水肥一體化椰糠栽培技術對日光溫室蔬菜品質的影響

張 磊,李文虎,范淼珍,王緒同,蔣飛航,司龍亭,2

(1.江蘇綠港現代農業發展股份有限公司,江蘇 宿遷 223800;2.沈陽農業大學 園藝學院,遼寧 沈陽 110866)

水肥一體化椰糠栽培技術對日光溫室蔬菜品質的影響

張 磊1,李文虎1,范淼珍1,王緒同1,蔣飛航1,司龍亭1,2*

(1.江蘇綠港現代農業發展股份有限公司,江蘇 宿遷 223800;2.沈陽農業大學 園藝學院,遼寧 沈陽 110866)

摘要：測定了自主研發的水肥一體化椰糠栽培技術對日光溫室中7種蔬菜作物品質的影響。結果表明：該技術可以提高受試蔬菜可溶性糖、維生素C、可溶性固形物和礦質營養元素的含量,但對可溶性蛋白質、有機酸、硝酸鹽含量等其他指標的影響表現出了品種差異。總體上來看,水肥一體化椰糠栽培技術提高了多個受試蔬菜品種的營養品質。

關鍵詞：設施栽培;水肥一體化;精準施肥;蔬菜；營養品質

自20世紀80年代初起步至今,我國設施農業已經發展到近400萬hm2,成為我國農民脫貧致富的有效途徑。蔬菜椰糠栽培在我國已經有60多年的歷史,但迄今還局限于一些觀摩性、展示性的農業園區,大規模的生產性普及鮮有報道。與發達國家相比,我國設施農業生產水平還比較低,資源浪費嚴重,農業灌溉利用率不到40%,肥料利用率不到35%,農藥利用效率也不到30%,病蟲害每年導致減產35%以上。由此導致我國設施蔬菜的平均產量僅為發達國家的1/3左右,并且農藥殘留、重金屬及硝酸鹽等超標嚴重,蔬菜品質、風味嚴重下降。本研究組研發了由設施農業精準施肥技術與新型椰糠栽培技術集成的新栽培模式,為解決上述問題提供了新途徑。本研究測定了這一新的水肥一體化椰糠栽培模式對蔬菜作物品質的影響,旨在為該技術的大面積推廣應用提供依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

粉果番茄愛吉115和愛吉1231，以及辣椒迅馳由江蘇綠港現代農業科技有限公司提供；櫻桃番茄摩絲特和福特斯,以及水果黃瓜22-403和22-414由瑞克斯旺(中國)種子有限公司提供。

1.2試驗方法

當受試作物在苗床上生長至4葉1心期時,將每種作物分成兩組，分別定植于日光溫室的土壤和散椰糠中,采用本研究組開發的新型水肥一體化精準施肥系統進行灌溉、施肥。進行正常栽培管理,待作物進入結果期后,取第3～5穗成熟果,進行品質測定。用考馬斯亮藍G-250染色法[1]測定果實可溶性蛋白質含量,用蒽酮比色法[2]測定可溶性糖含量,用酸堿滴定法[3]測定總有機酸含量,用紫外分光光度法[4]測定硝酸鹽含量,用紫外分光光度法[5]測定維生素C含量,用便攜式折射儀ATAGO Master-M測定可溶性固形物含量,用原子吸收分光光度法[6]測定礦質營養元素Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn的含量。

2結果與分析

2.1可溶性蛋白質含量

作為營養品質的重要指標,蔬菜可溶性蛋白質不僅可以直接補充人體所需的多種蛋白質成分,并且可以反映出植物體的代謝強度,它不僅積極參與新器官的建成,而且有相當一部分就是直接調控各種生化反應的酶,在植物應對病蟲害和低溫等逆境脅迫中發揮著重要作用[1,7-9]。由圖1可知,水肥一體化椰糠栽培技術對不同蔬菜品種的可溶性蛋白質含量具有不同程度的影響,顯著提高了櫻桃番茄摩絲特和福特斯,水果黃瓜22-403和22-414的可溶性蛋白質含量,其中福特斯、22-403和22-414可溶性蛋白質含量的升高均達到了極顯著水平;但同時降低了粉果番茄AG115和AG1231中的可溶性蛋白質含量；辣椒迅馳中的可溶性蛋白質含量變化不明顯。

粉果番茄:AG115、AG1231;櫻桃番茄:摩絲特、福特斯;

