沈虹++王磊++苗艷++尤超++汪亞++劉濤++孫朋朋++孫錦

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.051

摘要：以不添加海藻渣的成品醋糟基質(zhì)為對(duì)照，將海藻渣和成品醋糟基質(zhì)按不同體積比混配，設(shè)置15個(gè)處理，研究海藻渣對(duì)菠菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，隨著海藻渣用量的增加，與CK相比，除T2無(wú)變化外，各處理的混配基質(zhì)容重均呈上升趨勢(shì)；與CK相比，總孔隙度均有增加；通氣孔隙呈增加趨勢(shì)（T1、T5除外）；T1～T7處理的持水孔隙有所增加，而T8～T14的持水孔隙有所下降；此外與CK相比，基質(zhì)pH值、電導(dǎo)率值、總氮含量均有所增加。與CK相比，菠菜的地上部鮮質(zhì)量呈先降低（T1～T6）后增加（T7～T11）再降低（T12～14）的趨勢(shì)；地上部干質(zhì)量與地上部鮮質(zhì)量變化趨勢(shì)相似；根鮮質(zhì)量和根干質(zhì)量變化幅度較大。當(dāng)海藻渣添加量為15%時(shí)，菠菜干、鮮質(zhì)量最大，產(chǎn)量最高；醋糟基質(zhì)中添加海藻渣可明顯降低菠菜中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的含量而且隨著海藻渣添加量的增加而降低；添加15%海藻渣混配基質(zhì)栽培菠菜可顯著提高菠菜植株體內(nèi)的可溶性蛋白和有機(jī)酸含量，而對(duì)可溶性糖和草酸含量影響不顯著。

關(guān)鍵詞：海藻渣；菠菜；生長(zhǎng)；品質(zhì)；孔隙度；硝酸鹽

中圖分類號(hào)： S636.104文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）10-0196-04

收稿日期：2015-09-02

基金項(xiàng)目：江蘇省宿遷市科技計(jì)劃（編號(hào)：L201309）；江蘇省重大創(chuàng)新載體項(xiàng)目（編號(hào)：BY2011012）；江蘇省前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目（編號(hào)：BY2013071）；江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程（編號(hào)：SXGC[2014]256、SXGC[2015]270）；江蘇省宿遷市科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：M201419）。

作者簡(jiǎn)介：沈虹（1986—），女，江蘇宿遷人，碩士，助理研究員，從事蔬菜遺傳育種與生物技術(shù)研究。E-mail：sh1006604@126.com。

通信作者：孫錦，博士，副教授，主要從事設(shè)施園藝及蔬菜生理研究。Tel：（0527）84834100；E-mail：jinsun@njau.edu.cn。海藻渣是指海藻酸鈉生產(chǎn)過(guò)程中，浸泡后的海帶經(jīng)過(guò)堿液消化，粗過(guò)濾得到的不溶性組分及膠液經(jīng)稀釋、發(fā)泡、漂浮后得到的懸浮性固體組分[1]。作為一種海洋資源利用后的工業(yè)廢棄產(chǎn)物，海藻渣特有的有效活性成分，含粗蛋白約20%、粗纖維約50%、灰分約3%[2]。方金等研究發(fā)現(xiàn)，純海藻渣營(yíng)養(yǎng)元素含量高于純草炭和蛭石[3]。目前有關(guān)海藻渣的利用已逐漸引起人們的關(guān)注，包括有機(jī)肥料生產(chǎn)[2]、育苗基質(zhì)的制備[3]、巖藻聚糖硫酸酯的提取[4]、乙醇的制備[5-6]、漁用飼料和動(dòng)物飼料[7]、膳食纖維原料[8]等。張俊杰等就海藻渣在吸附劑、堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥、膳食纖維原料等方面進(jìn)行了展望[1]；李悅等研究發(fā)現(xiàn)，海藻渣發(fā)酵生產(chǎn)的有機(jī)肥可明顯改善白菜的生長(zhǎng)性狀[2]；方金等研究發(fā)現(xiàn)，特定比例的海藻渣和草炭、蛭石混配應(yīng)用于黃瓜育苗，有利于黃瓜幼苗的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提升[3]。這些研究表明，海藻渣富含有機(jī)質(zhì)、水分和營(yíng)養(yǎng)元素，具有成為育苗及栽培基質(zhì)的應(yīng)用潛力。

