植物工厂条件下不同营养液配方对韭菜生长的影响.pdf

李政璞 佟 静 王素娜 等 植物工厂条件下不同营养液配方对韭菜生长的影响 J 江苏农业科学 2020 48 17 153 157 doi 10 15889 j issn 1002 1302 2020 17 029 植物工厂条件下不同营养液配方对韭菜生长的影响 李政璞 1 3 佟 静 1 2 王素娜 3 季延海 1 2 王丽萍 3 梁 浩 1 2 武占会 1 2 1 北京市农林科学院蔬菜研究中心 北京 100097 2 农业农村部华北都市农业重点实验室 北京 100097 3 河北工程大学园林与生态工程学院 河北邯郸 056038 摘要 为筛选出韭菜生产最优营养液配方 在人工光型植物工厂设施条件下 采用水培系统进行水培试验 3 种 营养液配方分别是国家蔬菜技术研究中心营养液 EC2 0 G2 0 日本大冢商业配方营养液 EC2 0 2 0 日本大冢 商业配方营养液 EC2 2 2 2 在相对环境一致的条件下 韭菜 G2 0 处理的株高比 2 0 处理和 2 2 处理显著提 高 34 1 和 22 7 全株干质量以 G2 0 处理表现最优 分别比 2 0 处理和 2 2 处理增加 76 6 和 33 8 全株鲜 质量以 G2 0 处理表现最优 分别比 2 0 处理和 2 2 处理增加 62 4 和 34 4 G2 0 处理的韭菜可溶性糖含量 可溶性酸含量 维生素 C 含量和根系活力均维持在一个较高的水平 以上结果综合表明 国家蔬菜技术研究中心研 发的营养液 EC2 0 G2 0 最佳 具有较好的应用价值 结果可为提高韭菜种植水平和发展农业现代化提供理论基础 关键词 植物工厂 营养液 水培 韭菜 生长指标 生理指标 相关性分析 中图分类号 S633 304 3 文献标志码 A 文章编号 1002 1302 2020 17 0153 04 收稿日期 2019 09 25 基金项目 国家特色蔬菜产业技术体系 编号 CA S 24 B 02 国家重点研发计划 编号 2016YFD0201010 作者简介 李政璞 1995 女 河北邯郸人 硕士 主要从事设施园 艺与无土栽培研究 E mail 2686698680 qq com 通信作者 武占会 研究员 硕士生导师 主要从事设施蔬菜栽培与生 理研究 E mail wuzhanhui nercv org 韭菜 Allium tuberosum ottl ex Spr 为百合科 葱属 Allium tuberosum 多年生宿根植物 原产于我 国 因其营养丰富以及特殊的药用价值而被人们所 喜爱 在我国北方被广泛种植 1 无土栽培有节 水 节肥 高产 优质等特点 是我国韭菜生产发展 的方向之一 2 目前 韭菜栽培相关研究主要集中 于营养液栽培技术 3 韭菜地栽病虫害的发生和防 治对策 4 以及韭菜品种筛选等方面 传统的土壤 栽培韭蛆危害会采用农药灌根的方法进行防治 造 成韭菜农药残留严重超标 使得中毒事件频频发 生 5 韭菜营养液水培技术很好地解决了生产过 程中韭蛆的危害 大大减少了农药的使用量 并且 在该条件下生长的韭菜具有生长速度快 产量高 净菜率高等优点 6 但是 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 因此加强 对水培韭菜产业化的建设 是新时代社会发展的必 然趋势 且对该领域的未来发展大有裨益 7 植物工厂可为植物生长提供最有利的外部环 境 使用人工光照明 可以在层架上实现多层立体 化无土栽培的种植方式 在这种环境条件下生长的 蔬菜生育期短 空间利用率高 8 可以有效提高生 产效率 实现标准化生产 9 生产出真正集安全 优 质 营养为一体的高品质蔬菜 10 在人们生活质量 提高和对健康食品不懈追求的大环境下 植物工厂 蔬菜消费市场巨大 11 经 济 价 值 可 观 前 景 广阔 12 因此 研究韭菜生产专用的营养液配方 提高 韭菜的品质和产量具有重要的意义 13 为此 本研 究在植物工厂环境下开展韭菜生产最优营养液配 方筛选试验 以期提高水培韭菜的产量和品质 1 材料与方法 