，吸收水分和肥料的能力较弱，鳞球茎在土壤中生长和扩张。因此，大蒜应种植在质地疏松、排水良好、有机质丰富的土壤中。虽然大蒜对土壤适应性更强，但最好还是在沙质壤土中种植。由于砂壤土松散，适于根系发育，大蒜的根部可以自由生长，无拘无束，所以生长的舒服自然。大蒜早早返青，早早抽薹，大蒜又大又辛辣，起蒜很容易开始。沙土地所生产的大蒜辛辣味较浓，粘土地所生产的大蒜辛辣味较淡。因为沙土较为干燥，大蒜的刺激性气味由于无法吸收更多水分而更为浓烈;粘土水分充足，大蒜容纳更多水分得以中和辣味而变淡。

2材料与方法

2.1实验材料

本次实验用到的材料有植物、土壤和水质材料：植物材料用的是紫皮大蒜，蒜头个大饱满，无病虫害。该品种品质优良，生长潜力大，抗逆性强，抗病性强。春播期约140d，属于中熟品种。剥去紫色外皮可见蒜瓣形态晶莹剔透，圆润白皙。土壤材料用的是黑粘土和江滩沙土各一半的混合土质，既有利于大蒜坚固扎根，又有利于大蒜根系自然生长;水质材料用的是农夫山泉饮用天然矿物质水，大蒜可以吸收其中的矿物质离子促进生根发芽。

2.1.1植物材料

植物材料是紫皮大蒜，大蒜原产地是现在的中亚和西亚，这些地方在历史上属于古代的西域地区。据悉当年张骞带回的大蒜属于现在的紫皮蒜。紫皮蒜有着非常多的优点。这种大蒜蒜瓣大，味道辛辣，产量更高。目前，紫皮大蒜主要种植在华北和东北地区，西北地区也有一定的种植面积。但是紫皮大蒜也有缺点，即抗寒性不高。它只能在春季播种，因此成熟期较长。

大蒜头中含有大量挥发性葱蒜类抗生素，大蒜辛辣素，药用价值极高。紫蒜质量要求：蒜瓣表皮洁净，顶端芽强，光泽好，无损伤，无腐朽为上品;肤色暗，根腐或蒜瓣腐朽，肉软而糠，蒜瓣形状不规则。小瓣蒜一般要求不超过12瓣，其它质量与大瓣蒜相同。若要进行实验，需要将大蒜鳞球茎表皮剥开，将蒜瓣一个个放好在培养器材里。

2.1.2水质材料

无土栽培即水培。本实验用的水质材料是农夫山泉饮用天然矿物质饮用水，其中含有植物生长所需的K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Na²⁺和Zn²⁺等丰富的金属离子，可以栽大蒜生长前期起到必要的辅助发育作用。在种人大蒜前将饮用水放在阳光下照射12h，以保持水质清透便于观察。

2.1.3土壤材料

本次实验用的是黑沙土和江滩粘土各1/2充分混合的土质：沙土松散细腻，可让大蒜根系自由伸长扩散，加强大蒜对土壤的适应性;粘土湿润稳固，可固定蒜瓣的位置，保证顶芽生长整齐以及出芽所需的水分。室内培养大蒜时应保证室温培养（一般为20℃），在大蒜出芽前1d浇1次水直至出芽，出芽后应放置室外接受充足阳光，依旧定期浇水，促进大蒜生长发育。当土壤湿一润时，大蒜幼苗通常不灌溉而发芽。苗期灌溉少，中耕多，土壤水分蒸发少，水分控制得当，防止大蒜徒长、“退母”提前（即种瓣营养耗尽，大蒜生长完全自养过程）。

2.2实验设计

将10头新鲜健康无病虫害的八瓣紫皮大蒜对半分开（均剥去紫色外皮，且蒜瓣大小相差无几），剥掉蒜皮和千茎盘。其中40瓣放入刚倒好农夫山泉矿物质饮用水的实验器材中并随意摊开，另外40瓣栽入沙土粘土混匀的土壤中。蒜瓣种入土壤后应保持方向一致（蒜头朝上蒜根朝下），深度为3～4cm，栽人之前土壤用保持湿润。为保证实验的一致性，土壤栽培尽可能不施肥但保持定期松土，水质栽培尽量不加营养液但保持定期换水。

2.2.1水质栽培

第1周：水培的初始阶段（O～5d）：主要是使大蒜根部吸水，只加水不换水，以免弄乱它。一般来说，水培5d内就可以出苗。

第2～3周：水培中期（6～21d）：这次蒜根已经完全固定，易于维护。只需要定期更换水。中间的5～7d换1次水，大蒜生长周期短，一般一两周内会长出幼根。

第4周：水培后期（22d后）：大蒜二次苗（充分生长和收获）的生长时间，当根系易生绿藻时，换水时根系需清洗1～2次（洗净为止）;此时很容易出现大蒜腐烂软化或萎缩的现象，如果及时发现应该被去除;这个时候也是大蒜容易散发气味的时候。有效的处理方法是增加换水次数，由原来5～7天换1次，改为2～3d换1次。并定期记录大蒜叶和根的生长情况。

