西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液對小青菜生長的影響

摘要：為促進西蘭花廢棄莖葉汁液的資源化利用，以小青菜為供試材料，分別以培養(yǎng)皿培養(yǎng)和基質(zhì)栽培的方法，研究不同稀釋倍數(shù)下西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液對青菜種子萌發(fā)、幼苗生長、葉綠素相對含量、葉綠素熒光和光合作用的影響。結(jié)果表明，稀釋10倍的西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液對青菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和根長等有明顯的抑制作用，隨著稀釋倍數(shù)的增加，抑制作用解除，稀釋50倍及以上的西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液對小青菜種子的萌發(fā)具有促進作用。盆栽試驗結(jié)果表明，稀釋50倍至100倍的西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液可促進葉綠素的合成，增加ETR（光合電子傳遞速率）、qP（光化學淬滅）、Y（Ⅱ）值（光合量子產(chǎn)量），從而促進小青菜光合速率以及植物生長，鮮重平均提高25.07%，其中稀釋50倍處理下干重較對照增加了11.89%。因此，西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液在稀釋50倍至100倍能夠促進種子萌發(fā)和小青菜生長，尤其是50倍效果較好。

關(guān)鍵詞：西蘭花莖葉；發(fā)酵液；小青菜；光合；葉綠素熒光

收稿日期：2024-09-17

基金項目：浙江省大學生科技創(chuàng)新活動計劃（新苗人才計劃）（2022R436A007）。

第一作者：虞汕瑛（2003-），女，本科生，專業(yè)方向為植物生理學。E-mail：ysy96396320@163.com。

通信作者：束良佐（1969-），男，博士，教授，從事植物生理學與植物營養(yǎng)學研究。E-mail：shulz69@163.com。

西蘭花學名青花菜 （Brassica oleracea L.var.italica Planch），又稱西藍花，其食用部分是由花蕾群及其花莖組成的綠色花球。目前，中國西蘭花種植面積已超過2.7萬hm2，年產(chǎn)量超過100萬t。其中浙江是我國西蘭花的主產(chǎn)區(qū)，種植面積超過1.3萬hm2，年產(chǎn)量約30萬t，產(chǎn)值近10億元，浙江省臺州市種植西蘭花已有30多年的歷史，規(guī)模化種植比例高，常年種植面積穩(wěn)定在0.8萬hm2左右，約占浙江省西蘭花種植面積的60%，占全國的25%，是全國最大的冬春西蘭花生產(chǎn)中心［1-2］。西蘭花的可食用部分約占整個植株的50％，這意味著西蘭花在短時間內(nèi)產(chǎn)生的莖葉廢棄物數(shù)量巨大，臺州市西蘭花莖葉廢棄物產(chǎn)量超20萬t，還會產(chǎn)生大量的尾菜。蔬菜尾菜中含有豐富的有機營養(yǎng)物質(zhì)及礦質(zhì)營養(yǎng)，通過堆肥處理加以資源化利用，既能改良土壤，增加土壤中的有機質(zhì)含量，又能改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，提高產(chǎn)量，起到增產(chǎn)增效的作用［3-5］。另外，將蔬菜尾菜飼料化應(yīng)用的研究也日益增多。利用蔬菜尾菜或菠蘿葉渣制作青貯飼料，有利于綿羊增重，增加奶牛產(chǎn)奶量和牛乳比重［6-7］。

西蘭花廢棄莖葉含有豐富的有機營養(yǎng)物質(zhì)及鈣、鎂、鉀、鈉、鐵、鋅、銅等元素，并且一些有益成分含量高出花球［2］。但西蘭花莖葉的含水量高，易腐爛，容易造成植物燒苗，且過量的殘體會污染環(huán)境，同時也會導致資源的浪費［8-9］。對西蘭花廢棄物進行有效的處理已成為當?shù)卣推髽I(yè)面臨的重大難題。研究表明，西蘭花尾菜還田可提高作物本身的抗氧化活性物質(zhì)含量［10］。但西蘭花廢棄物中可能會攜帶大量病原菌和蟲卵，增加作物發(fā)病的幾率。西蘭花尾菜也可以用來生產(chǎn)西蘭花莖葉粉、西蘭花青貯料和葉蛋白等產(chǎn)品［11］。但由于環(huán)保和產(chǎn)能等各種因素的限制，這些方法僅能處理少量西蘭花尾菜。將西蘭花廢棄莖葉經(jīng)過高壓壓榨，去掉汁液，后經(jīng)烘干成為顆粒狀飼料是西蘭花尾菜利用的一條新途徑。臨海市有企業(yè)把尾菜去汁造粒生產(chǎn)飼料，然而對其壓榨出的大量汁液如何利用缺乏研究。