菠菜（Spinacia oleracea L.）是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，被人們譽(yù)為“蔬菜之王”。目前，我國(guó)蔬菜生產(chǎn)中氮肥施用量過(guò)高造成了一些蔬菜，特別是葉菜類蔬菜硝酸鹽含量過(guò)高。已有研究表明，菠菜是喜硝作物，很容易累積硝酸鹽，屬于高硝酸鹽累積型蔬菜[9]。硝酸鹽進(jìn)入人體后可還原成亞硝態(tài)氮，進(jìn)入血液將血紅蛋白中的低鐵氧化成高鐵，使人患高鐵血紅蛋白癥，并且硝酸鹽是致癌物亞硝胺的前體，易誘發(fā)人體消化系統(tǒng)癌變[10]。草酸是植物體內(nèi)普遍存在的一種組分，但在蔬菜作物中積累的草酸卻被認(rèn)為是人體的一種毒素和抗?fàn)I養(yǎng)因子，人體長(zhǎng)期攝入富含草酸的蔬菜可能會(huì)引起Ca、Fe、Mg、Cu等礦質(zhì)元素的缺乏以及一系列疾病[10-11]。菠菜已被證實(shí)含有草酸，屬于草酸累積型蔬菜[12-13]。因此，降低菠菜中硝酸鹽和草酸含量一直是菠菜生產(chǎn)中面臨的主要問(wèn)題。研究表明，海藻提取物具有降低菠菜體內(nèi)硝酸鹽含量的作用[14]，然而，關(guān)于海藻渣作為無(wú)土栽培基質(zhì)組分進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)的報(bào)道很少。本試驗(yàn)以醋糟基質(zhì)為主料，按照不同的比例添加海藻渣進(jìn)行混配，研究海藻渣對(duì)菠菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響，以期篩選出適宜菠菜生長(zhǎng)并且能夠改善其品質(zhì)的海藻渣基質(zhì)配方，為海藻渣在蔬菜作物栽培中的利用提供試驗(yàn)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用發(fā)酵腐熟的海藻渣原料由山東潔晶集團(tuán)股份有限公司提供，成品醋糟基質(zhì)由鎮(zhèn)江培蕾基質(zhì)科技發(fā)展有限公司提供。成品醋糟基質(zhì)容重為0.29 g/cm3，孔隙度為 61.58%，pH值為6.55，電導(dǎo)率值為2.10 mS/cm，氮含量為6.18 g/kg。海藻渣的容重為0.657 g/cm3，總孔隙度為6751%，水氣比為16.06，pH值為7.33，電導(dǎo)率為 17.43 mS/cm，氮為3.06%。試驗(yàn)選用的菠菜品種為全能菠菜，種子購(gòu)自市場(chǎng)。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2014年10月至2015年2月在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)牌樓試驗(yàn)基地進(jìn)行。將成品醋糟基質(zhì)和海藻渣按不同體積比例混配，設(shè)置15個(gè)處理，即海藻渣添加量分別是0、1%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，以不添加海藻渣的成品醋糟基質(zhì)為對(duì)照（CK）。

選出飽滿、整齊一致的菠菜種子，先在50 ℃溫水中浸種2 h，再在室溫下浸種22 h，置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，在18 ℃恒溫箱中黑暗催芽。采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，選取發(fā)芽一致的種子播種于15孔穴盤(pán)，每穴1粒，每處理播種1盤(pán)，重復(fù)3次。每隔2 d于上午澆灌清水1次，以不滲出穴盤(pán)為準(zhǔn)，整個(gè)栽培期間不施用任何肥料。溫室內(nèi)的溫度 28～18 ℃、光—暗周期10 h—14 h、白天平均光照強(qiáng)度為 400 μmol/（m2·s）。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1基質(zhì)理化性質(zhì)分別在播種前和采收后取各處理混配的基質(zhì)樣品，過(guò)2 mm篩，置于陰涼處風(fēng)干，測(cè)定各處理基質(zhì)的理化性狀。參照郭世榮的方法測(cè)定基質(zhì)的容重與孔隙度[15]，采用浸提法測(cè)定基質(zhì)電導(dǎo)率值和pH值[16]，采用凱氏定氮法測(cè)定全氮含量[17]。

1.3.2生長(zhǎng)指標(biāo)菠菜植株9張真葉時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)取樣3株，將植株攜帶的基質(zhì)用自來(lái)水沖洗2～3次，再用無(wú)菌蒸餾水清洗2次，用吸水紙吸干后稱量全株鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量；105 ℃殺青15 min，75 ℃烘干至恒質(zhì)量稱量全株干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量。