2.2.2土壤栽培

第1周（O～7d）：了解大蒜种植方法，挑选大蒜或种子。

（1）上网收集资料或采访指导老师，了解种植方法，并做好记录。

（2）在挑选大蒜时，尽量挑选蒜瓣饱满，个头大的大蒜或单种大蒜种子，这样容易便于管理。选择大蒜种子时，一定不要腐烂、发芽、生根、枯萎、有病虫害而要选择未受损伤的大蒜。

第2周（8～14d）：育种、松土、播种、浇灌，亲自体验种大蒜的全过程，定期观测大蒜生长。

（1）在选择育种种子时，应种植结实的、白色的、堅硬的大蒜瓣。种植前去除蒜瓣外皮，然后种人预先准备好的土壤中，深度3～4cm左右，保持土壤湿润，大概一周内就会发芽。注意事项：每种大蒜的背面应朝向相同的方向，以便在发芽后也能保持方向一致。

（2）大蒜土种植管理：此后大蒜放置室外接受光照，茎叶生长在土壤表面，土壤干燥开裂则需浇适量水，否则浇水过多会导致腐烂。此外还需每天松土促进大蒜根部吸水。注意事项：如欲采收蒜、蒜头，应从抽穗开始增加倒水量，以保持土壤湿润，然后在采收前控制浇水。

第3周（15～21d）：定期观察土培大蒜茎叶的生长情况并做好记录，若出现叶片腐烂或枯萎应该及时清除。

第4周（22d以后）：处理结果，总结分析，整理资料。

3结果与分析

2019年2月24日对80颗大蒜瓣同时进行水质栽培和土壤栽培（分别为5×8=40颗），每周观察并记录（观察时间为1个月），结果分别如下。

水质栽培大蒜（如表1示，所有最大长度精确到两位数，下同。

土壤栽培大蒜如表2示，因为大蒜种在土壤中无法观察其根系的生长情况，所以只能通过芽和叶的生长趋势判断整棵大蒜植株的长势。

至此可以总结水培和土培大蒜的生长过程如下。

（1）2.24-3.2，在室温培养条件下，水培大蒜发芽较快，而土培大蒜发芽生根较慢，此时均未经过充足光照。

（2）3.3-3.9，天气寒冷多雨，气温在5～8℃。水培和土培大蒜由于长时间未受到光照，生根发芽速度减缓，总体上水培大蒜长势快于土培。

（3）3.10-3.16，晴朗天气居多，气温在12～15℃。水培土培大蒜均充分接受光照，长势迅速，而后期水培大蒜生长进入瓶颈期，土培开始超过水培。

（4）3.17-3.23，天气先阴后晴，气温转暖，土培大蒜生长已经快于水培。

从上述表格可以看出：在不施肥，不添加营养液的条件下，前期水培大蒜比土培生长趋势更快，后期土培大蒜长势要优于水培。

4结论

通过此次实验，可以得出以下结论：在实验的近1个月的时间内，前期水培和土培大蒜相比，前者生长势头优于后者，而后期由于矿物质水中营养物质有限，水培大蒜没有土培大蒜长势快。传统土壤栽培技术中肥料管理不当，容易引起土壤理化性质的改变，同时土传病害和寄生虫的危害对产量和质量有极其严重的影响。传统的土壤种植大蒜若提高产量和品质，应做到如下几点。

（1）大蒜基肥应以有机肥为基础，有机肥施用量直接影响大蒜的产量和品质。

（2）无机肥氮、磷、钾混合比例合理，有利于大蒜吸收土壤中的营养物质。

（3）大蒜是喜湿润的长日照植物，应及时浇水和充分接受光照。

此外为实现大蒜的增效高产和病虫害预防就要合理地选择适宜农药剂型和剂量，同时在喷农药时避免使用同一种农药，这是为了避免危害大蒜的病原菌和害虫产生了免疫性。因此探讨施肥技术和施用农药方式是迄今为止大蒜在土壤中栽培的两大重要问题。本次实验中土培大蒜既未施肥也未防病虫害，只是定期浇水松土，所以不能与大范围土培作比较。

实验中水培大蒜为保持一致性，没有配置营养液，只是按实验步骤定期换水，也不能与大规模水培作比较。水培大蒜的叶子和根系生长更自由散漫，大蒜茎根都能接触到阳光以促进光合作用。水培大蒜应该注意以下几点。

（1）大蒜叶片在生长期易散发异味，可频繁换水除臭。

（2）及时清理腐烂萎缩的大蒜瓣。

（3）当阳光充足的时候，大蒜叶会呈深绿色。如果阳光少了，大蒜叶子的颜色就会变浅，因为深绿色的蒜叶味道更好。

5结语

在短期不添加肥料或营养液的情况下，总体而言水培大蒜比土培长势更好。水质栽培设施农业的产生，它不仅可以减少病虫害的发生，促进植物的健康生长，而且在也一定程度上提高作物的产量和质量，这对农业的可持续性发展具有重要的意义。因此可以从两次实验比较的结果得出上述结论，便于将来更好地研究和利用水质栽培技术。