不同顏色棚膜覆蓋對(duì)大棚菜心重要農(nóng)藝指標(biāo)及品質(zhì)的影響

劉忠芹1，張 浩，王 平，孫 倩，倪 苗，成善漢，汪志偉

(1.海南省農(nóng)業(yè)學(xué)校，?？?571100；2.海南省熱帶園藝作物品質(zhì)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，?？?570228)

菜心(BrassicaparachinensisL. H. Bariley)是十字花科蕓薹屬白菜亞種一、二年生草本植物，菜薹是我國(guó)華南地區(qū)特產(chǎn)蔬菜之一。菜心品質(zhì)鮮嫩，香甜可口，口感極佳，且營(yíng)養(yǎng)豐富，被譽(yù)為“蔬品之冠”，是海南人民最喜愛(ài)的葉菜類(lèi)之一[1]。菜心的生長(zhǎng)周期短，經(jīng)多年的選育與栽培實(shí)踐，在海南已實(shí)現(xiàn)了周年生產(chǎn)供應(yīng)，然而受高溫、強(qiáng)光、臺(tái)風(fēng)、暴雨和病蟲(chóng)害的影響，菜心夏秋季往往種植于大棚。研究表明，棚膜覆蓋在日光溫室、塑料大棚設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中有舉足輕重的作用[2]，不同規(guī)格、顏色的棚膜覆蓋作用不同，棚膜顏色通過(guò)影響光質(zhì)和光強(qiáng)，而影響植物生長(zhǎng)發(fā)育及其內(nèi)部功能性化學(xué)物質(zhì)的積累[3-4]，如三七種苗子條膨大中期，株高、莖粗差異顯著，藍(lán)色農(nóng)膜大棚下三七種苗葉綠素含量相對(duì)值最大[5]；紅光有利于蔬菜碳水化合物的積累，促進(jìn)可溶性糖的合成，但不利于可溶性蛋白質(zhì)的積累，而藍(lán)光能促進(jìn)蔬菜可溶性蛋白質(zhì)形成[6]；紅色膜覆蓋的甜椒光合速率和光能利用率最高[7]；不同顏色棚膜對(duì)釀酒葡萄糖酸質(zhì)量濃度、總花色素等質(zhì)量濃度不一致[8]。

目前，海南特殊的氣候條件下，夏秋季菜心大棚種植廣泛，但很少見(jiàn)有色棚膜覆蓋對(duì)菜心重要農(nóng)藝性狀及品質(zhì)影響的相關(guān)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)研究不同顏色棚膜覆蓋對(duì)菜心重要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響，為篩選適合海南設(shè)施種植的棚膜顏色和促進(jìn)海南菜心優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年4—8月在海南省海口市好新鮮農(nóng)業(yè)合作社桂林洋農(nóng)場(chǎng)基地GP-C 7042單棟塑料大棚(橫跨7 m，高2.2 m，長(zhǎng)42 m，由海南大學(xué)自主設(shè)計(jì))進(jìn)行。以廣州華綠種子有限公司的“新西蘭杷洲甜油60天”菜心為試材。以白色棚膜(WF, 浙江省臺(tái)州市塑料膜農(nóng)用批發(fā)廠)、紅色棚膜(RF，浙江省臺(tái)州市塑料膜農(nóng)用批發(fā)廠)、藍(lán)色棚膜(BF，蘭州市藍(lán)天農(nóng)用塑料膜有限公司)3種不同棚膜為處理，棚膜透光率相近，厚度都為0.08 mm。

1.2 試驗(yàn)方法與過(guò)程

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3種顏色棚膜分別覆蓋在同類(lèi)大棚上，各設(shè)置3次重復(fù)，每小區(qū)面積6 m2，蓋好膜后在上面覆蓋一層透光率為40%的黑色遮陽(yáng)網(wǎng)。2017年6月7日采用條播播種方式，行距為12 cm，播種深度為0.5～1 cm，各小區(qū)播種數(shù)量一致。每條播種量一致，間苗后保證每小區(qū)留600株。于2017年7月15日一次性采收，期間進(jìn)行正常田間管理。選樣時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)選取9株長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的菜心用于各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1光照強(qiáng)度測(cè)定

