不同營養液配方對淺液流栽培青菜生長及品質的影響

崔佳維，張紅梅，丁小濤，卜立君，金海軍，何立中，張樣平，余紀柱?

(1 上海農業科學院設施園藝研究所，上海201403；2 上海孫橋溢佳農業技術股份有限公司，上海201300；3上海綠立方農業發展有限公司，上海201210)

崔佳維，張紅梅，丁小濤，等.不同營養液配方對淺液流栽培青菜生長及品質的影響[J].上海農業學報，2020，36(4)：53-59

淺液流栽培(Nutrient film technique，NFT)模式因根際環境好，生長速度快、占用空間小、可標準化操作、產品衛生安全等特點逐漸成為綠葉蔬菜周年生產的優選模式[1-4]。 因綠葉蔬菜保存時間短、運輸困難等原因上海綠葉菜主要靠本地供給，自給率穩定在90%左右，青菜是上海市民喜食的葉菜類型，與雞毛菜一起約占地產綠葉菜上市量的45%[5]。 青菜品種繁多，季節適應性有所差異，上海春末溫室內氣溫已出現30 ℃以上的高溫，青菜在高溫條件下易出現徒長、株形變散的現象，商品性降低，選擇束腰性好、產量高、抗病性好的青菜品種是NFT 青菜周年生產的關鍵。

營養液配方的選擇是水培蔬菜的核心技術，選擇適宜的營養液可以提高養分利用效率，增加蔬菜的產量，改善口感和品質。 王瑞等[6]研究發現，與Hogland、日本園試和華南農大葉菜A 相比，日本山崎配方的營養元素利用效率最高。 戴希剛等[7]研究發現，供試的8 種營養液配方中，日本山崎配方的紅菜薹主薹和側薹的單薹重、葉寬和葉長顯著高于其他配方，維生素C、可溶性蛋白等品質指標同樣優于其他配方。

關于葉菜無土栽培營養液配方篩選試驗很多，但大多沒有對營養液EC 值和pH 進行嚴格控制，造成變量中有營養液濃度和元素吸收效率的干擾。 本試驗每天進行營養液EC 和pH 調控，保證三個營養液池的EC 和pH 維持相同的水平，測算青菜整個生長期營養液母液和磷酸添加量，在探究不同營養液對青菜生長和品質影響的同時，篩選肥料利用率更高和pH 更穩定的營養液配方，更適用于智能化NFT 營養液栽培系統。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

6 個青菜品種：‘BF144’由天津科潤蔬菜研究所提供，‘華櫻’由廣東省良種引進服務公司提供，‘超華2 號’由上海眾鑫農業科技有限公司提供，‘華王’由上海瑞奇種業有限公司提供，‘植潤59’由上海馭潤農業科技有限公司提供，‘新夏青3 號’由上海市農業科學院提供。

以A、B、C 三種配方為水培營養液配方，營養液大量元素配方如表1 所示，配方B 為華南農大葉菜B配方，其余兩個為自創配方，微量元素配方相同，含量如表2 所示。

表1 營養液大量元素配方Table 1 Large element formula mmol·L -1

表2 營養液微量元素配方Table 2 Trace element formula μmol·L -1

1.2 試驗方法

試驗于上海綠立方農業發展有限公司孫橋基地進行，于人工氣候室內采用人工光育苗，于玻璃溫室內采用新型NFT 水培模式栽培。

育苗：于2019 年4 月11 日將青菜種子播種到288 孔的穴盤中，放置在人工氣候室內育苗。 人工光由深圳市佳訊光電子有限公司生產的LED 提供，光照強度為180 μmol∕(m2·s)，光譜為紅∶藍∶綠=2∶1∶11，光照周期為16 h 光期，8 h 暗期。 育苗基質為泥炭∶珍珠巖=2∶1，采用潮汐式灌溉方式，水溶肥為上海芳甸生物科技有限公司生產的‘方潤’大量元素水溶肥料，EC 為1.5 mS∕cm，pH 為5.5。

栽培：待幼苗生長到2 葉1 心(15 d)，于2019 年4 月26 日選取長勢均勻的幼苗定植于栽培床上。6 個青菜品種，3 個營養液配方，共18 個處理，每個處理3 組重復，每個重復24 株。 NFT 軌道式栽培床長490 cm、寬155 cm，營養液配置于營養液池(長70 cm、寬43 cm)中，營養液在栽培床與營養液池中循環流動，白天(6：00—18：00)間歇20 min，循環10 min，夜間(18：00—次日6：00)間歇2 h，循環10 min。 每天用便攜式EC 和pH 計測定營養液池內EC 和pH 的變化，保持幼苗期(4 月26 日—5 月6 日)EC 為1.5—1.7 mS∕cm，后期(5 月7—22 日)EC 為1.8—2.0 mS∕cm，pH 維持在6—6.5。

