光照強(qiáng)度、溫度和連續(xù)光照對(duì)水培生菜硝酸鹽積累的影響

姜仕豪，黨康，章永泰，鄭麗，肖玉蘭

（浙江清華長(zhǎng)三角研究院，嘉興，314001）

光照強(qiáng)度、溫度和連續(xù)光照對(duì)水培生菜硝酸鹽積累的影響

姜仕豪，黨康，章永泰，鄭麗，肖玉蘭

（浙江清華長(zhǎng)三角研究院，嘉興，314001）

在人工氣候室，以奶油生菜為研究材料，研究了 50，100，150，200 μmol·s-1·m-24個(gè)梯度的光照強(qiáng)度，以及在30℃和25℃兩種溫度條件下，采收前持續(xù)光照對(duì)水培生菜生長(zhǎng)和硝酸鹽積累的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，水培生菜的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量與光照強(qiáng)度呈正相關(guān)，與硝酸鹽含量呈負(fù)相關(guān)，最適合生菜生長(zhǎng)的光照強(qiáng)度為200 μmol·s-1·m-2。當(dāng)栽培溫度為25℃時(shí)，采收前1 d的持續(xù)光照就可顯著降低生菜硝酸鹽含量；當(dāng)栽培溫度為30℃時(shí)，采收前持續(xù)光照不利于生菜硝酸鹽含量的降低。

生菜；水培；硝酸鹽積累；光照強(qiáng)度；溫度

生菜別名葉用萵苣，原產(chǎn)于地中海和西亞一帶，隋唐時(shí)傳入中國(guó)，隨著市場(chǎng)需求的增加，近年來(lái)栽培面積迅速擴(kuò)大。作為設(shè)施環(huán)境下常用的商業(yè)化品種，具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，富含大量的維生素B、C及鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)[1]。然而設(shè)施栽培與露地栽培有很大差異，受人為因素影響較大，設(shè)施蔬菜產(chǎn)量提高的同時(shí)，也容易造成品質(zhì)下降和硝酸鹽的積累[2]。長(zhǎng)期攝入硝酸鹽含量較高的蔬菜會(huì)增加人們患腸胃癌、高鐵血紅蛋白等疾病的幾率，對(duì)人們的健康造成嚴(yán)重危害[3]。

隨著人們對(duì)飲食安全的注重，對(duì)有機(jī)蔬菜、無(wú)公害蔬菜的需求越來(lái)越大。因此，生菜栽培方式也逐漸改進(jìn)，由最初的露地栽培、大棚栽培，到能夠周年穩(wěn)定生產(chǎn)的人工氣候室或植物工廠水耕栽培。生菜生產(chǎn)周期顯著縮短，品質(zhì)得到大大提高，然而硝酸鹽問(wèn)題始終懸而未決。過(guò)去對(duì)水培生菜硝酸鹽積累的研究主要集中在營(yíng)養(yǎng)液配方的改良，通過(guò)適當(dāng)?shù)匿@態(tài)氮和硝態(tài)氮的使用量可以降低硝酸鹽在生菜中的積累[4]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境因素也是影響水培生菜硝酸鹽積累的重要原因。周秋月等[5]對(duì)基質(zhì)栽培生菜進(jìn)行了不同光照強(qiáng)度的研究，結(jié)果表明光照強(qiáng)度越高對(duì)提高生菜品質(zhì)和降低硝酸鹽含量越有利。為了明確人工光照下，環(huán)境因素對(duì)水培生菜的生長(zhǎng)和硝酸鹽積累的影響，我們對(duì)水培生菜進(jìn)行了不同光照強(qiáng)度以及不同溫度下采收前持續(xù)光照試驗(yàn)，研究了光照強(qiáng)度、溫度和連續(xù)光照對(duì)水培生菜硝酸鹽積累的影響，從而為降低水培蔬菜硝酸鹽積累提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

生菜品種為奶油生菜（Luctuca sativaL.），營(yíng)養(yǎng)液均采用分析純?cè)噭┡渲啤?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2013年1~10月，在浙江清華長(zhǎng)三角研究院微環(huán)境控制技術(shù)研究中心人工氣候室內(nèi)進(jìn)行。生菜種子播種在裝有泥炭的穴盤(pán)內(nèi)育苗，待長(zhǎng)到2片真葉時(shí)，洗凈根部基質(zhì)，定植在立體栽培的水培池中。水培池長(zhǎng)120 cm、寬60 cm、高15 cm，每池定植30株生菜，株行距10 cm×15 cm。營(yíng)養(yǎng)液每2周補(bǔ)充1次，每2 h循環(huán)1次，EC值穩(wěn)定在1.2~1.6 mS/cm。

