馮小嬌,劉 嶧,李樹和,吳 濤
(天津農學院 園藝園林學院,天津 300384)
酸漿(Physalis alkekengiL.)為茄科酸漿屬多年生直立草本植物,它的實用價值很高,可用于食用、醫(yī)療和裝飾,并具有一定的加工和實用價值[1]。果實富含維生素C、檸檬酸、草酸、類胡蘿卜素、漿果紅、植物甾醇A和B[2]。近年來,我國設施溫室規(guī)模和數量不斷增加,多年的設施蔬菜栽培,加上溫室固定帶來的局限性,以及追求溫室栽培高效益的多次種植,因此很難進行科學輪作,導致病蟲害發(fā)生、土壤鹽堿化逐漸加重,造成土壤和環(huán)境污染風險,這不僅威脅到食品的安全生產,還降低了產量并影響了產品質量。生產的產品不能適應現代的消費需求,這些問題給生產無污染的綠色蔬菜帶來了很大困難。無土栽培技術的出現為這一問題提供了解決方案[3]。
目前,國內無土栽培技術主要以固體基質栽培為主,與水培和霧培相比,需要投資的費用較少、成本較低。此外,基質栽培有較強的緩沖能力和透明度,對土壤環(huán)境變化具有良好的適應能力,所以影響最廣、推廣面積最大,該設備比水培法和霧培法更實用。從國內現狀來看,基質栽培是目前最實用的方法[4-6]。鄭劍超等[7]通過對基質栽培和土壤栽培作對比研究,發(fā)現基質栽培更具有優(yōu)勢,其葉面積、根長和根鮮重顯著高于土壤栽培。此外,它還有助于辣椒的生長發(fā)育,并促進根系的生長,使植株地面與地下生長更加協(xié)調。劉中良等[8]通過試驗發(fā)現,基質栽培與土壤栽培相比,有3點優(yōu)勢,一是可以提高番茄的凈光合速率;二是能夠提高番茄的品質;三是可提高番茄紅素和維生素C含量。董曉濤和楊志[9]通過試驗研究發(fā)現,2種濃度的發(fā)酵液澆灌茄子,最終茄子植株生長情況較好,并且增加了結果量,還保證了市場效益。吳東升等[10]通過試驗結果發(fā)現,在番茄果實含糖量、維生素C含量和可溶性蛋白含量等指標上,1/2園試配方處理的番茄顯著高于清水對照處理組;提高了番茄果實的品質。La?t?vka等[11]發(fā)現隨著營養(yǎng)液濃度的增加,相對增長率也隨之增加。因此在開發(fā)營養(yǎng)液產品時,有必要針對不同的蔬菜品種和基質類型選擇合適的營養(yǎng)液濃度,以使基質栽培的收益最大化。
以上試驗只針對茄科植物中茄子、辣椒和番茄進行了相關研究,都沒有針對酸漿進行營養(yǎng)液濃度方面的研究。在此基礎上,本試驗嘗試通過對日本山崎茄子配方(1978)不同濃度下酸漿生長指標與生理指標進行研究與分析,旨在探明基于固體基質無土栽培技術下適宜酸漿生長的營養(yǎng)液濃度,為進一步的研究提供參考,也為生產奠定理論基礎。
F1代雜交大黃姑娘,在種子催芽箱中以29 ℃催芽4 d后播種,播種后45 d達到三葉一心開始定植。
1.1.1 供試基質 復合基質。
1.1.2 栽培槽大小 栽培槽規(guī)格為50 cm×25 cm×20 cm。
1.1.3 供試配方 日本山崎茄子配方(1978),以下簡稱“山崎配方”。
1.1.4 供試儀器 鋼卷尺、游標卡尺、分光光度計、離心機、烘箱和天平等。
1.1.5 試驗設計 該試驗為單因素試驗,山崎配方營養(yǎng)液濃度的6個水平分別為B0:0劑量;B1:1/4劑量;B2:1/2劑量;B3:1劑量;B4:3/2劑量;B5:2劑量;重復3次,共18個小區(qū),每個小區(qū)3個栽培槽,每個小區(qū)種有6株酸漿。試驗用地為現代溫室“苗床間”,由于試驗位置距墻體較遠,考慮育苗床寬度及栽培槽大小,因此試驗沿南北向設置區(qū)組。
1.2.1 測定指標 試驗定植時間為2019年10月中旬,開花時間為2019年12月下旬;定植后第27天,在每個區(qū)組的各處理中分別選取長勢一致的4株酸漿,使用鋼卷尺測其株高,游標卡尺測其莖粗,生長前期每7 d測定1次,中后期每隔14 d測定1次,直至營養(yǎng)生長結束停止測定;待到生殖生長開始后,在每個區(qū)組的各處理中分別選取4株測其葉片數;在每個區(qū)組的各處理中分別選取3片來自不同植株的葉片測其葉綠素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、含水量、CAT及POD活性,求平均值后通過單因素隨機區(qū)組設計資料的方差分析,進行顯著性測驗,比較差異。
