臭氧水對菠菜幼苗生理特性及營養(yǎng)成分的影響

宋琎楠 王雅琦 王亞楠 馬榮斌 劉慧玲 馮濤 楊洪兵

摘? ? 要：以大田菠菜為試驗材料，采用1.0 mg·L-1臭氧水土壤澆灌和0.6 mg·L-1臭氧水葉片噴施處理，測定菠菜幼苗相關(guān)生理指標(biāo)和營養(yǎng)成分。結(jié)果表明，臭氧水澆灌和噴施處理顯著增加菠菜幼苗鮮質(zhì)量，分別比對照增加了80.07%和14.49%，明顯促進菠菜幼苗生長;顯著降低菠菜葉片質(zhì)膜透性，分別比對照降低了53.85%和46.15%，提高了菠菜幼苗的抗逆能力;顯著增加菠菜葉片氮素含量、SPAD值和葉綠素含量，澆灌處理分別比對照增加了30.74%，54.17%和125.32%，噴施處理分別比對照增加了12.45%，26.28%和89.87%，明顯提高了菠菜幼苗的光合能力;顯著增加菠菜葉片F(xiàn)e、B和Mn含量及維生素C和可溶性糖含量，澆灌處理分別比對照增加了62.69%，30.08%，70.48%，22.58%和100.69%，噴施處理分別比對照增加了52.24%，21.59%，20.75%，9.68%和29.95%，明顯改善了菠菜幼苗生理特性，提高了產(chǎn)量和品質(zhì)。與葉片噴施處理相比，臭氧水澆灌處理的效果更好。

關(guān)鍵詞：菠菜幼苗;臭氧水;澆灌;噴施;生理特性;營養(yǎng)成分

Effect of ozone water on physiological characteristics and nutrients of spinach seedlings

SONG Jinnan1， WANG Yaqi1， WANG Yanan1， MA Rongbin1， LIU Huiling1， FENG Tao2， YANG Hongbing1

（1. Key Lab of Plant Biotechnology in Universities of Shandong Province， College of Life Sciences， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， Shandong， China; 2. Limited Company of Agricultural Science and Technology， Wulong River Farm， Gaomi 261512， Shandong， China）

Abstract： The field spinach was used as the test materials， and ozone water treatment in soil irrigation at 1.0 mg·L-1 and leaf spraying at 0.6 mg·L-1 to determine the relevant physiological indexes and nutrients of spinach seedlings. The results showed that the ozone water irrigation and spraying treatment could significantly increase the fresh weight? of spinach seedlings by 80.07% and 14.49% compared with the control， so obviously promote seedlings growth of spinach; and significantly decrease the leaf plasmalemma permeability of spinach by 53.85% and 46.15% compared with the control， therefore improve the stress resistance capability of spinach seedlings; and significantly increase the leaf nitrogen content， SPAD value and chlorophyll content of spinach， in the ozone water treatment of irrigation they were increased by 30.74%， 54.17% and 125.32%， respectively， and in the spraying by 12.45%， 26.28% and 89.87%， respectively， which obviously improve the photosynthetic capability of spinach seedlings; and significantly increase the content of Fe， B， Mn， vitamin C and soluble sugar of spinach leaves， in? ozone water treatment of irrigation thet were increased by 62.69%， 30.08%， 70.48%， 22.58% and 100.69%， respectively， and in spraying by 52.24%， 21.59%， 20.75%， 9.68% and 29.95%， respectively， which obviously improve the physiological characteristics of spinach seedlings， and increase the yield and quality. The effect of ozone water treatment of irrigation are better than that of leaf spraying.

Key words： Spinach seedlings; Ozone water; Irrigation; Spraying; Physiological characteristics; Nutrients

菠菜（Spinacia oleracea L.）又名波斯菜，屬藜科菠菜屬一年生草本植物，菠菜營養(yǎng)豐富，具有“營養(yǎng)模范生”稱號，有很高的食用價值[1]。菠菜在世界上種植面積十分廣泛，我國各地也有普遍的栽培，由于種植栽培面積的不斷擴大，病蟲害對其的影響也愈演愈烈，而農(nóng)藥的不合理使用是菠菜減產(chǎn)的主要原因之一，而且農(nóng)藥殘留更是對人體健康產(chǎn)生危害的重要原因[2]。解決農(nóng)藥殘留問題，提高菠菜的產(chǎn)量是菠菜產(chǎn)業(yè)亟待解決的主要問題。臭氧（O3），又稱超氧，可以消毒、滅菌，可抑制微生物的生長[3]。臭氧產(chǎn)生于臭氧發(fā)生器中，該機器原理是使用一定頻率的高壓電流制造高壓電暈電場，使電場內(nèi)或電場周圍的氧分子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而制造臭氧[4]。產(chǎn)生的臭氧同水結(jié)合形成臭氧水，這樣使用起來更加方便，臭氧水濃度可通過控制臭氧進入量或水流速度進行調(diào)節(jié)。新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上已開始使用臭氧水來代替部分農(nóng)藥，以減少農(nóng)藥使用的危害。臭氧水在產(chǎn)生后，半衰期很短，在大氣中僅30～60 min便分解，對植物本身不會產(chǎn)生傷害[5-6]。在使用臭氧水時，主要有2種處理方式，一種是對植物根部土壤進行澆灌處理，另一種是對植物葉片進行噴施處理。筆者以大田菠菜為研究材料，采用臭氧水土壤澆灌和葉片噴施處理，比較不同處理條件下菠菜幼苗生理特性及營養(yǎng)成分的變化，確定臭氧水的最佳施用方式，以得到更高產(chǎn)和更高品質(zhì)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，從而為有機農(nóng)業(yè)綠色防控提供一定理論依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 材料

