郭敬華，董靈迪，焦永剛，石琳琪，赫彩霞，楊玉波，李 夢(mèng)

（1河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，石家莊050051；2河北省農(nóng)林科學(xué)院，石家莊050051）

低硝酸鹽葉菜水培營養(yǎng)液配方優(yōu)選

郭敬華1，董靈迪1，焦永剛1，石琳琪1，赫彩霞1，楊玉波1，李 夢(mèng)2

（1河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，石家莊050051；2河北省農(nóng)林科學(xué)院，石家莊050051）

為研究葉菜中硝酸鹽含量高的問題，利用營養(yǎng)液膜栽培技術(shù)(NFT)，采用不同營養(yǎng)液配方對(duì)不同種類葉菜的產(chǎn)量及品質(zhì)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：配方3（Mg2+含量最大）營養(yǎng)液培育的生菜產(chǎn)量最高，產(chǎn)量可達(dá)17556 kg/(hm2·茬)，較其他2種配方相對(duì)增產(chǎn)率分別為133.3%、171.42%。配方3培育的生菜根體積、葉綠素含量、總鮮重、葉片數(shù)、植株干重等指標(biāo)明顯優(yōu)于其他配方。通過測(cè)試品質(zhì)指標(biāo)，得知配方3營養(yǎng)液培育的生菜硝酸鹽含量最低，為745.46 mg/kg，分別較配方1（K+含量最大）、配方2（Ca2+含量最大）降低77.01%、79.78%。配方3營養(yǎng)液培育的生菜Vc含量最高，分別較其他2種配方提高22.36%、78%，且糖酸比明顯提高，有效提高了生菜的品質(zhì)。綜合品質(zhì)指標(biāo)、生物學(xué)指標(biāo)及產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果，得出配方3營養(yǎng)液最適合培育生菜、油菜、油麥菜等葉菜，為優(yōu)選出的最佳葉菜水培營養(yǎng)液配方。

葉菜；水培營養(yǎng)液；低硝酸鹽

0 引言

蔬菜水培是蔬菜無土栽培中發(fā)展很快的一個(gè)領(lǐng)域。由于水培條件下蔬菜生長整齊、生育期短、商品性好，水培技術(shù)己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于蔬菜栽培特別是綠葉蔬菜的高效生產(chǎn)[1]。蔬菜是一種極易積累硝態(tài)氮的植物，尤其是莖葉類蔬菜。不合理施用化肥是造成蔬菜中硝酸鹽積累的重要因素。氮素是葉菜類蔬菜產(chǎn)量的重要保證，增施氮肥提高蔬菜產(chǎn)量的同時(shí)，也增加了蔬菜的硝酸鹽含量[2]。磷素和鉀素是蔬菜生產(chǎn)必不可少的，其施用量的高低對(duì)蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)有明顯的影響[3]。蔬菜中的硝酸鹽含量必須控制在國家規(guī)定的范圍之內(nèi)才可食用，所以測(cè)定蔬菜中的硝酸鹽含量是衡量蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo)[4]。如何降低水培蔬菜的硝酸鹽含量、降低水培蔬菜的生產(chǎn)成本一直是國際無土栽培領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

營養(yǎng)液配制是水培蔬菜正常生長的核心技術(shù)。同時(shí)也是無土栽培的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。水培的成功與否在很大程度上取決于營養(yǎng)液配方、濃度、各種營養(yǎng)元素的比例、酸堿度、液溫是否合適，以及植物生長過程中的營養(yǎng)液管理是否能滿足各個(gè)不同生長階段的要求。只有采取正確的營養(yǎng)液配方，按適宜的方法配制和管理營養(yǎng)液，使植物在生長發(fā)育的任何時(shí)期都處于最適宜的營養(yǎng)液環(huán)境中，才能獲得快速、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的栽培結(jié)果。有研究表明，鉀參與作物對(duì)硝態(tài)氮的吸收、還原以及代謝的全過程[5]。朗文培等[6]指出，施用鉀肥會(huì)提高生菜體內(nèi)硝酸鹽含量。牛曉麗等[7]研究表明，增施鉀肥可以降低番茄果實(shí)中硝酸鹽含量。營養(yǎng)液中氮磷鉀養(yǎng)分的平衡以及相互作用對(duì)蔬菜品質(zhì)形成具有顯著影響。己有研究表明[8-10]，氮是造成硝酸鹽積累的主要因子，硝酸鹽含量會(huì)隨著施氮量的增加而上升。葉菜是無土栽培中的綠葉蔬菜，尤其以生菜、油菜、小白菜等蔬菜最為普遍。生產(chǎn)中如何根據(jù)不同地區(qū)的水質(zhì)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)合理的營養(yǎng)液配方以達(dá)到葉菜優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的目標(biāo)，是葉菜無土栽培的核心問題。本研究針對(duì)河北省水質(zhì)特點(diǎn)，通過探討不同營養(yǎng)液配方對(duì)葉菜生物量和品質(zhì)的影響，進(jìn)而研制出適合多種葉菜種類的最佳葉菜水培營養(yǎng)液配方，目的在于有效降低葉菜中的硝酸鹽含量，進(jìn)而為生產(chǎn)高品質(zhì)葉菜類蔬菜提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