不同顏色棚膜覆蓋下距離畦面0.5 m高處，在菜心的每個(gè)生長(zhǎng)期的同一天的8個(gè)時(shí)間段(08：30時(shí)至16：30時(shí))使用i 500-EGZ光強(qiáng)測(cè)度計(jì)每隔1 h測(cè)定光照強(qiáng)度，然后取所有時(shí)間段光強(qiáng)的平均值。

1.3.2重要農(nóng)藝性狀測(cè)定

株高，到自然直立的蓮座葉葉片至高點(diǎn)(不抽薹)；莖粗，根部與莖干銜接部位的粗度；葉長(zhǎng)，葉片尖端到葉柄的距離；葉寬，葉片最寬處兩端點(diǎn)的距離；單株地上部鮮重；小區(qū)地上部鮮重，小區(qū)內(nèi)菜心地上部分如莖、葉的總重量；產(chǎn)量，測(cè)定每個(gè)小區(qū)全部商品薹重量，后換算成每公頃產(chǎn)量。

1.3.3營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)測(cè)定

植株中可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法(Bradford法)測(cè)定[9]；維生素C含量采用紫外分光光度法測(cè)定[10]；可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸比色法測(cè)定[11-12]；纖維素含量采用蒽酮-硫酸比色法測(cè)定；含水量采用烘干法測(cè)定[13]；可溶性固形物采用手持折光儀進(jìn)行測(cè)定；葉綠素采用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS statistic 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，單因素分析采用Duncanaa法，作圖表采用Word 2016軟件和Excel 2016軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同顏色棚膜覆蓋光照強(qiáng)度

菜心全生育期內(nèi)不同顏色棚膜覆蓋棚內(nèi)0.5 m高處光強(qiáng)平均值不同，BF覆蓋下光照強(qiáng)度最強(qiáng)，達(dá)29.3×103lx，其次是WF，為28.3×103lx，白藍(lán)光光強(qiáng)無(wú)顯著差異，光照強(qiáng)度最低的是RF，僅為8.23×103lx，極顯著低于WF和BF覆蓋下的光強(qiáng)。

2.2 不同顏色棚膜下菜心的重要農(nóng)藝性狀分析

株高、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬、鮮重、產(chǎn)量是菜心重要的農(nóng)藝性狀指標(biāo)，生長(zhǎng)狀況指標(biāo)，是影響消費(fèi)者選擇的重要依據(jù)。由表1可知,BF處理下菜心株高最高，達(dá)27.77 cm，其次是WF處理，為23.20 cm，株高最低的是RF處理，只有19.98 cm，BF處理株高顯著高于WF和RF。莖粗中，WF處理最粗，達(dá)6.42 mm，極顯著粗于BF和RF處理的3.40 mm和3.23 mm。BF處理下葉長(zhǎng)最長(zhǎng)，達(dá)13.72 cm，其次是WF，為11.78 cm，最低為RF，僅有10.66 cm，BF和WF分別較RF高28.71%和10.51%，WF與RF、BF間差異不明顯，但RF與BF之間差異極顯著。BF處理下葉寬最寬，達(dá)5.69 cm，其次為WF，為4.79 cm，RF葉寬最小，僅為3.01 cm，BF和WF分別較RF高89.04%和59.14%，BF和WF之間葉寬差異不明顯，但RF和BF之間葉寬存在顯著差異?？梢?jiàn)，葉長(zhǎng)、葉寬表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律，BF處理使菜心葉片變長(zhǎng)變寬，RF處理使菜心葉片變短變窄。

表1 重要農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

注：同列數(shù)值后不同字母表示處理間差異顯著(p<0.05) 。下同。

由表1還可以看出，BF處理下地上部鮮重最重，達(dá)13.76 g，其次是WF，為10.44 g，RF最輕，僅為7.54 g，BF和WF分別較RF重82.49%和38.46%，BF和WF之間地上部鮮重差異不顯著，但BF和RF之間差異極顯著。BF處理下產(chǎn)量最高，達(dá)21 388.95 kg·hm-2，其次是WF，為16 024.65 kg·hm-2，RF最低，僅為9 098.71 kg·hm-2，WF和RF僅為BF的74.92%和42.54%，三者之間存在極顯著差異。