1.3 指標測定

于5 月23 日每個處理選取6 株長勢一致的青菜測定其生長指標。 株高為根頸部到最高點的垂直高度；將根部剪下洗凈擦干，用直尺測定根部長度，用精度為0.01 的天平測定地上部和根部的鮮質量，將地上部和根部放置于烘箱中，75 ℃烘干至恒重，用萬分之一天平測定地上部和根部的干質量；選取每株葉面積最大的葉片測定葉片長(葉片長不包括葉柄長度)和葉片寬，葉片數為葉長超過3 cm 的葉片總數；由前面測定數據計算得出各自的地上部干物率(地上部干質量∕地上部鮮質量)和根冠比(根部干重∕地上部干重)。

5 月24 日每個處理選長勢一致的植株，采第5 片真葉葉片，去掉葉柄葉脈于液氮研磨機中研磨，放置于-20 ℃冰箱內保存待測。 可溶性蛋白、可溶性糖、游離氨基酸的測定分別采用李合生的考馬斯亮藍G-250 染色法、蒽酮比色法和茚三酮溶液顯色法[8]；亞硝酸鹽含量的測定采用鹽酸萘乙二胺法[9]。

1.4 數據處理

數據處理與顯著性分析采用SPSS 18.0 軟件，P＜0.05 表示差異顯著；柱狀圖采用Origin 8.6 軟件繪制。

2 結果與分析

2.1 不同營養液配方對青菜地上部形態和商品性的影響

青菜的株高主要由品種決定，‘新夏青3 號’株高明顯低于其他品種，且差異顯著，除配方B 和配方C條件下的‘植潤59’外，‘BF144’‘華櫻’‘超華2 號’‘華王’和‘植潤59’的株高無顯著性差異。 同品種條件下，除配方A 處理的‘植潤59’與其他兩個配方相比有較大的株高，其他品種青菜的株高不受配方變化的影響(圖1，表3)。

葉片形態和葉片數主要受品種的影響，除‘BF144’外，其他品種的青菜葉片長和寬在不同營養液配方處理下無顯著差異(圖2)。 根據最大葉片長和寬，不同品種青菜葉片從大到小的順序為‘華王’ ＞‘超華2號’ ＞‘新夏青3 號’ ＞‘華櫻’ ＞‘植潤59’ ＞‘BF144’，其中‘BF144’葉片最小，其他品種葉片大小無顯著差異。 除‘華櫻’外，營養液配方的變化對青菜的葉片數無影響。 以配方C 為例，青菜的葉片數從多到少的順序為‘華櫻’ ＞‘BF144’ ＞‘新夏青3 號’ ＞‘植潤59’ ＞‘華王’ ＞‘超華2 號’。

同種青菜在不同配方條件下的商品性差異不大，配方C 處理的青菜束腰性更好。 所有品種青菜的生長勢均較強；除‘超華2 號’外，其他品種的青菜整齊度佳，一致性好；除‘植潤59’株形略散，束腰性一般外，其他品種的束腰性均較好；‘華櫻’‘植潤59’和‘新夏青3 號’的直立性好，不易倒伏，‘BF144’次之，‘超華2 號’和‘華王’莖稈長，易倒；所有品種葉形相似，‘BF144’‘華櫻’和‘植潤59’葉形偏橢圓形，‘超華2 號’‘華王’和‘新夏青3 號’偏卵圓形；所有品種的葉色和葉柄色均為綠色；‘超華2 號’和‘華王’葉片較大，‘華櫻’‘植潤59’和‘新夏青3 號’次之，‘BF144’葉片較小。 綜合各項品相指標，‘華櫻’‘植潤59’和‘新夏青3 號’商品性較好。

表3 不同品種青菜商品性狀對比Table 3 Comparison of commodity characters of different pakchoi cultivars

2.2 不同營養液配方對青菜地上部鮮質量、干質量和干物率的影響

營養液配方的變化對不同品種青菜的生物積累量有著不同的影響(圖3)。 如‘BF144’‘超華2 號’‘華王’和‘植潤59’的地上部鮮質量均在配方A 處理下最大，其中‘BF144’‘超華2 號’和‘植潤59’地上部鮮質量從大到小的順序為配方A ＞配方C ＞配方B；而‘華櫻’和‘新夏青3 號’的地上部鮮質量于配方C 處理下最大；配方B 處理下，各個品種的青菜鮮質量均處于較低的水平。 除‘華櫻’外，不同營養液配方處理對青菜地上部干質量無顯著影響。