基本營(yíng)養(yǎng)液選用改良的Hoagland's配方，具體組成如下：四水硝酸鈣945 mg/L，硝酸鉀506 mg/L，硝酸銨80 mg/L，磷酸二氫鉀136 mg/L，七水硫酸鎂493 mg/L，七水硫酸亞鐵55.6 mg/L，四乙酸二乙胺二鈉 74.6 mg/L，碘化鉀 0.83 mg/L，硼酸 6.2 mg/L，四水硫酸錳22.3 mg/L，七水硫酸鋅8.6 mg/L，二水鉬酸鈉0.25 mg/L，無(wú)水硫酸銅0.025 mg/L，六水氯化鈷0.025 mg/L。

表1 不同光照強(qiáng)度對(duì)水培生菜生長(zhǎng)及硝酸鹽含量的影響

①不同光照強(qiáng)度對(duì)水培生菜的影響 試驗(yàn)在人工氣候室進(jìn)行，晝溫（25±1）℃，夜溫（18±1）℃，相對(duì)濕度50%~70%，光暗周期比為14L/10D，光照強(qiáng)度分別設(shè) 50，100，150，200 μmol·s-1·m-24 個(gè)處理，每個(gè)處理放置30株苗，重復(fù)2次，每次培養(yǎng)45 d。

②不同溫度下采收前持續(xù)光照對(duì)水培生菜硝酸鹽積累的影響 試驗(yàn)在人工氣候室進(jìn)行，晝溫設(shè)（25±1）℃和（30±1）℃2 種溫度條件，夜溫（18±1）℃，相對(duì)濕度50%~70%，光暗周期比為14L/10D，光照強(qiáng)度為 150 μmol·s-1·m-2。 分別在采收前 5，3，1，0 d進(jìn)行持續(xù)光照，試驗(yàn)共有8個(gè)處理，每個(gè)處理種植30株苗，重復(fù)2次，每次培養(yǎng)45 d。

1.3 測(cè)定方法

收獲后，隨機(jī)選取5株奶油生菜測(cè)量株高、冠徑、地上部鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和根干質(zhì)量、根冠比。生菜干質(zhì)量按地上部與根部收獲，75℃烘干至恒質(zhì)量，再用天平測(cè)定。硝酸鹽含量的測(cè)定用改進(jìn)的紫外差減法進(jìn)行[6]。

所有數(shù)據(jù)用SigmaSata統(tǒng)計(jì)軟件ANOVA程序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，平均值按Holm-Sidak測(cè)驗(yàn)分析進(jìn)行多重比較，其余操作均在Excel 2007中進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光強(qiáng)對(duì)水培生菜生長(zhǎng)和硝酸鹽積累的影響

圖1 不同光照強(qiáng)度處理對(duì)水培生菜干質(zhì)量的影響

①光強(qiáng)對(duì)水培生菜生長(zhǎng)的影響 植物的株高、冠徑、地上鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量直接反映了生菜的生長(zhǎng)狀態(tài)。從表1中可以看出，不同光照強(qiáng)度下生菜的株高和冠徑?jīng)]有顯著差異。植株地上部的鮮質(zhì)量隨著光照強(qiáng)度的增加而明顯增加，200 μmol·s-1·m-2的光照強(qiáng)度處理比 50 μmol·s-1·m-2的光照強(qiáng)度處理明顯高出179.07%，比100 μmol·s-1·m-2的光照強(qiáng)度處理高35.80%，與 150 μmol·s-1·m-2的光照強(qiáng)度處理之間沒(méi)有顯著差異。根鮮質(zhì)量也隨著光照強(qiáng)度增加而增加， 相比 50 μmol·s-1·m-2的光照強(qiáng)度處理，100 μmol·s-1·m-2的光照強(qiáng)度處理的根鮮質(zhì)量增加了 235.25%，150 μmol·s-1·m-2的光照強(qiáng)度處理增加了 425.17%，200 μmol·s-1·m-2的光照強(qiáng)度處理增加了 484.89%，其中 150 μmol·s-1·m-2和200 μmol·s-1·m-2光照強(qiáng)度處理之間沒(méi)有顯著差異。試驗(yàn)中還觀察到，在弱光（50 μmol·s-1·m-2）條件下，水培生菜明顯徒長(zhǎng)，莖稈和葉片細(xì)長(zhǎng)，冠徑大，但地上部鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量較低。隨著光照強(qiáng)度的增加，水培生菜生長(zhǎng)情況得到改善，當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到150，200 μmol·s-1·m-2時(shí)，植株生長(zhǎng)健壯。 試驗(yàn)結(jié)果表明，光照強(qiáng)度對(duì)水培生菜的生長(zhǎng)有較大影響，150~200 μmol·s-1·m-2光照強(qiáng)度適合于水培生菜的生長(zhǎng)。

