摘 " "要:夏季溫室育苗容易出現(xiàn)徒長(zhǎng)現(xiàn)象,為了探究?jī)?yōu)質(zhì)高效的夏季快菜育苗方式,以快菜為試材,在不同設(shè)施內(nèi)并施用植物生長(zhǎng)延緩劑比久(N-二甲胺基琥珀酰胺)育苗,分析不同的環(huán)境因子和比久對(duì)快菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,與正常溫室育苗相比,植物工廠培育的快菜苗期莖葉粗壯,葉片寬大,將其培育成快菜成株后,能增加葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、葉寬和葉片數(shù),光合能力顯著增強(qiáng),快菜的可溶性糖、維生素C、可溶性蛋白和纖維素含量分別較溫室顯著提高了5.69%、8.60%、27.22%和22.96%;噴施比久能顯著提高溫室徒長(zhǎng)苗的光合能力和根系活力,凈光合速率和根系活力分別較溫室對(duì)照提高了12.99%和33.08%。綜上,植物工廠是夏季培育優(yōu)質(zhì)快菜苗的適宜場(chǎng)所,比久對(duì)快菜苗徒長(zhǎng)具有良好的抑制效果。
關(guān)鍵詞:快菜;植物工廠;夏季育苗;溫室;比久
中圖分類號(hào):S634.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1673-2871(2025)02-134-08
Effects of different facility environments and B9 on growth and quality of summer Brassica rapa seedlings
LI Yuhan1,2,HU Liping1,WU Gang3,WANG Xing2,XIA Ting1,WANG Liping2,LIANG Hao1
(1. Key Laboratory of Urban Agriculture in North China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Vegetable Research Institute, Beijing Academy of Agriculture and Forestry, Beijing 100097, China; 2. Engineering Research Center of Tomato and Fruiting Vegetable Seedling Multiplication in Hebei Province/College of Landscape and Ecological Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056038, Hebei, China; 3. Institute of Agro-Environmental and Sustainable Development, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)
Abstract: Summer greenhouse seedlings of Brassica rapa are prone to spindling, which negatively impacts their quality. To explore efficient methods for cultivating high-quality Brassica rapa seedlings during summer, this study investigated the effects of plant growth retardant B9(N-dimethylaminosuccinimide)and environmental factors in different cultivation models. The results showed that Brassica rapa seedlings grown in plant factories developed thicker stems, broader leaves, and enhanced morphological traits, including leaf length, petiole length, leaf width, and leaf number. Photosynthetic capacity was significantly improved, alongside higher content of soluble sugar, vitamin C, soluble protein, and cellulose, which were greater by 5.69%, 8.60%, 27.22%, and 22.96% , respectively, compared to greenhouse-grown seedlings. Additionally, spraying B9 effectively mitigated spindling in greenhouse-grown seedlings, significantly enhancing photosynthetic capacity and root growth. Compared to the greenhouse control, net photosynthetic rate and root vigor increased by 12.99% and 33.08%, respectively. In conclusion, plant factories provide an optimal environment for cultivating high-quality Brassica rapa seedlings during summer, while B9 effectively inhibits spindling and promotes robust seedling development.
