沈虹++王磊++苗艷++尤超++汪亞++劉濤++孫朋朋++孫錦

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.051

摘要：以不添加海藻渣的成品醋糟基質為對照，將海藻渣和成品醋糟基質按不同體積比混配，設置15個處理，研究海藻渣對菠菜生長和品質的影響。結果表明，隨著海藻渣用量的增加，與CK相比，除T2無變化外，各處理的混配基質容重均呈上升趨勢；與CK相比，總孔隙度均有增加；通氣孔隙呈增加趨勢（T1、T5除外）；T1～T7處理的持水孔隙有所增加，而T8～T14的持水孔隙有所下降；此外與CK相比，基質pH值、電導率值、總氮含量均有所增加。與CK相比，菠菜的地上部鮮質量呈先降低（T1～T6）后增加（T7～T11）再降低（T12～14）的趨勢；地上部干質量與地上部鮮質量變化趨勢相似；根鮮質量和根干質量變化幅度較大。當海藻渣添加量為15%時，菠菜干、鮮質量最大，產量最高；醋糟基質中添加海藻渣可明顯降低菠菜中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的含量而且隨著海藻渣添加量的增加而降低；添加15%海藻渣混配基質栽培菠菜可顯著提高菠菜植株體內的可溶性蛋白和有機酸含量，而對可溶性糖和草酸含量影響不顯著。

關鍵詞：海藻渣；菠菜；生長；品質；孔隙度；硝酸鹽

中圖分類號： S636.104文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0196-04

收稿日期：2015-09-02

基金項目：江蘇省宿遷市科技計劃（編號：L201309）；江蘇省重大創(chuàng)新載體項目（編號：BY2011012）；江蘇省前瞻性聯合研究項目（編號：BY2013071）；江蘇省農業(yè)三新工程（編號：SXGC[2014]256、SXGC[2015]270）；江蘇省宿遷市科技基礎設施建設項目（編號：M201419）。

作者簡介：沈虹（1986—），女，江蘇宿遷人，碩士，助理研究員，從事蔬菜遺傳育種與生物技術研究。E-mail：sh1006604@126.com。

通信作者：孫錦，博士，副教授，主要從事設施園藝及蔬菜生理研究。Tel：（0527）84834100；E-mail：jinsun@njau.edu.cn。海藻渣是指海藻酸鈉生產過程中，浸泡后的海帶經過堿液消化，粗過濾得到的不溶性組分及膠液經稀釋、發(fā)泡、漂浮后得到的懸浮性固體組分[1]。作為一種海洋資源利用后的工業(yè)廢棄產物，海藻渣特有的有效活性成分，含粗蛋白約20%、粗纖維約50%、灰分約3%[2]。方金等研究發(fā)現，純海藻渣營養(yǎng)元素含量高于純草炭和蛭石[3]。目前有關海藻渣的利用已逐漸引起人們的關注，包括有機肥料生產[2]、育苗基質的制備[3]、巖藻聚糖硫酸酯的提取[4]、乙醇的制備[5-6]、漁用飼料和動物飼料[7]、膳食纖維原料[8]等。張俊杰等就海藻渣在吸附劑、堆肥生產有機肥、膳食纖維原料等方面進行了展望[1]；李悅等研究發(fā)現，海藻渣發(fā)酵生產的有機肥可明顯改善白菜的生長性狀[2]；方金等研究發(fā)現，特定比例的海藻渣和草炭、蛭石混配應用于黃瓜育苗，有利于黃瓜幼苗的生長和營養(yǎng)品質的提升[3]。這些研究表明，海藻渣富含有機質、水分和營養(yǎng)元素，具有成為育苗及栽培基質的應用潛力。