供試大田菠菜（‘麥特F1）由山東省高密市五龍河農(nóng)場農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

1.2 方法

2018年4月15日，采用1.0 mg·L-1臭氧水對土壤進行澆灌處理，以清水澆灌為對照（CK），均以澆透地面無積水為準(zhǔn)，2 d后進行菠菜種子播種，每個播種小區(qū)寬2 m，長20 m，澆灌處理組設(shè)3個小區(qū)，對照組設(shè)6個小區(qū)，菠菜生長至25 d時對其中3個對照組小區(qū)采用0.6 mg·L-1臭氧水葉片噴施處理，3 d后再噴施1次，每次噴施量以葉面不滴水為宜。晝夜溫度大約在20～25 ℃/15～18 ℃，平均相對濕度45%左右，自然光照，常規(guī)管理，30 d后測定相關(guān)指標(biāo)。每個處理設(shè)3次重復(fù)。

1.3 指標(biāo)測定

參照張志良和瞿偉菁[7]方法測定水分含量;采用DDS-11A型電導(dǎo)率儀參照鄭險峰等[8]方法測定菠菜葉片質(zhì)膜透性;采用PJ-4N型植物營養(yǎng)測定儀檢測菠菜葉片氮素含量和SPAD值;參照汪希堯[9]的方法測定葉綠素含量;參照董志剛[10]方法測定礦質(zhì)元素含量;參照王艷穎[11]等高效液相色譜法（HPLC）測定維生素C含量;利用凱氏定氮法參照曾碧濤等[12]測定菠菜葉片中總蛋白的含量;參照郭曉蕾等[13]硫酸-蒽酮法測定菠菜葉片中可溶性糖含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SPSS軟件成組數(shù)據(jù)T檢驗方法進行數(shù)據(jù)差異顯著性分析[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 臭氧水處理對菠菜幼苗葉片水分含量和植株鮮質(zhì)量的影響

菠菜葉片中不僅含有大量水分，也含有許多其他物質(zhì)。從表1可以看出，臭氧水澆灌和噴施處理后菠菜幼苗葉片水分含量與對照無顯著差異，說明臭氧水處理對菠菜葉片水分含量影響較小;鮮質(zhì)量是作物生長的重要指標(biāo)，臭氧水澆灌和噴施處理后菠菜幼苗植株鮮質(zhì)量極顯著增加，分別比對照增加了80.07%和14.49%，臭氧水澆灌處理增加幅度較大。

2.2 臭氧水處理對菠菜幼苗葉片質(zhì)膜透性的影響

如表2所示，澆灌和噴施臭氧水后，菠菜幼苗葉片質(zhì)膜透性均顯著降低，分別比對照別降低了53.85%和46.15%。說明臭氧水處理能明顯提高菠菜幼苗的抗逆能力。

2.3 臭氧水處理對菠菜幼苗葉片氮素含量、SPAD值和葉綠素含量的影響

氮素含量也是植物光合作用強度的指標(biāo)，與SPAD值相輔相成。如表3所示，澆灌和噴施臭氧水后，菠菜幼苗葉片氮素含量顯著增加，分別比對照增加了30.74%和12.45%，臭氧水澆灌處理增加幅度較大;SPAD值也顯著增加，分別比對照增加了54.17%和26.28%，臭氧水澆灌處理增加幅度較大;葉片葉綠素含量也顯著增加，分別比對照增加了125.32%和89.87%，臭氧水澆灌處理增加幅度較大。

2.4 臭氧水處理對土壤和菠菜幼苗葉片礦質(zhì)元素含量的影響

由表4可知，澆灌臭氧水后，土壤中Fe和Mn含量與對照無顯著變化，而Ca和B含量顯著降低，分別比對照降低了17.02%和20.40%;噴施臭氧水后土壤礦質(zhì)元素含量均無顯著變化，說明臭氧水葉面噴施處理短期內(nèi)不會影響土壤礦質(zhì)元素含量。

