植物工廠條件下奶油生菜最佳氮濃度篩選

歐福超 石平平 趙眾

摘 要：以奶油生菜為試驗(yàn)材料，在人工光型植物工場設(shè)施條件下進(jìn)行水培試驗(yàn)，通過研究不同N元素濃度對(duì)奶油生菜生長發(fā)育的影響，得出了相應(yīng)的變化規(guī)律。同時(shí)以奶油生菜的葉面干重、葉面鮮重、根部干重、根部鮮重、根冠比為構(gòu)成因素，觀察不同N濃度條件下奶油生菜生長發(fā)育的情況。研究結(jié)果表明在N3水平條件下，葉面鮮重最大，產(chǎn)量最高，奶油生菜品質(zhì)相對(duì)較好。

關(guān)鍵詞：奶油生菜;植物工廠;生長發(fā)育;根冠比

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.204

奶油生菜屬菊科萵苣屬，為形成葉球或嫩莖的一二年生草本作物，因其所含膳食纖維和維生素C較多，具有消除多余脂肪的功效，故又叫減肥生菜。因其奶油生菜含有豐富的萵苣素和甘露醇等有效成分，味微苦，具有鎮(zhèn)痛催眠、降低膽固醇、輔助治療神經(jīng)衰弱、有利尿和促進(jìn)血液循環(huán)的功效，備受廣大消費(fèi)者喜愛。由于傳統(tǒng)大田作物過量施水施肥導(dǎo)致土壤流失、環(huán)境惡化、病蟲害頻發(fā)等一系列問題，使得傳統(tǒng)大田種植或日光溫室栽培所產(chǎn)出的奶油生菜無論是從產(chǎn)量上還是從品質(zhì)上都不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L物質(zhì)文化的需求[1-3]。因此，奶油生菜工廠化立體式栽培迫在眉睫[4]。

奶油生菜在生長發(fā)育過程中對(duì)氮元素要求相對(duì)較高，在缺氮情況下會(huì)抑制奶油生菜葉面的分化，造成減產(chǎn)現(xiàn)象;氮元素濃度過高則會(huì)抑制奶油生菜根系的正常生長發(fā)育，同樣也會(huì)影響產(chǎn)量。因此，合理的氮肥用量對(duì)奶油生菜的優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料和試驗(yàn)地介紹

供試材料“奶油生菜”購選自北京華蔬種植有限公司，為國外引進(jìn)的沙拉生菜品種。該試驗(yàn)供試場所為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工光型植物工廠實(shí)驗(yàn)室。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 水培試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年9月15日-2018年9月30日進(jìn)行育苗，育苗基質(zhì)采育苗棉（規(guī)格為28cm×22cm×2.6cm）育苗，10月1日進(jìn)行定植，10月28日進(jìn)行采收，在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工光型植物工廠實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2.2 營養(yǎng)液配方

在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)奶油生菜生長發(fā)育特征，在傳統(tǒng)山崎配方（表1）的基礎(chǔ)上設(shè)置N1（3mmol/L）、N2（4mmol/L）、N3（6mmol/L）、N4（8mmol/L）及N5（9mmol/L）五個(gè)氮元素濃度梯度，微量元素則采用通用配方（表2）。

1.2.3 測定項(xiàng)目

（1）植株根/葉部鮮重：取樣后用清水沖洗干凈，用吸水紙吸干植株上殘留的水分，用0.01g電子天平進(jìn)行稱重，每個(gè)處理取3株并取其平均值;

（2）植株根/葉部干重：將稱重過的植株放入烘箱，并在105℃下殺青30min，最終放在75℃條件下烘至恒重，然后用0.001g天平進(jìn)行稱重。

（3）根冠比：指奶油生菜根部部分與葉面部分的鮮重或干重的比值。它的大小反映了水培奶油生菜根部部分與葉面部分的相關(guān)性。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同N濃度對(duì)奶油生菜生長的影響

奶油生菜干物質(zhì)重量是其在全光譜LED光源條件下進(jìn)行光合作用積累的結(jié)果，圖1為不同氮元素濃度條件下，奶油生菜干物質(zhì)重量的積累過程線。在奶油生菜的整個(gè)生長發(fā)育周期內(nèi)，干物質(zhì)重量是隨時(shí)間的持續(xù)增長不斷增大的。奶油生菜干物質(zhì)重量增長速率較快的時(shí)段發(fā)生在定植后的第21-28d，并在收獲前達(dá)到最大量。經(jīng)試驗(yàn)研究分析得出，當(dāng)?shù)貪舛葹镹3時(shí)更有利于奶油生菜的生長發(fā)育，并且隨生育期的增長，奶油生菜干物質(zhì)積累量與其他氮元素濃度處理?xiàng)l件下相比其差異越來越顯著。

