營(yíng)養(yǎng)液中添加糖醇鋅對(duì)水培生菜生長(zhǎng)與品質(zhì)的影響＊

劉曉宇，譚杰揮，劉厚誠(chéng)（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣州 510642）

生菜（Lactuca sativaL.）是菊科萵苣屬一年或二年生的草本植物，也是一種在全球廣泛生產(chǎn)和消費(fèi)的葉用蔬菜，同時(shí)也是萵苣素、VC、葉酸以及其他有益人體健康生物活性物質(zhì)的良好來(lái)源[1]。鋅是植物必需的微量元素之一，在植物體內(nèi)參與多種酶、蛋白質(zhì)、生長(zhǎng)素的合成，同時(shí)影響著植物光合、呼吸等生理活動(dòng),還可以提高植株的抗逆性[2]。許多研究表明增施外源鋅肥可以提高蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)[3-4]。糖醇鋅[(C6H8O6)Zn3]是一種有機(jī)螯合態(tài)水溶性液態(tài)鋅肥，相比無(wú)機(jī)鋅肥，具有性質(zhì)穩(wěn)定不易受pH 影響而沉淀失效的特點(diǎn)[5]。其螯合劑糖醇是天然小分子有機(jī)物質(zhì)，能攜帶礦質(zhì)養(yǎng)分在植物韌皮部快速運(yùn)輸，糖醇螯合鋅可以使鋅易于被植物吸收運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，糖醇鋅相比無(wú)機(jī)鋅肥，更加適用于水肥一體化管理，提高鋅肥利用效率。本試驗(yàn)旨在探討施用糖醇鋅對(duì)水培生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為水培蔬菜科學(xué)施用鋅肥提供參考。

材料與方法

試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料供試生菜品種為‘紅珊瑚’生菜品種，購(gòu)自北京鼎豐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司。糖醇鋅由廣州申晶雅農(nóng)業(yè)科技有限公司提供，Zn 含量為230 g/L。

試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

本試驗(yàn)于2021 年11 月～2022 年1 月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施園藝試驗(yàn)基地進(jìn)行。

試驗(yàn)方法

在植物工廠(chǎng)中用海綿塊播種育苗，光源為光強(qiáng)300 μmol/(m2·s) 白光LED 燈，營(yíng)養(yǎng)液配方為1/2 劑量Hoagland 配方。在生菜長(zhǎng)至5 葉1 心時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的壯苗定植于塑料薄膜連棟溫室內(nèi)的60 cm×40 cm×12 cm 水培箱中(圖1)，定植后23 天采收。

圖1 水培生菜栽培照片

試驗(yàn)采用1/2 劑量的Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液配方。對(duì)照組（CK）不添加糖醇鋅，營(yíng)養(yǎng)液中Zn 濃度為0.05 mg/L。分別補(bǔ)充以下鋅離子濃度的糖醇鋅：0.05 mg/L（T1）、0.10 mg/L（T2）和0.15 mg/L（T3）。每個(gè)水培箱盛裝19 L 營(yíng)養(yǎng)液，定植6 株生菜，重復(fù)3 次。CK、T1、T2、T3 初始營(yíng)養(yǎng)液的EC 約為1.5 dS/m，pH約為6.5。生菜定植到采收期間不更換營(yíng)養(yǎng)液，整個(gè)生長(zhǎng)期維持營(yíng)養(yǎng)液的pH 為6.5～7.5，EC為1.2～1.5 dS/m。每天利用定時(shí)增氧氣泵增氧4次，每次30 min。

指標(biāo)測(cè)定

形態(tài)指標(biāo)

每個(gè)處理取6 株生菜，用百分之一的電子天平稱(chēng)量測(cè)定其地下部、地上部鮮重。后將植株裝入信封中置于105℃下殺青30 min，75℃下烘干至恒重后，用萬(wàn)分之一電子天平稱(chēng)重，以測(cè)定地下部、地上部干重。單株總?cè)~面積采用ImageJ 1.42 軟件測(cè)定。

生理指標(biāo)

