張 磊,李文虎,范淼珍,王緒同,蔣飛航,司龍亭,2

(1.江蘇綠港現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司,江蘇 宿遷 223800;2.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110866)

水肥一體化椰糠栽培技術(shù)對(duì)日光溫室蔬菜品質(zhì)的影響

張 磊1,李文虎1,范淼珍1,王緒同1,蔣飛航1,司龍亭1,2*

(1.江蘇綠港現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司,江蘇 宿遷 223800;2.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110866)

摘要：測(cè)定了自主研發(fā)的水肥一體化椰糠栽培技術(shù)對(duì)日光溫室中7種蔬菜作物品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：該技術(shù)可以提高受試蔬菜可溶性糖、維生素C、可溶性固形物和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的含量,但對(duì)可溶性蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、硝酸鹽含量等其他指標(biāo)的影響表現(xiàn)出了品種差異?？傮w上來(lái)看,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)提高了多個(gè)受試蔬菜品種的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：設(shè)施栽培;水肥一體化;精準(zhǔn)施肥;蔬菜；營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

自20世紀(jì)80年代初起步至今,我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)已經(jīng)發(fā)展到近400萬(wàn)hm2,成為我國(guó)農(nóng)民脫貧致富的有效途徑。蔬菜椰糠栽培在我國(guó)已經(jīng)有60多年的歷史,但迄今還局限于一些觀摩性、展示性的農(nóng)業(yè)園區(qū),大規(guī)模的生產(chǎn)性普及鮮有報(bào)道。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平還比較低,資源浪費(fèi)嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)灌溉利用率不到40%,肥料利用率不到35%,農(nóng)藥利用效率也不到30%,病蟲(chóng)害每年導(dǎo)致減產(chǎn)35%以上。由此導(dǎo)致我國(guó)設(shè)施蔬菜的平均產(chǎn)量?jī)H為發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3左右,并且農(nóng)藥殘留、重金屬及硝酸鹽等超標(biāo)嚴(yán)重,蔬菜品質(zhì)、風(fēng)味嚴(yán)重下降。本研究組研發(fā)了由設(shè)施農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)施肥技術(shù)與新型椰糠栽培技術(shù)集成的新栽培模式,為解決上述問(wèn)題提供了新途徑。本研究測(cè)定了這一新的水肥一體化椰糠栽培模式對(duì)蔬菜作物品質(zhì)的影響,旨在為該技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

粉果番茄愛(ài)吉115和愛(ài)吉1231，以及辣椒迅馳由江蘇綠港現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技有限公司提供；櫻桃番茄摩絲特和福特斯,以及水果黃瓜22-403和22-414由瑞克斯旺(中國(guó))種子有限公司提供。

1.2試驗(yàn)方法

當(dāng)受試作物在苗床上生長(zhǎng)至4葉1心期時(shí),將每種作物分成兩組，分別定植于日光溫室的土壤和散椰糠中,采用本研究組開(kāi)發(fā)的新型水肥一體化精準(zhǔn)施肥系統(tǒng)進(jìn)行灌溉、施肥。進(jìn)行正常栽培管理,待作物進(jìn)入結(jié)果期后,取第3～5穗成熟果,進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定。用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[1]測(cè)定果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量,用蒽酮比色法[2]測(cè)定可溶性糖含量,用酸堿滴定法[3]測(cè)定總有機(jī)酸含量,用紫外分光光度法[4]測(cè)定硝酸鹽含量,用紫外分光光度法[5]測(cè)定維生素C含量,用便攜式折射儀ATAGO Master-M測(cè)定可溶性固形物含量,用原子吸收分光光度法[6]測(cè)定礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn的含量。