1.3.2品質(zhì)指標(biāo)隨機(jī)選取菠菜植株從心葉往下數(shù)第4、第5張真葉，洗凈并測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)，所有指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次，取其平均值。新鮮葉片剪去主葉脈，其余部分剪碎混合，用于各品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定。采用水楊酸法測(cè)定硝酸鹽含量[18]；胺光法測(cè)定亞硝酸鹽含量[19]；酸堿滴定法測(cè)定有機(jī)酸含量[18]；考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性蛋白含量[18]；蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[18]；高效液相色譜法測(cè)定草酸含量[20]。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、繪圖，用SAS軟件進(jìn)行單因素方差分析，并對(duì)平均數(shù)用Duncans新復(fù)極差法（P<0.05）進(jìn)行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1海藻渣混配基質(zhì)的理化性狀

由表1可知，15個(gè)處理基質(zhì)容重在0.29～0.51 g/cm3，總孔隙度在61.58%～71.22%之間。郭世榮等認(rèn)為，小于 0.25 g/cm3 屬于低容重基質(zhì)，0.25～0.75 g/cm3屬于中容重基質(zhì)，大于0.75 g/cm3屬于高容重基質(zhì)[21]。15個(gè)處理基質(zhì)容重和總孔隙度都在蔬菜無(wú)土栽培的理想基質(zhì)范圍內(nèi)（容重和總孔隙度分別為0.1～0.8 g/cm3和54%～96%）[21]。通過(guò)對(duì)比栽培前后容重變化情況發(fā)現(xiàn)T2、T4～T9、T11處理的容重變化幅度較小，為0～0.02 g/cm3，小于或等于CK的變化值，說(shuō)明添加海藻渣量為2%～25%之間時(shí)基質(zhì)容重穩(wěn)定性較好。其中，純成品醋糟基質(zhì)（CK）的容重較小，隨著基質(zhì)中海藻渣添加量的增加（CK→T14），與CK相比，各處理的基質(zhì)容重呈上升趨勢(shì)（除T2外）。而且隨著海藻渣添加量的增加，與CK相比，各處理的基質(zhì)總孔隙度均有增加，通氣孔隙呈增加趨勢(shì)（T1、T5除外），T1～T7處理的持水孔隙有所增加，而T8～T14的持水孔隙有所下降。

由表2可知，隨著海藻渣含量的增加，與CK相比，基質(zhì)pH值、電導(dǎo)率值、總氮含量均有所增加。pH值栽培前后差異不大，說(shuō)明混配基質(zhì)緩沖性較好。

2.2海藻渣混配基質(zhì)對(duì)菠菜生長(zhǎng)的影響

由表3可知，隨著海藻渣用量的增加，與CK相比，菠菜的地上部鮮質(zhì)量呈先降低（T1～T6）后增加（T7～T11）再降低（T12～T14）的趨勢(shì)；與CK相比，地上部干質(zhì)量也呈類似趨勢(shì)；根鮮質(zhì)量和根干質(zhì)量變化幅度較大。其中，15%海藻渣添加量（T7）的地上部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量顯著高于其他組，與CK相比分別提高77.27%和71.09%；全株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量與CK相比分別提高 63.42% 和59.30%，而根鮮質(zhì)量和干質(zhì)量是10%海藻渣添加量（T6）最大，但與15%海藻渣添加量（T7）差異不顯著?？梢?jiàn)，T7處理是適宜菠菜生長(zhǎng)的基質(zhì)配比。

2.3海藻渣混配基質(zhì)對(duì)菠菜全氮含量的影響

由表4可見(jiàn)，醋糟基質(zhì)中添加海藻渣可明顯降低菠菜植株中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的含量。隨著海藻渣添加量增加硝態(tài)氮含量降低至0.95 mg/g。經(jīng)方差比較分析發(fā)現(xiàn)，添加海藻渣后各處理的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮含量與CK均存在顯著差異（T10和T12的硝態(tài)氮含量除外）， 說(shuō)明在一定范圍內(nèi)添加海藻渣可顯著降低菠菜植株的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮含量，其中T7處理（海藻渣添加量為15%時(shí)）的菠菜植株硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮含量均表現(xiàn)出低水平。