菠菜（Spinacia oleracea L.）是一種重要的經濟作物，營養(yǎng)價值極高，被人們譽為“蔬菜之王”。目前，我國蔬菜生產中氮肥施用量過高造成了一些蔬菜，特別是葉菜類蔬菜硝酸鹽含量過高。已有研究表明，菠菜是喜硝作物，很容易累積硝酸鹽，屬于高硝酸鹽累積型蔬菜[9]。硝酸鹽進入人體后可還原成亞硝態(tài)氮，進入血液將血紅蛋白中的低鐵氧化成高鐵，使人患高鐵血紅蛋白癥，并且硝酸鹽是致癌物亞硝胺的前體，易誘發(fā)人體消化系統(tǒng)癌變[10]。草酸是植物體內普遍存在的一種組分，但在蔬菜作物中積累的草酸卻被認為是人體的一種毒素和抗營養(yǎng)因子，人體長期攝入富含草酸的蔬菜可能會引起Ca、Fe、Mg、Cu等礦質元素的缺乏以及一系列疾病[10-11]。菠菜已被證實含有草酸，屬于草酸累積型蔬菜[12-13]。因此，降低菠菜中硝酸鹽和草酸含量一直是菠菜生產中面臨的主要問題。研究表明，海藻提取物具有降低菠菜體內硝酸鹽含量的作用[14]，然而，關于海藻渣作為無土栽培基質組分進行蔬菜生產的報道很少。本試驗以醋糟基質為主料，按照不同的比例添加海藻渣進行混配，研究海藻渣對菠菜生長和品質的影響，以期篩選出適宜菠菜生長并且能夠改善其品質的海藻渣基質配方，為海藻渣在蔬菜作物栽培中的利用提供試驗依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗所用發(fā)酵腐熟的海藻渣原料由山東潔晶集團股份有限公司提供，成品醋糟基質由鎮(zhèn)江培蕾基質科技發(fā)展有限公司提供。成品醋糟基質容重為0.29 g/cm3，孔隙度為 61.58%，pH值為6.55，電導率值為2.10 mS/cm，氮含量為6.18 g/kg。海藻渣的容重為0.657 g/cm3，總孔隙度為6751%，水氣比為16.06，pH值為7.33，電導率為 17.43 mS/cm，氮為3.06%。試驗選用的菠菜品種為全能菠菜，種子購自市場。

1.2試驗方法

試驗于2014年10月至2015年2月在南京農業(yè)大學牌樓試驗基地進行。將成品醋糟基質和海藻渣按不同體積比例混配，設置15個處理，即海藻渣添加量分別是0、1%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，以不添加海藻渣的成品醋糟基質為對照（CK）。

選出飽滿、整齊一致的菠菜種子，先在50 ℃溫水中浸種2 h，再在室溫下浸種22 h，置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，在18 ℃恒溫箱中黑暗催芽。采用完全隨機區(qū)組試驗設計方法，選取發(fā)芽一致的種子播種于15孔穴盤，每穴1粒，每處理播種1盤，重復3次。每隔2 d于上午澆灌清水1次，以不滲出穴盤為準，整個栽培期間不施用任何肥料。溫室內的溫度 28～18 ℃、光—暗周期10 h—14 h、白天平均光照強度為 400 μmol/（m2·s）。

1.3測定項目與方法

1.3.1基質理化性質分別在播種前和采收后取各處理混配的基質樣品，過2 mm篩，置于陰涼處風干，測定各處理基質的理化性狀。參照郭世榮的方法測定基質的容重與孔隙度[15]，采用浸提法測定基質電導率值和pH值[16]，采用凱氏定氮法測定全氮含量[17]。

1.3.2生長指標菠菜植株9張真葉時，每個處理隨機取樣3株，將植株攜帶的基質用自來水沖洗2～3次，再用無菌蒸餾水清洗2次，用吸水紙吸干后稱量全株鮮質量、地上部鮮質量、地下部鮮質量；105 ℃殺青15 min，75 ℃烘干至恒質量稱量全株干質量、地上部干質量、地下部干質量。

1.3.2品質指標隨機選取菠菜植株從心葉往下數第4、第5張真葉，洗凈并測定品質指標，所有指標均重復測定3次，取其平均值。新鮮葉片剪去主葉脈，其余部分剪碎混合，用于各品質指標的測定。采用水楊酸法測定硝酸鹽含量[18]；胺光法測定亞硝酸鹽含量[19]；酸堿滴定法測定有機酸含量[18]；考馬斯亮藍染色法測定可溶性蛋白含量[18]；蒽酮比色法測定可溶性糖含量[18]；高效液相色譜法測定草酸含量[20]。

1.4數據分析

采用Microsoft Excel 2007軟件進行數據分析、繪圖，用SAS軟件進行單因素方差分析，并對平均數用Duncans新復極差法（P<0.05）進行多重比較。