②光強(qiáng)對(duì)水培生菜干物質(zhì)積累的影響 植物干質(zhì)量在一定程度上可反映植物在一段時(shí)間內(nèi)干物質(zhì)的積累。不同的光照強(qiáng)度顯著影響了生菜地上部和根部的物質(zhì)積累，當(dāng)光照強(qiáng)度從 50 μmol·s-1·m-2增加到 200 μmol·s-1·m-2，生菜的地上部干質(zhì)量、根干質(zhì)量和全株干質(zhì)量均顯著增加。如圖1所示，光照強(qiáng)度為 200 μmol·s-1·m-2的處理其地上部、根部、全 株 干 質(zhì) 量 分 別 比 50 μmol·s-1·m-2處 理 增 加193.55%、290.00%和 206.94%，比 100 μmol·s-1·m-2光照強(qiáng)度處理增加56.90%、50.00%和55.63%，比150 μmol·s-1·m-2處理增加 31.88%、5.41%和 27.01%。光照強(qiáng)度處理 100，150，200 μmol·s-1·m-2之間根冠比無(wú)顯著差異，根冠比最高的是 150 μmol·s-1·m-2光照強(qiáng)度處理，比 50 μmol·s-1·m-2光照強(qiáng)度處理增加了 180%。 試驗(yàn)結(jié)果表明，用 200 μmol·s-1·m-2光照強(qiáng)度處理水培生菜時(shí)，能夠較早進(jìn)入收獲期，且生物量積累最多。

③光強(qiáng)對(duì)水培生菜硝酸鹽積累的影響 表1表明，在不同的光照強(qiáng)度處理下，水培生菜硝酸鹽含量隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而降低。4個(gè)光照處理中，除了在弱光照 50 μmol·s-1·m-2處理下硝酸鹽含量較高外，其他處理之間差異不顯著。光照強(qiáng)度為200 μmol·s-1·m-2時(shí)，水培生菜硝酸鹽含量最少，僅為221.09 mg/kg。

2.2 不同溫度下采收前持續(xù)光照對(duì)水培生菜硝酸鹽累積的影響

研究發(fā)現(xiàn)，溫度能夠通過(guò)影響硝酸還原酶的活性，改變硝酸鹽在蔬菜中的積累，隨著溫度從低到高，硝酸還原酶活性呈現(xiàn)拋物線(xiàn)式變化，超過(guò)一定溫度后硝酸鹽還原酶活性急劇下降[7]。因此，溫度是影響水培生菜硝酸鹽積累的一個(gè)重要因子。從圖2可以看出，不同晝溫下采收前連續(xù)光照處理對(duì)水培生菜硝酸鹽含量有一定的影響。當(dāng)晝溫在25℃時(shí)，采收前連續(xù)光照1 d試驗(yàn)處理中，生菜硝酸鹽含量顯著降低，連續(xù)光照處理3 d和5 d與對(duì)照（連續(xù)光照0 d）相比，硝酸鹽含量沒(méi)有明顯變化。采收前連續(xù)光照1 d處理能夠降低生菜硝酸鹽含量，可能是由于在光期植物體內(nèi)光合碳、氮代謝旺盛，植物大量消耗硝酸鹽，硝酸鹽含量出現(xiàn)了下降。但隨著持續(xù)光照時(shí)間的延長(zhǎng)和植物持續(xù)的光合作用，植物細(xì)胞滲透壓下降，需要補(bǔ)充硝酸鹽以維持正常細(xì)胞的滲透壓，因此，水培生菜內(nèi)的硝酸鹽含量又恢復(fù)到原來(lái)的水平，并維持相對(duì)穩(wěn)定的含量。另外，我們推測(cè)可能是與在25℃溫度下生菜硝酸還原酶活性較弱有關(guān)。當(dāng)晝溫在30℃時(shí)，采收前連續(xù)光照反而使硝酸鹽含量隨光照時(shí)間的延長(zhǎng)而持續(xù)上升，其中，連續(xù)5 d光照處理生菜體內(nèi)的硝酸鹽含量最高，達(dá)到了454.28 mg/kg。該結(jié)果與嚴(yán)妍等[8]所得到的結(jié)論一致，可能是由于30℃的高溫已經(jīng)使硝酸鹽還原酶的活性完全喪失，并且沒(méi)有夜間低溫的修復(fù)，連續(xù)光照反而使硝酸鹽在水培生菜體內(nèi)積累。該結(jié)果表明，要想收獲較高品質(zhì)的生菜，水培生菜種植溫度應(yīng)低于25℃。