小青菜生長周期短，富含維生素、纖維素和礦物質(zhì)，具有降血脂等功效，是日常消費量較多的一種蔬菜。前期研究發(fā)現(xiàn)，直接利用新鮮的西蘭花莖葉汁液稀釋液澆灌小青菜會對其生長產(chǎn)生抑制作用（未發(fā)表的數(shù)據(jù)）。本研究仍然選取小青菜為研究對象，對西蘭花莖葉汁液進行陳放發(fā)酵，研究不同稀釋倍數(shù)的西蘭花發(fā)酵液對小青菜種子萌發(fā)以及植株生長的影響，旨在為西蘭花廢棄莖葉汁液的資源化利用提供理論支持，實現(xiàn)西蘭花殘體的循環(huán)利用，避免資源浪費、環(huán)境惡化等問題，促進生態(tài)和經(jīng)濟良性循環(huán)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試小青菜種子為速生火青菜（產(chǎn)自南通中江農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司）。西蘭花汁液取自臺州市臨海市上盤鎮(zhèn)一西蘭花尾菜壓榨車間。該車間利用西蘭花尾菜莖葉，通過物理壓榨，擠出汁液，留其莖葉固體渣經(jīng)特殊工藝干燥后造粒，當作牛飼料。取其壓榨出的西蘭花莖葉汁液，于塑料桶中密封，定期排氣，至桶中幾乎無氣體排出時完成發(fā)酵，發(fā)酵時間90 d，取液體待用。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

取發(fā)酵后的西蘭花汁液，分別稀釋10倍（A1）、50倍（A2）、100倍（A3）、200倍（A4）、500倍（A5）、1 000倍（A6）待用。

1.2.2 種子萌發(fā)試驗

選取大小均一、形態(tài)正常的小青菜種子置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中進行萌發(fā)試驗，每皿100粒。試驗共設(shè)5個處理：CK（清水對照）、A1、A2、A3、A5處理。每個處理設(shè)置4個重復，每天澆等量處理液10 mL。

將所有處理放置到光照培養(yǎng)箱內(nèi)進行催芽和培養(yǎng)。培養(yǎng)箱的溫度（25±1） ℃，光期12 h·d-1。在萌發(fā)的第3天和第7天分別統(tǒng)計種子的發(fā)芽數(shù)。

1.2.3 小青菜盆栽試驗

選取大小均一、形態(tài)正常的小青菜種子置于裝有基質(zhì)的盆中，每盆15粒。所用基質(zhì)按照40%的泥炭、30%的蛭石和30%的珍珠巖比例配制。配制好后根據(jù)體積比加入10%的有機肥，另外加入一定量的復合肥和微量元素肥料。試驗共設(shè)6個處理：CK、A2、A3、A4、A5、A6處理，每個處理設(shè)置5個重復。在播種后第5天進行間苗，每盆保留大小均勻的植株5株。試驗在人工培養(yǎng)室中進行，光源由LED 燈提供，光照時間設(shè)置為12 h·d-1，光照強度為200 μmol·m-2·s-1，溫度為（25±1） ℃，相對濕度為60%～70%。每天澆等量處理液150～200 mL。第25天測量株高、葉長、葉寬，第30天測定葉片中的葉綠素熒光值、葉綠素的相對含量和光合指標。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 發(fā)芽勢和發(fā)芽率的測定

在第3天和7天觀察小青菜種子發(fā)芽情況，并按以下公式計算

發(fā)芽勢（%） =前3 d發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100

發(fā)芽率（%） =前7 d發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100

1.3.2 苗高、根長、葉長、葉寬的測定

用游標卡尺分別測定主根長度、小青菜苗的高度、葉片的長度和葉片的寬度，隨機計算10株平均值。

1.3.3 植株高度的測定

用直尺測量，培養(yǎng)皿試驗中每個培養(yǎng)皿隨機取10株測定后取平均值，盆栽試驗中每株分別測定植株高度。

1.3.4 葉片總面積的測定

用打孔器隨機在葉面避開主葉脈的不同部位打30片小圓片，稱量30片小圓片的質(zhì)量，并計算小圓片的面積，再稱量葉片的總質(zhì)量，根據(jù)公式計算出每盆植株葉片的總面積。