2結果與分析

2.1海藻渣混配基質的理化性狀

由表1可知，15個處理基質容重在0.29～0.51 g/cm3，總孔隙度在61.58%～71.22%之間。郭世榮等認為，小于 0.25 g/cm3 屬于低容重基質，0.25～0.75 g/cm3屬于中容重基質，大于0.75 g/cm3屬于高容重基質[21]。15個處理基質容重和總孔隙度都在蔬菜無土栽培的理想基質范圍內（容重和總孔隙度分別為0.1～0.8 g/cm3和54%～96%）[21]。通過對比栽培前后容重變化情況發(fā)現T2、T4～T9、T11處理的容重變化幅度較小，為0～0.02 g/cm3，小于或等于CK的變化值，說明添加海藻渣量為2%～25%之間時基質容重穩(wěn)定性較好。其中，純成品醋糟基質（CK）的容重較小，隨著基質中海藻渣添加量的增加（CK→T14），與CK相比，各處理的基質容重呈上升趨勢（除T2外）。而且隨著海藻渣添加量的增加，與CK相比，各處理的基質總孔隙度均有增加，通氣孔隙呈增加趨勢（T1、T5除外），T1～T7處理的持水孔隙有所增加，而T8～T14的持水孔隙有所下降。

由表2可知，隨著海藻渣含量的增加，與CK相比，基質pH值、電導率值、總氮含量均有所增加。pH值栽培前后差異不大，說明混配基質緩沖性較好。

2.2海藻渣混配基質對菠菜生長的影響

由表3可知，隨著海藻渣用量的增加，與CK相比，菠菜的地上部鮮質量呈先降低（T1～T6）后增加（T7～T11）再降低（T12～T14）的趨勢；與CK相比，地上部干質量也呈類似趨勢；根鮮質量和根干質量變化幅度較大。其中，15%海藻渣添加量（T7）的地上部鮮質量和干質量顯著高于其他組，與CK相比分別提高77.27%和71.09%；全株鮮質量和干質量與CK相比分別提高 63.42% 和59.30%，而根鮮質量和干質量是10%海藻渣添加量（T6）最大，但與15%海藻渣添加量（T7）差異不顯著。可見，T7處理是適宜菠菜生長的基質配比。

2.3海藻渣混配基質對菠菜全氮含量的影響

由表4可見，醋糟基質中添加海藻渣可明顯降低菠菜植株中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的含量。隨著海藻渣添加量增加硝態(tài)氮含量降低至0.95 mg/g。經方差比較分析發(fā)現，添加海藻渣后各處理的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮含量與CK均存在顯著差異（T10和T12的硝態(tài)氮含量除外）， 說明在一定范圍內添加海藻渣可顯著降低菠菜植株的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮含量，其中T7處理（海藻渣添加量為15%時）的菠菜植株硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮含量均表現出低水平。

2.4海藻渣混配基質對菠菜品質的影響

由表5可以看出，添加15%海藻渣混配基質栽培菠菜可顯著提高菠菜植株體內的可溶性蛋白和有機酸含量，分別比對照提高99.32%和49.93%，而對可溶性糖和草酸含量沒有顯著影響。

3結論與討論

隨著無土栽培技術的迅速發(fā)展，園藝基質需求激增，因地制宜開采利用當地有機廢棄物資源，已經成為我國設施農業(yè)發(fā)展的迫切需求以及作物栽培介質的重要發(fā)展方向[22]。醋糟基質是優(yōu)質園藝基質，其營養(yǎng)豐富，但是純醋糟基質酸性強、顆粒粗、通氣孔隙度大、保水保肥性差，不宜單獨作為基質使用，目前多采用醋糟復配基質生產[23]。海藻渣是一種海洋資源利用后的工業(yè)廢棄產物，資源豐富，具有較高的營養(yǎng)成分。將海藻渣和醋糟基質混配進行園藝作物育苗及栽培具有廣闊的應用前景。

固體基質栽培成功的關鍵是要具備較好的理化性狀，符合作物的生長要求[16]?；|物理性狀主要有容重、總孔隙度、通氣孔隙和持水孔隙等，這些指標直接反映了基質中水分和空氣的含量。本研究結果顯示，在醋糟基質中添加一定量的海藻渣基質，使混配基質的容重增加、通氣孔隙增加、持水孔隙降低，這可能是因為海藻渣容重較高、顆粒較大，在增加了混配基質通氣孔隙度的同時，降低持水孔隙度?？梢?，適量的海藻渣在一定程度上協調了通氣孔隙和持水孔隙的比例。