2.3 不同顏色棚膜下菜心的品質(zhì)指標(biāo)分析

2.3.1可溶性糖及含水量

不同顏色棚膜覆蓋處理下菜心可溶性糖含量及含水量如圖1?？芍诳扇苄蕴呛恐?，RF處理含量最高，達(dá)3.25%，其次為WF，為1.90%，BF最低，僅為1.28%，WF和RF分別較BF高153.87%和48.16%。WF和BF間可溶性糖含量無(wú)顯著差異，但BF和RF間差異顯著。對(duì)含水量這一指標(biāo)，WF最高，達(dá)94.48%，其次是BF，為94.30%，RF最低，僅為93.80%，WF和BF分別較RF高0.72%和0.53%，三者之間不存在顯著差異。

圖1 不同顏色棚膜覆蓋下菜心可溶性糖含量與含水量

2.3.2纖維素及可溶性固形物含量

粗纖維含量直接影響菜心的口感，對(duì)于鮮食菜心一般要求粗纖維含量較低[11]。不同顏色棚膜處理菜心纖維素含量及可溶性固形物的含量如圖2?？芍?，RF處理下纖維素含量最高，達(dá)5.63%，其次是WF，為5.36%，BF最低，僅為3.43%，RF和WF分別較BF高64.29%和56.50%，RF和WF之間不存在顯著差異，但BF和RF、WF之間纖維素含量差異顯著。從可溶性固形物含量分析，WF處理下可溶性固形物含量最高，達(dá)8.43%，其次是BF，為5.47%，RF最低，僅為5.13%，WF和BF分別較RF高64.29%和6.51%，三者之間差異并未達(dá)到顯著水平。

2.3.3可溶性蛋白含量及維生素C含量

不同顏色棚膜覆蓋處理菜心可溶性蛋白含量如圖3。可知，BF處理下菜心的可溶性蛋白含量最高，達(dá)2.42 mg·g-1，其次是WF，為1.50 mg·g-1，RF最低，僅為1.05 mg·g-1，BF和WF分別較RF高130.82%和43.32%，RF和WF之間差異不顯著，但BF顯著高于RF和WF。維生素C具有抗氧化、提高免疫力、促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸從而降低膽固醇含量、解毒作用及促進(jìn)膠原蛋白抗體形成，具有抗癌作用[14]。不同顏色棚膜覆蓋菜心Vc含量如圖3。可知，BF處理菜心Vc含量最高，達(dá)1.81%，其次是WF，為1.18%，RF最低，僅為1.03%，BF和WF分別較RF高76.09%和14.72%，RF和WF之間不存在顯著差異，但BFVC含量顯著高于WF。

圖2 不同顏色棚膜覆蓋菜心纖維素含量與TSS含量

圖3 不同顏色棚膜覆蓋下菜心可溶性蛋白含量及維生素C含量

圖4 不同顏色棚膜覆蓋下菜心葉綠素含量

2.3.4葉綠素

不同顏色棚膜覆蓋處理菜心葉綠素含量如圖4。可知，BF處理下葉綠素含量最高，為45.40 SPAD，其次是WF，為40.44 SPAD，RF最低，僅為37.18 SPAD，BF和WF分別較RF高22.12%和8.77%，WF與RF、BF差異不顯著，但BF葉綠素含量顯著高于RF。

2.4 棚內(nèi)光照強(qiáng)度、菜心重要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析

2.4.1光照強(qiáng)度、單株重、產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀間相關(guān)性分析