2.2可溶性糖含量

可溶性糖占植物總糖的絕大部分,是高等植物的主要光合產物,它不僅是植物體內可利用態物質和能量的供應基礎,而且是植物生長發育和基因表達的重要調節因子,以類似植物激素的方式作為信號分子在植物的生長、發育、成熟、逆境脅迫反應和衰老等許多過程中發揮調控作用[9-13]。由圖2可知,水肥一體化椰糠栽培技術可以提高除粉果番茄AG1231外的其他6種受試蔬菜的可溶性糖含量,其中櫻桃番茄摩絲特可溶性糖含量的升高達到了極顯著水平。上述結果說明椰糠栽培模式可以在一定程度上提高蔬菜的可溶性糖含量,可以作為改善蔬菜品質的備選途徑之一。

2.3維生素C含量

維生素C又稱抗壞血酸,屬于水溶性維生素,不僅具有抗衰老的作用,還參與人體膠原蛋白合成。人體嚴重缺乏維生素C會引起壞血病,適量補充維生素C對壞血病有積極的治療作用,還可改善對鐵、鈣和葉酸的利用,預防動脈硬化,防治貧血病和防癌,提高人體免疫力[14-15]。人體不能合成維生素C,需要從蔬菜和水果中攝取,因此,研究影響蔬菜維生素C含量的因素顯得尤為重要。圖3顯示,水肥一體化椰糠栽培模式極顯著地提高了辣椒中維生素C的含量,而對其他受試蔬菜的維生素C含量影響不明顯。

圖2　椰糠栽培中不同蔬菜的可溶性糖含量

圖3　椰糠栽培中不同蔬菜的維生素C含量

2.4總有機酸含量

有機酸在果實自身代謝中參與光合作用、呼吸作用以及合成酚類、氨基酸、酯類和芳香物質的代謝過程,是果實中主要的風味營養物質,往往比任何其它化合物更能決定果實所固有的特殊味道,其含量和組分不同,使果實有千差萬別的風味[16-17]。由圖4可知,水肥一體化椰糠栽培技術對不同蔬菜總有機酸含量的影響是不同的,顯著降低了粉果番茄AG115、水果黃瓜22-403和22-414的總有機酸含量,提高了兩種櫻桃番茄的總有機酸含量,而對粉果番茄AG1231和辣椒迅馳的總有機酸含量影響不明顯。

2.5可溶性固形物含量

可溶性固形物含量是指蔬菜果實汁液中溶質的百分比含量,主要由可溶性糖、有機酸、番茄紅素、礦物質等組成,是決定鮮食蔬菜果實風味與品質的重要因素。加工番茄可溶性固形物含量每增加1%,相當于總產量增加25%,相當于成品番茄醬(濃度28%)產量提高了15%～20%[18-19]。果實中的可溶性固形物含量隨灌水量的增加呈線性減小趨勢，隨施氮量、施鉀量和有機肥用量的增加均表現出線性增長趨勢。施氮量與有機肥用量,施磷量與灌水量、施鉀量及有機肥用量呈正交互作用,施氮量與施磷量呈負交互作用[20]。由圖5可知,水肥一體化椰糠栽培技術不同程度地提高了受試蔬菜的可溶性固形物含量,雖未達到統計學上的顯著性,但也提高了果實品質,這與水肥一體化椰糠栽培技術提高了肥、水利用效率(本研究未發表數據)相一致。

圖4　椰糠栽培中不同蔬菜的總有機酸含量

圖5　椰糠栽培中不同蔬菜的可溶性固形物含量

2.6硝酸鹽含量

蔬菜是一種富氮喜硝的作物。人體攝入硝酸鹽的72%～94%來自蔬菜,適量的硝酸鹽攝入可以維持體內的NO平衡,提高人體健康水平和運動能力,但過量攝入的硝酸鹽會在人體內被還原成為亞硝酸鹽,引起鎮靜、平滑肌松弛、血管擴張和血壓下降以及高鐵血紅蛋白血癥等,對人體健康構成威脅[21-23]。對多個城市和地區蔬菜硝酸鹽含量的調查結果顯示,我國生產的蔬菜特別是大棚蔬菜硝酸鹽含量普遍超標[4,23]。有研究表明,施肥是導致蔬菜硝酸鹽含量提高的重要原因之一,合理的施肥措施可以有效地減少蔬菜植株硝酸鹽的累積[24]。由圖6可知,各受試蔬菜作物在椰糠栽培中的硝酸鹽含量均無顯著升高,甚至在櫻桃番茄和辣椒中還出現了極顯著的下降,說明水肥一體化椰糠栽培技術的應用提高了肥料利用率,減低了肥料用量,從而降低了蔬菜中硝酸鹽含量,提高了蔬菜品質。這與陳選陽等[25]證實的水培會提高葉菜類甘薯莖尖硝酸鹽含量不符,可能與本研究的受試對象均為果菜類作物,而葉菜類作物的硝酸鹽含量更易受影響有關,還可能與栽培基質不同有關。

