不同濃度海水對芹菜生長和品質的影響

周 楊，李 濤，，姚建剛，王虹云，夏秀波，曹守軍，張麗莉，尹國香，姜法祥

(1.煙臺大學生命科學學院，山東煙臺 264005； 2.山東省煙臺市農業科學研究院，山東煙臺 265500)

海水蔬菜是指利用海水部分替代淡水種植的蔬菜。海水蔬菜除營養價值比普通蔬菜高以外，還具有很高的保健功效。近年來，隨著可耕地面積的減少、淡水資源的匱乏、土地鹽漬化日益加劇等問題的不斷出現，對沿海灘涂和海水的開發利用逐漸成為了研究熱點。目前我國海水蔬菜的發展還處于初級階段，研究主要集中在海水對蔬菜種子萌發和生長的影響等方面[1-3]，但對海水是否會影響蔬菜品質的研究報道較少[4]。本試驗以芹菜為供試作物，用海鹽配制成不同濃度的海水營養液，研究芹菜在不同濃度海水脅迫下生長和品質的變化情況，以期為海水芹菜的生產提供理論依據，促進海水蔬菜的發展。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試驗設計

試驗于2017年3—8月在山東省煙臺市農業科學研究院蔬菜所連棟溫室中進行。供試品種為美國西芹圣帝。用長×寬×高為50 cm×38 cm×27 cm規格的泡沫箱為培養槽，每個培養槽蓋上鉆有15個孔，每個孔直徑為4 cm，孔與孔豎向間距為10 cm，橫向間距為10 cm，箱內裝有簡易循環裝置。營養液配方參照華南農業大學葉菜A配方[5]，海水用青島海之鹽水族科技有限公司生產的固體海鹽配制而成，33.5 g固體海鹽溶于1 L淡水中，即為濃度為100%的海水，其鹽度對應為3.5%。

本試驗共設置6個處理，每個處理先期加入等量的營養液母液，然后按海水在營養液中的體積比為10%、20%、30%、40%、50%，以不加海水的營養液為對照，用海水和淡水將不同處理定容至相同體積，分別用T1、T2、T3、T4、T5、CK表示，各處理電導率為7.32、12.47、16.13、30.8、34.53、1.77 mS/cm。采用隨機區組試驗設計，每個處理重復3次。2017年3月初開始育苗，4葉1心時移栽定植，將根部洗凈后定植于泡沫板上，每箱種植15株，各處理營養液7 d更換 1次。

1.2 試驗方法和測定項目

每隔7 d測定各處理芹菜的株高、莖粗和葉片數，取平均值。采收時各處理選擇長勢一致的10株芹菜分別稱其鮮質量，然后將樣品置于恒溫鼓風干燥箱105 ℃下殺青30 min，在75 ℃下烘72 h至恒質量，稱其干質量，計算單株生物量。

收獲前隨機選取3株芹菜鮮樣將莖按四分法取樣，3次重復，測定其營養成分含量[6]。可溶性固形物含量用手持折射儀(RHBO-90)測定；維生素C含量采用2，6-二氯靛酚法測定；硝酸鹽含量采用紫外吸收法測定[7]；葉綠素含量測定采用丙酮萃取法[8]；光合速率測定使用LI-6400XT便攜式光合儀(英國LI-COR公司)，采用Li-6400-2B光源，設定氣體流速為500 μmol/s，控制葉溫25 ℃，設置光合有效輻射強度(PAR)為1 000 μmol/(m2·s)。測定前用PAR為 1 500 μmol/(m2·s) 對葉片進行光誘導，使葉片活化，每7 d對功能葉進行葉綠素含量和光合速率的測定。

2 結果與分析

2.1 不同海水濃度對芹菜生長的影響

由表1可知，在芹菜株高方面，隨處理時間的延長，14 d開始，除T1和T2外，其余各處理均顯著低于CK，而且海水濃度越高，株高越低。在莖粗方面，從14 d開始，各處理之間莖粗開始出現差異，除14 d時T1處理外均顯著低于CK，而且海水濃度越高，差異越大。在葉片數方面，從21 d開始，各處理之間開始出現差異，但T1處理與CK之間差異不顯著。由此表明，芹菜株高、莖粗和葉片數等生理特性對海水的耐受性是不一樣的，海水對芹菜生長的影響最早在株高上表現出來，而對莖粗和葉片數的影響則隨處理時間延長而逐漸表現出來。

表1 不同處理對芹菜生長的影響

注：同列后不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2 不同濃度海水對芹菜單株質量的影響

由表2可知，在芹菜單株質量方面，各處理地上鮮質量均顯著低于CK處理，且海水濃度越大，差異越大。而在地上部干質量方面，各處理雖然均低于CK處理，但T1和T2處理與CK差異不顯著。在地下部鮮質量方面，各處理均低于CK處理，但T1和T2處理與CK在地下部干質量方面差異不顯著。在根冠比方面，各處理隨海水濃度的增加呈上升趨勢，除T1外，其余處理與CK差異顯著。由此表明，營養液中海水濃度與芹菜單株產量二者關系為負相關，且海水濃度的變化對芹菜地上部的影響要大于對地下部的影響，對芹菜鮮質量的影響要大于對干質量的影響。