研究田間試驗(yàn)于2014—2016年在河北省農(nóng)林科學(xué)院高新科技示范園區(qū)進(jìn)行，室內(nèi)試驗(yàn)在河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所生理生化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 供試材料 美國大速生生菜（石家莊騰運(yùn)種業(yè)貿(mào)易有限公司）、羅馬生菜（北京綠東方農(nóng)業(yè)技術(shù)研究所）、八寶菜、上海青油菜（日本東京株式會(huì)社武藏野種苗園）、極香油麥（陳興運(yùn)種子有限公司）、細(xì)葉苦苣（北京鳳鳴雅世科技發(fā)展有限公司）等。

1.2.2 水培技術(shù) 采用營養(yǎng)液膜栽培技術(shù)即NFT (nutrient film technique)栽培。利用適當(dāng)?shù)姆绞綄⒆魑锏挠酌缍ㄖ灿谠耘嗖壑?，營養(yǎng)液在栽培槽的底面作薄層循環(huán)流動(dòng)，使根系既能不斷地吸收到養(yǎng)分與水分，又保證有充足的氧氣供應(yīng)。因循環(huán)流動(dòng)供應(yīng)的營養(yǎng)液呈極淺如膜的液流故稱作營養(yǎng)液膜栽培。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

現(xiàn)成的營養(yǎng)液配方不經(jīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整直接配制使用，是不妥當(dāng)?shù)淖龇?。在不同地區(qū)水質(zhì)和鹽類原料純度等存在差異，會(huì)直接影響營養(yǎng)液的組成。故在測(cè)定本地水質(zhì)(pH 7.28)基礎(chǔ)上（表1）采取3種不同的營養(yǎng)液配方，分別為配方1、配方2、配方3（表2）。種子經(jīng)催芽后播于V棉籽皮廢菇料:V蛭石=2:1的72孔穴盤中，待幼苗培養(yǎng)25天后，選取長勢(shì)一致的秧苗定植于水平水培架上。營養(yǎng)液由水泵供給，根據(jù)電腦控制每間隔40 min供給營養(yǎng)液60 min，每隔2天調(diào)節(jié)營養(yǎng)液EC值至1.5～3.0 mS/cm，營養(yǎng)液的EC值用TOACM-40S型電導(dǎo)儀測(cè)定。每個(gè)營養(yǎng)液配方定植3架，即3次重復(fù)，每架220孔（即220株），植株生長30天后，每種處理隨機(jī)取15株測(cè)定生物學(xué)指標(biāo)和生理指標(biāo)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

生物學(xué)指標(biāo)測(cè)定包括株高、莖粗、葉片數(shù)、根體積、上部及下部干鮮重、葉綠素含量、根冠比、產(chǎn)量等。葉綠素含量用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定。

品質(zhì)指標(biāo)包括硝酸鹽、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量等生理指標(biāo)。硝酸鹽測(cè)定采用比色法[11]?？扇苄蕴菧y(cè)定采用蒽酮比色法[11]。Vc測(cè)定采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[11]?？傻味ㄋ釡y(cè)定采用指示劑滴定法[12]，可溶性固形物含量測(cè)定采用手持式糖度計(jì)測(cè)定。

采用溫、濕、光自動(dòng)記錄儀及電腦控制軟件對(duì)溫度、濕度、溶解氧、pH值進(jìn)行設(shè)施環(huán)境條件連續(xù)監(jiān)測(cè)。

表1 試驗(yàn)地點(diǎn)水質(zhì)檢測(cè)值 mg/L

表2 供試營養(yǎng)液配方 mg/L

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用DPS軟件采用鄧肯式新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同營養(yǎng)液配方對(duì)生菜生物學(xué)指標(biāo)的影響

由表3可知，在收獲時(shí)，配方3營養(yǎng)液處理的美國大速生生菜，根體積、葉綠素含量、總鮮重、葉片數(shù)、植株干重等指標(biāo)明顯優(yōu)于與其他配方的生菜，且在5%水平上差異顯著，其中葉綠素相對(duì)含量為23.01，約為其他配方的2倍。綜合各生物學(xué)指標(biāo)，配方3營養(yǎng)液培育的生菜長勢(shì)最好，且每茬產(chǎn)量可達(dá)17556 kg/hm2，較配方1、2相對(duì)增產(chǎn)率分別為133.3%、171.42%，故配方3營養(yǎng)液最適合生菜生長。