由表5可知，澆灌和噴施臭氧水后，菠菜幼苗葉片Ca含量無顯著變化，說明臭氧水處理對Ca含量影響較小;而Fe、B、Mn含量均顯著增加，F(xiàn)e含量分別比對照增加了62.69%和52.24%;B含量分別比對照增加了30.08%和21.59%;Mn含量分別比對照增加了70.48%和20.75%;臭氧水澆灌處理增加幅度較大。

2.5 臭氧水處理對菠菜幼苗葉片維生素C、總蛋白和可溶性糖含量的影響

可溶性糖含量是衡量植物品質(zhì)的又一標(biāo)準(zhǔn)，含糖量高，口感就好。由表6看出，臭氧水澆灌處理后菠菜幼苗葉片維生素C顯著增加，比對照增加了22.58%，而臭氧水葉面噴施處理后葉片維生素C含量無顯著變化;臭氧水澆灌和噴施后葉片總蛋白含量無顯著變化，說明臭氧水處理菠菜幼苗葉片總蛋白含量影響較小;臭氧水澆灌和噴施后葉片可溶性糖含量顯著增加，分別比對照增加了100.69%和29.95%，臭氧水澆灌處理增加幅度較大。

3 討論與結(jié)論

鮮質(zhì)量是作物生長的重要指標(biāo)，本試驗中，臭氧水澆灌和噴施處理均能顯著增加菠菜幼苗鮮質(zhì)量，且臭氧水澆灌處理增加幅度較大，說明臭氧水處理有利于菠菜幼苗的生長。質(zhì)膜透性變化反映了外界因素對植物細胞的影響，質(zhì)膜透性變化值可作為植物抗性研究的一個指標(biāo)[15];本試驗中，澆灌和噴施臭氧水均顯著降低菠菜葉片質(zhì)膜透性，說明臭氧水處理能明顯提高菠菜幼苗抗逆能力。

氮是大氣中含量最多的氣體，是植物進行光合作用的養(yǎng)料;農(nóng)業(yè)中高效地施用氮肥可以提升農(nóng)作物的產(chǎn)量[16];葉綠素含量和氮含量是衡量植物光合作用強弱的重要標(biāo)準(zhǔn)，其中葉綠素是參與光合作用的重要色素，它的主要作用是捕捉光能驅(qū)動電子轉(zhuǎn)移到反應(yīng)中心[17]。SPAD值是一種與葉綠素含量相對應(yīng)的參數(shù)，它與植物葉片中葉綠素含量具有高度一致性[18]。而葉綠素含量與葉片光合作用強度密切相關(guān)。因此，SPAD值的大小可以直接反映植物葉片葉綠素含量的高低。葉綠素是檢測植物生長狀況的重要指標(biāo)，逆境脅迫下植物其體內(nèi)葉綠素含量也會發(fā)生相應(yīng)變化[19]。本試驗中，澆灌和噴施臭氧水顯著增加了菠菜葉片氮素含量、SPAD值和葉綠素含量，說明臭氧水處理能明顯提高菠菜幼苗的光合能力，且臭氧水澆灌處理增加幅度較大，效果更好。

自然界中存在的主要礦質(zhì)元素有100多種，其中25種是人體所必需的元素，這些元素中大部分人體本身無法合成，只能從食物中攝取[20]。礦質(zhì)元素不僅是衡量植物品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)，而且對于維持人體健康水平更為重要[21]。臭氧水澆灌處理后，土壤中Ca和B含量顯著降低，這可能與臭氧水的氧化作用有關(guān);澆灌和噴施臭氧水對菠菜葉片Ca含量影響較小，而葉片F(xiàn)e、B、Mn含量均顯著增加，臭氧水澆灌處理增加幅度較大，效果明顯好于葉片噴施處理，說明臭氧水澆灌處理更有利于促進菠菜對微量礦質(zhì)元素的吸收。

維生素是一類低分子有機化合物，是維持人體正常生命活動的一種必需物質(zhì)[22]。維生素C是一種人體必須從食物中獲取的重要營養(yǎng)元素，具有抗氧化的作用，在人體中可以改善鈣、鐵和葉酸的利用等功效，體內(nèi)缺乏維生素C時會得壞血病[23]。維生素C是一種水溶性維生素，是人體不可缺少的必需物質(zhì)，它一般配合藥物共同使用，因此在臨床上應(yīng)用十分廣泛[24];它可以增加人體的抵抗力，維持機體正常新陳代謝能力[25]。臭氧水澆灌處理使菠菜葉片維生素C顯著增加，而臭氧水葉面噴施處理后無顯著變化?？扇苄蕴呛恳彩呛饬坎げ似焚|(zhì)高低的重要標(biāo)準(zhǔn)，臭氧水澆灌和噴施后菠菜葉片可溶性糖含量顯著增加，臭氧水澆灌處理增加幅度較大，效果好。