2.7礦質元素含量

雖然礦質元素含量低于人體體重的0.01%,卻對人體健康起著重要作用,它們作為酶、激素、維生素、核酸的成分,參與生命的代謝過程[26-27]。從圖7a可知,水肥一體化椰糠栽培技術除了顯著降低兩個粉果番茄的鈣含量外,對其他受試蔬菜的鈣含量沒有顯著影響。從圖7b可知,水肥一體化椰糠栽培技術提高了水果黃瓜22-414的鎂含量,而降低了粉果番茄AG1231的鎂含量,但對其他6種受試蔬菜的鎂含量無顯著影響。圖7c表明,水肥一體化椰糠栽培技術極顯著地提高了櫻桃番茄福斯特和水果黃瓜22-414的鐵含量,而對其他受試蔬菜的鐵含量無顯著影響。由圖7d可知,水肥一體化椰糠栽培技術提高了6種受試蔬菜的錳含量,其中5種達到了極顯著水平。圖7e表明,水肥一體化椰糠栽培技術極顯著地提高了兩個水果黃瓜22-403和22-414的銅含量,而顯著減低了粉果番茄AG115和櫻桃番茄摩絲特的銅含量,對其他作物的銅含量影響不明顯。從圖7f可知,水肥一體化椰糠栽培技術極顯著地提高了兩個水果黃瓜的鋅含量,對其他受試蔬菜的鋅含量無顯著影響。從以上結果可以看出,水肥一體化椰糠栽培技術雖然影響了個別受試蔬菜作物對個別礦質營養元素的吸收,但提高了大部分作物中大部分礦質營養元素的含量,總體上看,提高了受試蔬菜的礦質營養水平。

圖6　椰糠栽培中不同蔬菜的硝酸鹽含量

3結論與討論

綜上所述,水肥一體化椰糠栽培技術提高了蔬菜作物可溶性糖、可溶性固形物、維生素C的含量和礦質營養元素的含量,對可溶性蛋白質含量、有機酸含量、硝酸鹽含量等其他指標的影響表現出了品種差異。總體上來看,水肥一體化椰糠栽培技術不同程度地提高了多個受試蔬菜品種的營養品質。我們推測,水肥一體化椰糠栽培技術對蔬菜品質有不同的影響更多是因為品種特性不同。因此,品種選擇在水肥一體化椰糠栽培中非常重要,選擇適宜的品種,不僅可以提高蔬菜產量,還可以大幅度提高蔬菜質量。

a：鈣含量; b：鎂含量; c：鐵含量; d：錳含量; e：銅含量; f：鋅含量。

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(責任編輯:黃榮華)

Effect of Cocopeat Planting Model Based on Integrative Water and Fertilizer Technology on Quality of Vegetables in Solar Greenhouse

ZHANG Lei1, LI Wen-hu1, FAN Miao-zhen1, WANG Xu-tong1, JIANG Fei-hang1, SI Long-ting1,2*

(1. Jiangsu Greenport Modern Agricultural Development Limited Company, Suqian 223800, China;2. College of Horticulture, Shenyang Agriculture University, Shenyang 110866, China)

Abstract：The effect on quality of 7 kinds of vegetables were tested by cocopeat planting model based on integrative water and fertilizer technology. The results showed that the contents of soluble sugar, vitamin C, soluble solids and mineral elements were improved under this new cocopeat planting model, and the content change of soluble proteins, organic acids and nitrate showed the difference of varieties. The new cocopeat planting model could improve the nutritional quality of vegetables in solar greenhouse.

Key words：Facility cultivation; Integrative water and fertilizer technology; Precise fertilization; Vegetables; Nutrient quality

收稿日期：2015-09-24

基金項目：江蘇省科技成果轉化專項“高效蔬菜無土栽培成套技術與裝備研發及產業化”(BA2014147)。

作者簡介：張磊(1985─),男,河南唐河人,農藝師,博士,主要從事蔬菜抗病品種選育工作。*通訊作者:司龍亭。

中圖分類號：S626.5

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)04-0007-04