圖2 不同晝溫下采收前持續(xù)光照時(shí)間對(duì)生菜硝酸鹽積累的影響

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明， 在光照強(qiáng)度 200 μmol·s-1·m-2的條件下，對(duì)水培生菜的生長(zhǎng)和品質(zhì)最為有利，該光照強(qiáng)度下，株高、冠徑、干鮮質(zhì)量和硝酸鹽含量等指標(biāo)均為最優(yōu)。在25℃晝溫下，采收前連續(xù)光照處理1 d能起到降低硝酸鹽含量的作用，但延長(zhǎng)連續(xù)光照的時(shí)間對(duì)降低硝酸鹽含量沒(méi)有效果。當(dāng)晝溫過(guò)高，達(dá)30℃時(shí)，持續(xù)光照反而會(huì)引起水培生菜硝酸鹽含量的升高，因此采收前光照處理需要配合適當(dāng)?shù)臏囟葪l件進(jìn)行。

[1]倪水員.生菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及栽培技術(shù)[J].吉林蔬菜，2011（5）：23.

[2]雷縣菊，楊謙.大棚蔬菜生產(chǎn)的環(huán)境特點(diǎn)及調(diào)控措施[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技，2009（7）：62-63.

[3]都韶婷，章永松，林咸永，等.蔬菜積累的硝酸鹽及其對(duì)人體 健 康 的 影 響[J].中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) ，2007，40（9）：2 007-2 014.

[4]楊成君，樸鳳植.氮素形態(tài)及其配比對(duì)營(yíng)養(yǎng)液培生菜生長(zhǎng)與硝酸鹽含量的影響[J].北方園藝，2007（5）：5-7.

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Effects of Light Intensity,Temperature and Continuous Light on Nitrate Accumulation of Hydroponic Lettuce

JIANG Shihao,DANG Kang,ZHANG Yongtai,ZHENG Li,XIAO Yulan
(Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University,Jiaxing,Zhejiang 314001)

We conducted two hydroponic tests to investigate the effects of light intensities(50,100,150,200 μmol·s-1·m-2)and temperatures(25℃ and 30℃)with continuous light before harvest on the growth and nitrate accumulation of lettuce in a growth chamber.The results showed that the most suitable light intensity was 200 μmol·s-1·m-2for the growth of hydroponic lettuce,and the fresh and dry weight of lettuce were positively correlated with light intensity,while negatively correlated with nitrate content.When the culture temperature was 25℃,continuous light for one day before harvest could significantly reduce the nitrate content of lettuce.When the culture temperature was 30℃,continuous light before harvest could not help to reduce the nitrate accumulation in our study.

Lettuce;Hydroponic culture;Nitrate accumulation;Light intensity;Temperature

S636.2

A

1001-3547（2014）12-0036-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.12.012

浙江省嘉興市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2011AZ1026）；嘉興市嘉善縣科技計(jì)劃項(xiàng)目（2012B15）

姜仕豪（1982-），男，碩士，助理研究員，主要從事植物微環(huán)境調(diào)控技術(shù)和組織培養(yǎng)方面的研究工作，

電話(huà)：15557318810，E-mail：66415707@qq.com肖玉蘭，通信作者，電話(huà)：13522027028，

E-mail：ylxiao2007@163.com

2014-04-14