2.4海藻渣混配基質(zhì)對(duì)菠菜品質(zhì)的影響

由表5可以看出，添加15%海藻渣混配基質(zhì)栽培菠菜可顯著提高菠菜植株體內(nèi)的可溶性蛋白和有機(jī)酸含量，分別比對(duì)照提高99.32%和49.93%，而對(duì)可溶性糖和草酸含量沒(méi)有顯著影響。

3結(jié)論與討論

隨著無(wú)土栽培技術(shù)的迅速發(fā)展，園藝基質(zhì)需求激增，因地制宜開(kāi)采利用當(dāng)?shù)赜袡C(jī)廢棄物資源，已經(jīng)成為我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的迫切需求以及作物栽培介質(zhì)的重要發(fā)展方向[22]。醋糟基質(zhì)是優(yōu)質(zhì)園藝基質(zhì)，其營(yíng)養(yǎng)豐富，但是純醋糟基質(zhì)酸性強(qiáng)、顆粒粗、通氣孔隙度大、保水保肥性差，不宜單獨(dú)作為基質(zhì)使用，目前多采用醋糟復(fù)配基質(zhì)生產(chǎn)[23]。海藻渣是一種海洋資源利用后的工業(yè)廢棄產(chǎn)物，資源豐富，具有較高的營(yíng)養(yǎng)成分。將海藻渣和醋糟基質(zhì)混配進(jìn)行園藝作物育苗及栽培具有廣闊的應(yīng)用前景。

固體基質(zhì)栽培成功的關(guān)鍵是要具備較好的理化性狀，符合作物的生長(zhǎng)要求[16]?；|(zhì)物理性狀主要有容重、總孔隙度、通氣孔隙和持水孔隙等，這些指標(biāo)直接反映了基質(zhì)中水分和空氣的含量。本研究結(jié)果顯示，在醋糟基質(zhì)中添加一定量的海藻渣基質(zhì)，使混配基質(zhì)的容重增加、通氣孔隙增加、持水孔隙降低，這可能是因?yàn)楹Ｔ逶葜剌^高、顆粒較大，在增加了混配基質(zhì)通氣孔隙度的同時(shí)，降低持水孔隙度。可見(jiàn)，適量的海藻渣在一定程度上協(xié)調(diào)了通氣孔隙和持水孔隙的比例。

除了物理性狀，基質(zhì)的化學(xué)性狀也對(duì)植物生長(zhǎng)起著至關(guān)重要的作用。pH值以呈中性或者弱酸性為宜，因在堿性條件下微量元素的有效性降低。本試驗(yàn)添加海藻渣，使得混配基質(zhì)的pH值增加，因此海藻渣的添加量要適宜，以便把pH值控制在作物需求范圍內(nèi)。電導(dǎo)率值是有機(jī)廢棄物基質(zhì)應(yīng)用于育苗或栽培基質(zhì)的主要限制因子[24]。電導(dǎo)率值過(guò)低，表示水溶離子總濃度過(guò)小，不能為作物提供充足的礦質(zhì)元素；電導(dǎo)率值過(guò)高，可能導(dǎo)致植物出現(xiàn)燒根現(xiàn)象，不能保證植物正常生長(zhǎng)[25]。劉超杰等根據(jù)Abad等測(cè)定電導(dǎo)率值的方法[26]，估算基質(zhì)與水比例1 ∶5（質(zhì)量 ∶體積）測(cè)定時(shí)，理想基質(zhì)的電導(dǎo)率值上限應(yīng)為6.5 mS/cm[27]。本試驗(yàn)中，添加海藻渣混配基質(zhì)的電導(dǎo)率值均小于4.3 mS/cm，符合劉超杰等提出的有機(jī)基質(zhì)電導(dǎo)率值質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[27]。基質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)對(duì)作物生長(zhǎng)具有舉足輕重的作用，直接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，本試驗(yàn)結(jié)果表明，醋糟基質(zhì)中添加海藻渣使混配基質(zhì)中氮含量增加，但并非氮含量最高的處理組菠菜產(chǎn)量最高。因此，選擇調(diào)配育苗基質(zhì)時(shí)，要綜合考慮基質(zhì)的各項(xiàng)理化性狀，不能單純通過(guò)氮含量或某項(xiàng)指標(biāo)的高低來(lái)衡量。