1 1 试验材料 试验于 2019 年 3 6 月在北京市农林科学院蔬 菜研究中心 116 29 E 39 94 N 人工光型植物工厂 水培系统中进行 以宽韭 791 为试材 催芽后于 2019 年 3 月 12 日播种 3 月 26 日假定植到 300 孔 穴盘中 4 月 10 日定植到 6 孔格盘中 开始进行试 验处理 试验设 3 个处理 供试 3 种营养液配方分别是 国家蔬菜工程技术研究中心研发的营养液 EC 2 0 G2 0 日本大冢商业配方营养液 EC 2 0 2 0 日本大冢商业配方营养液 EC 2 2 2 2 每个处 351 江苏农业科学 2020 年第 48 卷第 17 期 理重复 3 次 每个处理 60 株韭菜幼苗 于 2019 年 6 月 13 日进行各项指标测定 计算 3 个重复的平 均值 试 验 期 间 环 境 条 件 为 光 照 度 160 mol m 2 s 光 暗周期 12 h 12 h 温度 18 22 相对湿度 50 70 CO 2 浓度 1 500 30 mol mol 试验期间每周测定 1 次营养液的 EC 值和 pH 值 并进行调整 采用 85 磷酸调节营养液 pH 值 6 2 0 2 每 10 d 更换 1 次营养液 营养液 均采用去离子水配制 1 2 测定指标 1 2 1 生长指标测定 生长指标包括韭菜植株的 株高 假茎粗 根长 叶长 叶宽 采用电子天平测 定单株鲜质量 再在 105 下杀青 15 min 75 下 烘干至恒质量后 测定干质量 测定时对幼苗随机 取样 每个处理 3 次重复 每个重复测定 5 次 1 2 2 生理指标测定 采用乙醇浸提比色法测定 叶片光合色素含量 根系活力测定采用 2 3 5 三 苯基氯化四氮唑法 TTC 法 14 1 2 3 品质指标测定 采用 2 6 二氯酚靛酚比 色法测定维生素 C 含量 采用蒽酮比色法测定可溶 性糖含量 采用考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白 含量 15 用酚酞作指示剂 用中和法进行滴定测酸 采用紫外分光光度法依照中华人民共和国农业行 业标准 NY T 1279 2007 蔬菜 水果中硝酸盐的测 定 紫外分光光度法 测定硝酸盐含量 1 3 数据处理 数据采用 Excel 2010 软件进行处理和作图 采 用 SPSS 17 0 软件进行单因素方差分析 Duncan s 新复极差法检验差异显著性 2 结果与分析 2 1 不同营养液配方对植物工厂水培韭菜生长指 标的影响 如表 1 所示 韭菜植株的株高 假茎粗 叶片长 叶片宽和根长均以 G2 0 处理最大 其次为 2 2 处 理 G2 0 处理株高分别比 2 0 处理 2 2 处理增 加 34 1 22 7 假茎粗分别增加 18 2 7 5 叶片长分别增加 29 9 43 8 叶片宽分别增加 50 5 43 8 根长分别增加 28 8 18 8 表 1 植物工厂水培韭菜生长指标 处理 株高 cm 假茎粗 mm 叶片长 cm 叶片宽 mm 根长 cm G2 0 33 00 2 59a 2 86 0 13a 26 50 1 34a 6 53 0 28a 30 90 1 39a 2 0 24 60 0 75b 2 42 0 04b 20 40 0 94b 4 34 0 28b 24 00 2 30b 2 2 26 90 0 93b 2 66 0 09ab 21 40 0 89b 4 54 0 31b 26 00 1 92ab 注 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 P 0 05 表 2 至表 4 同 2 2 不同营养液配方对植物工厂水培韭菜生物量 的影响 从表 2 可知 各处理地上部 根 全株的干鲜质 量差异显著 其中以 G2 0 处理最高 全株干质量分 别比 2 0 2 2 处理提高 76 6 33 8 鲜质量 分别比 2 0 2 2 处理提高 62 4 34 4 表 2 植物工厂水培韭菜生物量 处理 鲜质量 g 干质量 g 地上部 根 全株 地上部 根 