不同营养液浓度对水培韭菜生长适应性的影响

不同营养液浓度对水培韭菜生长适应性的影响季延海1，2武占会1，2于平彬1梁 浩1，2刘明池1，2 *（1北京市农林科学院蔬菜研究中心，北京100097；2农业部都市农业华北重点实验室，北京100097）摘 要：在正常营养液基础上设置 0.5 倍（0.5C）、1.0 倍（1.0C）、1.5 倍（1.5C）、2.0 倍（2.0C）、2.5 倍（2.5C）5 个梯度，研究韭菜水培条件下适宜的营养液浓度及其对韭菜生长、产量和品质的影响。结果表明，随着营养液浓度的增加，韭菜株高、叶长、叶宽、叶片数、假茎粗和根系活力均呈先降低后升高的趋势；VC、可溶性糖、可溶性蛋白等品质指标呈先升高后降低的趋势。0.5 C 处理的韭菜产量最高，为 4 924.14kg（667 m2）-1，且硝酸盐、亚硝酸盐含量最低，是水培韭菜适宜的营养液浓度。关键词：韭菜；营养液浓度；生长；硝酸盐含量；品质能够提高植株叶片的叶绿素含量，促进光合作用（倪纪恒 等，2011），改善品质（Max &Horst，2009；李邵 等，2011），并最终提高产量（Zhang etal.，2015）；而过高的营养液浓度会抑制植株的生长（Lietal.，2001）， 降 低 根 系 活 力（Rouphael etal.，2012）和养分利用效率（高晓旭 等，2014），并抑制产量的提高和品质的改善（陈艳丽 等，2010；Neocleous&Savvas，2015）。林多等（2007）研究表明，低浓度营养液不利于网纹甜瓜植株的生长；而高浓度营养液使植株营养生长过旺，产量、品质变劣。别之龙等（2005）研究表明，营养液浓度的提高会增加植株体内硝酸盐的累积。而对菠菜和大白菜的研究表明，营养液浓度过高会造成植株光合作用速率降低，硝酸盐含量增加（王瑞 等，2016），品质和产量下降（Albericietal.，2008）。可以看出，营养液浓度的管理对蔬菜光合作用、根系活力等都有影响，最终影响产量及品质。所以，营养液浓度的科学化管理有利于促进蔬菜的生长发育。韭菜营养液水培技术很好地解决了韭菜生产过程中韭蛆的为害，大大减少了农药的使用量，具有生长速度快、产量高、净菜率高等优点。但目前对于水培韭菜营养液管理及营养液浓度的相关研究较少。本试验研究营养液浓度对韭菜生长、产量和品质的影响，以期为韭菜营养液水培提供技术支持。季延海，男，硕士，助理研究员，专业方向：设施蔬菜与无土栽培， E-mail：jiyanhainercv.org* 通讯作者（Correspondingauthor）：刘明池，男，研究员，硕士生导师，专业方向：设施蔬菜栽培与生理，E-mail：liumingchinercv.org收稿日期：2017-06-28；接受日期：2017-08-02基金项目 ：国家大宗蔬菜产业技术体系项目（CARS-23-G-06），农业部公益性行业科研专项（201303133-2），北京市农林科学院科技创新能力建设专项（KJCX20150701）无土栽培作为一项设施园艺栽培形式，能够实现自然资源和土地的高效利用，对于农业的现代化和可持续发展具有重要意义（王久兴和王子华，2005；杨其长和张成波，2005；蒋卫杰，2007）。无土栽培养分供给主要是通过营养液提供（王振龙，2008），直接影响作物的生长，故营养液的配制和管理是无土栽培成功与否的关键（张莉，2006）。目前，我国对于营养液配方的研究较多，已经形成了一批针对不同作物的营养液配方，而对于营养液管理方法特别是营养液浓度管理和调控的研究则较少。无土栽培没有土壤的缓冲及微生物的作用，基质和营养液是植株赖以生存的根系环境。营养液浓度过低会使作物营养不良导致生长缓慢、生物量低，而浓度过高则会致使作物生长受抑制，甚至死亡。研究表明在适宜的范围内，营养液浓度的提高53新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES2017（11）：53-561 材料与方法1.1 试验材料试验在北京市农林科学院蔬菜研究中心连栋玻璃温室内进行。以韭菜品种 791 为试验材料，水培设施为北京市农林科学院蔬菜研究中心研发的韭菜水培系统，采用72孔无底格盘，每孔播种3粒，播种时先在格盘上铺播种纸，将种子播在上面，然后盖上覆盖纸，最后铺上一层湿润的珍珠岩，置于催芽箱内催芽，待种子发芽后将格盘置于注入营养液的栽培槽内。正常营养液配方为：Ca2+1.0mmolL-1、K+6mmolL-1、NO4-8mmolL-1、NH4+4mmolL-1、Mg2+1mmolL-1、PO43-2mmolL-1，pH 控 制 在6.00.3；微肥使用通用配方。营养液使用净化水配制。