光照強度、溫度和連續光照對水培生菜硝酸鹽積累的影響

姜仕豪，黨康，章永泰，鄭麗，肖玉蘭

（浙江清華長三角研究院，嘉興，314001）

光照強度、溫度和連續光照對水培生菜硝酸鹽積累的影響

姜仕豪，黨康，章永泰，鄭麗，肖玉蘭

（浙江清華長三角研究院，嘉興，314001）

在人工氣候室，以奶油生菜為研究材料，研究了 50，100，150，200 μmol·s-1·m-24個梯度的光照強度，以及在30℃和25℃兩種溫度條件下，采收前持續光照對水培生菜生長和硝酸鹽積累的影響。試驗結果表明，水培生菜的鮮質量和干質量與光照強度呈正相關，與硝酸鹽含量呈負相關，最適合生菜生長的光照強度為200 μmol·s-1·m-2。當栽培溫度為25℃時，采收前1 d的持續光照就可顯著降低生菜硝酸鹽含量；當栽培溫度為30℃時，采收前持續光照不利于生菜硝酸鹽含量的降低。

生菜；水培；硝酸鹽積累；光照強度；溫度

生菜別名葉用萵苣，原產于地中海和西亞一帶，隋唐時傳入中國，隨著市場需求的增加，近年來栽培面積迅速擴大。作為設施環境下常用的商業化品種，具有較高營養價值，富含大量的維生素B、C及鈣、磷、鐵等礦物質[1]。然而設施栽培與露地栽培有很大差異，受人為因素影響較大，設施蔬菜產量提高的同時，也容易造成品質下降和硝酸鹽的積累[2]。長期攝入硝酸鹽含量較高的蔬菜會增加人們患腸胃癌、高鐵血紅蛋白等疾病的幾率，對人們的健康造成嚴重危害[3]。

隨著人們對飲食安全的注重，對有機蔬菜、無公害蔬菜的需求越來越大。因此，生菜栽培方式也逐漸改進，由最初的露地栽培、大棚栽培，到能夠周年穩定生產的人工氣候室或植物工廠水耕栽培。生菜生產周期顯著縮短，品質得到大大提高，然而硝酸鹽問題始終懸而未決。過去對水培生菜硝酸鹽積累的研究主要集中在營養液配方的改良，通過適當的銨態氮和硝態氮的使用量可以降低硝酸鹽在生菜中的積累[4]。近年來研究發現，環境因素也是影響水培生菜硝酸鹽積累的重要原因。周秋月等[5]對基質栽培生菜進行了不同光照強度的研究，結果表明光照強度越高對提高生菜品質和降低硝酸鹽含量越有利。為了明確人工光照下，環境因素對水培生菜的生長和硝酸鹽積累的影響，我們對水培生菜進行了不同光照強度以及不同溫度下采收前持續光照試驗，研究了光照強度、溫度和連續光照對水培生菜硝酸鹽積累的影響，從而為降低水培蔬菜硝酸鹽積累提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

生菜品種為奶油生菜（Luctuca sativaL.），營養液均采用分析純試劑配制。

1.2 試驗方法

試驗于2013年1~10月，在浙江清華長三角研究院微環境控制技術研究中心人工氣候室內進行。生菜種子播種在裝有泥炭的穴盤內育苗，待長到2片真葉時，洗凈根部基質，定植在立體栽培的水培池中。水培池長120 cm、寬60 cm、高15 cm，每池定植30株生菜，株行距10 cm×15 cm。營養液每2周補充1次，每2 h循環1次，EC值穩定在1.2~1.6 mS/cm。

基本營養液選用改良的Hoagland's配方，具體組成如下：四水硝酸鈣945 mg/L，硝酸鉀506 mg/L，硝酸銨80 mg/L，磷酸二氫鉀136 mg/L，七水硫酸鎂493 mg/L，七水硫酸亞鐵55.6 mg/L，四乙酸二乙胺二鈉 74.6 mg/L，碘化鉀 0.83 mg/L，硼酸 6.2 mg/L，四水硫酸錳22.3 mg/L，七水硫酸鋅8.6 mg/L，二水鉬酸鈉0.25 mg/L，無水硫酸銅0.025 mg/L，六水氯化鈷0.025 mg/L。

表1 不同光照強度對水培生菜生長及硝酸鹽含量的影響

①不同光照強度對水培生菜的影響 試驗在人工氣候室進行，晝溫（25±1）℃，夜溫（18±1）℃，相對濕度50%~70%，光暗周期比為14L/10D，光照強度分別設 50，100，150，200 μmol·s-1·m-24 個處理，每個處理放置30株苗，重復2次，每次培養45 d。