不同青菜品種具有一定的季節適應性，與陸地栽培青菜不同，水培青菜具有更高的含水量，含水量較高的青菜品種在采收時葉片更易斷裂，采收后失水速度快，保鮮更為困難，因此在選擇水培適種青菜品種時，要考慮青菜的含水量。 除‘華王’外，配方B 處理的青菜具有最高的干物率，除‘華王’外，配方B 處理的青菜干物率高于配方A 和配方C，其中‘BF144’在配方B 處理下分別比配方A 和配方C 的干物率高21.5%和15.7%，‘華櫻’在配方B 處理下分別比配方A 和配方C 的干物率高14.1%和11.4%，其他品種差異不顯著。

2.3 不同營養液配方對青菜根系生長的影響

如圖4 所示，相同品種條件下，配方C 處理的青菜根長均高于其他兩個處理，其中‘華櫻’‘華王’和‘植潤59’根長從大到小的順序為配方C ＞配方B ＞配方A，配方C 與配方A 差異顯著；‘BF144’‘超華2號’和‘新夏青3 號’根長從大到小的順序為配方C ＞配方A ＞配方B，三個配方處理差異不顯著。 所有品種的配方A 和B 處理均無顯著差異。 不同品種之間對比，以配方C 為例，根長從大到小的順序為‘植潤59’ ＞‘華王’ ＞‘華櫻’ ＞‘BF144’ ＞‘超華2 號’ ＞‘新夏青3 號’。 除‘華櫻’根部干質量在不同配方條件下有差異外，其他品種的根部鮮質量和干質量不受配方變化的影響，且在不同配方條件下，不同品種青菜的根系干鮮質量沒有一定的規律，不具有品種優勢。

青菜的根冠比主要受品種的影響，相同品種條件下，根冠比無顯著差異。 以配方C 為例，不同品種的根冠比由大到小的順序為‘新夏青3 號’ ＞‘植潤59’ ＞‘BF144’ ＞‘超華2 號’ ＞‘華王’ ＞‘華櫻’，其中‘新夏青3 號’‘植潤59’和‘BF144’之間無顯著差異，‘超華2 號’‘華王’和‘華櫻’無顯著差異。

2.4 不同營養液配方對青菜營養品質的影響

在不同營養液配方條件下青菜的營養品質各不相同(圖5)。 不同品種青菜可溶性糖含量對配方變化的響應存在差異。 ‘BF144’‘華王’和‘新夏青3 號’在配方B 處理下的可溶性糖含量明顯高于配方A 和配方C：配方B 處理下‘BF144’可溶性糖分別比配方A 和配方C 高139.72%和66.5%；配方B 處理下‘華王’可溶性糖分別比配方A 和配方C 高69.71%和58.7%；配方B 處理下‘新夏青3 號’可溶性糖分別比配方A 和配方C 高64.27%和70.58%。 ‘華櫻’‘超華2 號’和‘植潤59’在不同配方下可溶性糖含量無顯著差異。 不同品種之間，‘BF144’可溶性糖含量整體水平較高，‘植潤59’最低。 ‘超華2 號’‘華王’和‘新夏青3 號’可溶性蛋白對不同配方的響應大致相同，可溶性蛋白含量從高到低為配方A ＞配方B ＞配方C。 ‘華櫻’在配方B 處理下可溶性蛋白含量最高，‘植潤59’在配方A 和配方C 條件下可溶性蛋白均有較高的水平。 除‘植潤59’外，配方C 處理的青菜可溶性蛋白含量均處于較低的水平。 各處理間青菜游離氨基酸含量無規律，以配方B 的‘華王’，配方C 的‘植潤59’和‘新夏青3 號’較高。 ‘超華2 號’‘華王’‘植潤59’和‘新夏青3 號’于配方B 處理下亞硝酸鹽含量最低，且與其他配方處理差異顯著，配方A 和配方C 處理的青菜亞硝酸鹽含量在不同品種間表現不一，不具有規律性。

2.5 營養液母液及磷酸用量

為保證3 個營養液池EC 和pH 維持一定的數值，每天通過添加清水、營養液母液和磷酸進行調控。定植后整個生長期清水、營養液母液和磷酸用量如表4 所示。 配方A 營養液池耗水量、耗母液量和耗酸量均最高，配方B 次之，配方C 最少。 配方C 的耗水量分別比配方A 和配方B 少10.5%和3%，耗酸量分別比配方A 和配方B 少25.6%和13.5%；從礦質元素總添加量看(表5)，配方C 總體用肥量最少。 配方B 處理青菜產量較低，配方A 和配方C 處理的青菜產量無顯著性差異，說明配方C 水肥利用率高，營養液pH 更為穩定。

表4 清水、營養液母液及磷酸用量Table 4 Consumption of water,concentrated nutrient solution and phosphoric acid