2結(jié)果與分析

2.1可溶性蛋白質(zhì)含量

作為營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo),蔬菜可溶性蛋白質(zhì)不僅可以直接補(bǔ)充人體所需的多種蛋白質(zhì)成分,并且可以反映出植物體的代謝強(qiáng)度,它不僅積極參與新器官的建成,而且有相當(dāng)一部分就是直接調(diào)控各種生化反應(yīng)的酶,在植物應(yīng)對(duì)病蟲(chóng)害和低溫等逆境脅迫中發(fā)揮著重要作用[1,7-9]。由圖1可知,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)對(duì)不同蔬菜品種的可溶性蛋白質(zhì)含量具有不同程度的影響,顯著提高了櫻桃番茄摩絲特和福特斯,水果黃瓜22-403和22-414的可溶性蛋白質(zhì)含量,其中福特斯、22-403和22-414可溶性蛋白質(zhì)含量的升高均達(dá)到了極顯著水平;但同時(shí)降低了粉果番茄AG115和AG1231中的可溶性蛋白質(zhì)含量；辣椒迅馳中的可溶性蛋白質(zhì)含量變化不明顯。

粉果番茄:AG115、AG1231;櫻桃番茄:摩絲特、福特斯;

2.2可溶性糖含量

可溶性糖占植物總糖的絕大部分,是高等植物的主要光合產(chǎn)物,它不僅是植物體內(nèi)可利用態(tài)物質(zhì)和能量的供應(yīng)基礎(chǔ),而且是植物生長(zhǎng)發(fā)育和基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子,以類似植物激素的方式作為信號(hào)分子在植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟、逆境脅迫反應(yīng)和衰老等許多過(guò)程中發(fā)揮調(diào)控作用[9-13]。由圖2可知,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)可以提高除粉果番茄AG1231外的其他6種受試蔬菜的可溶性糖含量,其中櫻桃番茄摩絲特可溶性糖含量的升高達(dá)到了極顯著水平。上述結(jié)果說(shuō)明椰糠栽培模式可以在一定程度上提高蔬菜的可溶性糖含量,可以作為改善蔬菜品質(zhì)的備選途徑之一。

2.3維生素C含量

維生素C又稱抗壞血酸,屬于水溶性維生素,不僅具有抗衰老的作用,還參與人體膠原蛋白合成。人體嚴(yán)重缺乏維生素C會(huì)引起壞血病,適量補(bǔ)充維生素C對(duì)壞血病有積極的治療作用,還可改善對(duì)鐵、鈣和葉酸的利用,預(yù)防動(dòng)脈硬化,防治貧血病和防癌,提高人體免疫力[14-15]。人體不能合成維生素C,需要從蔬菜和水果中攝取,因此,研究影響蔬菜維生素C含量的因素顯得尤為重要。圖3顯示,水肥一體化椰糠栽培模式極顯著地提高了辣椒中維生素C的含量,而對(duì)其他受試蔬菜的維生素C含量影響不明顯。

圖2　椰糠栽培中不同蔬菜的可溶性糖含量

圖3　椰糠栽培中不同蔬菜的維生素C含量

2.4總有機(jī)酸含量

有機(jī)酸在果實(shí)自身代謝中參與光合作用、呼吸作用以及合成酚類、氨基酸、酯類和芳香物質(zhì)的代謝過(guò)程,是果實(shí)中主要的風(fēng)味營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),往往比任何其它化合物更能決定果實(shí)所固有的特殊味道,其含量和組分不同,使果實(shí)有千差萬(wàn)別的風(fēng)味[16-17]。由圖4可知,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)對(duì)不同蔬菜總有機(jī)酸含量的影響是不同的,顯著降低了粉果番茄AG115、水果黃瓜22-403和22-414的總有機(jī)酸含量,提高了兩種櫻桃番茄的總有機(jī)酸含量,而對(duì)粉果番茄AG1231和辣椒迅馳的總有機(jī)酸含量影響不明顯。