Key words: Brassica rapa; Plant factories; Summer nurseries; Greenhouses; B9
快菜(Brassica rapa var. glabra Regel)是我國(guó)廣泛栽培和食用的葉類蔬菜,形似小白菜,但葉色淺綠,葉片柔軟,味道清甜,富含膳食纖維??觳嗽谙募竟S化育苗中極易出現(xiàn)徒長(zhǎng)現(xiàn)象,從而導(dǎo)致快菜產(chǎn)量低、品質(zhì)差,主要是不良環(huán)境所致[1],如弱光、極端的高溫或低溫、高濕和晝夜溫差小等[2]。徒長(zhǎng)苗的下胚軸長(zhǎng)、葉片稀少、莖根細(xì)弱,定植后植株生長(zhǎng)遲緩、生育推遲,從而導(dǎo)致蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)顯著下降[3]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)高品質(zhì)蔬菜的需求量不斷增加,育苗是培育高品質(zhì)蔬菜的重要環(huán)節(jié)[4]。
為了防止幼苗徒長(zhǎng),常用的調(diào)控方法有兩種。一種是改善育苗環(huán)境。溫室是工廠化育苗的主要場(chǎng)所之一,夏季育苗時(shí)溫室內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)高溫、高濕和晝夜溫差小的環(huán)境,而徒長(zhǎng)往往是多因素環(huán)境互作的結(jié)果,需要專業(yè)性的管理手段。植物工廠采用全人工光封閉系統(tǒng),能夠精準(zhǔn)控制光照、空氣溫度、濕度和水肥環(huán)境,從而為作物生長(zhǎng)提供最佳的環(huán)境條件[5-6],被認(rèn)為是設(shè)施農(nóng)業(yè)的最高階段[7]。因此,通過(guò)調(diào)節(jié)植物工廠的環(huán)境因子可以很好地解決快菜育苗問(wèn)題。另一種方法是施用植物生長(zhǎng)延緩劑,其作用機(jī)制是抑制植物體內(nèi)赤霉素的合成,從而抑制分生組織的生長(zhǎng),達(dá)到防止作物旺長(zhǎng)、徒長(zhǎng),矮化植株,以及提高作物的抗逆性等目的[8]。植物生長(zhǎng)延緩劑可有效地抑制蔬菜幼苗徒長(zhǎng),且施用方法簡(jiǎn)單,已在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用[9]。楊玉良等[10]研究表明,施用植物生長(zhǎng)抑制劑可有效提高西瓜幼苗質(zhì)量。比久(N-二甲胺基琥珀酰胺)是一種常用的植物生長(zhǎng)延緩劑,具有促進(jìn)生根、抑制莖葉芽生長(zhǎng)的作用[11],通常采用葉面噴施的方法將比久施用到植株上,葉片吸收后將其傳遞至植株所有部位[12]。對(duì)于葉菜類蔬菜幼苗,比久的施用量為每穴盤10~30 mL,最佳施用質(zhì)量濃度為3000~5000 mg·L-1[13]。
探索有效控制蔬菜幼苗徒長(zhǎng)的方法,對(duì)培育蔬菜壯苗、保證蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)具有重要意義。目前,尚未見(jiàn)對(duì)夏季高溫培育快菜的研究報(bào)道,而比久在快菜上的應(yīng)用也未見(jiàn)報(bào)道。為了解決夏季快菜育苗中出現(xiàn)的徒長(zhǎng)問(wèn)題,筆者針對(duì)溫室和植物工廠兩種設(shè)施育苗模式,分析了兩種設(shè)施內(nèi)的環(huán)境因子,對(duì)比了不同育苗環(huán)境對(duì)快菜苗生長(zhǎng)的影響,同時(shí)在快菜幼苗期噴施比久,研究噴施比久對(duì)快菜生長(zhǎng)以及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響,分析比久對(duì)兩種設(shè)施內(nèi)快菜育苗的改善效果,以期為快菜夏季高效生產(chǎn)提供技術(shù)支持。