1.2.2 測定方法 酸漿地上部株高、莖粗分別使用鋼卷尺和游標卡尺進行測定;葉片數通過直接觀察記錄;葉片葉綠素含量采用分光光度計法測定;葉片可溶性蛋白采用考馬斯亮藍法測定;葉片可溶性糖含量采用蒽酮法測定;葉片含水量采用烘箱測定;葉片POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測定;葉片CAT活性采用差減法測定[12]。
試驗數據使用數據分析軟件SPSS20.0進行單因素方差分析與差異顯著性比較,使用Word 2010、Excel 2010進行制表和繪圖。
在植物形態(tài)學調查工作中,一般把株高、莖粗作為基本的指標,二者均可以很好的體現植物生長情況。如圖1所示,澆灌不同濃度營養(yǎng)液對于酸漿株高有一定影響,表現為1/2劑量營養(yǎng)液澆灌處理定植后的各個階段株高最高,其次為1/4劑量,2劑量最低。對于莖粗的影響,不同濃度處理下的酸漿植株莖粗差異不顯著,定植后,前期以3/2劑量處理莖粗最粗,后期以1劑量最粗,其次為1/2劑量。結果表明,選用適當濃度營養(yǎng)液澆灌,可以利于植株株高的生長,本試驗以1/2劑量最好。
圖1 不同營養(yǎng)液濃度對酸漿地上部平均株高、莖粗的影響
如表1所示,山崎配方濃度1/2劑量與2劑量、1/2劑量與CK之間的酸漿平均葉片數差異達到顯著水平,平均葉片數隨著營養(yǎng)液濃度的增加呈先增后減的趨勢,平均葉片數最多的處理為1/2劑量,平均葉片數最少的處理為2劑量。
施用不同濃度營養(yǎng)液的酸漿葉片平均葉綠素含量差異達到顯著水平。施加營養(yǎng)液的酸漿平均葉綠素含量極顯著高于清水對照組,在1/4劑量到1/2劑量之間,隨著濃度增加,平均葉綠素含量增加,超過1/2劑量,隨著濃度增加,平均葉綠素含量有所減少。
施用山崎配方1/4劑量與2劑量處理之間的酸漿葉片平均可溶性蛋白含量差異達到顯著水平。平均可溶性蛋白含量最高的處理為2劑量,平均可溶性蛋白含量最低的處理為1/4劑量。
施用不同濃度營養(yǎng)液的酸漿葉片平均可溶性糖含量差異不顯著。平均可溶性糖含量最高的處理為1/4劑量,平均可溶性糖含量最低的處理為1/2劑量。
表1 不同濃度營養(yǎng)液處理間的葉片數、葉綠素、可溶性蛋白、可溶性糖含量差異
如表2所示,施用不同濃度營養(yǎng)液的酸漿葉片平均葉片含水量差異不顯著。平均葉片含水量最多的處理為1/2劑量,平均葉片含水量最少的處理為2劑量。
施用不同濃度營養(yǎng)液的酸漿葉片平均CAT活性差異不顯著,平均CAT活性最強的處理為1/4劑量,平均CAT活性最弱的處理為1/2劑量。
施用山崎配方處理CK、1/4劑量與1/2劑量、1劑量之間的酸漿葉片平均POD活性差異達到極顯著水平,處理CK、1/4劑量與1/2劑量、1劑量、3/2劑量、2劑量之間的酸漿葉片平均POD活性差異達到顯著水平。其中當處理為1/4劑量時,平均POD活性最強,濃度為1/2劑量時,平均POD活性最弱。
表2 不同濃度營養(yǎng)液處理間的葉片含水量、CAT、POD活性差異
株高是植物的形態(tài)指標之一,可以直觀地反映植物在特定生長時期的生長和養(yǎng)分吸收情況[13]。本試驗使用山崎配方的6種濃度對酸漿生長的影響進行研究,結果表明,隨著濃度的增加,株高呈先增后減的趨勢,以1/2劑量最高,這一結果與石磊等[14]研究結果基本一致,與季延海等[15]研究結果相反,造成這一結果是與季延海等[15]的試驗營養(yǎng)液濃度的設置區(qū)間有關,其設置的最小濃度為1/2計量。因此,試驗結果和本試驗在某種程度上相同;與王鐵臣等[16]研究結果局部相同,造成這一結果可能是由于試驗營養(yǎng)液澆灌的體積不同所致。由此可見,過高濃度的營養(yǎng)液對植株的增長生長具有一定的抑制作用,造成這一結果可能與高濃度營養(yǎng)液具有較高的滲透壓,從而不利于植株根系的生長,造成對于養(yǎng)分的吸收能力減弱。因此,在今后的生產中需要控制好營養(yǎng)液的濃度,以便在節(jié)約成本的同時達到較好的生產效益。
