冬季大棚栽培環境對白菜生長與營養品質的影響

何鑫　張存政　孫愛東

摘要：采用基質栽培的生產方式，對長江中下游地區廣泛栽培的4個白菜品種（矮腳黃、蘇州青、上海青、上海五月慢）進行冬季大棚栽培，分析栽培后30、60 d 4種白菜品種形態指標和營養成分的變化，以棚內恒溫環境為對照。結果表明：大棚栽培環境下不同品種白菜發芽時間和長至4葉期時間皆長于恒溫栽培。生長30 d，大棚栽培環境下，矮腳黃形態指標變化不大；蘇州青株高較恒溫栽培增加，葉長、葉柄長增加；上海青葉寬減小，其他形態指標差異不顯著；上海五月慢植株開展度降低，葉柄長增加。各品種間可溶性蛋白含量差異不顯著，葉綠素含量略有減少，維生素C含量顯著升高。低溫變溫環境中，葉綠素含量直接制約白菜苗期生長時間和形態指標形成。生長至60 d，大棚栽培環境下，不同品種白菜葉寬、開展度、葉長等指標顯著低于恒溫栽培相應品種。低溫、變溫環境顯著影響白菜的葉柄和葉寬指數，導致葉柄伸長、葉寬減少，葉面積減少。不同品種白菜根冠比無顯著差異。蘇州青、矮腳黃可在-1～-5 ℃下生長良好且可形成較好的營養品質和產量。

關鍵詞：大棚；環境條件；白菜；營養品質；形態指標

中圖分類號： S634.04 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）07-0201-04

白菜（Brassica campestris ssp. chinensis）屬十字花科蕓薹屬青菜種，別稱小白菜、青梗白菜等，是我國常見的綠葉菜[1]。白菜具有營養豐富、生長速度快、適應性廣等特點，在長江中下游各大、中城市居民消費和綠葉菜周年供應中具有重要地位[2-3]。白菜喜冷涼，耐低溫，是我國主要的冬季栽培葉菜之一[4]。大棚栽培措施可保持環境溫度，可有效預防極端低溫的產生，縮短栽培生長時間。研究發現，冬季大棚有效的晝夜溫差有利于白菜營養品質的形成[5-6]，但溫度過低便形成低溫脅迫。Krishna等研究發現，低溫脅迫下白菜可溶性蛋白含量增加，可束縛更多的水分，減少原生質體因結冰傷害而致死的概率，減輕冰晶對類囊體的傷害[7]。此外，低溫脅迫使植株葉片積累可溶性糖類，可溶性糖類能減輕低溫脅迫對植物的傷害，也可通過滲透作用提高質膜的穩定性，維持細胞膨壓[8-9]。低溫脅迫對白菜生長影響早已明確，但在實際生產過程中，利用有效的低溫環境提高植物營養品質還未見報道。江蘇地區冬季生產中常出現極低氣溫，經歷低溫不同白菜品種營養品質差異較大[10]。本試驗結合生產實際，選取冬季廣泛栽培的4個不同白菜品種在冬季大棚栽培環境中研究白菜營養物質的積累情況，探討環境對不同品種白菜營養品質的影響，旨在為提高白菜營養品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2013年12月下旬至2014年2月中旬進行，供試品種為江蘇地區廣泛栽培品種抗病矮腳黃（AH）、蘇州青（SQ）、上海青（HQ）、上海五月慢（WM），品種抗逆性及生長特性見表1。試驗設計2種栽培環境：其一，在江蘇省農業科學院食品質量安全與檢測研究所試驗單體大棚進行常規的冬季生產，大棚溫度、濕度、光照均依賴天氣變化和農事操作；其二，在棚對照組進行控溫栽培生長，日溫（20±2） ℃，夜溫（15±2） ℃，選擇恒溫控制器DWS-K5-S8實現溫度控制。12月20日分別進行直播育苗，統一使用栽培基質成分為草炭、蛭石、珍珠巖、有機肥（體積比為6 ∶ 1 ∶ 3 ∶ 3），隨機區組試驗設計，每盤128株，每個品種3次重復，進行常規栽培管理方式。