1 材料與方法
1.1 材料
供試快菜品種為京研快菜F1,種子購(gòu)于北京京研益農(nóng)種業(yè)科技有限公司。比久和無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液(pH 6.0;EC值 2.20 mS·cm-1)分別購(gòu)于北京博奧拓達(dá)科技有限公司和深圳科農(nóng)園藝科技有限公司。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)于2023年7—9月在北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所溫室和植物工廠中進(jìn)行。溫室配有遮陰系統(tǒng),依據(jù)天氣情況進(jìn)行遮陰。植物工廠內(nèi)采用LED光源(14 h光照/10 h黑暗),溫度設(shè)為22 ℃,相對(duì)濕度設(shè)為70%,CO2濃度設(shè)為1800 μmol·mol-1,營(yíng)養(yǎng)液液溫設(shè)為20 ℃。
7月28日將快菜種子點(diǎn)播至充分泡水的海綿盤(10×10孔)中,出芽后移栽到育苗盤中,分別置于溫室和植物工廠的水培架上,常規(guī)水培育苗管理。試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理:溫室育苗,未噴施比久(G0);溫室育苗,噴施比久(G1);植物工廠育苗,未噴施比久(P0);植物工廠育苗,噴施比久(P1)。8月7日第一次噴施比久,每盤海綿噴10 mL;8月20日第二次噴施比久,每盤噴15 mL。兩次噴施比久的質(zhì)量濃度均為4000 mg·L-1,未噴施比久的處理噴施相同體積的水。第二次噴施比久后3 h(此時(shí)快菜幼苗葉片上無(wú)液滴)開(kāi)始對(duì)溫室和植物工廠內(nèi)的快菜幼苗進(jìn)行二次移栽,將其定植于溫室水培架上,常規(guī)水培管理直至采收。
1.3 測(cè)量項(xiàng)目及方法
1.3.1 環(huán)境指標(biāo)測(cè)定 在晴朗天氣8月18日,使用RHLOG系列自記儀測(cè)量溫室和植物工廠溫濕度,測(cè)量間隔為1 h,自記儀懸掛于快菜生長(zhǎng)區(qū);采用MK350N Premiun手持式分光光譜計(jì)測(cè)定光照度,測(cè)量間隔為1 h,溫室光照度測(cè)量點(diǎn)與水培架保持同一高度,方向?qū)?zhǔn)太陽(yáng)直射方向,植物工廠光照度測(cè)量點(diǎn)同理,方向?qū)?zhǔn)光源。
1.3.2 幼苗下胚軸長(zhǎng)度和株高測(cè)定 用直尺測(cè)量快菜幼苗株高和下胚軸長(zhǎng)度(基質(zhì)表面至子葉節(jié))[14]。自第一次噴施比久后,每3 d每個(gè)處理隨機(jī)選擇10株進(jìn)行下胚軸長(zhǎng)度和株高測(cè)定,以評(píng)估溫室和植物工廠條件下噴施比久對(duì)快菜幼苗徒長(zhǎng)的影響,共測(cè)定4次。
1.3.3 光合參數(shù)的測(cè)定 在快菜生長(zhǎng)旺季,于晴天上午10:00-11:00選擇植株上最大的葉片,采用LI-6400XT便攜式光合儀測(cè)定凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)和氣孔導(dǎo)度(Gs),設(shè)置光照度為800 μmol·m-2·s-1,3次重復(fù)取平均值。
1.3.4 根系活力測(cè)定 在快菜生長(zhǎng)旺季,采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測(cè)量快菜根系活力[15],3次重復(fù)取平均值。
1.3.5 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 采收期每個(gè)處理隨機(jī)選取快菜成株,用直尺測(cè)量株高、葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、葉寬、根系長(zhǎng)度,統(tǒng)計(jì)葉片數(shù),3次重復(fù)取平均值。