2.2 環(huán)境條件對(duì)優(yōu)選營養(yǎng)液配方EC、溶解氧、pH值的影響

由1周連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可知（表4及圖1），EC可隨著溫濕度的變化而發(fā)生變化，隨著入口水溫、回水溫度的升高而上升，而與空氣相對(duì)濕度呈相反的變化趨勢(shì)，而溶解氧和pH變化不明顯。有研究[13]表明，營養(yǎng)液的溫度為15～20℃，含氧量為4.0～5.0 mg/L時(shí)，可滿足大多數(shù)植物的生長。本研究中溶解氧含量保持在20.0 mg/L左右，增加了根系對(duì)氧的吸收能力，這與營養(yǎng)液的更換周期與循環(huán)時(shí)間有關(guān)。由圖1知，本研究營養(yǎng)液的EC與入口溫度相關(guān)系數(shù)為0.9763，呈線性正相關(guān)關(guān)系，故一天中隨著水溫度的變化，營養(yǎng)液的EC也隨之做相應(yīng)的變化，故水培中營養(yǎng)液濃度的管理受日照、溫度等環(huán)境條件影響而變化，不同季節(jié)應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)營養(yǎng)液濃度。

2.3 各營養(yǎng)液配方對(duì)生菜品質(zhì)指標(biāo)的影響

由表5知，配方3營養(yǎng)液培育的美國大速生生菜硝酸鹽含量最低，且在綠色蔬菜標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)（綠色無公害葉菜硝酸鹽含量＜3000 mg/kg），分別較配方1、配方2降低77.01%、79.78%。配方3營養(yǎng)液培育的生菜Vc含量最高，分別較其他2種配方提高22.36%、78%。利用配方3培育的生菜糖酸比明顯提高，有效提高了生菜的品質(zhì)。綜合生菜品質(zhì)指標(biāo)、生物學(xué)指標(biāo)及產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果，得出配方3營養(yǎng)液最適合培育生菜，為篩選出的最佳水培營養(yǎng)液配方。

表3 不同營養(yǎng)液配方對(duì)美國大速生生菜生物學(xué)指標(biāo)的影響

表4 環(huán)境條件對(duì)優(yōu)選營養(yǎng)液配方EC、溶解氧、pH值的影響

圖1 EC與入水溫度的關(guān)系

2.4 優(yōu)選營養(yǎng)液配方適宜葉菜種類篩選

由表6知，生菜種類美國大速生長勢(shì)較強(qiáng)，產(chǎn)量最高，為16236kg/(hm2·茬)。其他葉菜種類包括油菜上海青、極香油麥、羅馬生菜、八寶菜產(chǎn)量均達(dá)12000kg/(hm2·茬)左右，且硝酸鹽含量均小于500 mg/kg，在綠色無公害蔬菜規(guī)定范圍之內(nèi)（綠色無公害葉菜硝酸鹽含量＜3000mg/kg）。無論長勢(shì)指標(biāo)還是產(chǎn)量指標(biāo)苦苣均最低，僅為8448 kg/(hm2·茬)，且地上部干、鮮重與其他種類葉菜差異達(dá)顯著水平。另外結(jié)合葉綠素相對(duì)含量、根體積等指標(biāo)，初步篩選出適合配方3營養(yǎng)液的葉菜種類為生菜、油菜、油麥，但適合苦苣的營養(yǎng)液配方有待進(jìn)一步篩選調(diào)整。

3 結(jié)論

各種營養(yǎng)液配方由于養(yǎng)分組成和濃度的差異，對(duì)蔬菜作物的產(chǎn)量和品質(zhì)的影響不同，對(duì)不同作物的適用性也有一定的差異[14]，因此，對(duì)營養(yǎng)液配方的選擇和優(yōu)化是無土栽培系統(tǒng)生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)蔬菜的重要保障[15-16]。本研究綜合生物學(xué)指標(biāo)包括株高、莖粗、干鮮重、根體積、葉綠素含量、產(chǎn)量等，得出配方3為篩選出的最佳葉菜水培營養(yǎng)液配方。適宜配方3的葉菜種類為生菜、油菜、油麥3種。篩選出適宜配方3的水培葉菜品種有5種，效益及產(chǎn)量最高的為美國大速生，產(chǎn)量達(dá)16000 kg/(hm2·茬)以上，其他品種達(dá)12000 kg/(hm2·茬)左右。