試驗(yàn)表明基質(zhì)特性是影響作物生長(zhǎng)的制約因素，基質(zhì)材料的配比不同，幼苗的地上部與地下部的干物質(zhì)量、光合作用、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等也不相同[28]。本研究結(jié)果也表明，不同配比的海藻渣和醋糟混配基質(zhì)對(duì)菠菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響也不同。已有研究表明，海藻提取物含有豐富的氨基酸、礦物質(zhì)、多糖、維生素及生物活性物質(zhì)，具有促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、增強(qiáng)抗逆性、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)的作用[29-30]。本研究發(fā)現(xiàn)添加一定比例的海藻渣可明顯促進(jìn)菠菜的地上部及地下部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的增加，提高菠菜的產(chǎn)量。研究表明，海藻提取物能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)，這與其含有豐富的生物活性物質(zhì)、大量元素和微量元素有密不可分的關(guān)系[31]。趙魯?shù)妊芯堪l(fā)現(xiàn)，海藻提取物可以顯著促進(jìn)生菜對(duì)氮、磷、鉀的吸收，顯著提高莖粗、根長(zhǎng)、株高、葉片數(shù)、干鮮質(zhì)量[31]。方金等研究也發(fā)現(xiàn)，添加海藻渣的蛭石和草炭混配基質(zhì)，不僅增加了混配基質(zhì)中的營(yíng)養(yǎng)元素含量，也使混配基質(zhì)的容重、水氣比等物理性質(zhì)得到改善，從而促進(jìn)黃瓜幼苗的生長(zhǎng)[3]。由此可以推斷，海藻渣營(yíng)養(yǎng)元素豐富，含有特有的活性物質(zhì)，因此添加一定比例海藻渣的醋糟基質(zhì)能夠促進(jìn)菠菜生長(zhǎng)。

硝酸鹽及亞硝酸鹽對(duì)人體的危害已被大量研究所證實(shí)[32-33]。菠菜屬于喜硝作物，很容易累積硝酸鹽及亞硝酸鹽[34]。硝酸鹽在蔬菜中的累積取決于根、莖、葉對(duì)硝酸鹽的吸收與輸送以及對(duì)硝態(tài)氮（NO3-N）的同化作用[35]。除了選育低硝酸鹽累積品種外，農(nóng)藝措施在降低蔬菜硝酸鹽含量上具有重要的作用[36]。本研究發(fā)現(xiàn)，添加海藻渣可顯著降低菠菜中硝酸鹽及亞硝酸鹽的含量。孫錦等研究發(fā)現(xiàn)，海藻提取物能顯著降低菠菜硝酸鹽含量、并且海藻提取物用量與硝酸鹽含量呈直線負(fù)相關(guān)，并認(rèn)為海藻提取物能降低菠菜硝酸鹽含量是因?yàn)樵鰪?qiáng)了硝酸還原酶的活性，在硝酸還原酶的作用下，促進(jìn)菠菜體內(nèi)積累的硝酸鹽轉(zhuǎn)化或代謝[14]。本研究中海藻渣顯著降低了硝酸鹽、亞硝酸鹽含量，是否與之降低硝酸還原酶活性有關(guān)，還需要進(jìn)一步研究?？扇苄缘鞍?、有機(jī)酸、可溶性糖、硝酸鹽和草酸是反映菠菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，其含量直接決定著菠菜口味，并對(duì)后期的貯藏和運(yùn)輸有著重要影響。已有的研究表明海藻提取物對(duì)蔬菜具有提早采收、增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)的作用[37-39]。本研究也發(fā)現(xiàn)，添加15%海藻渣可顯著提高菠菜可溶性蛋白和有機(jī)酸的含量，說(shuō)明海藻渣在一定程度上可改善菠菜的品質(zhì)。

綜上所述，將海藻渣加入醋糟基質(zhì)中，不僅使混配基質(zhì)的容重、水氣比等物理性質(zhì)得到改善，還可增加混配基質(zhì)中的營(yíng)養(yǎng)元素含量，其中添加15%海藻渣的醋糟混配基質(zhì)，不僅有效改善了混配基質(zhì)的容重、孔隙度、pH值、電導(dǎo)率值等理化性質(zhì)，而且促進(jìn)菠菜生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量，并且有效降低了菠菜植株體內(nèi)的硝酸鹽、亞硝酸鹽含量，提高了品質(zhì)，這對(duì)解決菠菜生產(chǎn)中硝酸鹽、亞硝酸鹽積累超標(biāo)的問(wèn)題提供了重要依據(jù)。

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