用丙酮乙醇混合法測(cè)定光合色素含量[6]；采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量、考馬斯亮藍(lán) G-250 染色法測(cè)定可溶性蛋白含量、鉬藍(lán)比色法測(cè)定VC 含量，水楊酸法測(cè)定硝酸鹽含量[7]；參照pH 示差法測(cè)定花色苷含量[8]；參考Folin-Cioealteu 法測(cè)定多酚含量[9]、Mashiba 法測(cè)定類(lèi)黃酮含量[10]、Tadolini 法測(cè)定DPPH 自由基清除率[11]、Benzie 法測(cè)定FRAP 抗氧化能力[12]。

數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行分析處理。在P＜0.05 顯著水平下，采用單因素方差分析和鄧肯法進(jìn)行多重比較，圖表采用Excel 2016 繪制。

結(jié)果與分析

不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜生長(zhǎng)的影響

不同濃度糖醇鋅處理影響對(duì)水培生菜生長(zhǎng)的影響見(jiàn)表1。T1、T2、T3 處理生菜的地上部的鮮重和干重和單株葉面積均有增加（圖2）。與對(duì)照相比，T1、T2 和T3 處理的地上部鮮重分別增加了10.69%、30.25%、15.24%，其中T2 處理的地上部鮮重最大，比T1、T3 分別顯著增加了17.85%、13.02%。T1、T2 和T3 處理的生菜地上部干重顯著高于CK，且較CK 分別顯著增加了12.21%、28.49%、15.12%。與T1 和T3 相比，T2 處理的地上部干重顯著增加，分別增加了14.51%、11.62%。各處理的地下部的干重、鮮重差異不顯著。T1、T2、T3 處理的葉面積均顯著大于CK，分別增大了9.04%、15.13%、9.65%。因此，不同濃度的糖醇鋅處理均能促進(jìn)生菜的生長(zhǎng)，提高生菜的生物量和葉面積。

圖2 不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜生長(zhǎng)的影響

表1 不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜生長(zhǎng)的影響

不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜光合色素含量的影響

不同濃度糖醇鋅處理影響水培生菜的光合色素含量見(jiàn)圖3。T1、T2、T3 處理的葉綠素a、葉綠素b、類(lèi)胡蘿卜素和總?cè)~綠素含量均顯著高于CK。與CK 相比，T1、T2、T3 處理的葉綠素a 含量分別顯著提高了102.05%、70.35%、60.30%；類(lèi)胡蘿卜素含量分別顯著提高了117.45%、54.28%、38.97%。其中T1 處理的生菜葉綠素a、類(lèi)胡蘿卜素含量最高，與T2 相比分別顯著提高 18.61%、40.94%，與T3 相比則分別顯著提高26.04%、56.47%。T1、T2、T3 處理的葉綠素b 含量分別比CK 顯著提高了45.51%、58.55%、44.85%，而總?cè)~綠素含量則分別顯著提高了83.25%、66.42%、55.16%。T1、T2、T3 處理組之間葉綠素b 和總?cè)~綠素含量的差異性不顯著。因此，不同濃度的糖醇鋅處理均能顯著提高生菜中光合色素含量。

圖3 不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜光合色素含量的影響

不同濃度糖醇鋅處理對(duì)水培生菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

不同濃度糖醇鋅處理影響水培生菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)見(jiàn)圖4。T2、T3 處理的可溶性蛋白含量相比CK 分別顯著提高了10.48%、8.27%。與對(duì)照組相比，T1、T2 處理的可溶性糖含量和VC 含量差異性不顯著，但T3 處理的可溶性糖含量和VC含量分別降低了10.89%、15.75%。不同處理之間生菜的硝酸鹽含量無(wú)顯著性差異。這說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)液中添加適宜濃度的糖醇鋅有利于提高生菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

圖4 不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

不同濃度糖醇鋅處理對(duì)水培生菜抗氧化物質(zhì)含量及能力的影響

不同濃度糖醇鋅處理影響水培生菜的抗氧化能力和抗氧化物質(zhì)含量見(jiàn)圖5。隨著糖醇鋅用量的增加，生菜中多酚、類(lèi)黃酮、花色苷的含量和FRAP 值呈先升后降趨勢(shì)。T1 處理類(lèi)黃酮含量最高，顯著高于T2、T3 和CK，與CK 相比提高了18.76%；T2、T3 處理類(lèi)黃酮含量相比CK 差異未達(dá)顯著性水平。與CK相比，T1、T2、T3 處理多酚含量分別顯著提高了38.09%、27.05%、22.95%。T1、T2 處理的FRAP 值均顯著高于對(duì)照組CK，分別比CK 增加了27.83%、34.43%；T3 與CK 之間的FRAP 抗氧化能力沒(méi)有顯著性差異。T2 處理的花色苷含量最高，顯著高于其它處理，比對(duì)照高11.55%，但T3 處理花色苷含量則顯著低于其他處理，比對(duì)照低16.23%。各處理之間DPPH 自由基清除率差異性不顯著。這說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)液中添加適宜濃度的糖醇鋅有利于提高生菜的抗氧化能力。

