水葫芦沼液浸种对苗期青菜品质影响初探

薛延丰,冯慧芳，石志琦,严少华

(1.江苏省农业科学院食品质量安全检测研究所,江苏 南京 210094； 2.江苏省食品质量安全重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,江苏 南京 210094；3.农业部食品安全监控重点开放实验室,江苏 南京 210094； 4.南京师范大学生命科学学院，江苏 南京 210097； 5.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏 南京 210014)

水葫芦，学名凤眼莲，原产于南美洲，属雨久花科，具有发达的水下根系。水葫芦庞大的根须能够持续地吸收水中的污染物，其惊人的繁殖速度造就了超强的净化水质的本领。水葫芦的资源化利用已经成为人们关注的热点，研究发现水葫芦体内富含氮、磷、钾，其植株干物质中含氮6.56%，磷0.84%，钾12.32%，钙4.58%，镁1.58%，铁0.671%，锰0.446%，碳氮比接近15，其发酵液几乎含有植物生长的所有营养元素[8]。水葫芦发酵液具有促进作物生长、抗病虫害等功效，利用生物厌氧发酵形成的发酵液是一种优质的有机肥料和广谱性的生物农药。同时，本研究测定发现其发酵液中重金属的含量分别为汞0.011 mg/kg、镉0.004 mg/kg、砷0.002 mg/kg、汞0.000 1 mg/kg，达到国家有关生物肥料的标准和要求[9]。但有关水葫芦发酵后的沼液如何进行合理利用，目前相关研究的报道较少。本研究选取青菜(Brassicarapa)为研究对象，分析被水葫芦沼液浸种后青菜根系活力、蛋白质含量、亚硝酸盐含量、可溶性糖以及抗坏血酸含量的变化，以期进一步为水葫芦沼液浸种的可行性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

1.1.1植物材料 供试蔬菜为青菜 (绿领矮抗1号)；供试沼液取自江苏省农业科学院水葫芦发酵后产生的沼液，其pH值为7.06，全氮0.75 g/kg，全磷0.22 g/kg，全钾0.15 g/kg。

1.1.2材料处理 青菜种子采用0.3%的H2O2消毒12 h，用蒸馏水洗净后将种子平铺于干燥的培养皿中，晒种2 d，每天晒6 h，不定时翻动3～4次。将晒好的种子进行浸种处理，浸种6 h后将种子捞出，清水洗净，晾干[10]，挑选均一、形态正常、晒好的种子置于铺3层滤纸的培养皿 (直径15 cm) 中，每皿100粒，设置3个重复，发芽后光照时间12 h，温度(19±1)℃。第1天向各培养皿中加入20 mL不同剂量处理液，使滤纸完全浸湿，每日补充等量蒸发掉的溶液以保持滤纸湿润。处理7 d 后收获，用于生理生化指标测定。具体浸种处理为对照(CK)，蒸馏水；Z1，蒸馏水∶沼液=1∶1；Z2，蒸馏水∶沼液=1∶1.5；Z3，蒸馏水∶沼液=1∶2；Z4，全沼液。

1.2试验方法

1.2.1鲜质量和干质量测定 试验结束后，每皿随机挑取6棵生长状况较一致的幼苗，用去离子水洗净吸干后测其鲜质量，之后样品经110℃杀青30 min，75℃烘干至质量不变，称其干质量[11-12]。

1.2.2根系活力测定 称取植物新鲜根系0.15 g,将根浸没于含0.2%氯化三苯基四氮唑(TTC)的66.7 mmol/L的磷酸缓冲液,避光37℃保温1 h后加入1 mol/L的硫酸终止反应。取出根研磨后用乙酸乙酯反复提取红色的TTC还原产物三苯甲基(TTF)，485 nm波长下测定提取液的OD值。根据标准曲线计算TTC还原量。以单位时间内单位鲜根还原TTC的量[mg/(g·h)]表示根系还原力,以此反映植株的根系活力[13]。

1.2.3亚硝酸离子(NO2-)含量测定 参照李鸿恩等[14]方法测定，取青菜样品2～3 g，研磨至匀浆状，在弱碱性条件下，用热水从样品中提取NO2-，用亚铁氰化钾和乙酸锌沉淀蛋白，过滤得透明无色溶液，再加入磺胺和萘乙二胺盐酸盐，在波长538 nm处测量生成的红色复合物的吸光度，计算样品中原有的NO2-含量。