全株 G2 0 29 73 3 95a 19 79 1 77a 49 52 5 53a 4 19 0 39a 2 98 0 23a 7 17 0 59a 2 0 19 21 0 59c 11 29 0 43c 30 50 0 97c 2 19 0 12c 1 87 0 13c 4 06 0 24c 2 2 21 73 0 99b 15 12 0 80b 36 85 1 75b 2 95 0 17b 2 41 0 11b 5 36 0 27b 2 3 不同营养液配方对植物工厂水培韭菜生理指 标的影响 根系作为作物吸收养分的直接部位 其生理活 性大小以及生长状况对植株的生长发育具有影响 由表 3 可知 G2 0 处理的韭菜植株根系活力最大 分别比 2 0 处理和 2 2 处理增加 15 9 和 3 7 2 0 处理和 2 2 处理之间无显著差异 各 处理间叶绿素总含量 类胡萝卜素含量差异不显 著 但均以 G2 0 处理最高 表现为 G2 0 处理 2 2 处理 2 0 处理 G2 0 处理的叶绿素 a 叶 绿素 b 含量最高 显著高于其他 2 处理 其中叶绿素 a 含量分别比 2 0 处理和 2 2 处理提高 75 6 和 84 6 2 0 处理和 2 2 处理间差异不显著 但是 G2 0 处理叶绿素 a b 值最低 经相关性分析 451 江苏农业科学 2020 年第 48 卷第 17 期 表 3 植物工厂水培韭菜生理指标 处理 根系活力 g g h 叶绿素 a 含量 mg g 叶绿素 b 含量 mg g 叶绿素总含量 mg g 叶绿素 a b 类胡萝卜素含量 mg g G2 0 258 24 9 38a 0 72 0 08a 0 47 0 05a 0 95 0 12a 1 65 0 04b 0 07 0 01a 2 0 222 75 7 10b 0 41 0 05b 0 22 0 02b 0 62 0 06a 1 83 0 10a 0 05 0 01a 2 2 249 14 8 87ab 0 39 0 05b 0 25 0 04b 0 73 0 12a 1 96 0 11a 0 06 0 02a 结果 表 4 表明 叶绿素总含量与叶绿素 a 含量和 叶绿素 b 含量之间呈极显著正相关关系 相关系数 分别为 0 988 和 0 978 表 4 植物工厂水培韭菜各指标之间相关性 指标 相关系数 可溶性糖 含量 可溶性酸 含量 维生素 C 含量 可溶性 蛋白 含量 叶绿素 a 含量 叶绿素 b 含量 叶绿素 总含量 株高 产量 全株 干质量 硝酸盐 含量 根系活力 可溶性糖含量 1 000 可溶性酸含量 0 851 1 000 维生素 C 含量 0 843 0 873 1 000 可溶性蛋白含量 0 878 0 760 0 690 1 000 叶绿素 a 含量 0 622 0 445 0 684 0 601 1 000 叶绿素 b 含量 0 732 0 617 0 822 0 661 0 933 1 000 叶绿素总含量 0 687 0 535 0 761 0 645 0 988 0 978 1 000 株高 0 626 0 836 0 817 0 581 0 479 0 564 0 532 1 000 产量 0 777 0 842 0 894 0 816 0 671 0 769 0 732 0 902 1 000 全株干质量 0 828 0 822 0 889 0 647 0 626 0 829 0 728 0 692 0 785 1 000 硝酸盐含量 0 648 0 637 0 553 0 323 0 259 0 436 0 342 0 358 0 309 0 772 1 000 根系活力 0 880 0 701 0 628 0 801 0 630 0 587 0 629 0 514 0 604 0 556 0 510 1 000 注 表示指标之间相关性达显著水平 P 0 05 表示指标之间相关性达极显著水平 P 0 01 2 4 不同营养液配方对植物工厂水培韭菜品质的 影响 韭菜可溶性糖含量以 G2 0 处 理 最 高 达 13 47 