植物工廠條件下奶油生菜最佳氮濃度篩選

歐福超 石平平 趙眾

摘 要：以奶油生菜為試驗材料，在人工光型植物工場設施條件下進行水培試驗，通過研究不同N元素濃度對奶油生菜生長發育的影響，得出了相應的變化規律。同時以奶油生菜的葉面干重、葉面鮮重、根部干重、根部鮮重、根冠比為構成因素，觀察不同N濃度條件下奶油生菜生長發育的情況。研究結果表明在N3水平條件下，葉面鮮重最大，產量最高，奶油生菜品質相對較好。

關鍵詞：奶油生菜;植物工廠;生長發育;根冠比

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.204

奶油生菜屬菊科萵苣屬，為形成葉球或嫩莖的一二年生草本作物，因其所含膳食纖維和維生素C較多，具有消除多余脂肪的功效，故又叫減肥生菜。因其奶油生菜含有豐富的萵苣素和甘露醇等有效成分，味微苦，具有鎮痛催眠、降低膽固醇、輔助治療神經衰弱、有利尿和促進血液循環的功效，備受廣大消費者喜愛。由于傳統大田作物過量施水施肥導致土壤流失、環境惡化、病蟲害頻發等一系列問題，使得傳統大田種植或日光溫室栽培所產出的奶油生菜無論是從產量上還是從品質上都不能滿足人們日益增長物質文化的需求[1-3]。因此，奶油生菜工廠化立體式栽培迫在眉睫[4]。

奶油生菜在生長發育過程中對氮元素要求相對較高，在缺氮情況下會抑制奶油生菜葉面的分化，造成減產現象;氮元素濃度過高則會抑制奶油生菜根系的正常生長發育，同樣也會影響產量。因此，合理的氮肥用量對奶油生菜的優質、豐產具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料和試驗地介紹

供試材料“奶油生菜”購選自北京華蔬種植有限公司，為國外引進的沙拉生菜品種。該試驗供試場所為云南農業大學人工光型植物工廠實驗室。

1.2 試驗設計

1.2.1 水培試驗設計

試驗于2018年9月15日-2018年9月30日進行育苗，育苗基質采育苗棉（規格為28cm×22cm×2.6cm）育苗，10月1日進行定植，10月28日進行采收，在云南農業大學人工光型植物工廠實驗室進行。

1.2.2 營養液配方

在總結前人研究成果的基礎上，根據奶油生菜生長發育特征，在傳統山崎配方（表1）的基礎上設置N1（3mmol/L）、N2（4mmol/L）、N3（6mmol/L）、N4（8mmol/L）及N5（9mmol/L）五個氮元素濃度梯度，微量元素則采用通用配方（表2）。

1.2.3 測定項目

（1）植株根/葉部鮮重：取樣后用清水沖洗干凈，用吸水紙吸干植株上殘留的水分，用0.01g電子天平進行稱重，每個處理取3株并取其平均值;

（2）植株根/葉部干重：將稱重過的植株放入烘箱，并在105℃下殺青30min，最終放在75℃條件下烘至恒重，然后用0.001g天平進行稱重。

（3）根冠比：指奶油生菜根部部分與葉面部分的鮮重或干重的比值。它的大小反映了水培奶油生菜根部部分與葉面部分的相關性。

2 試驗結果與分析

2.1 不同N濃度對奶油生菜生長的影響

奶油生菜干物質重量是其在全光譜LED光源條件下進行光合作用積累的結果，圖1為不同氮元素濃度條件下，奶油生菜干物質重量的積累過程線。在奶油生菜的整個生長發育周期內，干物質重量是隨時間的持續增長不斷增大的。奶油生菜干物質重量增長速率較快的時段發生在定植后的第21-28d，并在收獲前達到最大量。經試驗研究分析得出，當氮元素濃度為N3時更有利于奶油生菜的生長發育，并且隨生育期的增長，奶油生菜干物質積累量與其他氮元素濃度處理條件下相比其差異越來越顯著。