1.2 试验方法在正常营养液（C）基础上设置 0.5 倍（0.5C）、1.0 倍（1.0 C）、1.5 倍（1.5 C）、2.0 倍（2.0 C）、2.5 倍（2.5 C）5 个浓度梯度，各浓度营养液 EC值 分 别 为：0.90、1.60、2.29、2.90、3.41、4.11mScm-1， 并 使 用 0.1 molL-1NaOH 调 节 pH 在6.00.3 范围内，每 7d 调节 1 次。每个处理播种 5盘，挑选生长较好的 3 盘进行调查，每盘随机调查5 株，每个处理面积为 0.76m2。1.3 测定项目试验于2012年4月5日播种，由于韭菜需要养根以保证后续多次的收获，从播种到第 1 茬收获（9 月 5 日）周期较长，为保证指标测定的真实准确，除产量外所有指标均于第 2 茬测定，第 2 茬收获时间为10月3日，第3茬收获时间为11月7日。生长指标测定包括韭菜植株的株高、假茎粗、叶长、叶宽、叶片数，每处理测量 5 株，3 次重复；采用电子天平测定单株鲜质量，再在 105 下杀青15min，75 烘干至恒重，测定干质量，每个处理3 次重复，每个重复测定 3 次，每次测定 2 株。根系活力测定参照李合生（2000）的方法。品质指标测定：采用2，6二氯酚靛酚比色法测定 VC 含量（刘春生和杨守祥，1996）；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量（赵世杰 等，2002）；采用考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白含量（赵世杰 等，2002）；采用 60% H2S04消化蒽酮比色法测定粗纤维含量（李合生 等，2000）；采用紫外分光光度法测定硝酸盐含量（中华人民共和国农业行业标准 NY/T 12792007）；亚硝酸盐含量测定采用中华人民共和国国家标准水果、蔬菜及其制品亚硝酸盐和硝酸盐含量的测定GB/T 154011994的方法。以收获时 1 个营养液栽培格盘（面积为 0.1512m2）内的韭菜质量（kg）计为产量，分别测量 3 茬韭菜的产量并计算总产量。产量kg（667 m2）-1=（单个营养液栽培格盘收获韭菜质量 667）/ 格盘面积1.4 数据处理采用 Excel 2010 软件和 SPSS 17.0 软件进行数据处理和分析。2 结果与分析2.1 营养液浓度对韭菜生长的影响从表1可以看出，随着营养液浓度的增加，韭菜株高、叶长、叶宽、叶片数和假茎粗均呈先降低后升高的趋势。0.5 C处理的韭菜株高和叶长最大，比其他处理分别显著增加了 8.08%、19.21%、31.59%、18.41% 和 10.01%、21.98%、33.62%、19.27%；0.5 C、1.0 C 处理的假茎粗差异不显著，但均显著高于其他处理。韭菜的根系活力也随营养液浓度的增加呈先下降后上升的趋势。0.5 C、1.0 C处理的根系活力显著高于其他处理，2.0 C处理的表 1 营养液浓度对韭菜生长的影响处理 株高/cm 叶长/cm 叶宽/mm 叶片数/片 假茎粗/mm 根系活力/gg-1h-10.5C 38.911.07a 32.191.39a 4.320.35a 4.000.38a 2.980.22a 250.773.39a1.0C 36.001.01b 29.261.13b 4.170.40a 3.930.26a 2.830.30a 246.821.84a1.5C 32.641.37c 26.391.83c 4.200.43a 3.730.46ab 2.610.18b 224.865.74b2.0C 29.572.03d 24.091.72d 3.750.26b 3.600.51b 2.370.23c 210.053.80c2.5C 32.862.14c 26.992.21c 4.290.43a 3.800.41ab 2.590.24b 214.114.98c注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著（=0.05），下表同。54新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES根系活力最低。2.2 营养液浓度对韭菜品质的影响从表 2 可以看出，韭菜的 VC 含量随着营养液浓度的增加呈现先增大后减小的趋势，2.0 C处理的 VC 含量最高，为 328.7 mgkg-1；可溶性糖含量随着营养液浓度的增加呈先上升后下降的趋势，1.0C 处理的含量最高，为 1.49%；粗纤维含量以 2.5 C处理最高，为 1.19%，其余 4 个处理间差异不显著；可溶性蛋白含量以 2.0C 处理最高，为 2.79%。从表 2 还可以看出，韭菜植株硝酸盐含量随营养液浓度的增加而显著增加，2.5 C 处理的硝酸盐含量最高，达到 2 568.80mgkg-1，0.5 C 处理最低。