莖粗是光合作用導致干物質積累最直觀的形態(tài)學指標。本試驗結果發(fā)現,酸漿營養(yǎng)生長前期,以3/2劑量處理最好;到營養(yǎng)生長后期,以1劑量處理效果最好。這一結果與張傳召等[17]研究結果相同,說明在生長前期,植株生長代謝速率較快,對營養(yǎng)物質的需求量較大,在保證澆灌體積不變的情況下,較高的營養(yǎng)液濃度才能滿足植株生長的需要;在營養(yǎng)生長后期,生長代謝速率有所減緩,可適當降低營養(yǎng)液濃度或減少澆灌的體積,即可滿足植株生長需要。
葉片是植物光合作用和呼吸作用的主要場所,葉片數量直接影響了光合作用的強度和呼吸強度。本試驗結果發(fā)現,隨著營養(yǎng)液濃度的逐漸增加,平均葉片數呈先增后減的趨勢,濃度為1/2劑量時,平均葉片數最多,該結果與石磊和代紅軍[14]、徐月明等[18]研究結果相同。由此說明適宜的營養(yǎng)液濃度可以最大程度上促進植物生長,營養(yǎng)液濃度過低,不能滿足植物生長過程中對于養(yǎng)分的需求,營養(yǎng)液濃度過高,導致滲透壓過大,則不利于根系的生長,從而影響對養(yǎng)分的吸收。因此,選擇適宜的營養(yǎng)液濃度對酸漿生產至關重要。
進行光合作用的主要色素為葉綠素,葉綠素需要N、Mg、Fe等多種元素才能合成,其含量的多少直接決定了蔬菜的生長發(fā)育以及產量情況[19]。
本試驗結果發(fā)現,澆灌營養(yǎng)液的酸漿平均葉綠素含量極顯著高于清水對照組,葉綠素含量隨著營養(yǎng)液濃度增加呈先增加后降低的趨勢,并且以1/2劑量處理葉綠素含量最多。試驗結果與徐月明等[18]、王瑞等[19]研究結果趨勢相同。這一結果可能與植株對于養(yǎng)分的吸收情況有關,在適宜劑量1/2劑量時,養(yǎng)分吸收情況較好,能夠更多地吸收N、Mg、Fe等葉綠素合成所需要的元素,因此葉片類葉綠素含量較多。
可溶性糖含量是蔬菜口感的直接體現之一,是反映品質好壞非常重要的指標。本試驗結果表明,不同濃度處理下的酸漿葉片平均可溶性糖差異不顯著。這一結果與季延海等[15]、楊平等[20]研究結果不同。造成這一結果是因為他們測定的植物器官為果實,而本試驗測定的是葉片,不同器官在對于不同濃度營養(yǎng)液的反應機理可能會有所不同。
可溶性蛋白含量的多少直接影響蔬菜品質的好壞,是蔬菜品質的重要指標。本試驗結果發(fā)現,隨著營養(yǎng)液濃度的增加,可溶性蛋白含量呈先降低后升高再降低再升高的趨勢,并且以2劑量營養(yǎng)液可溶性蛋白含量最高。因此,高濃度營養(yǎng)液有助于蛋白的積累。這一結果與季延海等[15]、何銳等[21]的結果均不同,經過分析對比發(fā)現,何銳等[21]的試驗不僅施加營養(yǎng)液,還添加海藻肥,可能與營養(yǎng)液與海藻肥的互作效應有關。
葉片含水量是評價品種抗旱能力強弱的一項指標,豐富的葉片含水量有助于植株對干旱環(huán)境的適應性。本試驗結果表明,不同濃度處理下的酸漿葉片平均含水量差異不顯著。這一結果與石磊和代紅軍[14]研究結果不同,試驗中發(fā)現1劑量處理下的葉片含水量高于其他處理,出現這一結果差異,可能與選取澆灌營養(yǎng)液配方種類有關。
CAT可以清除活性氧自由基,它的活性與植物的耐寒性和抗旱性有關[22]。本試驗結果表明,施用山崎配方不同濃度的酸漿葉片平均CAT活性差異不顯著,因此不同濃度處理對抗旱性和耐寒性沒有明顯差異。
POD能夠催化H2O2參加各類還原劑氧化反應,其活性大小在一定程度上能夠反映植物對逆境的適應性[23-24]。本試驗使用山崎配方的6種濃度對酸漿生長的影響進行研究,結果表明,1/4劑量處理下POD活性最強,1/2劑量處理下活性最弱。這一結果說明,在1/4劑量處理下,植株對于逆境的適應性較強,更有利于植株的生長。
本試驗探討了日本山崎茄子配方(1978)不同營養(yǎng)液濃度對酸漿生長的影響。試驗結果表明,株高、葉片數和葉綠素含量這3個指標均隨營養(yǎng)液濃度的增加呈先增后減的趨勢,在1/2劑量效果最好;可溶性蛋白含量在2劑量下效果最好;莖粗、可溶性糖含量、葉片含水量和CAT活性的變化與營養(yǎng)液濃度差異無關;POD活性在1/4劑量處理下效果最好。綜合分析,在今后酸漿生產中,建議使用1/2劑量進行澆灌,以達到較好的生產效果。