为什么，他粗砾带着黑色污垢的手掌拍在我肩上会让我想哭呢，为什么他迷黄浑浊皱纹横生的双眼会让我觉得亲切呢。

1.2.4蛋白质含量测定 可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝染色法测定，具体参考Bradford[15]的方法，以牛血清蛋白作为标准蛋白。

1.2.5可溶性糖含量测定 可溶性糖测定采用蒽酮比色法[16]。

1.2.6抗坏血酸含量测定 还原型抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHA)和总抗坏血酸(AsA+DHA)含量参照Turcsányi等[17]的方法测定。称取1 g青菜叶片在4℃下于5%的偏磷酸中研磨成匀浆，然后于4℃下 22 000×g离心15 min，收集上清液用于测定AsA+DHA和AsA的含量。测定AsA+DHA时，取0.3 mL上清液，加入0.75 mL含5 mmol/L EDTA的磷酸缓冲液(150 mmol/L，pH值7.4)和0.15 mL 10 mmol/L的DTT。室温下放置10 min后，加入0.15 mL 0.5% N-乙基马来酰亚胺以消除多余的DTT。然后加入0.6 mL的10%三氯乙酸 (TCA)、0.6 mL的44%正磷酸溶液、0.6 mL的4%双吡啶酒精(70%) 溶液和0.15 mL的0.3%(w/v)FeCl3溶液。混匀后40℃水浴40 min，测525 nm处的吸光值。AsA的测定过程中以0.3 mL水代替DTT和N-乙基马来酰亚胺，其余操作步骤如上所述。DHA为总抗坏血酸与AsA的差值。

2 结果与分析

2.1沼液对青菜生长的影响 在非全沼液处理下，植株的生物量随着沼液施用量的增加而增加(表1)；当为全沼液时，植株的生物量有所降低。就鲜质量而言，Z1处理的鲜质量是对照的1.06倍，与对照相比差异不显著(P>0.05)；Z2和Z3处理下的鲜质量分别是对照的1.20倍和1.31倍，与对照差异均显著(P<0.05)；在全沼液Z4处理下，鲜质量与Z3相比显著降低，但显著大于对照 (P<0.05)，是对照的1.16倍。干质量的变化趋势与鲜质量相似。说明用适量的水葫芦沼液对青菜种子进行浸种处理，有助于植株的生长。

表1 不同浸种处理对青菜生物量的影响

2.2沼液对青菜根系活力影响 随着沼液处理剂量的增加青菜根系活力呈现先增加后降低的趋势(图1)。在低剂量Z1处理下，根系活力是对照的1.13倍，显著大于对照(P<0.05)；随着沼液处理浓度的增加根系活力增加，Z2和Z3根系活力分别是对照的1.33倍和1.38倍，均显著大于对照(P<0.05)，但Z2和Z3差异不显著；在全沼液Z4处理下，根系活力是对照的1.28倍，显著大于对照(P<0.05)。

图1 不同浸种处理对青菜根系活力的影响

2.3沼液对青菜体内NO2-含量的影响 亚硝酸盐含量是评价蔬菜品质的重要指标之一。不同处理对青菜体内亚硝酸盐含量影响不同(图2)。在低剂量Z1处理下，亚硝酸盐含量有所增加，是对照的1.03倍，但与对照差异不显著(P>0.05)；随着沼液处理剂量的增加，青菜体内亚硝酸盐含量与对照相比显著降低，Z2和Z3体内亚硝酸盐含量分别是对照的91.2%(P<0.05)和87.6%(P<0.05)；在全沼液Z4处理下，亚硝酸盐含量与对照相比差异不显著。

图2 不同浸种处理对青菜体内NO2-含量的影响

2.4沼液对青菜体内蛋白质含量的影响 随着沼液处理剂量的增加青菜体内蛋白质含量呈现出先增加后降低的趋势(图3)。在低剂量Z1处理下，蛋白质含量是对照的1.32倍，显著大于对照(P<0.05)；随着沼液处理剂量的增加，青菜体内蛋白质含量与对照相比显著增加，Z2和Z3蛋白质含量分别是对照的1.51倍(P<0.05)和1.59倍(P<0.05)，在全沼液Z4处理下的蛋白质含量显著低于Z3处理的，但显著大于对照(P<0.05)，是对照的1.45倍。