分别比 2 0 处理和 2 2 处理增加 38 和 28 可溶性酸含量以 G2 0 处理最高 2 0 处 理和 2 2 处理次之 2 0 处理和 2 2 处理之间 无显著差异 G2 0 处理的维生素 C 含量最高 为 80 08 mg kg 比 2 0 处理增加 43 8 比 2 2 处 理增加 36 6 表 5 可溶性蛋白含量以 2 2 处 理最高 比 2 0 处理提高 5 2 比 G2 0 处理提高 10 4 硝酸盐含量以 2 2 处理最高 分别比 2 0 处理和 G2 0 处理高出 24 5 和 52 5 表 5 植物工厂水培韭菜品质 处理 可溶性糖含量 可溶性酸含量 维生素 C 含量 mg kg 可溶性蛋白含量 硝酸盐含量 mg kg G2 0 13 47 0 16a 0 78 0 07a 80 08 1 34a 13 23 0 09a 1 624 56 45 65c 2 0 9 76 0 13b 0 52 0 02b 55 67 0 94b 13 88 0 17b 1 989 49 69 05b 2 2 10 52 0 33b 0 55 0 09b 58 62 0 89b 14 60 0 19ab 2 476 81 48 15a 2 5 植物工厂水培韭菜各指标之间相关性分析 由表 4 可见 植物工厂水培韭菜可溶性蛋白含 量与可溶性糖含量 可溶性酸含量 维生素 C 含量 之间呈正相关关系 相关系数分别为 0 878 0 760 0 690 G2 0 处理叶绿素含量最高 且叶绿素总含 量与植株干质量 可溶性糖含量 抗坏血酸含量之 间具有一定相关性 与试验结果一致 硝酸盐含量 与各指标间呈负相关 551 江苏农业科学 2020 年第 48 卷第 17 期 3 结论与讨论 在水培蔬菜时 选取最优营养液配方对植物的 生长更为有利 16 本试验对比了自主研发营养液 配方 G2 0 和商业韭菜常用营养液配方 2 0 和 2 2 对植物工厂水培韭菜生长的影响 研究发 现 韭菜单株干鲜质量 株高 假茎粗 叶片长 叶片 宽及根长均表现为 G2 0 处理高于其他 2 个处理 但可溶性蛋白含量及硝酸盐含量则表现为 2 0 处 理和 2 2 处理高于 G2 0 处理 除此之外 可溶性 糖 可溶性酸 维生素 C 叶绿素含量均为 G2 0 处理 高于 2 0 处理和 2 2 处理 且差异显著 可以说 明 G2 0 处理的水培韭菜综合营养品质最好 对设施园艺作物而言 植物工厂的环境因子控 制精度高 植物生长快 生长周期短 能确保植物苗 生长的一致性 研究表明 以生产叶菜为例 人工 光植物工厂的生产效能约为露地生产的 40 108 倍 17 刘庆鑫等发现 植物工厂的环境条件可以促 进作物干物质积累 显著提高作物的产量和品 质 18 分析原因可能是与传统农业生产方式相比 植物工厂生产不受自然环境影响 可确保植物生长 环境最佳 并可通过科学配水施肥 实现作物均衡 生产 促成植物快速生长 从生理指标来看 光合作用为植物提供了物质 及能量来源 是植物正常生长及高产的基础 而叶 绿素含量常被用来衡量植株叶片的光能吸收能 力 19 李灿等研究指出 光合作用与叶绿素之间有 直接的关系 20 叶绿素参与光合作用中光能的吸 收 传递和转化 进而产生更多的干物质 21 从而提 高韭菜的品质 22 这与任凤玲等研究结果 23 一致 鲜质量是衡量植物组织水分的一个常用指标 含水 量的多少在一定程度上可以反映植物的生长 状况 24 从生理品质方面分析 地上部及根系生长状况 直接影响了韭菜对水分及营养物质的吸收 进而影 响韭菜的品质 本研究表明 2 0 处理和 2 2 处 理地上部生长势及根系活力均比 G2 0 处理弱 分 析原因可能是叶绿素含量随着植株生长量的迅速 增加产生了生物稀释作用 25 进而影响地上部各器 官 叶片 假茎粗等 的生长势 也可能是由于 G2 0 处理的叶绿素 a b 值最小 抗逆性最佳 不可避免地 增加了植株的生物量和产量 别之龙等研究指出 人体从蔬菜中摄取的硝酸盐含量约占摄入总亚硝 酸含量的 81 2 过量的硝酸盐在人体中可以被还 原成亚硝酸盐 危害人类健康 