楊 鑫， 王文娥， 胡笑濤， 李興杰， 蘇苑君

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100)

沼液濃度對(duì)水培生菜營(yíng)養(yǎng)液特性及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

楊 鑫， 王文娥， 胡笑濤， 李興杰， 蘇苑君

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100)

研究有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合營(yíng)養(yǎng)液對(duì)于增加水培蔬菜的產(chǎn)量、改善品質(zhì)具有重要意義。該試驗(yàn)研究了不同濃度沼液替換山崎營(yíng)養(yǎng)液對(duì)營(yíng)養(yǎng)液特性及水培生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：深液流栽培條件下，由于養(yǎng)分吸收和水分吸收同步，EC值并不會(huì)顯著下降； 適量的沼液替換比例增加了生菜產(chǎn)量，且在一定范圍內(nèi)，隨替換比例增加而增大； 在生長(zhǎng)后期，旺盛的地上地下生長(zhǎng)加快了水分消耗，濃縮了營(yíng)養(yǎng)液，EC值增加； 沼液可以緩沖營(yíng)養(yǎng)液pH值的變化，但產(chǎn)量較高處理的生菜由于根系分泌酸性物質(zhì)增加，pH值在生長(zhǎng)后期顯著下降，營(yíng)養(yǎng)液呈中等酸性； 沼液替換營(yíng)養(yǎng)液使生菜的可溶性糖、可溶性蛋白含量都有明顯提高，生菜的VC和硝酸鹽含量都隨沼液替換濃度的增大而逐漸減小。研究結(jié)果為沼液替換無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)液水培生菜及營(yíng)養(yǎng)液科學(xué)管理提供了依據(jù)。

沼液； 水培生菜； 產(chǎn)量； 品質(zhì)

植物工廠運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)通過(guò)對(duì)設(shè)施內(nèi)環(huán)境調(diào)控使植物栽培不受季節(jié)性控制，實(shí)現(xiàn)植物全年連續(xù)生長(zhǎng)，大大提高了蔬菜產(chǎn)量和資源利用效率。水培是利用營(yíng)養(yǎng)液栽培植物的技術(shù)[1]，是目前植物工廠中普遍應(yīng)用的栽培技術(shù)。無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)液栽培蔬菜普遍具有品質(zhì)不高的問(wèn)題，探索有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合營(yíng)養(yǎng)液對(duì)于增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)具有重要意義。沼液作為沼氣厭氧發(fā)酵的產(chǎn)物，含有大量的蔬菜生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)都有一定的影響[2-4]，成為現(xiàn)階段一種重要的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)液成分。目前沼液應(yīng)用于蔬菜栽培的研究很多是關(guān)于土培，研究表明沼液的施用不僅可以提高蔬菜的產(chǎn)量，而且可以改善蔬菜的品質(zhì)，降低蔬菜發(fā)病率，節(jié)約成本[5-7]。而沼液應(yīng)用于水培的研究，多以油菜，小白菜的研究為主，生菜較少。喬一飛[8]等以Hogland營(yíng)養(yǎng)液配方為基礎(chǔ)研究了不同濃度沼液對(duì)水培油菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)沼液能夠有效提高油菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。沈祥軍[9]等以園試通用配方為參照對(duì)沼液進(jìn)行稀釋，結(jié)果表明沼液稀釋12倍最適合番茄幼苗生長(zhǎng)。吳冬青[10]以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)化室葉菜A改良配方為基礎(chǔ)，研究了不同濃度沼液添加量對(duì)快菜生長(zhǎng)和生理特性的影響，結(jié)果表明，沼液可以提高快菜的產(chǎn)量及VC，粗纖維和可溶性糖含量。另外，徐衛(wèi)紅[11]等研究得出施用沼液降低了生菜的可溶性糖含量。但是，沼液在水培方面的研究缺乏以山崎配方為基礎(chǔ)的沼液替換研究，且各研究沼液的施用量對(duì)營(yíng)養(yǎng)液特性及生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響結(jié)果并不一致，本試驗(yàn)就沼液不同濃度替換營(yíng)養(yǎng)液對(duì)營(yíng)養(yǎng)液特性和水培生菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響規(guī)律進(jìn)行了研究，確定了沼液的適宜替換濃度，為沼液水培的進(jìn)一步深入研究管理提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人工光植物工廠中進(jìn)行，供試生菜品種為“香港玻璃脆散葉生菜”。沼液是取自陜西省咸陽(yáng)市楊凌區(qū)西大寨中學(xué)“生態(tài)校園創(chuàng)新工程” 豬-菜- 沼- 肥四位一體運(yùn)行正常的沼氣池，經(jīng)測(cè)定養(yǎng)分含量為全鉀382.50 mg·L-1, 全磷227.16 mg·L-1，全氮219.11 mg·L-1, 鈣75.83 mg·L-1, 鎂29 mg·L-1, 沼液PH值為7.66。