2.5可溶性固形物含量

可溶性固形物含量是指蔬菜果實(shí)汁液中溶質(zhì)的百分比含量,主要由可溶性糖、有機(jī)酸、番茄紅素、礦物質(zhì)等組成,是決定鮮食蔬菜果實(shí)風(fēng)味與品質(zhì)的重要因素。加工番茄可溶性固形物含量每增加1%,相當(dāng)于總產(chǎn)量增加25%,相當(dāng)于成品番茄醬(濃度28%)產(chǎn)量提高了15%～20%[18-19]。果實(shí)中的可溶性固形物含量隨灌水量的增加呈線性減小趨勢(shì)，隨施氮量、施鉀量和有機(jī)肥用量的增加均表現(xiàn)出線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。施氮量與有機(jī)肥用量,施磷量與灌水量、施鉀量及有機(jī)肥用量呈正交互作用,施氮量與施磷量呈負(fù)交互作用[20]。由圖5可知,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)不同程度地提高了受試蔬菜的可溶性固形物含量,雖未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性,但也提高了果實(shí)品質(zhì),這與水肥一體化椰糠栽培技術(shù)提高了肥、水利用效率(本研究未發(fā)表數(shù)據(jù))相一致。

圖4　椰糠栽培中不同蔬菜的總有機(jī)酸含量

圖5　椰糠栽培中不同蔬菜的可溶性固形物含量

2.6硝酸鹽含量

蔬菜是一種富氮喜硝的作物。人體攝入硝酸鹽的72%～94%來(lái)自蔬菜,適量的硝酸鹽攝入可以維持體內(nèi)的NO平衡,提高人體健康水平和運(yùn)動(dòng)能力,但過(guò)量攝入的硝酸鹽會(huì)在人體內(nèi)被還原成為亞硝酸鹽,引起鎮(zhèn)靜、平滑肌松弛、血管擴(kuò)張和血壓下降以及高鐵血紅蛋白血癥等,對(duì)人體健康構(gòu)成威脅[21-23]。對(duì)多個(gè)城市和地區(qū)蔬菜硝酸鹽含量的調(diào)查結(jié)果顯示,我國(guó)生產(chǎn)的蔬菜特別是大棚蔬菜硝酸鹽含量普遍超標(biāo)[4,23]。有研究表明,施肥是導(dǎo)致蔬菜硝酸鹽含量提高的重要原因之一,合理的施肥措施可以有效地減少蔬菜植株硝酸鹽的累積[24]。由圖6可知,各受試蔬菜作物在椰糠栽培中的硝酸鹽含量均無(wú)顯著升高,甚至在櫻桃番茄和辣椒中還出現(xiàn)了極顯著的下降,說(shuō)明水肥一體化椰糠栽培技術(shù)的應(yīng)用提高了肥料利用率,減低了肥料用量,從而降低了蔬菜中硝酸鹽含量,提高了蔬菜品質(zhì)。這與陳選陽(yáng)等[25]證實(shí)的水培會(huì)提高葉菜類甘薯莖尖硝酸鹽含量不符,可能與本研究的受試對(duì)象均為果菜類作物,而葉菜類作物的硝酸鹽含量更易受影響有關(guān),還可能與栽培基質(zhì)不同有關(guān)。

2.7礦質(zhì)元素含量

雖然礦質(zhì)元素含量低于人體體重的0.01%,卻對(duì)人體健康起著重要作用,它們作為酶、激素、維生素、核酸的成分,參與生命的代謝過(guò)程[26-27]。從圖7a可知,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)除了顯著降低兩個(gè)粉果番茄的鈣含量外,對(duì)其他受試蔬菜的鈣含量沒(méi)有顯著影響。從圖7b可知,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)提高了水果黃瓜22-414的鎂含量,而降低了粉果番茄AG1231的鎂含量,但對(duì)其他6種受試蔬菜的鎂含量無(wú)顯著影響。圖7c表明,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)極顯著地提高了櫻桃番茄福斯特和水果黃瓜22-414的鐵含量,而對(duì)其他受試蔬菜的鐵含量無(wú)顯著影響。由圖7d可知,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)提高了6種受試蔬菜的錳含量,其中5種達(dá)到了極顯著水平。圖7e表明,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)極顯著地提高了兩個(gè)水果黃瓜22-403和22-414的銅含量,而顯著減低了粉果番茄AG115和櫻桃番茄摩絲特的銅含量,對(duì)其他作物的銅含量影響不明顯。從圖7f可知,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)極顯著地提高了兩個(gè)水果黃瓜的鋅含量,對(duì)其他受試蔬菜的鋅含量無(wú)顯著影響。從以上結(jié)果可以看出,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)雖然影響了個(gè)別受試蔬菜作物對(duì)個(gè)別礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收,但提高了大部分作物中大部分礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的含量,總體上看,提高了受試蔬菜的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平。

