水葫蘆沼液浸種對苗期青菜品質影響初探

薛延豐,馮慧芳，石志琦,嚴少華

(1.江蘇省農業科學院食品質量安全檢測研究所,江蘇 南京 210094； 2.江蘇省食品質量安全重點實驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地,江蘇 南京 210094；3.農業部食品安全監控重點開放實驗室,江蘇 南京 210094； 4.南京師范大學生命科學學院，江蘇 南京 210097； 5.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所,江蘇 南京 210014)

水葫蘆，學名鳳眼蓮，原產于南美洲，屬雨久花科，具有發達的水下根系。水葫蘆龐大的根須能夠持續地吸收水中的污染物，其驚人的繁殖速度造就了超強的凈化水質的本領。水葫蘆的資源化利用已經成為人們關注的熱點，研究發現水葫蘆體內富含氮、磷、鉀，其植株干物質中含氮6.56%，磷0.84%，鉀12.32%，鈣4.58%，鎂1.58%，鐵0.671%，錳0.446%，碳氮比接近15，其發酵液幾乎含有植物生長的所有營養元素[8]。水葫蘆發酵液具有促進作物生長、抗病蟲害等功效，利用生物厭氧發酵形成的發酵液是一種優質的有機肥料和廣譜性的生物農藥。同時，本研究測定發現其發酵液中重金屬的含量分別為汞0.011 mg/kg、鎘0.004 mg/kg、砷0.002 mg/kg、汞0.000 1 mg/kg，達到國家有關生物肥料的標準和要求[9]。但有關水葫蘆發酵后的沼液如何進行合理利用，目前相關研究的報道較少。本研究選取青菜(Brassicarapa)為研究對象，分析被水葫蘆沼液浸種后青菜根系活力、蛋白質含量、亞硝酸鹽含量、可溶性糖以及抗壞血酸含量的變化，以期進一步為水葫蘆沼液浸種的可行性提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1植物材料 供試蔬菜為青菜 (綠領矮抗1號)；供試沼液取自江蘇省農業科學院水葫蘆發酵后產生的沼液，其pH值為7.06，全氮0.75 g/kg，全磷0.22 g/kg，全鉀0.15 g/kg。

1.1.2材料處理 青菜種子采用0.3%的H2O2消毒12 h，用蒸餾水洗凈后將種子平鋪于干燥的培養皿中，曬種2 d，每天曬6 h，不定時翻動3～4次。將曬好的種子進行浸種處理，浸種6 h后將種子撈出，清水洗凈，晾干[10]，挑選均一、形態正常、曬好的種子置于鋪3層濾紙的培養皿 (直徑15 cm) 中，每皿100粒，設置3個重復，發芽后光照時間12 h，溫度(19±1)℃。第1天向各培養皿中加入20 mL不同劑量處理液，使濾紙完全浸濕，每日補充等量蒸發掉的溶液以保持濾紙濕潤。處理7 d 后收獲，用于生理生化指標測定。具體浸種處理為對照(CK)，蒸餾水；Z1，蒸餾水∶沼液=1∶1；Z2，蒸餾水∶沼液=1∶1.5；Z3，蒸餾水∶沼液=1∶2；Z4，全沼液。

1.2試驗方法

1.2.1鮮質量和干質量測定 試驗結束后，每皿隨機挑取6棵生長狀況較一致的幼苗，用去離子水洗凈吸干后測其鮮質量，之后樣品經110℃殺青30 min，75℃烘干至質量不變，稱其干質量[11-12]。

1.2.2根系活力測定 稱取植物新鮮根系0.15 g,將根浸沒于含0.2%氯化三苯基四氮唑(TTC)的66.7 mmol/L的磷酸緩沖液,避光37℃保溫1 h后加入1 mol/L的硫酸終止反應。取出根研磨后用乙酸乙酯反復提取紅色的TTC還原產物三苯甲基(TTF)，485 nm波長下測定提取液的OD值。根據標準曲線計算TTC還原量。以單位時間內單位鮮根還原TTC的量[mg/(g·h)]表示根系還原力,以此反映植株的根系活力[13]。

1.2.3亞硝酸離子(NO2-)含量測定 參照李鴻恩等[14]方法測定，取青菜樣品2～3 g，研磨至勻漿狀，在弱堿性條件下，用熱水從樣品中提取NO2-，用亞鐵氰化鉀和乙酸鋅沉淀蛋白，過濾得透明無色溶液，再加入磺胺和萘乙二胺鹽酸鹽，在波長538 nm處測量生成的紅色復合物的吸光度，計算樣品中原有的NO2-含量。

為什么，他粗礫帶著黑色污垢的手掌拍在我肩上會讓我想哭呢，為什么他迷黃渾濁皺紋橫生的雙眼會讓我覺得親切呢。

1.2.4蛋白質含量測定 可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍染色法測定，具體參考Bradford[15]的方法，以牛血清蛋白作為標準蛋白。

1.2.5可溶性糖含量測定 可溶性糖測定采用蒽酮比色法[16]。

1.2.6抗壞血酸含量測定 還原型抗壞血酸(AsA)、脫氫抗壞血酸(DHA)和總抗壞血酸(AsA+DHA)含量參照Turcsányi等[17]的方法測定。稱取1 g青菜葉片在4℃下于5%的偏磷酸中研磨成勻漿，然后于4℃下 22 000×g離心15 min，收集上清液用于測定AsA+DHA和AsA的含量。測定AsA+DHA時，取0.3 mL上清液，加入0.75 mL含5 mmol/L EDTA的磷酸緩沖液(150 mmol/L，pH值7.4)和0.15 mL 10 mmol/L的DTT。室溫下放置10 min后，加入0.15 mL 0.5% N-乙基馬來酰亞胺以消除多余的DTT。然后加入0.6 mL的10%三氯乙酸 (TCA)、0.6 mL的44%正磷酸溶液、0.6 mL的4%雙吡啶酒精(70%) 溶液和0.15 mL的0.3%(w/v)FeCl3溶液。混勻后40℃水浴40 min，測525 nm處的吸光值。AsA的測定過程中以0.3 mL水代替DTT和N-乙基馬來酰亞胺，其余操作步驟如上所述。DHA為總抗壞血酸與AsA的差值。

2 結果與分析

2.1沼液對青菜生長的影響 在非全沼液處理下，植株的生物量隨著沼液施用量的增加而增加(表1)；當為全沼液時，植株的生物量有所降低。就鮮質量而言，Z1處理的鮮質量是對照的1.06倍，與對照相比差異不顯著(P>0.05)；Z2和Z3處理下的鮮質量分別是對照的1.20倍和1.31倍，與對照差異均顯著(P<0.05)；在全沼液Z4處理下，鮮質量與Z3相比顯著降低，但顯著大于對照 (P<0.05)，是對照的1.16倍。干質量的變化趨勢與鮮質量相似。說明用適量的水葫蘆沼液對青菜種子進行浸種處理，有助于植株的生長。

表1 不同浸種處理對青菜生物量的影響

2.2沼液對青菜根系活力影響 隨著沼液處理劑量的增加青菜根系活力呈現先增加后降低的趨勢(圖1)。在低劑量Z1處理下，根系活力是對照的1.13倍，顯著大于對照(P<0.05)；隨著沼液處理濃度的增加根系活力增加，Z2和Z3根系活力分別是對照的1.33倍和1.38倍，均顯著大于對照(P<0.05)，但Z2和Z3差異不顯著；在全沼液Z4處理下，根系活力是對照的1.28倍，顯著大于對照(P<0.05)。

圖1 不同浸種處理對青菜根系活力的影響

2.3沼液對青菜體內NO2-含量的影響 亞硝酸鹽含量是評價蔬菜品質的重要指標之一。不同處理對青菜體內亞硝酸鹽含量影響不同(圖2)。在低劑量Z1處理下，亞硝酸鹽含量有所增加，是對照的1.03倍，但與對照差異不顯著(P>0.05)；隨著沼液處理劑量的增加，青菜體內亞硝酸鹽含量與對照相比顯著降低，Z2和Z3體內亞硝酸鹽含量分別是對照的91.2%(P<0.05)和87.6%(P<0.05)；在全沼液Z4處理下，亞硝酸鹽含量與對照相比差異不顯著。

圖2 不同浸種處理對青菜體內NO2-含量的影響

2.4沼液對青菜體內蛋白質含量的影響 隨著沼液處理劑量的增加青菜體內蛋白質含量呈現出先增加后降低的趨勢(圖3)。在低劑量Z1處理下，蛋白質含量是對照的1.32倍，顯著大于對照(P<0.05)；隨著沼液處理劑量的增加，青菜體內蛋白質含量與對照相比顯著增加，Z2和Z3蛋白質含量分別是對照的1.51倍(P<0.05)和1.59倍(P<0.05)，在全沼液Z4處理下的蛋白質含量顯著低于Z3處理的，但顯著大于對照(P<0.05)，是對照的1.45倍。

圖3 不同浸種處理對青菜體內蛋白質含量的影響

2.5沼液對青菜體內可溶性糖含量的影響 不同處理對青菜體內可溶性糖含量影響不同，隨著沼液施用量的增加可溶性糖含量呈現出先增加后降低的趨勢(圖4)。當以低劑量沼液Z1處理時，可溶性糖含量是對照的1.05倍，但與對照差異不顯著(P>0.05)；隨著沼液處理劑量的增加，青菜體內可溶性糖含量與對照相比顯著增加，其中以Z3處理最高，是對照的1.21倍(P<0.05)；當以全沼液Z4處理時，可溶性糖含量有所降低，但與對照相比，顯著大于對照(P<0.05)，是對照的1.14倍。

圖4 不同浸種處理對青菜體內可溶性糖含量的影響

2.6沼液對青菜體內抗壞血酸含量的影響 AsA、DHA和總抗壞血酸變化趨勢相同(表2)。AsA含量隨著沼液處理劑量的增加與對照相比呈現出先增加后降低的趨勢，在低劑量Z1處理下，AsA含量與對照相比顯著增加，是對照的1.20倍(P<0.05)；隨著沼液處理劑量的進一步增加，AsA含量與對照相比顯著增加，分別是對照的1.43倍(P<0.05)和1.52倍(P<0.05)。在Z4處理下，AsA含量與Z3處理相比顯著降低，但顯著大于對照。同樣在低劑量Z1處理下，DHA含量是對照的1.09倍，顯著大于對照(P<0.05)；隨著沼液劑量的增加，DHA含量與對照相比顯著增加，其中Z3處理效果最好，是對照的1.57倍(P<0.05)，當以全沼液處理的DHA含量顯著小于Z3，但顯著大于對照(P<0.05)，是對照的1.41倍。抗壞血酸含量的變化趨勢與AsA含量和DHA含量變化趨勢相同。

表2 不同浸種處理對青菜體內抗壞血酸含量的影響

3 討論與結論

作物的正常生長需要外部提供營養，本研究表明，種子浸種之后，幼苗的鮮質量和干質量受到不同程度的影響。沼液浸種后青菜的生物量和根系活力逐漸增加，蒸餾水和沼液1∶1處理，青菜生物量與對照相比，雖然有所增加，但差異不顯著；根系活力處理顯著大于對照。隨著沼液處理劑量的增加，青菜鮮質量、干質量和根系活力的增加幅度也隨之增大，當使用全沼液進行處理后生物量和根系活力雖有所降低，但與不處理相比顯著增加。沼液浸種后能促進青菜產量提高，是因為沼液中含有豐富的營養物質和生物活性物質[18]，這些活性物質易于被作物吸收，向作物提供營養。同時這些物質還可以提高根系活力，促進植物根系發育[19-20]。根系活力泛指根系整個代謝的強弱，包括吸收、合成、呼吸作用和氧化力等，能客觀地反映根系生命活動，根系活力的大小與整個植株生命活動的強度緊密相關[21]。而在高劑量沼液處理條件下，其高劑量的復合成分對青菜的生長產生了一定的脅迫作用，導致青菜生長和產量降低[22-24]。

蔬菜的品質包括維生素、可溶性糖、氨基酸、亞硝酸鹽以及蛋白質和礦質元素含量等因子。其中以亞硝酸鹽、蛋白質、可溶性糖和抗壞血酸較為重要[20]。蛋白質含量是衡量作物營養價值的重要指標。可溶性糖在植物的新陳代謝中具有重要的地位，它反映了植物體內碳水化合物的運轉情況，也是呼吸作用的基質和光合作用儲藏能量的重要形式。維生素C作為一種高活性物質，是人體內不可缺少的重要維生素之一[19]。本研究表明，水葫蘆沼液浸種可以有效增加青菜體內蛋白質和可溶性糖含量，而降低亞硝酸鹽含量。這是因為沼液中含有較為豐富的氮素，在適宜的范圍內，蔬菜糖分含量隨著施氮量的增加而增加，同時由于沼液中較多的活性物質對作物的品質改善有促進作用，較高含量的有機質增強植株的光合作用，加速了葉片硝態氮的轉化，增加了青菜體內蛋白質含量，調節了青菜體內的氮鉀比例，從而降低了植株體內亞硝酸鹽的含量[25]。然而全沼液浸種處理使得青菜體內蛋白質和糖分含量降低[26]，青菜品質受到影響。還原型抗壞血酸、脫氫抗壞血酸和總抗壞血酸含量的變化趨勢與蛋白質和可溶性糖含量相似，還原型抗壞血酸和脫氫抗壞血酸在總抗壞血酸代謝循環過程中處于一個動態平衡。本研究發現在適宜劑量的沼液處理下，還原型抗壞血酸和脫氫抗壞血酸與對照相比均顯著增加，說明用適量的水葫蘆沼液對青菜種子進行浸種處理，不但作物品質得到改善，同時還增加了總抗壞血酸的代謝循環。

本研究和前期工作研究[27]發現，適宜劑量的水葫蘆沼液浸種不僅可以促進種子發芽，提高發芽指數、活力指數、生物量以及葉綠素含量，還可以有效改善作物品質，降低亞硝酸鹽含量。表明利用水葫蘆沼液浸種從理論上研究證實是可行的，但是是否能夠在實際生產上進行推廣應用，還需要通過小區試驗來進一步證實。

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