營(yíng)養(yǎng)液更換頻率對(duì)水培葉用萵苣產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

李嘉佳 宋世威 陳日遠(yuǎn) 劉厚誠(chéng) 孫光聞

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東廣州 510642）

無(wú)土栽培是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，而營(yíng)養(yǎng)液管理技術(shù)又是無(wú)土栽培技術(shù)體系中的核心部分（陳全勝和鄧凱敏，2009）。作物通過(guò)吸收營(yíng)養(yǎng)液中的養(yǎng)分和水分來(lái)滿足自身生長(zhǎng)發(fā)育的需要，營(yíng)養(yǎng)液更換的頻率直接影響作物的生長(zhǎng)。營(yíng)養(yǎng)液更換頻繁，會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，增加運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染；營(yíng)養(yǎng)液更換頻率偏低，則會(huì)使作物營(yíng)養(yǎng)不足，降低產(chǎn)量，直接影響到經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)上營(yíng)養(yǎng)液管理模式主要有3種，分別是基于EC值的營(yíng)養(yǎng)液管理方式、養(yǎng)分添加的營(yíng)養(yǎng)液管理方式和基于作物模型的營(yíng)養(yǎng)液管理方式（倪紀(jì)恒 等，2011）。這3種營(yíng)養(yǎng)液管理自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)尚不夠成熟，而且費(fèi)用較為昂貴，不利于推廣。從國(guó)內(nèi)高校和科研單位的研究來(lái)看，水培營(yíng)養(yǎng)液大部分都是每7 d或每10 d更換1次，造成了一定的浪費(fèi)。本試驗(yàn)通過(guò)在栽培葉用萵苣（Lactuca sativaL.）的過(guò)程中監(jiān)測(cè)營(yíng)養(yǎng)液的pH值和EC值，研究更加經(jīng)濟(jì)和適宜的營(yíng)養(yǎng)液更換頻率，旨在保證作物正常生長(zhǎng)的同時(shí)，減少營(yíng)養(yǎng)液的使用，從而減少人工和肥料的投入，節(jié)約成本，為水培營(yíng)養(yǎng)液管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 栽培作物及栽培方式

試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院樓頂溫室進(jìn)行。葉用萵苣品種為廣州長(zhǎng)合種子有限公司的全年意大利葉用萵苣。育苗方式為72孔（6×12）穴盤珍珠巖基質(zhì)育苗，苗齡3～4片真葉時(shí)將根洗凈，移入水培箱中，水培箱規(guī)格是41.5 cm×26.5 cm×7.5 cm，初始營(yíng)養(yǎng)液是6 L霍格蘭1/2配方營(yíng)養(yǎng)液。2011年9月25日育苗，10月17日定植，從幼苗定植到采收的時(shí)間為30 d，設(shè)F10、F15、F303個(gè)處理，即營(yíng)養(yǎng)液更換頻率分別為10、15、30 d，其中F30處理就是植株定植后不進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液更換，每個(gè)處理設(shè)6次重復(fù)，每重復(fù)6株。

1.2 管理方式

在整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)更換營(yíng)養(yǎng)液，如F10處理每10 d徹底更換1次，同時(shí)監(jiān)測(cè)營(yíng)養(yǎng)液中的pH值和EC值。在兩次更換營(yíng)養(yǎng)液期間，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液減少約1/2時(shí)，則補(bǔ)充水分至初始體積。葉用萵苣生長(zhǎng)期間，溫室內(nèi)溫度范圍為20～32 ℃。

1.3 測(cè)定方法

11月16日，每個(gè)處理取 8株生長(zhǎng)較為一致的葉用萵苣測(cè)量形態(tài)指標(biāo)，同時(shí)每株取主要功能葉切碎，用以測(cè)定葉綠素、硝酸鹽、可溶性糖、可溶性蛋白含量等指標(biāo)，測(cè)定工作在3 d內(nèi)完成。其中葉綠素含量測(cè)定參照張憲政（1986）的方法，其他物質(zhì)含量測(cè)定參照李合生等（2000）的方法。

數(shù)據(jù)處理和分析應(yīng)用Excel和SPSS軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉用萵苣生長(zhǎng)期內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液pH值的變化

如圖1所示，葉用萵苣整個(gè)生長(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)液pH值變化范圍為6.4～7.6。在F10處理中，每10 d的周期內(nèi)pH值隨著葉用萵苣的生長(zhǎng)不斷升高；在F15和F30處理中，除加水或更換營(yíng)養(yǎng)液導(dǎo)致pH值下降外，pH值也是不斷升高的。這3個(gè)處理的pH值均在適合葉用萵苣生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。

2.2 葉用萵苣生長(zhǎng)期內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液EC值的變化

如圖2所示，F(xiàn)10處理中，在每10 d的周期內(nèi)，EC值隨著葉用萵苣的生長(zhǎng)而緩慢降低。在F15處理中，前15 d呈緩慢下降趨勢(shì)，第20天加水后下降，之后則緩慢上升。在 F30處理中，前期變化不明顯，在第20天加水后EC值下降，后緩慢上升。

2.3 不同營(yíng)養(yǎng)液更換頻率對(duì)葉用萵苣生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

圖1 葉用萵苣生長(zhǎng)期內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液pH值的動(dòng)態(tài)變化