表5 礦質元素總添加量Table 5 Amount of mineral element added mol

3 結論與討論

春末(5 月份)已過青菜易抽薹的季節，但已出現散葉現象，并非所有品種的商品性均能滿足市場需求。 本研究在前期篩選的基礎上，選擇束腰性良好，商品性佳的6 個青菜品種進行對比試驗，結果發現6個品種青菜的生長勢俱佳，但在商品性上存在一定的差異性。 ‘超華2 號’和‘華王’具有較高的產量，但直立性差，容易倒伏，且市場商品性一般；‘BF144’具有良好的束腰性，但葉片較小，莖葉比高，商品性不佳；‘華櫻’‘植潤59’和‘新夏青3 號’直立性良好，不易倒伏，葉片大小中等，整齊度好，商品性較優，是上海春末NFT 適種品種。 不同品種青菜的品質隨配方的變化而變化，不具有規律性。

營養液元素配比主要影響青菜的產量、根系的形態和營養品質的積累。

氮素是蔬菜產量的重要保證，參與植物細胞分裂和新細胞形成過程所需蛋白質的形成，參與葉綠素的組成，從而影響細胞的增殖和光合產物的形成，適當增加氮肥施用量可以提高蔬菜的產量[10]。 張盛林等[11]發現，氮、磷、鉀對番茄椒產量影響的順序為氮肥＞磷肥＞鉀肥。 薛蓮等[12]同樣發現，不同氮磷鉀肥料配比顯著影響甘藍的生物質量和產量以及養分利用率，其中氮肥的影響最大，其次是磷肥和鉀肥。 水培菠菜試驗中發現，含氮量較高的兩個配方處理的菠菜產量明顯高于其他兩個配方[6]。 本試驗中含氮量較高的配方A 和配方C 處理的大多數品種青菜的地上部干、鮮質量高于配方B。

鈣離子通過誘導根系細胞內源激素信號變化調控根系發育，鈣離子缺乏易導致根系伸長受阻而又高度分枝[13]。 研究發現，外源Ca2+處理可以提高逆境條件下辣椒[14]、山定子[15]和番茄[16]等的根系活力，降低根系電解質滲出，改善根系生長狀況。 試驗中，配方C 中根系長勢最好，長度顯著高于其余兩個配方，可能是配方中鈣離子濃度較高的原因。

元素配比影響植物的營養品質。 鉀元素可以提高蔗糖磷酸合酶活性，參與鉀離子通道的建成等，促進植物中果糖、蔗糖和葡萄糖的積累[17-18]，提高鉀的施用量，可以顯著提高甜瓜的可溶性糖含量[19]；霧培生菜試驗中，鉀含量較高的華南農大葉菜B 配方與其他四個配方相比具有最高的可溶性糖含量[20]。 本試驗中，華南農大葉菜B 配方(配方B)處理的青菜與其他兩個配方相比同樣具有較高的可溶性糖含量。配方B 中鉀元素含量較高，可能是青菜可溶性糖含量較高的原因。 過量食用亞硝酸鹽可能會導致毒性效應，甚至形成致癌物質——亞硝胺[21]。 葉菜屬于硝酸鹽富集型蔬菜，葉菜中硝酸鹽含量和亞硝酸鹽含量呈正相關[22]，銨態氮和硝態氮是植物吸收氮元素的兩種形式，兩者之間存在一定的競爭關系，銨態氮的離子取代效應能抑制硝態氮的積累，增加肥料配方中銨態氮∕硝態氮的比例可以顯著降低蔬菜中硝酸鹽的含量[23-24]。 《GB 18406.1—2001 農產品安全質量無公害蔬菜安全》要求蔬菜中亞硝酸鹽含量不得超過4 mg∕kg，配方A 處理下的‘超華2 號’超過這一數值，說明配方A 有使青菜中亞硝酸鹽超標的可能，配方B 和配方C 處理下的青菜亞硝酸鹽均符合安全標準，這可能與配方A 中硝態氮比例較高有關。 綜合營養品質可知，配方A 營養綜合品質較差，配方B 處理的青菜可溶性糖含量高，亞硝酸鹽積累少，與其他兩個配方相比具有最好的品質，配方C 處理的青菜綜合品質較好，符合無公害蔬菜標準。

水培蔬菜作為上海新型農業的一部分，更應在提高產量和品質的同時，提高資源利用效率，選擇節水節肥的營養液配方。 本試驗中，配方C 處理的青菜具有較高的產量，優良的商品性和良好的品質，且耗肥和耗水量最少，是青菜NFT 栽培的適宜配方。

綜合青菜品種比較和營養液配方對比，上海春末NFT 栽培應選擇的青菜品種為‘華櫻’‘植潤59’和‘新夏青3 號’，適宜的營養液配方為配方C。