冬季大棚栽培環(huán)境對白菜生長與營養(yǎng)品質(zhì)的影響

何鑫　張存政　孫愛東

摘要：采用基質(zhì)栽培的生產(chǎn)方式，對長江中下游地區(qū)廣泛栽培的4個白菜品種（矮腳黃、蘇州青、上海青、上海五月慢）進(jìn)行冬季大棚栽培，分析栽培后30、60 d 4種白菜品種形態(tài)指標(biāo)和營養(yǎng)成分的變化，以棚內(nèi)恒溫環(huán)境為對照。結(jié)果表明：大棚栽培環(huán)境下不同品種白菜發(fā)芽時間和長至4葉期時間皆長于恒溫栽培。生長30 d，大棚栽培環(huán)境下，矮腳黃形態(tài)指標(biāo)變化不大；蘇州青株高較恒溫栽培增加，葉長、葉柄長增加；上海青葉寬減小，其他形態(tài)指標(biāo)差異不顯著；上海五月慢植株開展度降低，葉柄長增加。各品種間可溶性蛋白含量差異不顯著，葉綠素含量略有減少，維生素C含量顯著升高。低溫變溫環(huán)境中，葉綠素含量直接制約白菜苗期生長時間和形態(tài)指標(biāo)形成。生長至60 d，大棚栽培環(huán)境下，不同品種白菜葉寬、開展度、葉長等指標(biāo)顯著低于恒溫栽培相應(yīng)品種。低溫、變溫環(huán)境顯著影響白菜的葉柄和葉寬指數(shù)，導(dǎo)致葉柄伸長、葉寬減少，葉面積減少。不同品種白菜根冠比無顯著差異。蘇州青、矮腳黃可在-1～-5 ℃下生長良好且可形成較好的營養(yǎng)品質(zhì)和產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：大棚；環(huán)境條件；白菜；營養(yǎng)品質(zhì)；形態(tài)指標(biāo)

中圖分類號： S634.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）07-0201-04

白菜（Brassica campestris ssp. chinensis）屬十字花科蕓薹屬青菜種，別稱小白菜、青梗白菜等，是我國常見的綠葉菜[1]。白菜具有營養(yǎng)豐富、生長速度快、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，在長江中下游各大、中城市居民消費(fèi)和綠葉菜周年供應(yīng)中具有重要地位[2-3]。白菜喜冷涼，耐低溫，是我國主要的冬季栽培葉菜之一[4]。大棚栽培措施可保持環(huán)境溫度，可有效預(yù)防極端低溫的產(chǎn)生，縮短栽培生長時間。研究發(fā)現(xiàn)，冬季大棚有效的晝夜溫差有利于白菜營養(yǎng)品質(zhì)的形成[5-6]，但溫度過低便形成低溫脅迫。Krishna等研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫下白菜可溶性蛋白含量增加，可束縛更多的水分，減少原生質(zhì)體因結(jié)冰傷害而致死的概率，減輕冰晶對類囊體的傷害[7]。此外，低溫脅迫使植株葉片積累可溶性糖類，可溶性糖類能減輕低溫脅迫對植物的傷害，也可通過滲透作用提高質(zhì)膜的穩(wěn)定性，維持細(xì)胞膨壓[8-9]。低溫脅迫對白菜生長影響早已明確，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，利用有效的低溫環(huán)境提高植物營養(yǎng)品質(zhì)還未見報道。江蘇地區(qū)冬季生產(chǎn)中常出現(xiàn)極低氣溫，經(jīng)歷低溫不同白菜品種營養(yǎng)品質(zhì)差異較大[10]。本試驗(yàn)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，選取冬季廣泛栽培的4個不同白菜品種在冬季大棚栽培環(huán)境中研究白菜營養(yǎng)物質(zhì)的積累情況，探討環(huán)境對不同品種白菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響，旨在為提高白菜營養(yǎng)品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2013年12月下旬至2014年2月中旬進(jìn)行，供試品種為江蘇地區(qū)廣泛栽培品種抗病矮腳黃（AH）、蘇州青（SQ）、上海青（HQ）、上海五月慢（WM），品種抗逆性及生長特性見表1。試驗(yàn)設(shè)計2種栽培環(huán)境：其一，在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品質(zhì)量安全與檢測研究所試驗(yàn)單體大棚進(jìn)行常規(guī)的冬季生產(chǎn)，大棚溫度、濕度、光照均依賴天氣變化和農(nóng)事操作；其二，在棚對照組進(jìn)行控溫栽培生長，日溫（20±2） ℃，夜溫（15±2） ℃，選擇恒溫控制器DWS-K5-S8實(shí)現(xiàn)溫度控制。12月20日分別進(jìn)行直播育苗，統(tǒng)一使用栽培基質(zhì)成分為草炭、蛭石、珍珠巖、有機(jī)肥（體積比為6 ∶ 1 ∶ 3 ∶ 3），隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計，每盤128株，每個品種3次重復(fù)，進(jìn)行常規(guī)栽培管理方式。

