李聰聰 吉家曾 丁慧霞 陳增舉 彭 旭
(廣州市八斗農(nóng)業(yè)科技有限公司,廣東省廣州市 510000)
生菜因生長(zhǎng)周期短、易于管理、產(chǎn)量高等特征成為了植物工廠中主要的栽培葉菜[1]。目前,大多數(shù)生菜水培采用的是葉菜營(yíng)養(yǎng)液配方,很多學(xué)者通過對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的基礎(chǔ)配方進(jìn)行改良,促進(jìn)了生菜的生長(zhǎng)發(fā)育,提高了生菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[2]。硅是植物生長(zhǎng)所需的重要元素,施用硅肥后,不僅能使農(nóng)作物的莖、葉挺直,促進(jìn)葉片光合作用,而且能調(diào)節(jié)氣孔關(guān)閉,提高農(nóng)作物抗性。此外,硅肥中還含有較多的鈣、鎂和一定的微量元素,對(duì)農(nóng)作物有復(fù)合營(yíng)養(yǎng)作用[3]。
大量研究表明,施用硅肥對(duì)果菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及口味有明顯的改善作用。例如,高熙等[4]發(fā)現(xiàn)將硅肥作基肥施用,能促進(jìn)草莓營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),草莓的維生素C 含量可增加11.1%~12.7%;龍斌等[5]研究發(fā)現(xiàn),施用硅肥可使番茄增產(chǎn)4.25%~11.37%;王岐山等[6]研究發(fā)現(xiàn),在蔬菜生長(zhǎng)盛期根外噴施水溶性硅肥,可使茄果類蔬菜產(chǎn)量增加2 0%,葉菜類蔬菜增產(chǎn)約10%。但目前大多數(shù)研究是以基質(zhì)添加硅肥或葉面噴施水溶性硅肥為主,有關(guān)營(yíng)養(yǎng)液中直接添加硅肥的研究還鮮有涉及,且施用硅肥對(duì)水培生菜的影響也未見報(bào)道。鑒于此,筆者以羅馬生菜為試驗(yàn)材料,采用深液流水培栽培方式,對(duì)不同濃度硅肥對(duì)生菜的生長(zhǎng)發(fā)育及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響進(jìn)行探究,旨在篩選出生菜水培營(yíng)養(yǎng)液中最適的硅肥濃度,從而為植物工廠中水培生菜提供參考。
試驗(yàn)設(shè)在廣州市八斗農(nóng)業(yè)科技有限公司栽培實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。供試材料為羅馬生菜(購(gòu)于北京鼎豐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司)。生菜于2018 年8 月24 日采用海綿塊播種,培育15 d后(9 月8 日),選取長(zhǎng)勢(shì)一致的健壯幼苗移至水培槽中(55 cm×37 cm×7 cm),用1 mol/L 的氯化氫溶液將營(yíng)養(yǎng)液pH 調(diào)至適宜范圍,每個(gè)水培槽中種植生菜12株。營(yíng)養(yǎng)液采用華南農(nóng)業(yè)大學(xué)葉菜改良營(yíng)養(yǎng)液配方;光照采用紅藍(lán)復(fù)合的LED 燈,光照強(qiáng)度為250 umol/(m2·s);用氣泵每2 h 往營(yíng)養(yǎng)液中充氣15 min,以保證營(yíng)養(yǎng)液中有充足的氧氣。
試驗(yàn)設(shè)4 個(gè)不同硅肥(分析純Na2SiO3·9H2O)濃度處理:(CK)0 mmol/L、(1)0.5 mmol/L、(2)1.0 mmol/L、(3)1.5 mmol/L。每處理重復(fù) 3 次。
于定植后22 d(9 月30 日),每處理隨機(jī)選取3株生菜,分別測(cè)定地上部鮮重、根鮮重、地上部干重、根干重、株高、最大功能葉長(zhǎng)和寬、葉片數(shù)。
取新鮮的生菜葉片測(cè)定其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),分別采用水楊酸分光光度計(jì)比色法和蒽酮比色法測(cè)定生菜葉片中的硝酸鹽含量和可溶性糖含量,采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定生菜葉片中的維生素C 含量,采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定生菜葉片中的可溶性蛋白含量。每處理測(cè)定3 次。
采用Excel 2007 和SPSS 17.0 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