1.3.6 單株地上部和地下部干鮮質(zhì)量測(cè)定 采收期每個(gè)處理隨機(jī)選取快菜成株,用電子天平分別測(cè)定地上部和地下部鮮質(zhì)量,然后105 ℃殺青15 min,75 ℃烘至恒質(zhì)量后測(cè)定地上部和地下部干質(zhì)量,3次重復(fù)取平均值。
1.3.7 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 在采收期測(cè)定快菜品質(zhì),采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定維生素C含量,采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量,采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性蛋白含量,采用蒽酮比色法測(cè)定纖維素含量[16],3次重復(fù)取平均值。
1.4 數(shù)據(jù)分析
使用SPSS 26軟件通過(guò)Duncan對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析,采用Excel制作圖表。
2 結(jié)果與分析
2.1 溫室和植物工廠環(huán)境指標(biāo)日變化
植物工廠和溫室溫濕度差異明顯(圖1- A),植物工廠環(huán)境可控,溫度相對(duì)恒定保持在20 ℃,相對(duì)濕度保持在55%~75%范圍內(nèi);溫室內(nèi)溫濕度跨度較大,溫度隨外界氣溫變化明顯,最高溫度在中午12:00可達(dá)到39 ℃,相對(duì)濕度在凌晨04:00可達(dá)到88%,12:00降低至34%。
植物工廠和溫室內(nèi)的光輻射日變化如圖1-B所示,植物工廠的光周期為14 h,光照充足,光周期長(zhǎng)。夏季光照強(qiáng)烈,溫室內(nèi)早上08:00后光照度迅速升高,在11:00由于溫室內(nèi)溫度過(guò)高,降下遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行遮陰降溫,保證植物的正常生長(zhǎng),因此降低了光照度,但溫室內(nèi)的PAR(光合有效輻射)大部分時(shí)間遠(yuǎn)高于植物工廠,在12:00溫室光合有效輻射總量為513.946 μmol·m-2·s-1。
2.2 溫室和植物工廠條件下噴施比久對(duì)快菜幼苗徒長(zhǎng)的影響
快菜播種出芽后,在溫室和植物工廠生長(zhǎng)至1周測(cè)量拍照,可以看出在溫室和植物工廠內(nèi)的快菜苗有明顯差異,同一時(shí)期的快菜苗,具體表現(xiàn)為溫室育的快菜苗下胚軸伸長(zhǎng)明顯,子葉更小,根系更弱(圖2- A)。圖2-C~D為快菜苗生長(zhǎng)20 d后的對(duì)比圖,圖2-C左側(cè)為G1處理,右側(cè)為G0處理,圖2-D左側(cè)為P1處理,右側(cè)為P0處理,其中溫室G0組和G1處理快菜苗長(zhǎng)勢(shì)明顯低于其他處理組,其根莖細(xì)弱,葉片泛黃,生長(zhǎng)速度遲緩,已出現(xiàn)明顯徒長(zhǎng)現(xiàn)象。植物工廠育苗的快菜生長(zhǎng)旺盛,葉片寬大,根莖粗壯。
由圖2 -E可知,噴施比久前,溫室和植物工廠的快菜幼苗已表現(xiàn)出明顯的差異,溫室快菜幼苗的平均株高比植物工廠高79%。植物工廠的快菜長(zhǎng)勢(shì)最快,P0處理的快菜株高在噴施比久12 d后超過(guò)溫室,噴施比久后明顯延緩了植株的生長(zhǎng)速度,噴施比久12 d后,4個(gè)處理表現(xiàn)出顯著差異,其中P0處理株高最高,G1處理最低。圖2- F為噴施比久后的下胚軸長(zhǎng)度變化,噴施前溫室生長(zhǎng)的快菜幼苗下胚軸長(zhǎng)度較植物工廠大了1.7 cm。噴施比久使快菜幼苗徒長(zhǎng)趨勢(shì)下降,下胚軸長(zhǎng)度變短,噴施比久12 d后,G1比G0短5.61%;P0比G0顯著縮短49.23%。噴施比久12 d后,噴施比久的植物工廠快菜幼苗下胚軸長(zhǎng)度在噴施12 d后顯著小于未噴施處理。快菜下胚軸長(zhǎng)度隨著快菜生長(zhǎng)逐漸減小,在葉片上噴施比久對(duì)快菜幼苗下胚軸伸長(zhǎng)起到了一定的抑制作用,具體表現(xiàn)為隨著比久噴施時(shí)間的延長(zhǎng),其下降趨勢(shì)更明顯。