2.3 不同濃度海水對芹菜光合作用的影響

由表3可知，隨海水濃度的提高和處理時間的延長，CK、T1、T2三者之間光合速率差異不顯著；各處理芹菜的氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率等均呈先上升后下降的趨勢，其中T1和T2處理與CK差異不顯著，海水濃度越高，對氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率的降低作用越大。芹菜光合速率與葉綠素含量相關性不大。

2.4 不同濃度海水對芹菜品質的影響

由表4可見，芹菜可溶性固形物含量隨海水濃度的增加而顯著升高，T5處理比CK增加了96.40%；硝酸鹽含量隨海水濃度的增加呈現先上升后下降的趨勢，總體要高于CK；維生素C含量方面，T1、T2和T3處理與CK相差不大，但T4和T5維生素C含量大幅增加；葉綠素含量則隨著海水濃度的增加呈現先下降后上升的趨勢。

參照王鵬勃等的評價方法[9]，在評價芹菜品質時，單項品質指標很難判斷芹菜的綜合品質，因而采用多目標綜合評價方法來評價芹菜的綜合品質。本研究選取可溶性固形物含量(X1)、維生素C含量(X2)、硝酸鹽含量(X3)、葉綠素含量(X4)這4個品質因素作為評價因子。首先，對這4個指標進行同趨化(低優指標)和標準化，然后利用DPS數據處理系統進行主成分分析，并得到相關矩陣的特征值及特征向量累積貢獻率(表5)，前2項特征根的累積貢獻率為89.1%>85%，所以，可用第一主成分和第二主成分作為評價的綜合指標，且評價的可信度為89.1%。

表2 不同處理對芹菜單株產量的影響

通過計算各指標與前2個主成分的關系為：

F1=0.530 9X1+0.566 5X2-0.321 9X3+0.541 8X4；

F2=0.186 8X1+0.011 6X2+0.917 8X3+0.350 1X4。

綜合評值：F=0.679 8F1+0.210 9F2，由第一主成分和第二主成分與客觀權重之積，得到營養液中不同濃度海水處理對芹菜品質綜合評判結果(表6)，綜合評價值越高，芹菜品質越好。

3 討論與結論

海水屬于復鹽體系，植物在海水處理下會受到鹽脅迫[10-11]，海水通過對植物細胞產生離子毒害和水分滲透等生理生化反應來影響植株的生物量和品質。本試驗中不同濃度海水配制的營養液對芹菜的生長造成了不同程度的抑制，濃度越大，抑制的程度也越大，而且地上部受抑制的程度要大于地下部，這可能與脅迫條件下芹菜根系吸收能力降低，首先須要滿足根系自身生長的需要，從而減少向地上部的營養輸送有關，這與梁勇等在生菜上的試驗結果[12]一致。而海水濃度對芹菜鮮質量的抑制程度要大于對干質量的抑制程度，則可能是由于營養液中Na+和Cl-等離子含量的增加，通過滲透作用，導致芹菜水分的損失要大于干物質的損失，這與Sato等的研究結果[13]一致。

表3 不同處理對芹菜光合和葉綠素的影響

表4 不同處理對芹菜品質的影響

表5 主要主成分的特征值、貢獻率和累積貢獻率

在本試驗中，當海水濃度不超過20%時，各處理芹菜光合速率與對照差異不顯著，是由于海水中的Ca2+可有效降低鹽脅迫對光合作用的氣孔限制，緩解鹽脅迫對光合器官的傷害，保護光合器官的穩定性，使葉片保持較高的光合性能[14-15]。但當海水濃度進一步增加，就會對芹菜葉片PSⅡ造成傷害，從而降低光合性能，使其光合作用受到明顯的抑制[16]。

本試驗中芹菜可溶性固形物含量隨海水濃度的增加而顯著增加，這主要是因為可溶性固形物作為滲透調節的重要物質，隨鹽脅迫的增加其合成數量也大幅增加。但由于海水富含各種微量元素，并且離子種類較多，對硝酸鹽和維生素C等物質的促進或抑制作用機制還須進一步探究。

綜上所述，利用含有適當比例濃度海水的營養液種植芹菜，產量雖有下降，但可以顯著提高芹菜的品質，提升其產品價值。今后通過對海水利用的深入研究，將為在我國鹽堿地和沿海灘涂發展海水蔬菜生產提供技術支持，大幅增加蔬菜有效供給，提高相關地區農民的收入，解決淡水緊缺的問題，具有重大的經濟和社會意義。