1.2 測定項目及方法

統計發芽時間和栽培30、60 d的白菜生長情況。待白菜各品種長至30、60 d時，隨機選取5株，采用游標卡尺測量株高、根系長、葉寬等，取第3張葉測量葉長、葉寬、葉柄長。隨機取同一時間每個處理的供試品種3株，采用乙醇-丙酮混合液浸提法測量葉綠素含量；采用 GB/T 6195—1986《水果、蔬菜維生素C含量測定法》規定的方法測定維生素C含量；采用ATAGO測量儀測定可溶性糖含量，采用 GB 50095—2010《 食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》規定的方法測定食品中蛋白質含量。

1.3 大棚環境溫、濕度變化

采用溫濕度記錄儀實時監測大棚環境下溫度、濕度變化情況（圖1），大棚通風時間為10：00—15：00。試驗期棚內環境溫度與外界環境溫度變化直接相關，趨勢相同，晚間溫度變化較外界遲緩。棚內溫度最高值出現在每日11：00—15：00，1月17日13：00出現最高溫度38.7 ℃。每日最低氣溫出現在04：00—06：00，2014年2月11日06：00出現最低氣溫 -4.3 ℃。2014年1月6—8日、1月28—29日、2月5—8日連續陰雨雪天氣，日最高氣溫較低，棚內整日濕度達到999%。其他統計時期大棚內濕度變化趨勢較室外平緩，午間濕度最低，18：00至次日07：00棚內濕度達99.9%。

1.4 數據處理

采用DPS新復極差方法和Excel 2007軟件進行統計分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 不同栽培環境下白菜苗期生長情況

對照組HQ播種后2 d即發芽，其他品種12月23日發芽。大棚播種后夜溫較低（圖1），導致發芽時間較長，SQ在大棚栽培環境下于12月23日發芽，其他品種于12月24日發芽，整齊度良好。栽培30 d時，不同白菜品種大棚環境中葉片數均極顯著少于對照組。栽培60 d，大棚栽培環境下，SQ葉片數多于對照組，其他品種均低于對照組相應品種（表2）。

2.2 不同栽培環境下白菜栽培30 d生長狀況

2.2.1 不同栽培環境對白菜生長30 d形態指標的影響 由圖2可見，大棚栽培環境晝夜溫差大，與對照組相比，SQ株高顯著增加，葉長增加，葉柄長增加，其他指標無顯著差異；WM植株開展度顯著低于對照組品種，葉柄長增加，但其他指標無顯著差異；HQ葉寬顯著低于對照組品種，其他指標差異不顯著。AH在2種栽培環境下各項指標差異不顯著。恒溫栽培下WM株高顯著高于其他品種，AH、HQ葉寬最寬，SQ葉長顯

著低于其他品種。AH可能是低溫處理時間及溫度未達到反映水平，SQ株高的增加可能是由于葉柄伸長。

2.2.2 不同栽培環境對白菜各品種生長30 d營養指標的影響 大棚栽培環境下各品種生長30 d時經歷過1個低溫時期，1月6—8日連續陰雨，1月10日最低溫度 -0.8 ℃。由表3可知，大棚環境下不同品種白菜葉綠素含量均較對照組栽培相應品種低，相同栽培環境下SQ葉綠素含量極顯著高于其他品種，大棚栽培環境下HQ葉綠素含量最低。大棚栽培環境下不同品種白菜維生素C、可溶性糖含量大于對照組栽培各品種，其中大棚栽培環境下SQ、WM的維生素C含量和可溶性糖含量均極顯著高于其他品種。2種栽培環境不同品種白菜可溶性蛋白含量無顯著差異。

2.3 不同栽培環境下不同品種白菜栽培60 d生長狀況

2.3.1 不同栽培環境對不同品種白菜生長60 d形態指標的影響 圖3表明，2種栽培環境下HQ株高均最高。與對照相比，大棚栽培環境下，SQ株高下降，WM升高。2種栽培環境下，各品種間植株開展度差異均不顯著。大棚栽培環境下，HQ、WM的葉長、葉柄長極顯著高于其他品種，其余品種間葉長和葉柄長無顯著差異。對照組AH葉寬于其他品種，大棚栽培環境下AH葉寬減少，其他品種差異不顯著。大棚栽培環境下HQ主根長顯著高于其他品種。