1.2 試驗(yàn)方法與處理

采用育苗移栽方式，待生菜六葉一心時(shí)，移栽于14 cm×33.5 cm的水培槽中，采用深液流栽培技術(shù)，水培槽裝液深度為10 cm，體積為7 L，每槽定植3株。移栽后生菜生長(zhǎng)時(shí)間從2015年4月15日到5月25日，生育期共40天，將生菜的生育期分為3個(gè)階段，分別為生長(zhǎng)前期(0～20 d)、中期(20～30 d)、后期(30～40 d)。栽培用基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)液采用日本山崎配方[12]，設(shè)置5個(gè)沼液濃度替代部分山崎營(yíng)養(yǎng)液，即以山崎配方為對(duì)照，分別設(shè)置10%，20%，40%，60%，80%沼液體積替換，共6個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置6個(gè)重復(fù)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

營(yíng)養(yǎng)液的pH值和電導(dǎo)率EC前20 d每隔5 d測(cè)定一次，后20 d每隔2 d測(cè)定一次，其中營(yíng)養(yǎng)液的pH值使用精度為0.01的METTLER TOLEDO FE20-FiveEasy PH計(jì)測(cè)定, 電導(dǎo)率采用精度為0.5%的METTLER TOLEDO FE30- FiveEasy Plus電導(dǎo)率儀測(cè)定。

表1 試驗(yàn)處理設(shè)置 (mL)

生菜生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定：生菜收獲時(shí)，測(cè)定葉片數(shù)、葉長(zhǎng)及葉寬，并將生菜分為地上和地下兩個(gè)部分，分別測(cè)其葉片和根的鮮重和干重，鮮重采用精度為0.01的電子天平測(cè)定，干重用精度為0.0001電子天平測(cè)定。測(cè)定葉片葉綠素，采用95%的乙醇提取，含量用紫外分光光度法測(cè)定。

生菜品質(zhì)測(cè)定：可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[13]測(cè)定，可溶性糖采用蒽酮比色法[13]測(cè)定，維生素C采用2, 6-二氯酚靛酚鈉法[14]測(cè)定，硝酸鹽采用比色法測(cè)定[14]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件整理，用SigmaPlot12.5及SPSS17.0軟件進(jìn)行繪圖和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同沼液替換濃度對(duì)營(yíng)養(yǎng)液特性的影響