表5 不同營養(yǎng)液配方對(duì)生菜品質(zhì)的影響

表6 適宜優(yōu)選營養(yǎng)液配方的葉菜種類篩選結(jié)果

4 討論

研究表明，營養(yǎng)液組成和成分顯著影響水培條件下蔬菜的營養(yǎng)和衛(wèi)生品質(zhì)[17-18]。Vc與硝酸鹽含量是說明蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo)，蔬菜中Vc含量的多少直接關(guān)系到蔬菜的品質(zhì)[19]。葉勤、張樂平、黃威[20-22]等介紹了蔬菜中硝酸鹽含量與營養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)系。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，優(yōu)選營養(yǎng)液配方3培育的葉菜硝酸鹽含量較低，均小于500 mg/kg，在綠色無公害蔬菜規(guī)定范圍之內(nèi)（綠色無公害葉菜硝酸鹽含量＜3000 mg/kg），且表現(xiàn)出較高的可溶性糖含量、Vc含量，品質(zhì)明顯提高。本研究篩選出了適宜葉菜水培的營養(yǎng)液配方，但在水培管理中，如何在栽培過程中保持營養(yǎng)液的組成成分和濃度相對(duì)穩(wěn)定，如何保證pH值、EC值的穩(wěn)定是水培的關(guān)鍵和核心問題。且水、液溫、通氣等都要滿足根系的生長發(fā)育所需的條件，同時(shí)日照、溫度、濕度、CO2濃度和風(fēng)速等環(huán)境條件也會(huì)通過影響地上部光合作用而間接影響根系吸收能力。這些影響因素都需要進(jìn)一步深入研究。水培是一種農(nóng)業(yè)栽培高新技術(shù)[23]，是無土栽培的一種重要形式。進(jìn)行水培葉菜方面的研究，可以解決土壤連作障礙、茬口安排、土培葉菜檔次不高等當(dāng)前菜農(nóng)面臨的主要問題[24-25]。

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Optimum Formula of Hydroponic Nutrient Solution for Low Nitrate Leaf Vegetables

Guo Jinghua1,Dong Lingdi1,Jiao Yonggang1,Shi Linqi1,He Caixia1,Yang Yubo1,Li Meng2
(1Institute of Cash Crops,Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Shijiazhuang 050051,Hebei,China;2Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Shijiazhuang 050051,Hebei,China)

To solve the problem of high nitrate content in leaf vegetables,this research used NFT(nutrient film technique)and different nutrient solution formula,to test yield and quality of different kinds of leaf vegetables. The results showed that lettuce yield was the highest by using the nutrient solution formula 3(with the highest content of Mg2+),the yield of each harvest could reach 17556 kg/hm2，the increase rate reached 133.3%and 171.42%compared with that of the other two formula,respectively.The root volume,content of chlorophyll, total fresh weight,leaf number,and plant dry weight of lettuce cultured with formula 3 were better than those of the other two formula.Quality testing results showed that nitrate content of lettuce was the lowest by using nutrient solution formula 3(745.46 mg/kg),and the nitrate content of lettuce was reduced by 77.01%and 79.78%respectively compared with that of the other two formula(with the highest content of K+and Ca2+, respectively).The Vc content of lettuce was the highest by using nutrient solution formula 3,which was 22.36% and 78%higher than those by using the other two formula,respectively,and the sugar acid ratio increased significantly which could improve the quality of lettuce effectively.Considering the results of quality indicators, biological indicators and yield,formula 3 is most suitable for cultivating leaf vegetables such as lettuce, rapeseed and leaf lettuce,it is the optimum hydroponic nutrient solution formula for leaf vegetables.

Leaf Vegetables;Hydroponic Nutrient Solution;Low Nitrate

S317

：A論文編號(hào)：cjas16120018

河北省農(nóng)林科學(xué)院青年基金項(xiàng)目(A2015050302)；河北省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“冀南棚室蔬菜優(yōu)質(zhì)安全綜合技術(shù)集成”(HBCT2013050203)；石家莊市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“霧霾天氣對(duì)設(shè)施蔬菜影響及應(yīng)對(duì)方案研究”(151490362A)；國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系石家莊綜合試驗(yàn)站項(xiàng)目(GARS-2S-G-05)；河北省財(cái)政廳項(xiàng)目“設(shè)施蔬菜綠色安全生產(chǎn)技術(shù)集成與示范”(2016024196)。

郭敬華，女，1977年出生，河北邯鄲人，助理研究員，碩士，主要從事設(shè)施蔬菜栽培技術(shù)研究。通信地址：050051石家莊市和平西路598號(hào)河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所中五樓315室，Tel：0311-87269107，E-mail：guojinghua800409@163.com。

石琳琪，女，1962年出生，河南嵩縣人，研究員，本科，主要從事蔬菜栽培技術(shù)研究。通信地址：050051石家莊市和平西路598號(hào)河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所中五樓315室，Tel：0311-87652107；李夢(mèng)，女，1978年出生，河北定州人，助理研究員，主要從事國際合作項(xiàng)目管理工作。

2016-12-19，

：2017-03-21。