由表1可知,營(yíng)養(yǎng)液中添加硅肥的3個(gè)處理的羅馬生菜地上部鮮重均較CK 有所提高,地上部鮮重表現(xiàn)為處理(1)>處理(2)>處理(3)>CK,其中,處理(1)、處理(2)的生菜地上部鮮重分別比CK增加30.08%、20.71%,且差異達(dá)顯著水平。根鮮重表現(xiàn)為處理(3)>CK>處理(1)>處理(2),其中處理(3)的生菜根鮮重為4 個(gè)處理最高,且與其它處理間差異達(dá)顯著水平。地上部干重表現(xiàn)為處理(2)>處理(1)>處理(3)>CK,其中處理(2)、處理(1)的生菜地上部干重分別比CK 增加17.22%、12.09%,且差異達(dá)顯著水平。根干重表現(xiàn)為處理(3)>處理(1)>CK>處理(2),各處理間差異不顯著。
表1 不同濃度硅肥對(duì)生菜生物量的影響 (單位:g)
由表2 可知,株高表現(xiàn)為處理(1)>處理(2)>CK>處理(3),各處理間差異不顯著。最大葉葉長(zhǎng)表現(xiàn)為處理(1)>CK>處理(2)>處理(3),各處理間差異不顯著。最大葉葉寬表現(xiàn)為處理(1)>處理(3)>CK>處理(2),處理(1)與處理(2)間差異達(dá)顯著水平。葉片數(shù)表現(xiàn)為處理(1)>處理(2)>CK>處理(3),其中處理(3)的葉片數(shù)顯著少于比其它處理。
表2 不同濃度硅肥對(duì)生菜生長(zhǎng)形態(tài)的影響
由表3可知,營(yíng)養(yǎng)液中添加硅肥后羅馬生菜葉片中的硝酸鹽含量顯著低于CK,處理(1)、處理(2)、處理(3)的生菜葉片中硝酸鹽含量分別比CK 降低32.87%、25.70%、25.87%。處理(1)、處理(2)、處理(3)的生菜葉片中可溶性糖含量分別較CK 增加33.02%、10.80%、18.98%,其中,處理(1)的生菜葉片中可溶性糖含量顯著高于CK 和處理(2)。維生素 C 含量表現(xiàn)為處理(1)>處理(2)>CK >處理(3),其中,處理(1)的生菜葉片中維生素C 含量較CK 顯著增加25.2%。
表3 不同濃度硅肥對(duì)生菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響
有研究表明,在一定濃度硅肥的作用下,植物根系活力有所提高;肥料中添加硅元素后可促進(jìn)植物對(duì)磷、鉀等元素的吸收,改善植株內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)條件,從而促進(jìn)植物生物量的增加[7]。而本試驗(yàn)中,在水培營(yíng)養(yǎng)液中添加硅肥后,羅馬生菜的地上生物量顯著增加,尤其是處理(1),羅馬生菜的株高、葉片形態(tài)及葉片數(shù)均比CK有所增長(zhǎng)。盧剛[8]發(fā)現(xiàn),肥料中添加硅元素有利于提高植物的光合作用,魏國(guó)強(qiáng)[9]發(fā)現(xiàn),肥料中添加硅肥能增加黃瓜葉片中葉綠素含量,提高抗氧化酶含量。上述研究和本試驗(yàn)結(jié)果均表明,硅能參與植物的生長(zhǎng)代謝,從而促進(jìn)植物生物量的增加。
劉緩等[10]發(fā)現(xiàn),黃瓜中硝酸鹽含量的降低與硅肥濃度有一定的相關(guān)性。而本試驗(yàn)結(jié)果表明,在水培營(yíng)養(yǎng)液中添加硅肥能有效降低生菜葉片中的硝酸鹽含量,且添加的硅肥濃度越低,生菜葉片中的硝酸鹽含量越低,這可能是因?yàn)楣璺蕽舛冗^高對(duì)生菜產(chǎn)生了離子毒害作用。而分析生菜葉片中硝酸鹽含量降低的主要原因,可能是在營(yíng)養(yǎng)液中添加硅肥后,影響了生菜根部對(duì)營(yíng)養(yǎng)液中氮素的吸收和轉(zhuǎn)化,也有可能是硅參與了植物體內(nèi)的氮代謝。
硅肥能提高果蔬的維生素C和可溶性糖含量已成為很多學(xué)者的共識(shí)(已有多處報(bào)道),如王苗苗等[11]認(rèn)為,硅肥能提高黃瓜果實(shí)中可溶性糖和維生素C 的含量,但其機(jī)理尚未研究清楚。而本試驗(yàn)結(jié)果亦表明,硅肥能提高羅馬生菜葉片中可溶性糖含量和維生素C含量,這對(duì)改善水培生菜的風(fēng)味有重要作用。在水培營(yíng)養(yǎng)液中添加硅肥可提高生菜葉片中的可溶性糖含量,這可能是因?yàn)楣杩商岣呦跛徇€原酶活性,改善植株對(duì)氮素的同化和配置,使植株吸收的氮素很少以硝態(tài)氮形式存在,進(jìn)而提高了生菜葉片中的可溶性糖含量。
綜上,在水培營(yíng)養(yǎng)液中添加一定濃度的硅肥后,可有效提高生菜的生物量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),其最適添加濃度為0.5 mmol/L。