適宜生菜生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)液的值范圍為5.5～6.5，濃度太高或太低都不利于生菜的生長(zhǎng)[15]。營(yíng)養(yǎng)液的酸堿度的變化主要與植物根系代謝過(guò)程的分泌物、植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)液成分的吸收以及營(yíng)養(yǎng)液中微生物的繁殖有關(guān)。營(yíng)養(yǎng)液的pH值直接影響到營(yíng)養(yǎng)液中各營(yíng)養(yǎng)成分的存在形態(tài)及有效性，同時(shí)pH值的大小直接關(guān)系到植物對(duì)養(yǎng)分的吸收[16]。圖1為生菜整個(gè)生育期內(nèi)不同濃度沼液替換濃度對(duì)營(yíng)養(yǎng)液pH值的影響趨勢(shì)圖，整個(gè)生育期內(nèi)不添加任何pH調(diào)節(jié)劑。由圖1可以看出，在生菜的整個(gè)生育期，營(yíng)養(yǎng)液的pH值總體呈現(xiàn)出先增后降的趨勢(shì)，生長(zhǎng)初期營(yíng)養(yǎng)液的pH值逐漸升高，且各處理變化規(guī)律基本一致，pH值最高達(dá)7.56，生長(zhǎng)中后期對(duì)照處理T1的pH值先下降后上升，而有沼液替換的營(yíng)養(yǎng)液的pH值呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，且沼液濃度較低的處理T2，T3，T4的下降幅度較大，最后營(yíng)養(yǎng)液呈酸性，這可能與植物根系分泌的酸性物質(zhì)有關(guān)[17]。沼液替換部分營(yíng)養(yǎng)液使?fàn)I養(yǎng)液的pH值呈現(xiàn)出較為一致的規(guī)律性，與純山崎營(yíng)養(yǎng)液對(duì)照處理相比，替換較多的處理pH值曲線的變化趨勢(shì)變緩，表明沼液對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的pH值有一定的的緩沖作用。

圖1 不同濃度沼液替換量對(duì)營(yíng)養(yǎng)液pH值的影響

圖2是不同沼液替換濃度對(duì)營(yíng)養(yǎng)液EC的影響曲線，EC值表征的是營(yíng)養(yǎng)液的離子濃度。由圖2可以看出，隨著沼液替換比例的增加，營(yíng)養(yǎng)液的EC值逐漸升高，沼液的使用提高了營(yíng)養(yǎng)液的EC值，這是由于沼液中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[18-19]，增加了營(yíng)養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)元素的離子濃度。生菜整個(gè)生育期內(nèi)，6個(gè)處理電導(dǎo)率EC的升降幅度較小，變化量在0～0.75之間。另外T1處理的EC值基本呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢(shì)，而有沼液替換的另外5個(gè)處理EC值在末期出現(xiàn)了小幅度增加，與圖1中pH值的變化趨勢(shì)相比，EC曲線上升越多的，對(duì)應(yīng)的pH值下降越多，且EC值越高，pH值變化幅度越小，越穩(wěn)定。原因是EC值大的營(yíng)養(yǎng)液各離子濃度較高，根系吸收的部分營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)于整個(gè)營(yíng)養(yǎng)液環(huán)境來(lái)講，影響比例較小，所以pH值的變化較小。表明以較高的沼液濃度替換營(yíng)養(yǎng)液可以使?fàn)I養(yǎng)液的pH值比較穩(wěn)定，更有利于有機(jī)營(yíng)養(yǎng)液在水培上的大規(guī)模應(yīng)用。生菜蒸騰作用造成營(yíng)養(yǎng)液濃縮，即使養(yǎng)分離子被吸收，但無(wú)法彌補(bǔ)水分散失的速度，是造成EC值不降低甚至在后期葉面積增大之后還升高的原因。