2.3 溫室和植物工廠內(nèi)育苗及噴施比久對(duì)快菜光合參數(shù)的影響
由圖3可知,4個(gè)處理中,溫室快菜的光合參數(shù)最低,顯著低于其他處理,其中G1處理的Pn、Gs、Ci、Tr分別較G0處理顯著提高了12.99%、36.05%、7.10%、7.55%;P0處理較G0處理分別顯著提高了24.61%、54.54%、10.26%、20.09%;P1處理各光合參數(shù)值最高,說(shuō)明苗期在植物工廠噴施比久的快菜成株的光合能力最強(qiáng)。
2.4 溫室和植物工廠內(nèi)育苗及噴施比久對(duì)快菜根系活力的影響
由圖4可知,G0處理的根系活力最低,為309.01 μg·g-1·h-1,顯著低于其他3個(gè)處理,其中G1處理的根系活力顯著提高了33.08%;G1、P0和P1處理的根系活力差異不顯著,其中P1處理的根系活力最高,為429.07 μg·g-1·h-1。
2.5 溫室和植物工廠內(nèi)育苗及噴施比久對(duì)快菜生長(zhǎng)形態(tài)和干鮮質(zhì)量的影響
由表1可知,G1處理快菜植株的株高、葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、葉寬、根長(zhǎng)和葉片數(shù)與G0處理無(wú)顯著差異,其中G1處理的葉片數(shù)、根長(zhǎng)和葉寬高于G0處理。植物工廠培育的快菜長(zhǎng)勢(shì)更好,P0處理的株高和根長(zhǎng)分別比G0處理顯著提高了23.20%和42.07%,葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、葉寬和葉片數(shù)分別比G0處理提高了23.09%、24.56%、12.51%和23.07%。
由表2可知,溫室G0處理的地上部和地下部的干鮮質(zhì)量均最小,植物工廠內(nèi)育苗的快菜,P0處理的地上部和地下部鮮質(zhì)量分別比溫室G0處理顯著提高了22.47%、29.76%。植物工廠育苗的快菜根系生長(zhǎng)更好,地上部也更發(fā)達(dá),幼苗期噴施比久的植株,地上部和地下部干鮮質(zhì)量有同樣的趨勢(shì),地上部和地下部鮮質(zhì)量分別比溫室G1處理顯著提高了21.02%和27.09%。
2.6 溫室和植物工廠內(nèi)育苗及噴施比久對(duì)快菜品質(zhì)的影響
由表3可知,溫室G0處理的快菜可溶性糖含量最低,顯著低于其他處理;植物工廠P1處理的可溶性糖含量最高,與P0處理差異不顯著。P1處理的維生素C含量最高,為1.07 mg·g-1;G1處理的維生素C含量最低,為0.85 mg·g-1。苗期在植物工廠的快菜可溶性蛋白含量顯著高于溫室,P0處理比G0處理顯著提高了27.22%,G0與G1處理之間差異不顯著,P0與P1處理之間差異不顯著。植物工廠的快菜纖維素含量顯著高于溫室,其中G0處理的纖維素含量(w,后同)最低,為300.60 mg·g-1;P0處理的纖維素含量最高,為369.62 mg·g-1;G0與G1處理之間差異不顯著,P0與P1處理之間差異不顯著。在植物工廠內(nèi)育苗的快菜,可溶性蛋白和纖維素含量都顯著高于溫室;P1處理的可溶性糖和維生素C含量均顯著高于溫室育苗;P0處理的可溶性糖含量?jī)H顯著高于G0處理,維生素C含量?jī)H顯著高于G1處理。
3 討論與結(jié)論