②不同溫度下采收前持續光照對水培生菜硝酸鹽積累的影響 試驗在人工氣候室進行，晝溫設（25±1）℃和（30±1）℃2 種溫度條件，夜溫（18±1）℃，相對濕度50%~70%，光暗周期比為14L/10D，光照強度為 150 μmol·s-1·m-2。 分別在采收前 5，3，1，0 d進行持續光照，試驗共有8個處理，每個處理種植30株苗，重復2次，每次培養45 d。

1.3 測定方法

收獲后，隨機選取5株奶油生菜測量株高、冠徑、地上部鮮質量和根鮮質量、地上部干質量和根干質量、根冠比。生菜干質量按地上部與根部收獲，75℃烘干至恒質量，再用天平測定。硝酸鹽含量的測定用改進的紫外差減法進行[6]。

所有數據用SigmaSata統計軟件ANOVA程序進行統計分析，平均值按Holm-Sidak測驗分析進行多重比較，其余操作均在Excel 2007中進行。

2 結果與分析

2.1 不同光強對水培生菜生長和硝酸鹽積累的影響

圖1 不同光照強度處理對水培生菜干質量的影響

①光強對水培生菜生長的影響 植物的株高、冠徑、地上鮮質量和根鮮質量直接反映了生菜的生長狀態。從表1中可以看出，不同光照強度下生菜的株高和冠徑沒有顯著差異。植株地上部的鮮質量隨著光照強度的增加而明顯增加，200 μmol·s-1·m-2的光照強度處理比 50 μmol·s-1·m-2的光照強度處理明顯高出179.07%，比100 μmol·s-1·m-2的光照強度處理高35.80%，與 150 μmol·s-1·m-2的光照強度處理之間沒有顯著差異。根鮮質量也隨著光照強度增加而增加， 相比 50 μmol·s-1·m-2的光照強度處理，100 μmol·s-1·m-2的光照強度處理的根鮮質量增加了 235.25%，150 μmol·s-1·m-2的光照強度處理增加了 425.17%，200 μmol·s-1·m-2的光照強度處理增加了 484.89%，其中 150 μmol·s-1·m-2和200 μmol·s-1·m-2光照強度處理之間沒有顯著差異。試驗中還觀察到，在弱光（50 μmol·s-1·m-2）條件下，水培生菜明顯徒長，莖稈和葉片細長，冠徑大，但地上部鮮質量和根鮮質量較低。隨著光照強度的增加，水培生菜生長情況得到改善，當光照強度達到150，200 μmol·s-1·m-2時，植株生長健壯。 試驗結果表明，光照強度對水培生菜的生長有較大影響，150~200 μmol·s-1·m-2光照強度適合于水培生菜的生長。

②光強對水培生菜干物質積累的影響 植物干質量在一定程度上可反映植物在一段時間內干物質的積累。不同的光照強度顯著影響了生菜地上部和根部的物質積累，當光照強度從 50 μmol·s-1·m-2增加到 200 μmol·s-1·m-2，生菜的地上部干質量、根干質量和全株干質量均顯著增加。如圖1所示，光照強度為 200 μmol·s-1·m-2的處理其地上部、根部、全 株 干 質 量 分 別 比 50 μmol·s-1·m-2處 理 增 加193.55%、290.00%和 206.94%，比 100 μmol·s-1·m-2光照強度處理增加56.90%、50.00%和55.63%，比150 μmol·s-1·m-2處理增加 31.88%、5.41%和 27.01%。光照強度處理 100，150，200 μmol·s-1·m-2之間根冠比無顯著差異，根冠比最高的是 150 μmol·s-1·m-2光照強度處理，比 50 μmol·s-1·m-2光照強度處理增加了 180%。 試驗結果表明，用 200 μmol·s-1·m-2光照強度處理水培生菜時，能夠較早進入收獲期，且生物量積累最多。

③光強對水培生菜硝酸鹽積累的影響 表1表明，在不同的光照強度處理下，水培生菜硝酸鹽含量隨著光照強度的增強而降低。4個光照處理中，除了在弱光照 50 μmol·s-1·m-2處理下硝酸鹽含量較高外，其他處理之間差異不顯著。光照強度為200 μmol·s-1·m-2時，水培生菜硝酸鹽含量最少，僅為221.09 mg/kg。

