为了实现设施环境下的周年连续栽培和多次收获,我们采用无土栽培技术进行了甘薯的栽培试验。本研究于2005年7月20日开始进行,将原培育在基质中的徐薯18脱毒薯秧洗去根部基质,栽培到水培容器中,薯秧高度20厘米左右,茎秆比较细,叶片也较小。初期营养液的EC值控制在2.0~2.2毫秒/厘米之间,pH值控制在6.0~6.5之间。

经水培培养,薯秧很快得到复壮,到8月25日根系已生长到30~40厘米长,而且非常发达,表现出较强的水培适应性,薯秧高度已达到75厘米,此时液温基本在25~26℃,而后移植到深度25厘米,直径120厘米的水培容器中,实行非循环静止式水培,营养液的EC值提高到2.2~2.5毫秒/厘米之间,pH值控制在6.0~7.0之间,每天根据植株的吸收情况补充1~2次营养液,保持液位的稳定,1个月左右换液1次。

9月上旬薯秧已有5个分支,且已爬上离根茎高2.0米的平行网架上,此后分支进一步增加,生长开始明显加快,到10月上旬,植株的冠幅已生长到6米2左右,主要的侧蔓长已达到1.5米左右,于10月9日开始套挂基质容器,将部分主要侧蔓的叶节埋入基质中以诱导发生不定根,第3天检查已有3~6条不定根系扎入基质中。初次的基质配比主要是草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶5∶2,并添加少量的草木灰(补充钾肥),经常保持基质的湿润,以浇与根部水培相同的营养液为主。

2005年11月上旬-2006年3月底,温室的光照一般在6000~12000勒克斯之间相对比较弱,满足不了甘薯正常生长对光照的需求。启动高压钠灯补光设施,每米2设50~60瓦,一般阴天全天补光,并延长光照时间,因为10月底时甘薯叶腋间出现了花蕾,为了避免短曰照而进一步引起花芽分化和开花,从11月上旬开始于每天上午7时开启补光灯,8时30分~9时关灯,下午16时开灯,晚上20时关灯,使光照的时间延长到13小时左右。

2005年12月22日检查,发现套挂的容器中不定根已明显膨大形成小薯块。直径在2~3厘米,2006年1月15日打开部分容器观察,每个容器中有大小不等的薯块6~11个,薯块的长度在18~26厘米,直径3~5厘米,基质诱导结薯获得成功。到3月底再次打开容器检查,甘薯块根的直径已经达到6~13厘米,长度达到16~38厘米,单个容器中的薯块分别达到35千克和65千克。直至4月中旬,该株无土栽培的甘薯已陆续套挂容器21个,单株叶面冠幅达到36米2,预计单株甘薯的块根产量已经达到50千克左右。整株薯秧的叶片仍保持良好的生长状态,主蔓基部和茎部直径达到了2~5厘米。水培容器中的吸收根系生长正常。从3月5日开始,随着温室内空气湿度的降低,光照条件的改善,吸收根群水培容器中的EC值逐步从2.4~2.6毫秒/厘米下调到1.8~2.2毫秒/厘米。

试验结果表明,甘薯根系从细根发育成块根的主要条件是根部环境的压力和黑暗条件。越靠近基质表面,薯块发育越不正常,纤维化程度较高,越是基质底部的块根膨大发育越正常,而且在薯块互相膨大生长的压力下,薯块膨大的速度加快。并发现如果此时人为破坏这种压力环境,也就是减轻或解除压力时,薯块的膨大即会停止基于甘薯的生物学特性和我们的研究探索,提出了的新型栽培模式。这一技术的主要原理是将甘薯根系的生理功能实行分工,即把吸收养分(细根)和贮存养分(块根)的根系有效分离,使养分吸收和光合产物的积累分配等生理过程专一化。在无土栽培和环境综合调控下,提升两种功能的效率,达到增产和周年生产的目的。该方法需要创造良好的甘薯周年生长所需的光照、温度、湿度条件,在设施环境下采用无土栽培或半无土栽培方法结合来实现周年栽培。

关键技术之一将甘薯的吸收根进行水培。研究发现甘薯根系在水培环境中难以分化发育成薯块,而容易形成旺盛的吸收根群,发达的根系为根茎以上枝蔓的旺盛生长源源不断地输送养分和水分,使薯秧能较快建立强大的营养体。如果不采取诱导结薯措施,水培甘薯可以使藤蔓和叶片获得高额的生物产量,作为青饲料栽培或叶菜栽培乃是最佳的栽培手段。

关键技术之二利用薯蔓易生不定根的特性。通过基质培诱导薯蔓产生不定根,在基质优越的环境中,根系能很快分化发育成薯块,从而实现在基质中结薯的目的。利用甘薯在水培条件下生长建立的强大植株营养体的基础,可以在薯蔓的任何部位,任意地将叶节埋入基质中,给予适宜的水肥条件,叶节处2~3天即可诱导长出不定根,不定根在黑暗的环境中和基质压力作用下,经2~4个月的养分积累就能分化发育成块根,形成大小不等的薯块。通过水培和基质培技术的结合,将甘薯的吸收根和贮存根分离,也就是实现甘薯植株根系生理功能的有效分工。水培环境中的根系始终担负吸收水肥的功能,基质环境中的根系分化发育成薯块,虽然这部分块根及所附属的须根也具备吸收水肥功能,但相对于水培环境中强大的吸收根群来说,这部分须根对植株吸收供给养分所起的作用是可以忽略不计的。

由于甘薯植株大部分吸收根在水培环境中生长,能源源下断地供给植株充足的水分和营养,因此,把薯蔓上已膨大的块根从基质中采收后对植株生长几乎没有什么影响。尤其是采用基质培育薯块,基质优越的环境可以让人们很容易触摸到膨大的块根,从而可以随意挑选可以收获的薯块采收,就像采收其他瓜果蔬菜作物的果实一样,而对未长成的块根可以保留继续膨大生长,从而实现了连续多次收获的目的,改变了甘薯传统栽培必须先割秧再挖薯的收获方法。

这项技术的研究和完善,将促进甘薯栽培的技术进步,是实现甘薯周年栽培、连续收获和优质高产的又一重要技术措施。同时,这一栽培模式的创新同样可以在其他块根类作物,也包括像花生这种入土膨大结荚的作物上进行研究。也将是其他块根类作物高产栽培技术的重大创新。为块根类作物的设施栽培实现高产、高效、反季节生产开辟了一条新的途径。

甘薯周年栽培连续结薯技术适宜于观光农业园的采摘栽培、家庭园艺栽培和反季节的高产栽培。在农业科技园、观光园中还可作单株多年生高产栽培,培养成甘薯树,并能使甘薯在空中结薯。这将更有利于观赏和采收,具有很好的观赏价值和科普意义。