2.2 不同沼液替換濃度對(duì)生菜產(chǎn)量的影響

圖3為不同濃度沼液替換濃度對(duì)生菜產(chǎn)量的影響，由圖可知生菜在整個(gè)生育階段生物量的積累都與沼液替換比例有關(guān)，且隨著沼液替換比例的增加，生菜的葉鮮重呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢(shì)。且在第1個(gè)生育階段生菜生長(zhǎng)比較緩慢，葉鮮重變化不大，原因是生菜根系進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)液環(huán)境要經(jīng)過(guò)一段適應(yīng)期，且生長(zhǎng)初期生菜根系不發(fā)達(dá)，對(duì)養(yǎng)分的吸收較少。第2，3生育階段的生菜根系逐漸發(fā)育，生長(zhǎng)速度較快，葉鮮重的增長(zhǎng)十分顯著。收獲期，40%及以下替換比例的生菜產(chǎn)量隨比例增加而增大，均顯著大于對(duì)照，之后下降，40%替換比例產(chǎn)量比對(duì)照提高83.38%，而80%的沼液替換比例處理的生菜生長(zhǎng)發(fā)育不良，葉片數(shù)少，植株矮小，且葉片偏黃，單株生物量最低，僅為對(duì)照處理的31.42%。統(tǒng)計(jì)分析表明, 較低沼液替換濃度更有利于生菜生物量的積累，這也可能是造成pH值下降較大的原因，另外由于光合合成有機(jī)物質(zhì)需求水量增加，造成EC在后期上升。

圖2 不同濃度沼液替換量對(duì)營(yíng)養(yǎng)液EC的影響

圖3 不同濃度沼液替換量對(duì)生菜產(chǎn)量的影響

2.3 不同沼液替換比例對(duì)生菜品質(zhì)的影響

表2是不同沼液替換比例的生菜品質(zhì)指標(biāo)，由表可知，生菜的可溶性糖隨著沼液替換濃度的增加呈現(xiàn)出先增后降的趨勢(shì)，且T3處理的生菜可溶性糖含量最高，比對(duì)照處理高出426.70%，差異顯著，且其余4個(gè)處理的生菜可溶性糖含量較對(duì)照處理也有明顯提高。表明沼液代替部分營(yíng)養(yǎng)液能夠提高生菜的可溶性糖含量，且較低濃度的沼液濃度更易于生菜可溶性糖的積累。

從表2可以看出T2到T6的5個(gè)處理的生菜的可溶性蛋白含量隨著沼液替換濃度的增加先升高后降低。T5處理的生菜可溶性蛋白含量高出對(duì)照處理83.24%，差異達(dá)到顯著性水平。T6處理的生菜可溶性蛋白含量較對(duì)照處理降低了58.0%，差異顯著。其他3個(gè)處理與對(duì)照無(wú)明顯差異。

就維生素C而言，T2到T6的5個(gè)處理的生菜維生素C含量隨沼液濃度的增加逐漸降低，T2處理的維生素C含量最高，比對(duì)照處理提高了50%，達(dá)到顯著性水平，而T4，T5和T6處理的生菜維生素C含量均低于對(duì)照處理，表明高的沼液替換濃度不利于生菜維生素C的積累。

隨著營(yíng)養(yǎng)液中沼液替換濃度的增加，生菜的硝酸鹽含量逐漸降低，比對(duì)照處理分別降低了71.52%，73.15%，74.37%，74.61%，93.42%，且均與對(duì)照處理差異顯著，表明沼液替換部分營(yíng)養(yǎng)液可以顯著降低生菜中硝酸鹽的含量，對(duì)改善生菜的品質(zhì)作用顯著。

表2 不同處理的生菜品質(zhì)指標(biāo) (mg·g-1)

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示0.05水平差異顯著。

3 討論與結(jié)論

營(yíng)養(yǎng)液的酸堿度直接關(guān)系到生菜根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，過(guò)酸或者過(guò)堿環(huán)境都不利于生菜的生長(zhǎng)發(fā)育，沼液替換部分營(yíng)養(yǎng)液使?fàn)I養(yǎng)液的pH值呈現(xiàn)出較為規(guī)律的變化。研究表明可以通過(guò)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的pH值和EC值的控制來(lái)管理營(yíng)養(yǎng)液[20]，本試驗(yàn)采用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合營(yíng)養(yǎng)液，進(jìn)行生菜水培，結(jié)果表明較高濃度的沼液替換比例，營(yíng)養(yǎng)液的EC值高，營(yíng)養(yǎng)元素豐富，且pH值較穩(wěn)定，便于營(yíng)養(yǎng)液的動(dòng)態(tài)管理。