由表3可以看出，隨氮元素濃度的增加，奶油生菜葉面積、根干重、根鮮重、葉面部分干重、葉面部分鮮重以及根冠比均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當(dāng)?shù)貫镹3水平時(shí)，奶油生菜根干重、根鮮重、地上部分干重、地上部分鮮重均達(dá)到最大值，葉面部分干、鮮重分別高出N1水平和N5水平處理下63.94%、67.15%和55.40%、58.87%，并且各氮水平處理下地上部分干重和鮮重差異都比較顯著。研究結(jié)果表明適量濃度的氮元素能夠促進(jìn)奶油生菜的生長發(fā)育并提高其總產(chǎn)量，過高濃度氮元素或者過低濃度氮元素都不利于奶油生菜生長發(fā)育。

2.2 不同氮元素濃度對(duì)奶油生菜品質(zhì)的影響

人體從蔬菜中攝取的硝酸鹽含量約占攝入總硝酸亞含量的81.2%[5]，而硝酸鹽的還原態(tài)亞硝酸鹽通常會(huì)與胺反應(yīng)生成對(duì)身體健康產(chǎn)生極大危害的致癌物質(zhì)—亞硝胺。從表4可以看出，奶油生菜體內(nèi)的硝酸鹽含量隨著氮元素濃度的增大呈現(xiàn)先增加后減小的現(xiàn)象，并且在N4水平處理下達(dá)到最大。除了N5水平處理外，N4水平處理與其他水平處理差異比較顯著，分別比N1水平處理和N5水平處理高出38.12%和5.30%。隨氮素濃度的增加，生菜中維生素C的含量不斷增加。在N5水平處理下，維生素C的含量明顯高于N1水平處理、N2水平處理和N3水平處理?？扇苄蕴呛侩S氮元素含量的增加呈現(xiàn)先緩慢增大后顯著減小的趨勢，并在N3水平處理時(shí)，可溶性糖的含量達(dá)最高水平，其值高出最低含量57.02%，并且與其他濃度處理也有顯著的差異?？扇苄缘鞍缀縿t呈現(xiàn)隨氮元素水平的增加不斷增大的趨勢，N1水平處理和N2水平處理下，可溶性蛋白與其他水平處理間存在差異顯著，N5水平處理下顯著高出N1水平處理138.66%，但是隨著氮元素濃度水平的不斷增加，可溶性蛋白含量的增加幅度呈現(xiàn)不斷減小的趨勢。其差異性影響詳見表4。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)傳統(tǒng)山崎配方的基礎(chǔ)上設(shè)置5個(gè)不同氮濃度水平對(duì)水培奶油生菜生長發(fā)育的影響試驗(yàn)。研究結(jié)果顯示：N3濃度水平條件處理顯著提高了奶油生菜產(chǎn)量;N1水平條件下奶油生菜體內(nèi)硝酸鹽含量最低，且隨氮元素濃度的增大呈現(xiàn)先升高后下降;可溶性糖呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，并在N3濃度條件下取得最大值;可溶性蛋白含量及VC均隨氮元素濃度的增大其含量不斷增大，且在N5水平時(shí)取得最大值。

結(jié)合以上各濃度條件下對(duì)奶油生菜生長發(fā)育及品質(zhì)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：傳統(tǒng)山崎配方條件下，N3濃度為奶油生菜生長發(fā)育及品質(zhì)調(diào)控最佳的N元素濃度。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏靈玲，楊其長，劉水麗.LED在植物工廠中的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007（11）：408-411.

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[3]劉慶鑫，方慧，李宗耕，楊其長，魏靈玲，程瑞鋒.自然光植物工廠多層立體栽培補(bǔ)光對(duì)生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，24（01）：92-99.

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[5]艾紹英，楊莉，姚建武等.蔬菜累積硝酸鹽的研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2000（05）：45-46.

作者簡介：歐福超（1991-），男，河南周口人，碩士研究生在讀，研究方向：農(nóng)業(yè)工程。