表 2 营养液浓度对韭菜品质的影响处理 VC/mgkg-1可溶性糖/% 粗纤维/% 可溶性蛋白/% 硝酸盐/mgkg-1亚硝酸盐/mgkg-10.5C 290.00.0b 1.190.08c 1.020.05b 2.050.04d 1767.8429.20d 1.040.11d1.0C 290.09.0b 1.490.10a 1.100.04ab 2.330.04c 1824.9268.81d 1.750.16c1.5C 299.716.2b 1.470.13ab 0.970.07b 2.420.05c 2267.3354.10c 1.970.19c2.0C 328.70.6a 1.370.13abc 1.050.04ab 2.790.08a 2476.0577.34b 4.020.14a2.5C 319.09.0a 1.270.11bc 1.190.15a 2.580.17b 2568.8047.74a 3.380.23b亚硝酸盐含量随着营养液浓度的增加呈先上升后降低的趋势，0.5 C 处理的亚硝酸盐含量最低，分别比其他处理显著降低 40.6%、47.2%、74.1%、69.2%。2.3 营养液浓度对韭菜生物量的影响由表3可以看出，韭菜单株鲜、干质量均随着营养液浓度的增加呈先下降后上升的趋势。0.5 C处理的单株鲜、干质量均最高，分别为 2.89g 和 0.25g。3 茬韭菜产量随着营养液浓度的增加总体表现为下降的趋势，总产量以 0.5 C 处理最大，分别比其他处理显著增加 9.5%、14.2%、31.3%、42.3%。表 3 营养液浓度对韭菜生物量的影响处理单株鲜质量/g单株干质量/g产量/kg（667m2）-1第1茬 第2茬 第3茬 总产量0.5C 2.89a 0.25a 1745.27a 1706.97a 1471.90a 4924.14a1.0C 2.85a 0.23b 1597.20a 1470.21b 1429.11a 4496.52b1.5C 2.39c 0.21c 1667.59a 1451.42b 1192.98b 4311.99b2.0C 2.12d 0.19d 1413.83b 1207.95c 1129.30c 3751.08c2.5C 2.45b 0.21c 1190.46c 1176.84c 1094.30c 3461.60d3 讨论营养液中含有植物生长发育所必需的各种营养元素，无土栽培生产的成功与否，在很大程度上取决于营养液配方和浓度是否合适、营养液管理能否满足植物不同生长阶段的需求。本试验结果表明，随着营养液浓度的增加，韭菜株高、叶长、叶宽、假茎粗、叶片数和根系活力均呈先下降后上升的趋势；韭菜单株干、鲜质量也呈先下降后上升的趋势，产量总体呈下降的趋势，这与陈艳丽等（2010）在小白菜上的研究结果一致，可见营养液浓度增大到一定程度将会抑制韭菜的生长。高浓度营养液对韭菜生长的抑制可能与营养液 EC 值升高有关，高EC 值会对根系产生渗透胁迫，从而导致根系生长受到抑制，阻碍对养分的吸收。在对品质的分析中可以看出，随着营养液浓度的增加，VC、可溶性蛋白、可溶性糖含量均呈先增大后减小的趋势，可见一定程度下营养液浓度的提高有利于韭菜品质的提升，这与张钰等（2013）对番茄的研究结果一致。营养液中氮素的供应主要依靠硝态氮，因此导致水培蔬菜产品中的硝酸盐含量偏高。本试验中韭菜硝酸盐含量随营养液浓度的增大而迅速升高，0.5C 处理的硝酸盐含量最低，2.5C 处理最高，二者间相差30%以上。可见降低营养液浓度是降低植株内硝酸盐含量的有效措施。但是从本试验对品质的测定结果可以看出，一定程度下营养液浓度的提高有利于 VC、可溶性糖、可溶性蛋白等品质指标的提高。因此，在无土栽培中营养液浓度的调控要综合考虑产量和品质两方面的因素，需要进一步研究降低硝酸盐含量的方法和低硝态氮的营养液配方。4 结论 不同营养液浓度对水培韭菜的生长、产量和品质有着显著的影响，营养液浓度的增加有利于提高 VC、可溶性糖、可溶性蛋白含量，但会抑制韭菜的生长，降低产量，增加韭菜中硝酸盐和亚硝酸盐的含量。本试验结果表明，0.5C 处理（EC 值为 2.90）的韭菜产量最高，为 4 924.14kg（667 m2）-1，且55新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES硝酸盐、亚硝酸盐含量最低，是水培韭菜适宜的营养液浓度。