26 本研究结果表 明 2 2 处理硝酸盐含量最高 2 0 处理次之 G2 0 处理最低 综上所述 不同营养液配方对韭菜的生长 营 养指标及产量具有不同影响 其中 G2 0 处理在 3 个处理中表现出较好的培育优势 结果可为水培韭 菜的工厂化生产模式及高效高产提供参考 参考文献 1 张 明 吕爱琴 陈中府 等 我国韭菜资源研究现状和种质创新 研究建议 J 植物遗传资源学报 2016 17 3 503 506 516 2 Wang Z Q Gan D X Long Y L Advances in soil less culture research J Agricultural Science Technology 2013 14 2 269 278 3 国晓宁 张天柱 水培韭菜技术研究进展 J 内蒙古水利 2015 2 7 8 10 4 王军峰 韭菜主要病虫害的发生与防治 J 河南农业 2018 34 40 41 5 王文娇 张 涛 陈健美 等 韭菜农药残留现状及防控技术 J 山东农业科学 2011 10 82 84 6 季延海 刘明池 梁 浩 等 安心韭菜水培技术 J 农业工程 技术 2018 38 28 16 19 7 喻思毓 李津瑶 钱 泽 水培蔬菜产业化前景及存在问题和解 决途径 J 南方农机 2018 49 5 64 66 8 刘文科 刘义飞 人工光植物工厂技术装备与产业发展的战略思 考 J 中国农业科技导报 2018 20 9 32 39 9 魏 斌 毕研飞 唐政辉 等 自然光型植物工厂叶菜高效无土栽 培技术 J 农业工程技术 2018 38 19 66 71 10 龚化勤 裴克全 植物工厂里的 主人们 J 生命世界 2017 4 20 25 11 贺冬仙 人工光型植物工厂在中国产业化发展的新动向 J 中国蔬菜 2018 5 1 8 12 郑延海 裴克全 什么是 植物工厂 J 生命世界 2017 4 4 7 13 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 中国蔬菜栽培学 M 2 版 北京 中国农业出版社 2009 14 李合生 植物生理生化实验原理和技术 M 北京 高等教育 出版社 2000 15 赵世杰 植物生理学实验指导 M 北京 中国农业科学技术 出版社 2002 16 朱九生 秦 曙 王 静 等 太原市蔬菜有机磷农药残留抽样 调查 J 农药科学与管理 2001 3 21 23 17 Kozai T Plant factory in Japan current situation and perspectives J Chronic Horticultural 2013 53 2 8 11 18 刘庆鑫 方 慧 李宗耕 等 自然光植物工厂多层立体栽培补 光对生菜产量和品质的影响 J 中国农业大学学报 2019 24 1 92 99 19 Lin Z H Chen L S Chen B et CO 2 assimilation ribulose 1 651 江苏农业科学 2020 年第 48 卷第 17 期 櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 5 bisphosphate carboxylase oxygenase carbohydrates and photosynthetic electron transport probed by the JIP test of tea leaves in response to phosphorus supply J BMC Plant Biology 2009 9 1 43 20 李 灿 吴朝江 李广彬 等 水培营养液配方对不同叶菜产量 和品质的影响 J 长江蔬菜 2019 6 62 66 21 张钧恒 马乐乐 李建明 全有机营养肥水耦合对番茄品质 产 量及水分利用效率的影响 J 中国农业科学 2018 51 14 2788 2798 22 赵 淼 吴延军 蒋桂华 等 有机营养液对梨果实品质的试验 初探 J 浙江农业科学 2008 3 274 