1.3.5 植株鮮重和干重的測定

用分析天平測定地上部質(zhì)量為鮮重，將青菜地上部分新鮮組織在烘箱中烘干后稱干重，每盆以5株統(tǒng)計。

1.3.6 光合指標的測定

每盆選取長勢有代表性的植株2株，選擇充分展開的葉片，用Li-6400P 光合測定儀（美國，Li-6400P）測定小青菜葉片的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）［12］。每株重復記錄3個觀測值。

1.3.7 葉綠素熒光的測定

用MINI-PAM II 葉綠素熒光儀的葉夾夾住待測葉片進行暗處理20 min后，測定初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm），計算可變熒光（Fv）、PSⅡ最大光化學量子產(chǎn)量（Fv/Fm）及 PSII 的潛在活性（Fv/Fo）。

快速光響應(yīng)曲線分別用 0，63，87，121，184，276，407，608，795，1 111和1 449 μmol·m-2·s-1強度的光化光照射葉片40 s，測定各光強下的實際光合量子產(chǎn)量［Y（Ⅱ）］、光化學猝滅系數(shù)（qP）、非光化學猝滅系數(shù)（NPQ）、表觀電子傳遞速率（ETR）［13-14］，每盆取3株測定的平均值。

1.3.8 葉綠素含量的測定

用SPAD葉綠素儀進行測定，測定時避開主葉脈，每盆多點測定20次，然后取平均值代表該盆數(shù)值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗所有數(shù)據(jù)使用Excel 2019進行初步整理，使用 SPSS 22計算各指標平均值及標準誤差，并用單因素方差分析法（ANOVA）和多重分析比較法（LSD）進行差異顯著性分析（Plt;0.05），用Sigmaplot 10.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液對種子萌發(fā)試驗中小青菜種子萌芽和幼苗生長的影響

2.1.1 發(fā)芽勢和發(fā)芽率

由圖1可知，在汁液發(fā)酵液稀釋10倍（A1）處理下，小青菜種子發(fā)芽勢比對照CK下降了81.21%，而在稀釋50倍（A2）處理下，種子發(fā)芽勢比對照上升了13.42%，稀釋100倍（A3）和500倍（A5）的處理之間發(fā)芽勢沒有顯著差異，但是均高于CK，平均高出28.19%。與CK相比，小青菜種子的發(fā)芽率在A1處理下下降了53.69%，而A2、A3和A5處理下（稀釋50倍至500倍）發(fā)芽率增加了17.45%～28.86%，其中以A5處理發(fā)芽率最高。因此，低濃度的西蘭花莖葉發(fā)酵液對種子萌發(fā)具有促進作用。

2.1.2 株高和根長

由圖2可知，小青菜幼苗苗高在A1（稀釋10倍）處理下最低，比對照CK下降了28.70%，而在A2處理下最高，比CK增加了54.35%，隨稀釋倍數(shù)再增加，苗高逐漸下降。然而幼苗的根長在A3與A5下最高，平均比CK高出58.42%。

2.1.3 葉長和葉寬

由圖3可知，與CK相比，

在A1、A2處理下

西蘭花幼苗葉片的長度分別增加了19.22%和52.84%，寬度分別增加了9.32%和59.31%。而隨著稀釋倍數(shù)繼續(xù)增加，葉片長度與寬度則逐漸下降，至A5濃度下與CK無顯著性差異。

2.2 西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液對盆栽試驗中小青菜生長的影響

2.2.1 株高及葉部形態(tài)

由表1可知，由于A1處理顯著抑制小青菜種子萌發(fā)及幼苗生長，因此在青菜基質(zhì)栽培試驗中去掉了該濃度處理，而增加了稀釋200倍（A4處理）及稀釋1 000倍的處理（A6處理）。不同稀釋倍數(shù)的西蘭花發(fā)酵液處理雖然有增加小青菜株高的趨勢，但是與CK處理間沒有顯著性差異。A2處理下最大葉片的長、寬顯著高于CK處理，分別比CK處理增加了7.37%和9.64%。其他稀釋倍數(shù)處理下，隨著稀釋倍數(shù)的增加，葉片長、寬有逐漸下降的趨勢，但是與CK之間差異不顯著。而葉面積在不同處理之間差異顯著。與CK相比，A2處理下葉片面積增加了30.86%。隨著發(fā)酵液的稀釋倍數(shù)增加，葉面積逐漸下降，至稀釋1 000倍（A6處理）后葉面積與CK已無顯著差異。