光照強(qiáng)度、單株重、產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀間相關(guān)系數(shù)如表2?？芍瑔沃曛嘏c株高、單株重與葉長(zhǎng)、產(chǎn)量與株高間呈極顯著正相關(guān)；光照強(qiáng)度與株高、單株重與葉寬、產(chǎn)量與葉長(zhǎng)間呈顯著正相關(guān)；光照強(qiáng)度與葉長(zhǎng)、光照強(qiáng)度與葉寬、產(chǎn)量與葉寬呈正相關(guān)，其它各指標(biāo)間相關(guān)性不顯著。值得注意的是，光照強(qiáng)度與單株地上部鮮重的Pearson系數(shù)為0.70*，呈顯著正相關(guān)，且光照強(qiáng)度與產(chǎn)量的Pearson系數(shù)為0.89**，兩者間呈極顯著正相關(guān)。

表2 光照強(qiáng)度、單株重、產(chǎn)量與植物學(xué)性狀間相關(guān)系數(shù)

2.4.2光照強(qiáng)度、產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)間相關(guān)性分析

光照強(qiáng)度、產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)如表3?？芍?，產(chǎn)量與可溶性糖間呈極顯著負(fù)相關(guān)，產(chǎn)量與蛋白質(zhì)間呈極顯著正相關(guān)，光照強(qiáng)度與可溶性糖間呈顯著負(fù)相關(guān)，光照強(qiáng)度和蛋白質(zhì)、產(chǎn)量和Vc、產(chǎn)量與葉綠素間呈顯著正相關(guān)，光照強(qiáng)度與Vc、光照強(qiáng)度與葉綠素呈正相關(guān)，產(chǎn)量與纖維素呈負(fù)相關(guān)，其他各指標(biāo)間相關(guān)性不顯著。

表3 光照強(qiáng)度、產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)

3 討 論

隨著人們生活水平的提高，選擇蔬菜時(shí)在注意蔬菜外在品質(zhì)的同時(shí)，越來(lái)越注重蔬菜的內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和衛(wèi)生品質(zhì)。菜心是鮮食性蔬菜，可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、維生素C及粗纖維素含量是重要的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)[15]。

對(duì)于植物學(xué)性狀而言，杜洪濤等[16]、杜健芳等[17]分別研究了光質(zhì)對(duì)彩椒和油菜的生長(zhǎng)影響，發(fā)現(xiàn)藍(lán)光下植株的株高偏低；在光強(qiáng)度一致的前提下，無(wú)色膜和紫色膜處理植株莖較粗，紅色膜次之。本試驗(yàn)中，WF覆蓋的菜心植株較矮粗，而藍(lán)色膜覆蓋的植株較高，原因可能在于藍(lán)色膜提高了藍(lán)光的透射率，而紅色膜提高了紅橙光的透射率。不同波段的光可能通過(guò)影響植物體內(nèi)源激素(如IAA)的代謝水平來(lái)調(diào)節(jié)莖的生長(zhǎng)變化。從結(jié)果可以看出，BF處理下，株高有顯著性提高，RF則降低株高但不明顯；WF、RF、BF均不顯著影響菜心的莖粗。對(duì)于葉長(zhǎng)而言，BF使其變長(zhǎng)，且與WF、RF有顯著差異，葉寬則表現(xiàn)出與葉長(zhǎng)相同的規(guī)律。BF使單株地上部鮮重增重，而RF則相反。對(duì)于小區(qū)地上部和單產(chǎn)而言，BF處理最高，其次是WF，最低是RF，且三者之間存在顯著差異。