2.3.2 不同栽培環境對不同品種白菜生長60 d營養指標的影響 2014年2月5—8日，陰雨雪天氣形成低溫環境，棚內最低溫度-4.3 ℃。2月16開始采收，由表4可知，對照組栽培環境下WM葉綠素含量極顯著高于其他品種，大棚栽培環境下AH葉綠素含量最低。大棚栽培環境下各品種維生素C含量均高于相應的對照組栽培品種，對照組HQ維生素C含量最低。不同栽培環境下各品種可溶性蛋白含量無顯著差異。大棚栽培環境下，AH可溶性糖含量最高。

2.4 不同栽培環境對栽培60 d白菜不同品種生長指標的影響

由表5可知，大棚栽培環境下栽培60 d，AH、HQ、WM地上鮮質量極顯著低于對照組，對照組中HQ地上鮮質量極顯著重于其他品種。對照組不同品種白菜含水量顯著高于大棚栽培環境。2種栽培環境下，HQ含水量均高于其他品種。2種栽培環境下，不同品種白菜根冠比無顯著差異。

3 結論與討論

Geoffrey等研究發現，低溫影響蔬菜的生長歷期，夜間低溫使植株的呼吸作用減弱，進而對蔬菜形態產生影響[11]。本試驗中大棚栽培環境下不同品種白菜發芽時間和長至4葉期時間皆長于恒溫栽培。生長30 d，大棚栽培環境下，矮腳黃形態指標變化不大；蘇州青株高較恒溫栽培增加，葉長、葉柄長增加；上海青葉寬減小，其他形態指標差異不顯著；上海五月慢植株開展度降低，葉柄長增加。較恒溫栽培相應品種，大棚栽培品種可溶性糖含量增加。各品種間可溶性蛋白含量差異不顯著，葉綠素含量略有減少，維生素C含量顯著升高。梁穎等研究發現，影響油菜經濟產量和生物產量的主導因素是葉綠素含量，低溫脅迫影響光合系統Ⅰ（PSⅠ）的電子傳遞，抑制細胞葉綠素合成進而影響光合效率[12]。低溫變溫環境中，葉綠素含量直接制約白菜苗期生長時間和形態指標形成。生長至60 d，大棚栽培環境下品種白菜不同葉寬、開展度、葉長等指標顯著低于恒溫栽培相應品種。低溫、變溫環境顯著影響白菜的葉柄和葉寬指數，導致葉柄伸長、葉寬減少，葉面積減少。葉面積是保證植株正常生長和產量產出的主要指標[13-14]。經歷-4.3 ℃低溫環境，矮腳黃、蘇州青葉綠素均高于恒溫栽培，其他品種皆低于恒溫栽培的相應品種。隨著栽培時間的延長，各品種可溶性蛋白含量逐漸升高，但各栽培時期含量無顯著差異。這可能是由于大棚環境下低溫處理時間短，白菜未能及時合成蛋白[15]。栽培60 d，不同白菜品種根冠比無顯著差異。2種栽培環境下，蘇州青單株產量差異不顯著，其他品種皆低于恒溫栽培相應品種。

常規低溫、變溫大棚冬季栽培中，低溫可通過影響葉綠素的合成影響植株形態和后期生長。低溫脅迫下，植物細胞在代謝過程中會產生活性氧（reactive oxygen species，ROS），白菜葉綠體中的自由基主要通過抗壞血酸谷胱甘肽（ASA-GSH）循環系統來清除[16-17]。供試品種皆有一定的低溫耐受性，在連續、短時間低溫變化環境中可形成高含量的維生素C。植物營養成分含量與不同播種期、播種密度有關[18]。設施生產環境中溫度是一個連續變化因素，但植物高含量營養成分與產量可能存在平衡關系，究其采收最佳時期、環境低溫范圍、低溫持續時間有待進一步研究。

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