除了物理性狀，基質的化學性狀也對植物生長起著至關重要的作用。pH值以呈中性或者弱酸性為宜，因在堿性條件下微量元素的有效性降低。本試驗添加海藻渣，使得混配基質的pH值增加，因此海藻渣的添加量要適宜，以便把pH值控制在作物需求范圍內。電導率值是有機廢棄物基質應用于育苗或栽培基質的主要限制因子[24]。電導率值過低，表示水溶離子總濃度過小，不能為作物提供充足的礦質元素；電導率值過高，可能導致植物出現燒根現象，不能保證植物正常生長[25]。劉超杰等根據Abad等測定電導率值的方法[26]，估算基質與水比例1 ∶5（質量 ∶體積）測定時，理想基質的電導率值上限應為6.5 mS/cm[27]。本試驗中，添加海藻渣混配基質的電導率值均小于4.3 mS/cm，符合劉超杰等提出的有機基質電導率值質量標準[27]?；|養(yǎng)分供應對作物生長具有舉足輕重的作用，直接影響作物的產量和品質，本試驗結果表明，醋糟基質中添加海藻渣使混配基質中氮含量增加，但并非氮含量最高的處理組菠菜產量最高。因此，選擇調配育苗基質時，要綜合考慮基質的各項理化性狀，不能單純通過氮含量或某項指標的高低來衡量。

試驗表明基質特性是影響作物生長的制約因素，基質材料的配比不同，幼苗的地上部與地下部的干物質量、光合作用、營養(yǎng)品質等也不相同[28]。本研究結果也表明，不同配比的海藻渣和醋糟混配基質對菠菜生長和品質的影響也不同。已有研究表明，海藻提取物含有豐富的氨基酸、礦物質、多糖、維生素及生物活性物質，具有促進作物生長發(fā)育、增強抗逆性、提高產量、改善品質的作用[29-30]。本研究發(fā)現添加一定比例的海藻渣可明顯促進菠菜的地上部及地下部鮮質量和干質量的增加，提高菠菜的產量。研究表明，海藻提取物能夠促進植物生長，這與其含有豐富的生物活性物質、大量元素和微量元素有密不可分的關系[31]。趙魯等研究發(fā)現，海藻提取物可以顯著促進生菜對氮、磷、鉀的吸收，顯著提高莖粗、根長、株高、葉片數、干鮮質量[31]。方金等研究也發(fā)現，添加海藻渣的蛭石和草炭混配基質，不僅增加了混配基質中的營養(yǎng)元素含量，也使混配基質的容重、水氣比等物理性質得到改善，從而促進黃瓜幼苗的生長[3]。由此可以推斷，海藻渣營養(yǎng)元素豐富，含有特有的活性物質，因此添加一定比例海藻渣的醋糟基質能夠促進菠菜生長。

硝酸鹽及亞硝酸鹽對人體的危害已被大量研究所證實[32-33]。菠菜屬于喜硝作物，很容易累積硝酸鹽及亞硝酸鹽[34]。硝酸鹽在蔬菜中的累積取決于根、莖、葉對硝酸鹽的吸收與輸送以及對硝態(tài)氮（NO3-N）的同化作用[35]。除了選育低硝酸鹽累積品種外，農藝措施在降低蔬菜硝酸鹽含量上具有重要的作用[36]。本研究發(fā)現，添加海藻渣可顯著降低菠菜中硝酸鹽及亞硝酸鹽的含量。孫錦等研究發(fā)現，海藻提取物能顯著降低菠菜硝酸鹽含量、并且海藻提取物用量與硝酸鹽含量呈直線負相關，并認為海藻提取物能降低菠菜硝酸鹽含量是因為增強了硝酸還原酶的活性，在硝酸還原酶的作用下，促進菠菜體內積累的硝酸鹽轉化或代謝[14]。本研究中海藻渣顯著降低了硝酸鹽、亞硝酸鹽含量，是否與之降低硝酸還原酶活性有關，還需要進一步研究。可溶性蛋白、有機酸、可溶性糖、硝酸鹽和草酸是反映菠菜營養(yǎng)品質的重要指標，其含量直接決定著菠菜口味，并對后期的貯藏和運輸有著重要影響。已有的研究表明海藻提取物對蔬菜具有提早采收、增加產量、改善品質的作用[37-39]。本研究也發(fā)現，添加15%海藻渣可顯著提高菠菜可溶性蛋白和有機酸的含量，說明海藻渣在一定程度上可改善菠菜的品質。

綜上所述，將海藻渣加入醋糟基質中，不僅使混配基質的容重、水氣比等物理性質得到改善，還可增加混配基質中的營養(yǎng)元素含量，其中添加15%海藻渣的醋糟混配基質，不僅有效改善了混配基質的容重、孔隙度、pH值、電導率值等理化性質，而且促進菠菜生長，提高產量，并且有效降低了菠菜植株體內的硝酸鹽、亞硝酸鹽含量，提高了品質，這對解決菠菜生產中硝酸鹽、亞硝酸鹽積累超標的問題提供了重要依據。

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