從營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)而言，從可溶性糖含量分析，可溶性糖含量直接影響口感，一般可溶性糖含量越高越好，試驗(yàn)中得出RF>WF>BF，且RF處理含量顯著高于WF，與林碧英等[18]在不同光質(zhì)對(duì)豇豆幼苗光合特性和若干生理生化指標(biāo)的影響中的研究結(jié)論一致，但紅光3種顏色棚膜覆蓋對(duì)菜心含水量并無(wú)明顯影響。就纖維素而言，纖維素是影響口感的重要指標(biāo)，研究表明，不同LED光質(zhì)處理3 d后，紅光處理的粗纖維含量較低，紅光處理與藍(lán)光處理之間亦無(wú)顯著差異，不同LED光質(zhì)處理6 d后，豌豆芽苗菜的粗纖維含量依次為紅光>黃光>白光>藍(lán)光，即紅光處理可以提高豌豆芽苗菜粗纖維含量，而本試驗(yàn)中，RF>WF>BF，結(jié)論一致，即BF處理能夠顯著降低菜心的纖維素含量，使得菜心食用口感更佳，而B(niǎo)F和RF處理均在一定程度的降低可溶性固形物的含量，影響菜心的口感；曹明等[19]在不同顏色棚膜覆蓋對(duì)甜瓜生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)的影響的研究表明，不同顏色棚膜處理對(duì)甜瓜果實(shí)中心及邊緣的可溶性固形物均無(wú)明顯影響。BF處理下菜心的蛋白質(zhì)含量最高，紅光最低，這與劉慶等[20]在不同光質(zhì)LED光源對(duì)草莓光合特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響的研究中結(jié)論一致，與張得智等[21]在不同顏色棚膜覆蓋對(duì)煙草生長(zhǎng)的影響中增加藍(lán)光比例可以提高蛋白質(zhì)含量得出一致結(jié)論。黃枝等[22]利用不同LED光質(zhì)對(duì)豌豆芽苗菜處理，研究其產(chǎn)量及品質(zhì)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，豌豆芽苗菜體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量依次為藍(lán)光>白光>黃光>紅光，即藍(lán)光最有利于可溶性蛋白質(zhì)的積累。同時(shí)，BF處理下維生素C 含量明顯高于其他處理，RF則明顯低于其他處理，與黃枝等的研究結(jié)論一致。BF下葉綠素含量最高，顯著高于RF。

從光照強(qiáng)度、產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀及營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)之間相關(guān)性分析，光照強(qiáng)度是影響植物生長(zhǎng)的重要發(fā)育的因子，在低光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)的植物在形態(tài)上會(huì)發(fā)生一系列的變化[23]。研究表明，弱光下植物的葉綠素含量會(huì)降低，光照強(qiáng)度影響植物的光合作用，光照強(qiáng)度較弱的情況下，葉片的光合作用會(huì)受到影響，而適當(dāng)光照強(qiáng)度可以延長(zhǎng)葉片的衰老[24]。試驗(yàn)得出，光照強(qiáng)度與株高呈顯著正相關(guān)；光照強(qiáng)度與葉長(zhǎng)、葉寬呈正相關(guān)；光照強(qiáng)度與可溶性糖間呈顯著負(fù)相關(guān)，光照強(qiáng)度和蛋白質(zhì)、Vc、葉綠素均呈正相關(guān)。研究表明，葉綠素總的含量隨光照強(qiáng)度的減弱有減少的趨勢(shì)[24]。RF覆蓋下光照強(qiáng)度最低，菜心在RF下植株矮小、葉長(zhǎng)葉寬均偏小，王燦等[25]在不同光照強(qiáng)度對(duì)室內(nèi)水培葉用蔬菜生長(zhǎng)的影響中得出，光照強(qiáng)度的減弱使得辦公室內(nèi)7種蔬菜生長(zhǎng)均受到限制，與本試驗(yàn)結(jié)論一致。

光質(zhì)對(duì)菜心生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著影響，試驗(yàn)采用不同顏色的棚膜進(jìn)行大棚覆蓋，改變大棚內(nèi)的光譜。李韶山等[26]用窄光譜藍(lán)光為光源研究藍(lán)光對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)、葉綠體發(fā)育，在藍(lán)光對(duì)綠豆幼苗離體葉片衰老影響的研究中表明，紅光使蛋白質(zhì)、葉綠體含量下降。

4 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在白色棚膜覆蓋下菜心的可溶性固形物與含水量較高，在紅色棚膜覆蓋下菜心的纖維素、可溶性糖較高，但在藍(lán)色棚膜覆蓋下菜心的光利用率、產(chǎn)量及風(fēng)味顯著高于白色及紅色棚膜覆蓋下的，可以在生產(chǎn)中推廣。