1.2 測定項(xiàng)目及方法

統(tǒng)計發(fā)芽時間和栽培30、60 d的白菜生長情況。待白菜各品種長至30、60 d時，隨機(jī)選取5株，采用游標(biāo)卡尺測量株高、根系長、葉寬等，取第3張葉測量葉長、葉寬、葉柄長。隨機(jī)取同一時間每個處理的供試品種3株，采用乙醇-丙酮混合液浸提法測量葉綠素含量；采用 GB/T 6195—1986《水果、蔬菜維生素C含量測定法》規(guī)定的方法測定維生素C含量；采用ATAGO測量儀測定可溶性糖含量，采用 GB 50095—2010《 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》規(guī)定的方法測定食品中蛋白質(zhì)含量。

1.3 大棚環(huán)境溫、濕度變化

采用溫濕度記錄儀實(shí)時監(jiān)測大棚環(huán)境下溫度、濕度變化情況（圖1），大棚通風(fēng)時間為10：00—15：00。試驗(yàn)期棚內(nèi)環(huán)境溫度與外界環(huán)境溫度變化直接相關(guān)，趨勢相同，晚間溫度變化較外界遲緩。棚內(nèi)溫度最高值出現(xiàn)在每日11：00—15：00，1月17日13：00出現(xiàn)最高溫度38.7 ℃。每日最低氣溫出現(xiàn)在04：00—06：00，2014年2月11日06：00出現(xiàn)最低氣溫 -4.3 ℃。2014年1月6—8日、1月28—29日、2月5—8日連續(xù)陰雨雪天氣，日最高氣溫較低，棚內(nèi)整日濕度達(dá)到999%。其他統(tǒng)計時期大棚內(nèi)濕度變化趨勢較室外平緩，午間濕度最低，18：00至次日07：00棚內(nèi)濕度達(dá)99.9%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS新復(fù)極差方法和Excel 2007軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培環(huán)境下白菜苗期生長情況

對照組HQ播種后2 d即發(fā)芽，其他品種12月23日發(fā)芽。大棚播種后夜溫較低（圖1），導(dǎo)致發(fā)芽時間較長，SQ在大棚栽培環(huán)境下于12月23日發(fā)芽，其他品種于12月24日發(fā)芽，整齊度良好。栽培30 d時，不同白菜品種大棚環(huán)境中葉片數(shù)均極顯著少于對照組。栽培60 d，大棚栽培環(huán)境下，SQ葉片數(shù)多于對照組，其他品種均低于對照組相應(yīng)品種（表2）。

2.2 不同栽培環(huán)境下白菜栽培30 d生長狀況

2.2.1 不同栽培環(huán)境對白菜生長30 d形態(tài)指標(biāo)的影響 由圖2可見，大棚栽培環(huán)境晝夜溫差大，與對照組相比，SQ株高顯著增加，葉長增加，葉柄長增加，其他指標(biāo)無顯著差異；WM植株開展度顯著低于對照組品種，葉柄長增加，但其他指標(biāo)無顯著差異；HQ葉寬顯著低于對照組品種，其他指標(biāo)差異不顯著。AH在2種栽培環(huán)境下各項(xiàng)指標(biāo)差異不顯著。恒溫栽培下WM株高顯著高于其他品種，AH、HQ葉寬最寬，SQ葉長顯

著低于其他品種。AH可能是低溫處理時間及溫度未達(dá)到反映水平，SQ株高的增加可能是由于葉柄伸長。

2.2.2 不同栽培環(huán)境對白菜各品種生長30 d營養(yǎng)指標(biāo)的影響 大棚栽培環(huán)境下各品種生長30 d時經(jīng)歷過1個低溫時期，1月6—8日連續(xù)陰雨，1月10日最低溫度 -0.8 ℃。由表3可知，大棚環(huán)境下不同品種白菜葉綠素含量均較對照組栽培相應(yīng)品種低，相同栽培環(huán)境下SQ葉綠素含量極顯著高于其他品種，大棚栽培環(huán)境下HQ葉綠素含量最低。大棚栽培環(huán)境下不同品種白菜維生素C、可溶性糖含量大于對照組栽培各品種，其中大棚栽培環(huán)境下SQ、WM的維生素C含量和可溶性糖含量均極顯著高于其他品種。2種栽培環(huán)境不同品種白菜可溶性蛋白含量無顯著差異。

2.3 不同栽培環(huán)境下不同品種白菜栽培60 d生長狀況

2.3.1 不同栽培環(huán)境對不同品種白菜生長60 d形態(tài)指標(biāo)的影響 圖3表明，2種栽培環(huán)境下HQ株高均最高。與對照相比，大棚栽培環(huán)境下，SQ株高下降，WM升高。2種栽培環(huán)境下，各品種間植株開展度差異均不顯著。大棚栽培環(huán)境下，HQ、WM的葉長、葉柄長極顯著高于其他品種，其余品種間葉長和葉柄長無顯著差異。對照組AH葉寬于其他品種，大棚栽培環(huán)境下AH葉寬減少，其他品種差異不顯著。大棚栽培環(huán)境下HQ主根長顯著高于其他品種。