275 23 任凤玲 张旭博 孙 楠 等 施用有机肥对中国农田土壤微生 物量影响的整合分析 J 中国农业科学 2018 51 1 119 128 24 殷召学 陈贵林 吕桂云 等 不同钾素水平对水培韭菜生长 品 质和产量的影响 C 2004 年中国设施园艺学会学术年会 2004 226 229 25 Lunagaria M M Patel H Evaluation of P OSAIL inversion for retrieval of chlorophyll leaf dry matter leaf angle and leaf area index of wheat using spectrodirectional measurements J International Journal of emote Sensing 2019 40 21 1 21 26 别之龙 徐加林 杨小峰 等 营养液浓度对水培生菜生长和硝 酸盐积累的影响 J 农业工程学报 2005 21 增刊 2 109 112 于 飞 梁 平 谷晓平 基于分期播种试验的辣椒种植气象条件分析 J 江苏农业科学 2020 48 17 157 160 doi 10 15889 j issn 1002 1302 2020 17 030 基于分期播种试验的辣椒种植气象条件分析 于 飞 1 梁 平 2 谷晓平 1 1 贵州省山地环境气候研究所 贵州贵阳 550002 2 贵州省黔东南州气象局 贵州凯里 556000 摘要 为分析辣椒不同发育时段的适宜气象条件 研究辣椒种植适宜的生长时段 采用了 5 期分期播种试验 开展 辣椒生育期 气象条件及产量观测 并进行对比统计分析 结果表明 春 夏 2 季播种的辣椒随着播种期的推迟 辣椒 整个发育期逐渐缩短 总积温逐渐减少 小区产量呈现逐渐降低趋势 在温度满足辣椒生长条件下可适时早播 辣椒 进入采摘期以前各发育期的长短与发育期内的降水量没有明显的关系 降水过多易导致辣椒渍害发生 辣椒进入采摘 期以后 采摘期长短与同期降水量呈现正相关 降水量过多影响果实成熟和正常采收 辣椒齐苗到移栽期 始花到始 摘期 始摘到末摘期与其间日照时数呈现明显正相关关系 日照时数对辣椒叶片数生长 辣椒花期授粉及果实产量形 成 果实的着色和采收均具有明显的促进作用 关键词 辣椒 分期播种 气象条件 中图分类号 S162 5 5 文献标志码 A 文章编号 1002 1302 2020 17 0157 04 收稿日期 2019 10 30 基金项目 贵州省高层次创新型人才培养项目 编号 黔科合平台人 才 2019 5691 贵州省重大科技专项 编号 黔科合重大专项字 2011 6003 作者简介 于 飞 1983 男 湖南永州人 硕士 高级工程师 主要 从事应用气象研究 E mail hn yufei qq com 辣椒产业已成为贵州最重要和典型的优势特 色产业之一 在推动贵州现代农业发展 促进当地 农民增收方面发挥着十分重要的作用 1 2 辣椒的 生长发育过程受气象条件影响较大 生长期内降水 量 温度 日照时数均对辣椒种植的生育期 产量和 品质产生十分明显的影响 3 6 分期播种法是利用 同一地点气象因子随时间分布的差异性而设计的 一种方法 在同一地点的不同时期内播种某种作 物 研究不同时期的气象条件对该作物不同生育期 的综合影响 7 10 通过平行观测取得数据 与单一 播种期试验比较 可缩短试验期限 达到试验研究 的目的 11 本研究采用辣椒分期播种试验 开展气 象观测 研究辣椒不同发育时段的适宜气象条件 分析辣椒种植适宜生长时段 为开展针对性的专业 气象服务 辣椒气候适宜性种植安排以及辣椒种植 趋利避害提供科学依据 1 材料与方法 1 1 试验设计 辣椒试验于 3 月 1 日至 12 月 20 日 共 10 个 月 在榕江县古州镇六百塘村进行 品种选择香辣 王 试验田面积为 150 m 2 土壤类型为水稻土 肥 力中等 栽培方式为垄上 覆膜移栽 试验田同一 标准进行管理 移栽前施肥 耕地 覆膜 每小区施 751 江苏农业科学 2020 年第 48 卷第 17 期