2.2.2 鮮重和干重

由圖4可知，稀釋50倍（A2處理）與100倍（A3處理）的處理小青菜鮮重最高，且它們之間沒有顯著性差異，平均比CK高出25.07%。而稀釋200倍（A4）至1 000倍（A6）后，鮮重與CK之間沒有顯著性差異。A2處理下干重比CK高出11.89%，其他處理之間干重沒有顯著性差異。

2.3 西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液對盆栽小青菜葉片光合作用的影響

葉片中葉綠素含量與光合作用有緊密聯(lián)系。由圖5可知，西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液稀釋到50倍（A2）至200倍（A4）時，對小青菜葉綠素相對含量

起到促進作用，其中A2至A4處理平均比對照高出了5.98%，而稀釋500倍（A5）和1 000倍（A6）處理與CK間沒有顯著差異。

葉片的凈光合速率（Pn）在A2、A3處理下達到最高值，分別比CK高出44.16%和34.60%，A4處理也顯著高于CK，但是低于A2、A3處理，A5、A6處理與CK間沒有顯著性差異（圖6A）。蒸騰速率（Tr）在A2處理下較CK增加了52.08%，在A3處理下達到最高，然后隨著稀釋倍數(shù)增加而逐漸下降（圖6B）。氣孔導度（Gs）在50倍（A1）至500倍（A5）稀釋液下相互之間沒有顯著性差異，但都顯著高于CK和A6，而后兩者間沒有顯著性差異（圖6C）。不同發(fā)酵液稀釋倍數(shù)處理均能提高細胞間隙CO2濃度（Ci），其中A3、A4、A5的Ci值在各處理中相對較高（圖6D）。

2.4 西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液對盆栽小青菜葉綠素熒光參數(shù)的影響

Fo、Fv/Fm在不同處理間數(shù)值變化幅度不大（表2），A3處理下Fm值較大，而Fv/Fo在A2、A3處理下保持較高的活性，然而上述值在不同處理間差異均不顯著。

快速光響應(yīng)曲線測定結(jié)果表明，Y（II）均隨光合有效輻射PAR的增強而下降，其中在0～600 μmmol·m-2·s-1范圍內(nèi)迅速下降，之后變得平緩；稀釋50倍與100倍（A2、A3）處理下的曲線均高于CK，A6處理下則下降較多（圖7A）。

ETR-PAR 曲線反映了不同光強下通過 PSII 的表觀電子傳遞速率［13-14］。由圖7B可知，當PAR小于600 μmol·m-2·s-1時，ETR隨著光強的增加而迅速增加，當PAR大于600 μmol·m-2·s-1后變得緩慢增加；在PAR超過407 μmol·m-2·s-1后， A2與A3處理下ETR值明顯高于CK，最大光強下，A2與A3處理ETR值高出CK 24.19%和17.61%，而A6處理降低了36.64%。

NPQ隨光強增加而增大，A4處理一直明顯高于CK，而A2處理低于CK，但在熒光誘導結(jié)束后高于A6處理（圖7C）。

qP隨著PAR的增加而降低，但是A2、A3處理始終高于CK，A6處理明顯降低（圖7D）。

3 討論

本研究觀察到在適當濃度的西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液處理下，促進了西蘭花的種子萌發(fā)，葉綠素含量增加，葉綠素熒光參數(shù)Y（II）、ETR、qP等值升高，光合速率增加，從而促進小青菜的生長。

西蘭花等尾菜莖葉中含有豐富的氮、磷、鉀、微量元素等礦質(zhì)元素；西蘭花莖葉中抗壞血酸、總酚、 總黃酮等抗氧化活性成分含量豐富，并且是優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)來源，富含蛋白質(zhì)、氨基酸、纖維素等有機營養(yǎng)［10，15］。西蘭花尾菜經(jīng)過發(fā)酵后，一些大分子物質(zhì)會轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)，其營養(yǎng)物質(zhì)更有利于植物的吸收，提高植物抗氧化活性物質(zhì)的含量，同時在發(fā)酵過程中還會產(chǎn)生大量有益微生物，促進作物生長［10，16-17］。因此，富含營養(yǎng)的西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液在50倍稀釋倍數(shù)以上可以促進種子萌發(fā)，在50倍至200倍時，對小青菜葉片中葉綠素相對含量起到促進作用，表明適當濃度的發(fā)酵液可以促進葉綠素的合成。而葉綠素是植物光合作用中吸收光能的一種重要色素，葉綠素含量的增加及氮磷等營養(yǎng)元素的改善能夠提高植物的光合性能［18-19］。同時本研究試驗發(fā)現(xiàn)，在適當?shù)南♂尡稊?shù)下，小青菜氣孔導度增加，有利于CO2進入氣孔，為光合作用提供更多的原料，利于提高光合速率，但同時也增加了蒸騰速率，其中以A3處理下達到最高，暗示著耗水量也增加。