2.2 不同溫度下采收前持續光照對水培生菜硝酸鹽累積的影響

研究發現，溫度能夠通過影響硝酸還原酶的活性，改變硝酸鹽在蔬菜中的積累，隨著溫度從低到高，硝酸還原酶活性呈現拋物線式變化，超過一定溫度后硝酸鹽還原酶活性急劇下降[7]。因此，溫度是影響水培生菜硝酸鹽積累的一個重要因子。從圖2可以看出，不同晝溫下采收前連續光照處理對水培生菜硝酸鹽含量有一定的影響。當晝溫在25℃時，采收前連續光照1 d試驗處理中，生菜硝酸鹽含量顯著降低，連續光照處理3 d和5 d與對照（連續光照0 d）相比，硝酸鹽含量沒有明顯變化。采收前連續光照1 d處理能夠降低生菜硝酸鹽含量，可能是由于在光期植物體內光合碳、氮代謝旺盛，植物大量消耗硝酸鹽，硝酸鹽含量出現了下降。但隨著持續光照時間的延長和植物持續的光合作用，植物細胞滲透壓下降，需要補充硝酸鹽以維持正常細胞的滲透壓，因此，水培生菜內的硝酸鹽含量又恢復到原來的水平，并維持相對穩定的含量。另外，我們推測可能是與在25℃溫度下生菜硝酸還原酶活性較弱有關。當晝溫在30℃時，采收前連續光照反而使硝酸鹽含量隨光照時間的延長而持續上升，其中，連續5 d光照處理生菜體內的硝酸鹽含量最高，達到了454.28 mg/kg。該結果與嚴妍等[8]所得到的結論一致，可能是由于30℃的高溫已經使硝酸鹽還原酶的活性完全喪失，并且沒有夜間低溫的修復，連續光照反而使硝酸鹽在水培生菜體內積累。該結果表明，要想收獲較高品質的生菜，水培生菜種植溫度應低于25℃。

圖2 不同晝溫下采收前持續光照時間對生菜硝酸鹽積累的影響

3 結論

研究結果表明， 在光照強度 200 μmol·s-1·m-2的條件下，對水培生菜的生長和品質最為有利，該光照強度下，株高、冠徑、干鮮質量和硝酸鹽含量等指標均為最優。在25℃晝溫下，采收前連續光照處理1 d能起到降低硝酸鹽含量的作用，但延長連續光照的時間對降低硝酸鹽含量沒有效果。當晝溫過高，達30℃時，持續光照反而會引起水培生菜硝酸鹽含量的升高，因此采收前光照處理需要配合適當的溫度條件進行。

[1]倪水員.生菜營養價值及栽培技術[J].吉林蔬菜，2011（5）：23.

[2]雷縣菊，楊謙.大棚蔬菜生產的環境特點及調控措施[J].甘肅農業科技，2009（7）：62-63.

[3]都韶婷，章永松，林咸永，等.蔬菜積累的硝酸鹽及其對人體 健 康 的 影 響[J].中 國 農 業 科 學 ，2007，40（9）：2 007-2 014.

[4]楊成君，樸鳳植.氮素形態及其配比對營養液培生菜生長與硝酸鹽含量的影響[J].北方園藝，2007（5）：5-7.

[5]周秋月，吳沿友，許文祥，等.光強對生菜硝酸鹽累積的影響[J].農機化研究，2009（1）：189-192.

[6]冷家峰，劉仙娜，王澤俊.紫外吸光光度法測定蔬菜鮮樣中硝酸鹽氮[J].理化檢驗：化學分冊，2004，40（5）：288-289.

[7]王玉琴，張德碩.不同溫度對硝酸鹽和6-BA誘導硝酸還原酶活性的影響[J].上海農學院學報，1985，3（3）：233-239.

[8]嚴妍，雷波，汪力威，等.不同晝夜溫度對水培生菜生長和品質的影響[J].長江蔬菜，2010（24）：39-42.

Effects of Light Intensity,Temperature and Continuous Light on Nitrate Accumulation of Hydroponic Lettuce

JIANG Shihao,DANG Kang,ZHANG Yongtai,ZHENG Li,XIAO Yulan
(Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University,Jiaxing,Zhejiang 314001)

We conducted two hydroponic tests to investigate the effects of light intensities(50,100,150,200 μmol·s-1·m-2)and temperatures(25℃ and 30℃)with continuous light before harvest on the growth and nitrate accumulation of lettuce in a growth chamber.The results showed that the most suitable light intensity was 200 μmol·s-1·m-2for the growth of hydroponic lettuce,and the fresh and dry weight of lettuce were positively correlated with light intensity,while negatively correlated with nitrate content.When the culture temperature was 25℃,continuous light for one day before harvest could significantly reduce the nitrate content of lettuce.When the culture temperature was 30℃,continuous light before harvest could not help to reduce the nitrate accumulation in our study.

Lettuce;Hydroponic culture;Nitrate accumulation;Light intensity;Temperature

S636.2

A

1001-3547（2014）12-0036-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.12.012

浙江省嘉興市科技計劃項目（2011AZ1026）；嘉興市嘉善縣科技計劃項目（2012B15）

姜仕豪（1982-），男，碩士，助理研究員，主要從事植物微環境調控技術和組織培養方面的研究工作，

電話：15557318810，E-mail：66415707@qq.com肖玉蘭，通信作者，電話：13522027028，

E-mail：ylxiao2007@163.com

2014-04-14