不同沼液替換濃度對(duì)生菜的產(chǎn)量的影響規(guī)律明顯，且40%的沼液替換濃度處理的生菜產(chǎn)量最高，與對(duì)照處理差異顯著。80%的沼液替換濃度處理的生菜植株矮小，葉片偏黃，這表明過(guò)高沼液替換濃度不利于生菜的生長(zhǎng)發(fā)育，較低的沼液替換濃度更有利于生菜生物量的積累，張玲玲[21]等做了水培芹菜凈化不同濃度沼液的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明沼液濃度過(guò)高時(shí)芹菜葉片發(fā)黃且有爛根現(xiàn)象，較低濃度沼液水培芹菜的產(chǎn)量增加較多，本試驗(yàn)結(jié)果與其基本相符。喬一飛[8]等在沼液水培油菜的研究中得出中等添加量的油菜產(chǎn)量最高，高出對(duì)照70.8%，本試驗(yàn)生菜產(chǎn)量高出對(duì)照83.38%，增產(chǎn)效果比其他蔬菜更顯著。

徐衛(wèi)紅[3]等得出沼液可以提高生菜中維生素C的含量，且隨著沼液施用量的增加而減小，但硝酸鹽效果不明顯。吳冬青[10]研究了沼液營(yíng)養(yǎng)液對(duì)快菜生長(zhǎng)和生理特性的影響得出快菜中維生素C的含量隨沼液添加濃度的增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，可溶性糖規(guī)律不明顯。本試驗(yàn)沼液替換部分營(yíng)養(yǎng)液可以提高生菜的可溶性糖和可溶性蛋白的含量，且在有沼液替換的條件下都隨沼液替換濃度的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，規(guī)律性明顯，生菜維生素C含量隨沼液濃度的增加逐漸降低，且均與對(duì)照差異顯著。

綜上，沼液替換部分營(yíng)養(yǎng)液水培生菜，對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的特性以及生菜的產(chǎn)量和品質(zhì)都有顯著的影響，且規(guī)律性明顯。以適當(dāng)濃度沼液替換營(yíng)養(yǎng)液，可以穩(wěn)定營(yíng)養(yǎng)液特性，提高生菜產(chǎn)量，優(yōu)化生菜品質(zhì)，達(dá)到節(jié)能高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的。

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Effects of Different Concentration of Biogas Slurry on Nutrient Solution Characteristics and Hydroponic Lettuce Yield and Quality /

YANG Xin， WANG Wen-e， HU Xiao-tao， LI Xing-jie， SU Yuan-jun /

(Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid and Semiarid Areas, Ministry of Education, Northwest A & F University, Yangling 712100, China)

The Yamazaki nutrient solution for hydroponic lettuce cultivation were replaced partially by different concentrations of biogas slurry in this study. The result showed that, under the condition of deep fluid cultivation, the EC value of nutrient solution did not significantly declined due to the absorption of nutrients and water were synchronous. Appropriate ratio of biogas slurry replacement could increase the lettuce yield, and within a certain range, the lettuce yield increased with the increase of replacement ratio. During the later growth stage, strong growth of lettuce aboveground and underground accelerated the water consumption, and so concentrated the nutrient solution and increased the EC value. The biogas slurry could also buffer the pH change of nutrient solution, but the pH value decreased significantly for high yeild groups during the late period due to the root secreted more acidic material, and so the nutrient solution showed a moderate acidity. With the increase of slurry replacement, it could also significantly increase the content of soluble sugar and soluble protein of lettuce, while the vitamin C and nitrate content were reduced gradually.

biogas slurry； hydroponic lettuce； yield； quality

2015-11-17

2015-12-03

項(xiàng)目來(lái)源： 國(guó)家“863”計(jì)劃課題(2013AA103004)

楊 鑫(1990-)，女，漢，山西人，碩士，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究工作，E-mail：YANGXIN20150303@163.com

王文娥，E-mail：wangwene@nwsuaf.edu.cn

S216.4

B

1000-1166(2016)06-0110-05