圖6　椰糠栽培中不同蔬菜的硝酸鹽含量

3結(jié)論與討論

綜上所述,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)提高了蔬菜作物可溶性糖、可溶性固形物、維生素C的含量和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的含量,對(duì)可溶性蛋白質(zhì)含量、有機(jī)酸含量、硝酸鹽含量等其他指標(biāo)的影響表現(xiàn)出了品種差異。總體上來(lái)看,水肥一體化椰糠栽培技術(shù)不同程度地提高了多個(gè)受試蔬菜品種的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。我們推測(cè),水肥一體化椰糠栽培技術(shù)對(duì)蔬菜品質(zhì)有不同的影響更多是因?yàn)槠贩N特性不同。因此,品種選擇在水肥一體化椰糠栽培中非常重要,選擇適宜的品種,不僅可以提高蔬菜產(chǎn)量,還可以大幅度提高蔬菜質(zhì)量。

a：鈣含量; b：鎂含量; c：鐵含量; d：錳含量; e：銅含量; f：鋅含量。

參考文獻(xiàn):

[1] 張振興,孫錦,郭世榮,等.增施鈣素對(duì)鹽脅迫下西瓜幼苗生長(zhǎng)和可溶性蛋白含量及組分的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,34(5):20-24.

[2] 丁雪梅,張曉君,趙云,等.蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量的試驗(yàn)方法改進(jìn)[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2014(12):230-233.

[3] 張郭呂,袁華玲,劉才宇.安徽蘿卜種質(zhì)資源營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析與評(píng)價(jià)[J].作物品種資源,1999(2):41-42.

[4] 封錦芳,施致雄,吳永寧,等.北京市春季蔬菜硝酸鹽含量測(cè)定及居民暴露量評(píng)估[J].中國(guó)食品衛(wèi)生雜志,2006,1(6):514-517.

[5] 劉金兵,趙華侖,孫潔波,等.辣椒果實(shí)成熟過(guò)程中維生素C、辣椒素及干物質(zhì)含量的變化[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2000,16(1):61-62.

[6] 詹國(guó)慶,成鳳桂.南蛇藤中9種金屬元素含量的測(cè)定[J].中南民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003,22(1):6-7.

[7] Wiesel L, Newton A C, Elliott I, et al. Molecular effects of resistance elicitors from biological origin and their potential for crop protection[J]. Front Plant Science, 2014(5): 655.

[8] Burketová L, Trdá L, Ott P G, et al. Bio-based resistance inducers for sustainable plant protection against pathogens[J]. Biotechnology Advances, 2015(15): 5-10.

[9] Lunn J E. Compartmentation in plant metabolism[J]. Journal of Experimental Botany, 2007, 58(1): 35-47.

[10] Patrick J W, Botha F C, Birch R G. Metabolic engineering of sugars and simple sugar derivatives in plants[J]. Plant Biotechnology Journal, 2013, 11(2): 142-156.

[11] Doidy J, Grace E, Kühn C, et al. Sugar transporters in plants and in their interactions with fungi[J]. Trends of Plant Science, 2012, 17(7): 413-422.

[12] Ruan Y L. Sucrose metabolism: gateway to diverse carbon use and sugar signaling[J]. Annual Review of Plant Biology, 2014, 65: 33-67.