参考文献别之龙，徐加林，杨小峰2005营养液浓度对水培生菜生长和硝酸盐积累的影响农业工程学报，21（S2）：109-112陈艳丽，李绍鹏，高新生，王旭2010热带地区夏季水培小白菜营养液浓度的研究新疆农业大学学报，33（5）：389-393高晓旭，张志刚，段颖，董春娟，尚庆茂2014高浓度营养液对黄瓜和番茄下胚轴徒长的抑制作用植物营养与肥料学报，20（5）：1234-1242蒋卫杰2007蔬菜无土栽培新技北京：金盾出版社李合生2000植物生理生化实验原理和技术北京：高等教育出版社李邵，薛绪掌，齐飞，周长吉，郭文善，陈菲2011不同营养液浓度对温室盆栽黄瓜产量与品质的影响植物营养与肥料学报，17（6）：1409-1416林多，黄丹枫，杨延杰，董梅2007营养液浓度对基质栽培网纹甜瓜生长和品质的影响华北农学报，22（2）：184-186刘春生，杨守祥1996农业化学分析北京：中国农业大学出版社：179-180倪纪恒，毛罕平，马万征2011不同营养液浓度对温室黄瓜叶片光合特性的影响农业工程学报，27（10）：277-281王久兴，王子华2005现代蔬菜无土栽培北京：科学技术文献出版社王瑞，胡笑涛，王文娥，苏苑君，乔源，张栋2016菠菜水培不同营养液浓度的产量、品质、元素利用效率主成分分析研 究华北农学报，31（S1）：206-212王振龙2008无土栽培教程北京：中国农业大学出版社杨其长，张成波2005植物工厂系列谈（二）植物工厂研究现状及其发展趋势农村实用工程技术（温室园艺），（6）：38-39张莉2006日光温室生菜NFT栽培设施改进和营养液配方研 究硕士论文北京：中国农业大学张钰，郭世荣，孙锦2013营养液浓度和用量对醋糟基质栽培番茄生长、产量和品质的影响中国土壤与肥料，（3）：87-91赵世杰，史国安，董新纯2002植物生理学实验指导北京：中国农业科学技术出版社AlbericiA，Quattrini 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ofnutrientconcentrationandcompositiononthegrowth，uptake patternsofnutrientelementsandfruitcoloringdisorderfortomatoesgrowninextremelylow-volumesubstrateThe HorticultureJournal，84 （1）：37-45Effect of Nutrient Solution with Different Concentration onGrowing Adaptability of Chinese Chive under Water Culture ConditionJIYan-hai1，2，WUZhan-hui1，2，YUPing-bin1，LIANGHao1，2，LIUMing-chi1，2*（1VegetableResearchCenterofBeijingAcademyofAgriculturalandForestrySciences， Beijing100097， China；2KeyLaboratoryofNorthChinaUrbanAgriculture， MinistryofAgriculture， Beijing100097， China）Abstract：InordertofindappropriatenutrientsolutionconcentrationunderwatercultureconditionforChinesechivesandstudyitseffectonthegrowth，yieldandquality，5levelsnutrientconcentrations（0.5C、1.0C、1.5C、2.0C、2.5 C）were setuponnormalnutrientsolutionbaseThe resultsindicatedthattheplantheight，leaf lengthandwidth，number ofleafblade，cauloid thicknessandrootactivityindexesallshowedthetendencyofdecreasingfirstthenincreaseWhile，vitamin C，soluble sugar，soluble protein，etcquality indexesincreasedfirstthendecreasedNitratesandnitriteconcentrationof0.5CwerethehighestTheyieldofChinesechivestreatedby0.5Cwasthehighestreaching73.86thm-2，and thecontentsofnitrateandnitritewerethelowestThus，0.5 CistheappropriatenutrientsolutionconcentrationforChinesechivesunderhydroponicculture.Key words：Chinesechive；Concentrationofnutrientsolution；Growth；ContentofNitrate；Quality56新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES