電解水對小白菜生長發育及營養品質的影響

摘要：研究了電解水灌溉處理對小白菜光合作用特性、生長發育以及營養品質的影響。結果表明，不同ｐＨ值電解水處理下，小白菜的光合作用、生長發育及營養品質差異顯著；酸性電解水對葉片凈光合速率（Pn）有一定的促進作用，噴灌酸性電解水和根灌強堿性電解水對小白菜葉綠素的積累、增加葉片數及產量有促進作用，根灌堿性電解水對小白菜維生素C含量有促進作用。

關鍵詞：電解水；小白菜；光合作用；生長發育；營養品質

中圖分類號：Ｓ６３４．３０７＋１文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）07－1342-05

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄ Ｗａｔｅｒ ｏｎ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Development，Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｃａｂｂａｇｅ

ＨＯＵ Ｍｅｎｇ－ｓｈｉ，ＧＡＯ Ｊｉｎｇ，ＤＥＮＧ Ｌｉ－ｘｉｎ，ＺＨＯＵ Ｑｉｎｇ，ＣＡＯ Ｗｅｉ，ＺＨＡＯ Ｓｈｕ－ｍｅｉ，ＨＵＡＮＧ Ｃｈｕａｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ＆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｕｓｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃａｂｂａｇｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｌｅａｆｙ ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ， ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄ ｗａｔｅｒ ｏｎ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ， ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ， ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃａｂｂａｇｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｎｄｅｒ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｔ ｐａｐｅｒ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ， ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ， ｔｈｅ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃａｂｂａｇｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄ at ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐＨ ｗａｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅd ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Acidic electrolyzed water could enhance the leaf Net Photosynthetic Rate（Pn）. The chlorophyll accumulation， leaf number and yield of Chinese cabbage were increased by sprinkle irrigation acidic electrolyzed water and alkaline electrolytic water on the roots. Alkalin electrolyzed water irrigation on the root could increased the Vc content of Chinese cabbage.

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄ ｗａｔｅｒ； Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃａｂｂａｇｅ； ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ； ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ development； ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ｑｕａｌｉｔｙ

電解水是一種新型機能水，主要通過電解含電解質的水溶液獲得。電解水的功能研究最早開始于２０世紀８０年代初期的日本［１］，現今已在醫療［２］、食品加工［３］、養殖［４］以及園藝［５－７］等領域得到了廣泛的研究和應用，在農業上的研究和應用主要集中于殺菌消毒［６］、病害防治［７，８］及對植物育種生長的影響［７］等方面。電解水研究結果表明，強酸性電解水具有廣譜、快速殺菌效應［４］；無污染、無殘毒，安全經濟，利于環保［６］。

小白菜（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｒａｐａ Ｌ． Ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｇｒｏｕｐ）為十字花科蕓薹屬植物，學名不結球白菜，中國主要蔬菜品種之一，已有數千年的栽培歷史［９，１０］。因其性味甘平、微寒，口感香滑清甜綿軟，富含礦物質和維生素，具有清熱除煩、通腸利便，有助于排出體內亞硝酸鹽并有一定的抗癌等功效，同時可生食、烹飪，食用方便，是一種在我國栽培普遍、深受百姓歡迎的葉菜。

目前，電解水對葉菜的光合作用、生長發育及營養品質的研究尚未見報道，現采用不同ｐＨ值電解水、不同灌溉方式對小白菜進行處理，對其光合作用指標、生長發育指標、營養品質指標進行研究，以期為小白菜的生產實踐提供理論依據。

１材料與方法

１．１試驗材料

本試驗中所用電解水由電解水制水機電解０．１％的ＮａＣｌ稀溶液獲得，供試小白菜品種為“北京小白菜”。

１．２試驗方法

試驗于２００９年１１月至２０１０年１月在中國農業大學農業部設施農業工程重點開放實驗室智能溫室中進行。試驗共設４個電解水處理，分別為ｐＨ值３．０0～３．５0、４．５0～５．０0、８．５0～９．０0和１０．０0～１０．５0的電解水，分別記為處理Ａ、處理Ｂ、處理Ｃ、處理Ｄ，同時設自來水為對照（ＣＫ），測出其ｐＨ值、氧化還原電位（ＯＲＰ）值、有效氯濃度和電導率（ACC）４項指標（表１）。２００９年１１月１４日，按（電解水３０ ｍＬ＋種子５０粒）／試管的標準將小白菜種子浸泡在ｐＨ值３．３左右的電解水［５］中，２ ｈ后取出，按每槽１５株均勻定植于栽培槽中（規格３００ ｍｍ×９００ ｍｍ），基質由１∶１∶１（質量比）的草炭∶蛭石∶珍珠巖混合而成。每周施用電解水兩次，施用方式分為根灌和噴灌兩種；每周澆１次營養液［１１］，其他栽培管理方式相同。２０１０年１月２３日采摘。

１．３測定方法

使用Ｌｉ－６４００光合作用測定儀（美國ＬＩ－ＣＯＲ公司生產）測定葉片凈光合速率（Ｐｎ）、蒸騰速率（Ｔｒ）、氣孔導度（Ｇｓ）及細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ）等光合作用指標，在小白菜生長期、成熟期各測量１次，每處理測定５株，每株重復３次。采摘后，測量其株高、葉綠素、葉片數、葉片鮮重和干重、植株總鮮重和總干重。還原糖含量和總糖含量以反滴定法測定，維生素Ｃ含量用２，６－二氯靛酚滴定法測定。使用ＳＰＳＳ １８．０和Ｅｘｃｅｌ ２０１０處理數據、制作圖表。采用Ｄｕｎｃａｎ’ｓ新復極差法比較各處理組差異的顯著水平。

２結果與分析

２．１不同處理對小白菜光合作用的影響

２．１．１生長期不同ｐＨ值電解水對小白菜光合作用的影響生長期不同ｐＨ值以及不同施用方式的電解水對小白菜光合作用特性影響的試驗結果如表２所示。由表２可知，對于根灌處理，不同ｐＨ值電解水處理下小白菜間的Ｐｎ略有差異，處理Ａ及Ｃ的Ｐｎ較高；噴灌處理下，Ａ、Ｂ兩處理效果優于堿性電解水處理，而處理Ｃ的效果優于處理Ｄ，即Ｐｎ隨ｐＨ值的升高而降低，反映了強堿性的抑制作用。試驗結果還表明，無論是根灌還是噴灌，ｐＨ值３．０～３．５的強酸性電解水對小白菜Ｐｎ的促進作用明顯，而噴灌方式下，除處理Ｄ外的其他處理均對Ｐｎ有一定的促進作用。

對氣孔導度Ｇｓ的影響，無論是根灌還是噴灌，強酸性處理Ａ的結果與對照相近，隨著ｐＨ值的升高，Ｇｓ呈下降趨勢；其中，根灌條件下，強堿性電解水處理Ｄ使Ｇｓ下降最多，比對照降低３４．２３％；噴灌條件下，處理Ｃ使Ｇｓ下降最多，較對照降低３１．１９％，因此可以說弱酸及堿性電解水對小白菜Ｇｓ有抑制作用（表２）。

對Ｔｒ的影響，試驗結果呈現了與Ｇｓ相同的規律（表２）。

對Ｃｉ的影響，兩種施用方式之間出現了差異。在根灌條件下，各處理間沒有顯著差異，但其Ｃｉ值均略高于對照組；而在噴灌條件下，雖然各處理之間也未見顯著差異，但是與根灌相反，其結果均低于對照（表２）。

上述結果表明，在小白菜生長期，除強堿性電解水處理Ｄ的效果不顯著之外，無論是根灌還是噴灌，處理Ａ、Ｂ、Ｃ均對Ｐｎ具有一定的促進作用，其中噴灌效果略優于根灌；而大多數電解水處理對Ｇｓ、Ｔｒ以及Ｃｉ顯示出了抑制作用。

２．１．２成熟期不同ｐＨ值電解水對小白菜光合作用的影響成熟期不同ｐＨ值以及不同施用方式的電解水對小白菜光合作用特性影響的試驗結果如表３所示。由表３可知，根灌條件下，不同處理的Ｐｎ差異不顯著，但電解水處理的Ｐｎ均大于對照；噴灌狀態下，Ｐｎ隨電解水ｐＨ值升高而降低，且酸性電解水處理的結果高于對照。兩種澆灌方式的對比結果顯示，根灌方式優于噴灌。

對于Ｇｓ，所有電解水處理的結果均低于對照，說明電解水對Ｇｓ具有抑制作用（表３）。

對Ｔｒ及Ｃｉ的影響，其結果呈現了與Ｇｓ相同的規律（表３）。

上述結果表明，在小白菜成熟期，除根灌條件下全部電解水處理以及噴灌的酸性電解水處理對Ｐｎ具有明顯的促進作用之外，所有電解水的處理對Ｇｓ、Ｃｉ及Ｔｒ均有抑制作用。

２．１．３不同灌溉方式對小白菜凈光合速率的影響進一步考察電解水的澆灌方式對凈光合速率的影響，由圖１可知，在生長期，除電解水的ｐＨ值處于弱酸性階段（處理B）的噴灌效果明顯優于根灌之外，其他相同ｐＨ值處理在根灌與噴灌兩種方式下，對Ｐｎ的影響均不大。但在小白菜成熟期，根灌方式對Ｐｎ的影響卻明顯高于噴灌方式，且根灌方式下Ｐｎ值接近生長期，甚至在堿性電解水階段的Ｐｎ值仍高于生長期。