如表1所示，在3個(gè)不同處理中，就植株含水量而言，與 F10處理相比，F(xiàn)15、F30處理的較低，差異達(dá)到顯著水平；就株高而言，與F10處理相比，F(xiàn)15處理無(wú)顯著差異，F(xiàn)30處理顯著降低。3個(gè)處理葉片數(shù)無(wú)顯著差異。就地上部鮮質(zhì)量而言，與F10處理相比，F(xiàn)15處理相差不大，F(xiàn)30處理低 9%左右，差異未達(dá)到顯著水平。

如表1所示，在3個(gè)處理中，與F10處理相比，F(xiàn)15、F30兩個(gè)處理的硝酸鹽含量分別降低了54%、79%，可溶性糖含量分別升高了144%、252%，差異均達(dá)顯著水平。3個(gè)處理間VC和可溶性蛋白含量則無(wú)顯著差異。

圖2 葉用萵苣生長(zhǎng)期內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液EC值的動(dòng)態(tài)變化

表1 不同營(yíng)養(yǎng)液更換頻率對(duì)葉用萵苣生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.4 不同營(yíng)養(yǎng)液更換頻率對(duì)葉用萵苣光合色素含量的影響

如表2所示，與F10處理相比，F(xiàn)15、F30處理的葉綠素 a、葉綠素 b和總?cè)~綠素含量增加，差異達(dá)顯著水平；F15和 F30處理的葉綠素a含量比F10處理分別增加53%、43%，葉綠素b含量比F10處理分別增加56%、50%，而F15和F30處理間無(wú)顯著差異；3個(gè)處理間類胡蘿卜素含量無(wú)顯著差異。

表2 不同營(yíng)養(yǎng)液更換頻率對(duì)葉用萵苣光合色素含量的影響 mg·g-1

3 結(jié)論與討論

營(yíng)養(yǎng)液的pH值過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響植物所需離子的有效性，并可以導(dǎo)致有害物質(zhì)的積累，對(duì)植物產(chǎn)生毒害。對(duì)葉用萵苣而言，適合的 pH值范圍為 6.0～7.6。EC值能夠反應(yīng)營(yíng)養(yǎng)液中的離子濃度。通過(guò)EC值和pH值來(lái)管理營(yíng)養(yǎng)液，使其滿足植物能夠正常生長(zhǎng)的需要（Pardossi et al.，2002）。

本試驗(yàn)中營(yíng)養(yǎng)液的pH值在兩次營(yíng)養(yǎng)液更換期間逐漸上升，前期上升緩慢，后期則上升較快。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是葉用萵苣對(duì)營(yíng)養(yǎng)液中離子的交換吸收。營(yíng)養(yǎng)液中的氮素是以 NO-3形式存在的，葉用萵苣在大量吸收NO-3的同時(shí)，釋放出OH-和HCO-3，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)液pH值升高（樸炫春 等，2005）。

營(yíng)養(yǎng)液的EC值反映了離子濃度的變化。F10處理在葉用萵苣整個(gè)生長(zhǎng)期營(yíng)養(yǎng)液的EC值無(wú)明顯變化，但是F15和F30處理在第20天后EC值變化較大，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是加水導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)液中離子濃度降低，而且pH值在后期較高，使?fàn)I養(yǎng)液中的某些元素產(chǎn)生少量的沉淀，影響了其離子濃度（蔣衛(wèi)杰，1992）。除此之外，由于作物蒸騰作用較快，營(yíng)養(yǎng)液中水分散失，所以未加水時(shí)營(yíng)養(yǎng)液中的離子濃度出現(xiàn)了緩慢上升的現(xiàn)象。pH值和EC值前期變化緩慢，后期變化較大可能是因?yàn)槿~用萵苣不同時(shí)期的生長(zhǎng)狀況和養(yǎng)分需求量不同，前期植株較小，水分需求較少，后期吸收較多，蒸騰作用較強(qiáng)，故前期和后期變化程度有差異。

與F10處理相比，F(xiàn)15和F30處理的葉綠素含量和可溶性糖含量增加，硝酸鹽含量降低。在葉用萵苣生長(zhǎng)期內(nèi)，F(xiàn)10、F15和F30處理的氮素來(lái)源數(shù)量遞減，故硝酸鹽含量也呈遞減的趨勢(shì)。所以，在生產(chǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)降低氮肥施用量來(lái)降低植株中硝酸鹽的含量（侯迷紅 等，2005）。這3個(gè)處理的可溶性糖含量則出現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，與硝酸鹽含量變化趨勢(shì)相反，可能是由于植物積累干物質(zhì)含量相近時(shí)，氮素物質(zhì)積累的多，碳素積累則相對(duì)減少。一方面，較多的硝酸鹽積累導(dǎo)致植株體內(nèi)的碳代謝失衡（鄧云龍 等，2001），葉片的糖含量降低，葉綠素的合成與分解也可能受到影響（史典義 等，2009）；另一方面，較高的可溶性糖含量意味著較強(qiáng)的碳代謝，從而為NO-3的還原提供更多的能量及中間物，有利于NO-3的同化，從而能降低葉用萵苣中硝酸鹽的積累（朱為民 等，2007）。

本試驗(yàn)3個(gè)處理中，與F10處理相比，F(xiàn)15、F30處理的肥料施用量分別為其1/2、1/3，但F15、F30處理的葉用萵苣產(chǎn)量與F10處理相比沒(méi)有顯著差異，VC和可溶性蛋白含量差異不大，硝酸鹽含量顯著降低，可溶性糖含量增加，且F30處理優(yōu)于F15處理。因此，在本試驗(yàn)條件下，葉用萵苣水培過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)液更換頻率可以選擇30 d更換1次。

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