徒長(zhǎng)是蔬菜育苗中存在的普遍問(wèn)題,主要是作物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中遇到不良環(huán)境條件而產(chǎn)生的莖葉發(fā)育過(guò)旺,在目前廣泛推廣使用的穴盤育苗中表現(xiàn)更為明顯[17-18]。研究表明,葉菜類適宜的濕度范圍為55%~70%[19],最佳光照度主要在100~300 μmol·m-2·s-1[20]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,溫室培育的快菜幼苗徒長(zhǎng)嚴(yán)重,與植物工廠內(nèi)同期生長(zhǎng)的快菜苗在株型上呈現(xiàn)出明顯的差異。植物工廠的溫度平均為20 ℃,濕度控制在55%~75%,并且光照適宜植物生長(zhǎng);而在夏季溫室內(nèi),即使使用遮陰和通風(fēng)系統(tǒng),白天最高溫度仍能夠達(dá)到39 ℃,一天內(nèi)的相對(duì)濕度差異極大,在凌晨04:00可達(dá)到88%,正午12:00降低至34%,并且室內(nèi)的光照度在上午11:00后遠(yuǎn)超植物生長(zhǎng)的適宜范圍。這些環(huán)境因素的綜合效應(yīng),誘發(fā)了快菜幼苗徒長(zhǎng)。王紅飛[21]的研究表明,在弱光×高溫×高水勢(shì)條件下,下胚軸伸長(zhǎng)速率最大;強(qiáng)光、低溫和低水勢(shì)同時(shí)作用,下胚軸伸長(zhǎng)速率最小。本試驗(yàn)中溫室符合高溫高濕的條件,導(dǎo)致了快菜幼苗的徒長(zhǎng)。
使用比久均勻噴灑幼苗能夠矮化秧苗、防止苗期徒長(zhǎng)、提高秧苗素質(zhì)、培育健壯幼苗、促進(jìn)早熟,在一定程度上還有改善品質(zhì)的作用[22]。本試驗(yàn)表明,在植物工廠條件下,與不施用比久相比,施用比久快菜下胚軸長(zhǎng)度顯著降低,且在溫室中也可使快菜下胚軸長(zhǎng)度顯著減小,說(shuō)明施用比久可防止不良環(huán)境引起的徒長(zhǎng)。苗期徒長(zhǎng)顯著降低了快菜的光合能力,噴施比久能夠改善苗期徒長(zhǎng)對(duì)快菜光合特性的影響,這與前人的研究結(jié)果一致[23]。噴施比久后的快菜根系活力顯著提高,苗期溫室噴施比久的徒長(zhǎng)苗與植物工廠正常生長(zhǎng)的快菜苗根系活力無(wú)顯著差異,說(shuō)明比久對(duì)快菜根系活力改善效果良好,這與樊金哲等[24]的研究結(jié)果一致。測(cè)量快菜的生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)表明,苗期徒長(zhǎng)現(xiàn)象嚴(yán)重的快菜苗生長(zhǎng)至成株后,生長(zhǎng)狀況較差、長(zhǎng)勢(shì)較弱;分析不同處理快菜的品質(zhì)指標(biāo),可以看出在植物工廠育的快菜苗品質(zhì)更好,維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白和纖維素含量高于溫室,而噴施比久后P1與P0相比,各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)沒(méi)有顯著差異。試驗(yàn)表明,噴施比久對(duì)溫室和植物工廠育苗的快菜均有影響,前人的研究表明,比久施用方式和濃度在不同作物上的效果存在顯著差異[25-26],本試驗(yàn)并未探討比久在快菜上施用的最佳濃度和方式,比久應(yīng)用在快菜上的最佳處理方式還有待進(jìn)一步探討。
綜上所述,夏季溫室的環(huán)境條件容易導(dǎo)致菜苗徒長(zhǎng),說(shuō)明夏季溫室育苗不適用于栽培快菜,而植物工廠的環(huán)境可控,快菜育苗效果較好。在苗期噴施比久后能促進(jìn)快菜地上部生長(zhǎng),改善菜苗質(zhì)量,緩解苗期徒長(zhǎng)對(duì)快菜生長(zhǎng)的影響,對(duì)培育快菜壯苗有良好的效果。試驗(yàn)中同樣對(duì)植物工廠快菜苗施用了比久,結(jié)果表明,對(duì)于正常生長(zhǎng)的快菜,比久也可以提高其光合能力和促進(jìn)根系生長(zhǎng),說(shuō)明比久既可以抑制徒長(zhǎng)苗的產(chǎn)生,也可以作為培育壯苗的調(diào)節(jié)劑。
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