圖5 不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜抗氧化物質(zhì)含量及能力的影響

討論

不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜生長(zhǎng)的影響

增施鋅肥可以促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高作物的產(chǎn)量[13]。噴施和根施糖醇鋅均可以顯著增加小白菜的單株鮮重[14]。增施糖醇鋅（0.07% Zn）可以顯著增加辣椒單株果數(shù)、單果鮮重，增產(chǎn)率達(dá)到12.42%[15]。本研究中，0.10 mg/L 鋅離子濃度糖醇鋅處理的生菜地上部鮮重、干重和單株葉面積最大，且與其他處理有顯著性差異（表1），說(shuō)明該濃度糖醇鋅處理有利于生菜地上部分的生長(zhǎng)，提高水培生菜的產(chǎn)量的效果最好。

不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜光合色素含量的影響

鋅元素與葉綠素的合成有關(guān)[16]，對(duì)維持葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能有重要作用[17]。研究表明，適量基施和葉面噴施鋅肥能促進(jìn)蕹菜葉片中葉綠素含量的積累[18]。本研究中，在營(yíng)養(yǎng)液中添加糖醇鋅能夠顯著提高水培生菜光合色素的含量（圖3）。T1 處理的葉綠素a、類(lèi)胡蘿卜素和總?cè)~綠素含量均最高，且葉綠素b 含量顯著高于對(duì)照，表明在營(yíng)養(yǎng)液中補(bǔ)充0.05 mg/L 鋅離子濃度糖醇鋅處理對(duì)提高水培生菜光合色素含量的效果最好。

不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

有研究表明增施鋅肥可以提高蔬菜VC、可溶性糖和蛋白質(zhì)含量[19-20]。本研究中，適宜濃度的糖醇鋅處理可以顯著提高生菜中可溶性蛋白的含量（圖4）。但0.15 mg/L 鋅離子濃度的糖醇鋅處理顯著降低了生菜的VC 含量，原因之一可能是在植物的生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中，高濃度金屬離子對(duì)抗壞血酸合成相關(guān)酶活性有抑制作用[21]。

不同濃度糖醇鋅對(duì)水培生菜抗氧化物質(zhì)含量及能力的影響

花青素、類(lèi)黃酮和多酚有強(qiáng)抗氧化作用，可以降低患慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。外源施用鋅肥可以提高苦瓜葉片多酚、類(lèi)黃酮等物質(zhì)的含量[22]。葉面噴施硫酸鋅可以顯著提高水培生菜的多酚、類(lèi)黃酮含量和DDPH 值[23]。本研究中，適當(dāng)在營(yíng)養(yǎng)液中添加糖醇鋅可以提高水培生菜抗氧化物質(zhì)的含量及能力，且0.05 mg/L 和0.10 mg/L 鋅離子濃度的糖醇鋅處理效果比0.15 mg/L 的糖醇鋅處理效果好（圖5）。生菜葉片紅色的形成主要是由于花青素的積累。0.10 mg/L 鋅離子濃度的糖醇鋅處理可以顯著提高紅葉生菜的花色苷含量，從而改善其商品品質(zhì)。

結(jié)論

本試驗(yàn)表明，營(yíng)養(yǎng)液添加糖醇鋅一方面可以增大水培生菜的葉面積，提高生菜光合色素含量，進(jìn)而提高水培生菜地上部的鮮重、干重與產(chǎn)量，另一方面還可以增加生菜可溶性蛋白的含量，提高水培生菜的多酚、類(lèi)黃酮、花色苷的含量和FRAP 值，從而提高生菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與抗氧化能力。然而，糖醇鋅用量過(guò)多（0.15 mg/L 鋅離子濃度）會(huì)降低VC 和可溶性糖的含量。水培生菜生產(chǎn)以補(bǔ)充0.05～0.10 mg/L 鋅離子濃度的糖醇鋅較好。