上述結果表明，在小白菜生長期，電解水的澆灌方式對凈光合速率的影響不明顯，但是在成熟期，根灌方式明顯優于噴灌方式。

２．２不同處理對小白菜植株生長發育的影響

２．２．１不同處理對小白菜生長指標的影響不同處理對小白菜葉綠素含量、葉片數、株高等生長指標的影響如表４所示。

根灌處理下，除強堿性電解水處理Ｄ的葉綠素含量高于對照７．８８％之外，其余處理均低于對照，說明根灌酸性及弱堿性電解水不利于小白菜葉綠素的積累；而在噴灌條件下，所有處理的葉綠素含量均高于對照，其中強酸性處理Ａ的效果最好，比對照組高１４．９７％，其次為處理Ｂ和Ｄ，分別比對照組高１０．０４％和７．７２％（表４）。

對葉片數的影響，根灌條件下的結果與對葉綠素含量的影響規律類似，而噴灌條件下所有處理的葉片數均高于對照，在弱堿性處理下的葉片數略高于其他處理（表４）。

對株高的影響，和對照相比，大多數處理均顯示了對株高的抑制作用，其中根灌強酸性電解水的影響最大，低于對照１２．００％（表４）。

上述結果表明，噴灌酸性電解水和根灌強堿性電解水，對小白菜葉綠素的積累以及增加葉片數具有促進作用；但電解水處理會抑制小白菜的株高。

２．２．２不同處理對小白菜產量的影響不同ｐＨ值電解水處理及不同澆灌方式對小白菜產量的影響如表５所示。由表５可知，不同處理對葉片鮮重、總鮮重、葉片干重以及總干重的影響規律完全相同。

在根灌條件下，處理Ａ對小白菜產量的抑制作用最顯著，與對照相比，統計的上述４項指標降低了１１．５６％～１３．２７％，而隨著ｐＨ值的增加，促進效果呈增加趨勢，在強堿性電解水條件下，兩項鮮重高于對照１２．００％以上，而兩項干重則高于對照２８．００％以上。

在噴灌條件下，則出現了幾乎相反的規律，即堿性電解水顯示出了對４項統計指標的抑制作用，其中弱堿性電解水處理Ｃ的抑制作用最明顯，較對照降低12.88%~13.27%；而酸性電解水則顯示出了促進作用，特別是強酸性電解水處理Ａ，對鮮重和干重均有顯著的促進作用，高于對照１０．００％左右。

上述結果表明，噴灌強酸性電解水和根灌強堿性電解水，對提高小白菜的產量具有促進作用。

２．２．３不同處理對小白菜營養品質的影響電解水處理對小白菜中維生素Ｃ含量、總糖含量以及還原糖含量的影響如表６所示。

由表６可知，根灌條件下，不同ｐＨ值電解水處理均可提高維生素Ｃ含量，尤其是堿性電解水處理Ｃ和Ｄ的效果較顯著，和對照相比，可分別提高５８．８８％和４４．８０％，而噴灌方式會降低維生素Ｃ含量，尤其是處理Ｃ（表６）。

同樣，對還原糖和總糖含量的影響，噴灌的部分處理的效果高于對照，但低于根灌的對照含量（表６）。

上述結果說明，除根灌堿性電解水處理對小白菜的維生素Ｃ含量具有一定的促進作用之外，其他處理對維生素Ｃ含量、還原糖以及總糖等營養指標無顯著的促進作用。

３結論與討論

１）光合作用。已有研究表明，導致光合作用降低的因子包括氣孔限制和非氣孔限制［１２，１３］。Ｃｉ是評判氣孔限制和非氣孔限制的依據，Ｐｎ下降時，Ｃｉ值升高，說明光合作用的限制因素是非氣孔限制。本試驗結果顯示，Ｐｎ隨電解水ｐＨ值的變化而變化時，Ｃｉ基本與其成相反的變化趨勢，表明電解水處理對小白菜光合作用的限制可能由非氣孔限制引起。

Ｇｓ的變化一般來說與葉片的蒸騰速率有關，本試驗結果顯示，Ｔｒ與Ｇｓ變化成正相關關系，說明水分可能是影響小白菜葉片Ｇｓ改變的主要原因。

試驗結果表明，在小白菜生長期，除強堿性電解水處理效果不顯著之外，酸性及弱堿性電解水均對Ｐｎ具有一定的促進作用，其中噴灌效果略優于根灌；在小白菜成熟期，根灌效果明顯優于噴灌效果，且噴灌條件下，僅酸性電解水處理對Ｐｎ具有促進作用；無論是生長期還是成熟期，大多數電解水處理對Ｇｓ、Ｃｉ以及Ｔｒ顯示出了抑制作用。

２）生長發育。噴灌酸性電解水和根灌強堿性電解水，對小白菜葉綠素的積累、增加葉片數以及小白菜的產量具有促進作用；但電解水處理會抑制小白菜的株高。

３）營養品質。試驗結果表明，除根灌堿性電解水處理對小白菜的維生素Ｃ含量具有一定的促進作用之外，其他處理對維生素Ｃ含量、還原糖以及總糖等營養指標無顯著的促進作用。

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