綜上所述，臭氧水澆灌和噴施處理明顯促進菠菜幼苗生長，提高菠菜幼苗抗逆能力，明顯提高了菠菜幼苗的光合能力，明顯改善了菠菜幼苗生理特性，提高了產(chǎn)量和品質(zhì)，與葉片噴施處理相比，臭氧水澆灌處理效果更好。

參考文獻

[1] 朱軍偉.菠菜低溫保鮮關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].上海：上海海洋大學(xué)，2013.

[2] 袁玉偉.菠菜中常用農(nóng)藥殘留動態(tài)及其限量研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008.

[3] 李健，任朋，羅瑤，等.臭氧水處理對草莓采后品質(zhì)和生理的影響[J].食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報，2016，34（4）：61-65.

[4] 劉小東.臭氧發(fā)生器在日光溫室大棚中的應(yīng)用與研究[J].當(dāng)代農(nóng)機，2018（6）：74-75.

[5] 代淑艷，張可畏，王慧明，等.臭氧氣體與臭氧水滅菌效果分析[J].中國生物制品學(xué)雜志，2004，17（5）：320-321.

[6] 徐港明，韓英，萬能，等.臭氧在農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮上的研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（20）：275-277.

[7] 張志良，瞿偉菁.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2003.

[8] 鄭險峰，翟丙年，韓建剛，等.水肥耦合對冬小麥不同生育期質(zhì)膜透性的影響[J].西北植物學(xué)報，2002，22（2）：13-20.

[9] 汪希堯.分光光度法測定葉綠素含量及其比值問題的探討[J].中國農(nóng)業(yè)信息，2014（5）：211-212.

[10] 董志剛.利用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）同時測定黃土性土壤中多種元素的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（7）：87-88.

[11] 王艷穎，姜國斌，胡文忠，等.高效液相色譜法測定草莓中維生素C含量[J].大連大學(xué)學(xué)報，2006，27（2）：21-22.

[12] 曾碧濤，朱濤，王天霞.蕨類植物一支箭中總蛋白含量的測定[J].技術(shù)與市場，2015，22（12）：71.

[13] 郭曉蕾，朱思潮，翟旭峰，等.硫酸蒽酮法與硫酸苯酚法測定靈芝多糖含量比較[J].中華中醫(yī)藥學(xué)刊，2010，28（9）：2000-2002.

[14] 王興安，楊洪兵，邱念偉.配對實驗設(shè)計在植物生理學(xué)實驗中的應(yīng)用[J].植物生理學(xué)通訊，2010，46（2）：161-164.

[15] 艾尼莫明.幾種植物細胞膜的差別透性及其與抗旱性的關(guān)系[J].干旱區(qū)研究，1994，11（1）：57-60.

[16] 苑俊麗，梁新強，李亮，等.中國水稻產(chǎn)量和氮素吸收量對高效氮肥響應(yīng)的整合分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（17）：3414-3423.

[17] 王平榮，張帆濤，高家旭，等.高等植物葉綠素生物合成的研究進展[J].西北植物學(xué)報，2009，29（3）：629-636.

[18] 盧曉萍，楊丙賢，徐嬋娟，等.3種小檗科植物葉片SPAD值與葉綠素的相關(guān)性及通徑分析[J].浙江大學(xué)學(xué)報（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版），2013，39（3）：261-266.

[19] 邢艷秋，黃超，陳世宏.SPAD葉綠素儀在評價樹木葉片光環(huán)境和健康水平上的應(yīng)用初探[J].森林工程，2011，27（1）：1-4.

[20] 李旭玫.茶葉中的礦質(zhì)元素對人體健康的作用[J].中國茶葉，2002（2）：30-31.

[21] 呂海鵬，林智，張悅，等.普洱茶中主要礦質(zhì)元素分析[J].茶葉科學(xué)，2013，33（5）：411-419.

[22] 高振同.維生素在防治疾病與營養(yǎng)中的重要作用[J].中國藥房，1995（4）：43-45.

[23] 楊晶晶，劉英，曲媛，等.不同方法測定三七花、莖葉中維生素C含量[J].食品工業(yè)科技，2014，35（24）：53-56.

[24] 吳鳳文.維生素C的作用、用途及其與其它藥物的配伍[J].工企醫(yī)刊，2001（6）：106-107.

[25] 魏忠，周少波，邱洪斌，等.110名大學(xué)生維生素C營養(yǎng)狀況調(diào)查[J].佳木斯醫(yī)學(xué)院學(xué)報，1993（5）：53.