[13] Eveland A L, Jackson D P. Sugars, signalling, and plant development[J]. Journal of Experimental Botany, 2012, 63(9): 3367-3377.

[14] Gallie D R. Increasing vitamin C content in plant foods to improve their nutritional value-successes and challenges[J]. Nutrients, 2013, 5(9): 3424-3246.

[15] Grosso G, Bei R, Mistretta A, et al. Effects of vitamin C on health: a review of evidence[J]. Front Bioscience, 2013, 18: 1017-1029.

[16] 董圓圓.增銨營(yíng)養(yǎng)對(duì)番茄植株內(nèi)硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶及有機(jī)酸含量的影響[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2006.

[17] 徐新娟.氮素形態(tài)對(duì)番茄果實(shí)生長(zhǎng)和有機(jī)酸代謝動(dòng)態(tài)變化的影響[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.

[18] 徐鶴林,李景富.中國(guó)番茄[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2007.

[19] 趙懷勇,李群,張紅菊.加工番茄可溶性固形物含量相關(guān)因素研究[J].北方園藝,2007,3(2):22-24.

[20] 牛曉麗,周振江,李瑞,等.根系分區(qū)交替灌溉條件下水肥供應(yīng)對(duì)番茄可溶性固形物含量的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,45(5):893-901.

[21] Clements W T, Lee S R, Bloomer R J. Nitrate ingestion: a review of the health and physical performance effects[J]. Nutrients, 2014, 6(11): 5224-5264.

[22] Bryan N S, Ivy J L. Inorganic nitrite and nitrate: evidence to support consideration as dietary nutrients[J]. Nutrients Research, 2015, 35(8): 643-654.

[23] 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):2007-2014.

[24] 邱孝煊,黃東風(fēng),蔡順香,等.施肥對(duì)蔬菜硝酸鹽累積的影響研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2004,12(2):111-114.

[25] 陳選陽(yáng),張招娟,鄭佳偉,等.水培對(duì)葉菜型甘薯莖尖營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與硝酸鹽含量的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,46(17):3736-3742.

[26] Hirschi K D. Nutrient biofortification of food crops[J]. Annual Reviews of Nutrition, 2009, 29: 401-421.

[27] White P J, Broadley M R. Biofortifying crops with essential mineral elements[J]. Trends of Plant Science, 2005, 10(12): 586-593.

(責(zé)任編輯:黃榮華)

Effect of Cocopeat Planting Model Based on Integrative Water and Fertilizer Technology on Quality of Vegetables in Solar Greenhouse

ZHANG Lei1, LI Wen-hu1, FAN Miao-zhen1, WANG Xu-tong1, JIANG Fei-hang1, SI Long-ting1,2*

(1. Jiangsu Greenport Modern Agricultural Development Limited Company, Suqian 223800, China;2. College of Horticulture, Shenyang Agriculture University, Shenyang 110866, China)

Abstract：The effect on quality of 7 kinds of vegetables were tested by cocopeat planting model based on integrative water and fertilizer technology. The results showed that the contents of soluble sugar, vitamin C, soluble solids and mineral elements were improved under this new cocopeat planting model, and the content change of soluble proteins, organic acids and nitrate showed the difference of varieties. The new cocopeat planting model could improve the nutritional quality of vegetables in solar greenhouse.

Key words：Facility cultivation; Integrative water and fertilizer technology; Precise fertilization; Vegetables; Nutrient quality

收稿日期：2015-09-24

基金項(xiàng)目：江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)“高效蔬菜無(wú)土栽培成套技術(shù)與裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”(BA2014147)。

作者簡(jiǎn)介：張磊(1985─),男,河南唐河人,農(nóng)藝師,博士,主要從事蔬菜抗病品種選育工作。*通訊作者:司龍亭。

中圖分類號(hào)：S626.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-8581(2016)04-0007-04