葉綠素熒光參數(shù)是探討植物光合性能的重要探針。PSⅡ是植物光合作用的重要部位，F(xiàn)v/Fm能夠反映PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率，Y（II） 反映植物葉片實際光合效率，qP 表征 PSⅡ反應(yīng)中心吸收的光能用于光化學電子傳遞的份額，ETR反映實際光反應(yīng)過程中的表觀電子傳遞效率，NPQ反應(yīng)通過熒光猝滅耗散的熱能，以及在強光下葉片的自我保護機制［13］。本研究表明，與清水對照相比，稀釋50倍和100倍發(fā)酵液處理下，F(xiàn)v/Fm及 Fv/Fo的值有高于對照組的趨勢，而Y（II）、qP、ETR明顯增高，表明在一定稀釋倍數(shù)（50倍至100倍，尤其是50倍）發(fā)酵液的處理下，能促進光能的吸收，提高光反應(yīng)過程中的表觀電子傳遞效率，提升PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率，進而提升小青菜葉片的實際光合效率。而隨著稀釋倍數(shù)的增加幼苗的 NPQ 值增幅逐漸增加，一方面反映了葉片的自我保護機制，另一方面也表明了隨著稀釋倍數(shù)的增加幼苗吸收的光能以熱能形式耗散增多，進行光化學反應(yīng)的能量減少，從而影響葉片的光合作用。

4 結(jié)論

稀釋50倍及以上的西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液能夠促進小青菜種子萌發(fā)，提高發(fā)芽率與發(fā)芽勢，其中稀釋50倍時能夠促進幼苗地上部生長，而稀釋100倍到500倍濃度下促進根系生長。

稀釋50倍及100倍的西蘭花莖葉汁液發(fā)酵液能夠促進葉綠素的合成，促進光合電子傳遞，利于更多的光能向光反應(yīng)中心分配（光化學淬滅qP增加），增加量子產(chǎn)率，從而促進光合作用，促進小青菜的生長，尤其是50倍下，干物質(zhì)積累增加明顯，而過高的稀釋倍數(shù)對小青菜的促進效應(yīng)減弱。

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Effects of Fermentated Juice of Broccoli Stem and Leaf on Growth of Brassica chinensis

YU Shanying， ZHANG Liao， ZHANG Nana， SHU Liangzuo

（School of Life Sciences， Taizhou University， Taizhou 318000， China）

Abstract：In order to promote the resource utilization of discarded stem and leaf juice from broccoli，" the effects of fermentated juice of broccoli stem and leaf on seed germination， seedling growth， chlorophyll relative content， chlorophyll fluorescence and photosynthesis were examined by petri dish culture and substrate culture respectively. Brassica chinensis was used as the test material. The results showed that ten times dilution of the fermentated juice had obvious inhibitory effects on the germination potential， germination rate and root growth of Brassica chinensis. With the increase of dilution multiple， the inhibitory effect was removed， and 50 or more times of dilution of the fermentated juice could promote the germination of Brassica chinensis seeds. The pot experiment with substrate cultivation showed that 50 to 100 times of dilution of the fermentated juice could promote the synthesis of chlorophyll， increase ETR （photosynthetic electron transfer rate）， qP （photochemical quenching） and photosynthetic quantum yield （Y（Ⅱ） value）， thus promote the photosynthetic rate and plant growth. The fresh plant weight increased by 25.07% on average for 50 times to 100 times of dilution treatments compared with CK （treated with distilled water）， and an increment of 11.89% in dry weight was observed with 50 times of dilution treatment. Therefore， the fermentated juice of broccoli stem and leaf can promote seed germination and the growth of Brassica chinensis when diluted to 50-100 times， especially 50 times.

Keywords：broccoli stem and leaf; fermentated juice; Brassica chinensis; photosynthesis; chlorophyll fluorescence