由表3可以看出，隨氮元素濃度的增加，奶油生菜葉面積、根干重、根鮮重、葉面部分干重、葉面部分鮮重以及根冠比均呈現先增大后減小的趨勢。當氮元素為N3水平時，奶油生菜根干重、根鮮重、地上部分干重、地上部分鮮重均達到最大值，葉面部分干、鮮重分別高出N1水平和N5水平處理下63.94%、67.15%和55.40%、58.87%，并且各氮水平處理下地上部分干重和鮮重差異都比較顯著。研究結果表明適量濃度的氮元素能夠促進奶油生菜的生長發育并提高其總產量，過高濃度氮元素或者過低濃度氮元素都不利于奶油生菜生長發育。

2.2 不同氮元素濃度對奶油生菜品質的影響

人體從蔬菜中攝取的硝酸鹽含量約占攝入總硝酸亞含量的81.2%[5]，而硝酸鹽的還原態亞硝酸鹽通常會與胺反應生成對身體健康產生極大危害的致癌物質—亞硝胺。從表4可以看出，奶油生菜體內的硝酸鹽含量隨著氮元素濃度的增大呈現先增加后減小的現象，并且在N4水平處理下達到最大。除了N5水平處理外，N4水平處理與其他水平處理差異比較顯著，分別比N1水平處理和N5水平處理高出38.12%和5.30%。隨氮素濃度的增加，生菜中維生素C的含量不斷增加。在N5水平處理下，維生素C的含量明顯高于N1水平處理、N2水平處理和N3水平處理。可溶性糖含量隨氮元素含量的增加呈現先緩慢增大后顯著減小的趨勢，并在N3水平處理時，可溶性糖的含量達最高水平，其值高出最低含量57.02%，并且與其他濃度處理也有顯著的差異。可溶性蛋白含量則呈現隨氮元素水平的增加不斷增大的趨勢，N1水平處理和N2水平處理下，可溶性蛋白與其他水平處理間存在差異顯著，N5水平處理下顯著高出N1水平處理138.66%，但是隨著氮元素濃度水平的不斷增加，可溶性蛋白含量的增加幅度呈現不斷減小的趨勢。其差異性影響詳見表4。

3 結論

本實驗中，通過對傳統山崎配方的基礎上設置5個不同氮濃度水平對水培奶油生菜生長發育的影響試驗。研究結果顯示：N3濃度水平條件處理顯著提高了奶油生菜產量;N1水平條件下奶油生菜體內硝酸鹽含量最低，且隨氮元素濃度的增大呈現先升高后下降;可溶性糖呈現先增大后減小的趨勢，并在N3濃度條件下取得最大值;可溶性蛋白含量及VC均隨氮元素濃度的增大其含量不斷增大，且在N5水平時取得最大值。

結合以上各濃度條件下對奶油生菜生長發育及品質的影響，實驗結果表明：傳統山崎配方條件下，N3濃度為奶油生菜生長發育及品質調控最佳的N元素濃度。

參考文獻：

[1]魏靈玲，楊其長，劉水麗.LED在植物工廠中的研究現狀與應用前景[J].中國農學通報，2007（11）：408-411.

[2]楊其長.供給側改革下的設施園藝將如何發展？[J].中國農村科技，2016（05）：40-43.

[3]劉慶鑫，方慧，李宗耕，楊其長，魏靈玲，程瑞鋒.自然光植物工廠多層立體栽培補光對生菜產量和品質的影響[J].中國農業大學學報，2019，24（01）：92-99.

[4]劉文科，楊其長.人工光在植物工廠中的應用[J].照明工程學報，2014，25（04）：50-53+61.

[5]艾紹英，楊莉，姚建武等.蔬菜累積硝酸鹽的研究進展[J].中國農學通報，2000（05）：45-46.

作者簡介：歐福超（1991-），男，河南周口人，碩士研究生在讀，研究方向：農業工程。