2.3.2 不同栽培環(huán)境對不同品種白菜生長60 d營養(yǎng)指標(biāo)的影響 2014年2月5—8日，陰雨雪天氣形成低溫環(huán)境，棚內(nèi)最低溫度-4.3 ℃。2月16開始采收，由表4可知，對照組栽培環(huán)境下WM葉綠素含量極顯著高于其他品種，大棚栽培環(huán)境下AH葉綠素含量最低。大棚栽培環(huán)境下各品種維生素C含量均高于相應(yīng)的對照組栽培品種，對照組HQ維生素C含量最低。不同栽培環(huán)境下各品種可溶性蛋白含量無顯著差異。大棚栽培環(huán)境下，AH可溶性糖含量最高。

2.4 不同栽培環(huán)境對栽培60 d白菜不同品種生長指標(biāo)的影響

由表5可知，大棚栽培環(huán)境下栽培60 d，AH、HQ、WM地上鮮質(zhì)量極顯著低于對照組，對照組中HQ地上鮮質(zhì)量極顯著重于其他品種。對照組不同品種白菜含水量顯著高于大棚栽培環(huán)境。2種栽培環(huán)境下，HQ含水量均高于其他品種。2種栽培環(huán)境下，不同品種白菜根冠比無顯著差異。

3 結(jié)論與討論

Geoffrey等研究發(fā)現(xiàn)，低溫影響蔬菜的生長歷期，夜間低溫使植株的呼吸作用減弱，進(jìn)而對蔬菜形態(tài)產(chǎn)生影響[11]。本試驗(yàn)中大棚栽培環(huán)境下不同品種白菜發(fā)芽時間和長至4葉期時間皆長于恒溫栽培。生長30 d，大棚栽培環(huán)境下，矮腳黃形態(tài)指標(biāo)變化不大；蘇州青株高較恒溫栽培增加，葉長、葉柄長增加；上海青葉寬減小，其他形態(tài)指標(biāo)差異不顯著；上海五月慢植株開展度降低，葉柄長增加。較恒溫栽培相應(yīng)品種，大棚栽培品種可溶性糖含量增加。各品種間可溶性蛋白含量差異不顯著，葉綠素含量略有減少，維生素C含量顯著升高。梁穎等研究發(fā)現(xiàn)，影響油菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量的主導(dǎo)因素是葉綠素含量，低溫脅迫影響光合系統(tǒng)Ⅰ（PSⅠ）的電子傳遞，抑制細(xì)胞葉綠素合成進(jìn)而影響光合效率[12]。低溫變溫環(huán)境中，葉綠素含量直接制約白菜苗期生長時間和形態(tài)指標(biāo)形成。生長至60 d，大棚栽培環(huán)境下品種白菜不同葉寬、開展度、葉長等指標(biāo)顯著低于恒溫栽培相應(yīng)品種。低溫、變溫環(huán)境顯著影響白菜的葉柄和葉寬指數(shù)，導(dǎo)致葉柄伸長、葉寬減少，葉面積減少。葉面積是保證植株正常生長和產(chǎn)量產(chǎn)出的主要指標(biāo)[13-14]。經(jīng)歷-4.3 ℃低溫環(huán)境，矮腳黃、蘇州青葉綠素均高于恒溫栽培，其他品種皆低于恒溫栽培的相應(yīng)品種。隨著栽培時間的延長，各品種可溶性蛋白含量逐漸升高，但各栽培時期含量無顯著差異。這可能是由于大棚環(huán)境下低溫處理時間短，白菜未能及時合成蛋白[15]。栽培60 d，不同白菜品種根冠比無顯著差異。2種栽培環(huán)境下，蘇州青單株產(chǎn)量差異不顯著，其他品種皆低于恒溫栽培相應(yīng)品種。

常規(guī)低溫、變溫大棚冬季栽培中，低溫可通過影響葉綠素的合成影響植株形態(tài)和后期生長。低溫脅迫下，植物細(xì)胞在代謝過程中會產(chǎn)生活性氧（reactive oxygen species，ROS），白菜葉綠體中的自由基主要通過抗壞血酸谷胱甘肽（ASA-GSH）循環(huán)系統(tǒng)來清除[16-17]。供試品種皆有一定的低溫耐受性，在連續(xù)、短時間低溫變化環(huán)境中可形成高含量的維生素C。植物營養(yǎng)成分含量與不同播種期、播種密度有關(guān)[18]。設(shè)施生產(chǎn)環(huán)境中溫度是一個連續(xù)變化因素，但植物高含量營養(yǎng)成分與產(chǎn)量可能存在平衡關(guān)系，究其采收最佳時期、環(huán)境低溫范圍、低溫持續(xù)時間有待進(jìn)一步研究。

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