图3 不同浸种处理对青菜体内蛋白质含量的影响

2.5沼液对青菜体内可溶性糖含量的影响 不同处理对青菜体内可溶性糖含量影响不同，随着沼液施用量的增加可溶性糖含量呈现出先增加后降低的趋势(图4)。当以低剂量沼液Z1处理时，可溶性糖含量是对照的1.05倍，但与对照差异不显著(P>0.05)；随着沼液处理剂量的增加，青菜体内可溶性糖含量与对照相比显著增加，其中以Z3处理最高，是对照的1.21倍(P<0.05)；当以全沼液Z4处理时，可溶性糖含量有所降低，但与对照相比，显著大于对照(P<0.05)，是对照的1.14倍。

图4 不同浸种处理对青菜体内可溶性糖含量的影响

2.6沼液对青菜体内抗坏血酸含量的影响 AsA、DHA和总抗坏血酸变化趋势相同(表2)。AsA含量随着沼液处理剂量的增加与对照相比呈现出先增加后降低的趋势，在低剂量Z1处理下，AsA含量与对照相比显著增加，是对照的1.20倍(P<0.05)；随着沼液处理剂量的进一步增加，AsA含量与对照相比显著增加，分别是对照的1.43倍(P<0.05)和1.52倍(P<0.05)。在Z4处理下，AsA含量与Z3处理相比显著降低，但显著大于对照。同样在低剂量Z1处理下，DHA含量是对照的1.09倍，显著大于对照(P<0.05)；随着沼液剂量的增加，DHA含量与对照相比显著增加，其中Z3处理效果最好，是对照的1.57倍(P<0.05)，当以全沼液处理的DHA含量显著小于Z3，但显著大于对照(P<0.05)，是对照的1.41倍。抗坏血酸含量的变化趋势与AsA含量和DHA含量变化趋势相同。

表2 不同浸种处理对青菜体内抗坏血酸含量的影响

3 讨论与结论

作物的正常生长需要外部提供营养，本研究表明，种子浸种之后，幼苗的鲜质量和干质量受到不同程度的影响。沼液浸种后青菜的生物量和根系活力逐渐增加，蒸馏水和沼液1∶1处理，青菜生物量与对照相比，虽然有所增加，但差异不显著；根系活力处理显著大于对照。随着沼液处理剂量的增加，青菜鲜质量、干质量和根系活力的增加幅度也随之增大，当使用全沼液进行处理后生物量和根系活力虽有所降低，但与不处理相比显著增加。沼液浸种后能促进青菜产量提高，是因为沼液中含有丰富的营养物质和生物活性物质[18]，这些活性物质易于被作物吸收，向作物提供营养。同时这些物质还可以提高根系活力，促进植物根系发育[19-20]。根系活力泛指根系整个代谢的强弱，包括吸收、合成、呼吸作用和氧化力等，能客观地反映根系生命活动，根系活力的大小与整个植株生命活动的强度紧密相关[21]。而在高剂量沼液处理条件下，其高剂量的复合成分对青菜的生长产生了一定的胁迫作用，导致青菜生长和产量降低[22-24]。

蔬菜的品质包括维生素、可溶性糖、氨基酸、亚硝酸盐以及蛋白质和矿质元素含量等因子。其中以亚硝酸盐、蛋白质、可溶性糖和抗坏血酸较为重要[20]。蛋白质含量是衡量作物营养价值的重要指标。可溶性糖在植物的新陈代谢中具有重要的地位，它反映了植物体内碳水化合物的运转情况，也是呼吸作用的基质和光合作用储藏能量的重要形式。维生素C作为一种高活性物质，是人体内不可缺少的重要维生素之一[19]。本研究表明，水葫芦沼液浸种可以有效增加青菜体内蛋白质和可溶性糖含量，而降低亚硝酸盐含量。这是因为沼液中含有较为丰富的氮素，在适宜的范围内，蔬菜糖分含量随着施氮量的增加而增加，同时由于沼液中较多的活性物质对作物的品质改善有促进作用，较高含量的有机质增强植株的光合作用，加速了叶片硝态氮的转化，增加了青菜体内蛋白质含量，调节了青菜体内的氮钾比例，从而降低了植株体内亚硝酸盐的含量[25]。然而全沼液浸种处理使得青菜体内蛋白质和糖分含量降低[26]，青菜品质受到影响。还原型抗坏血酸、脱氢抗坏血酸和总抗坏血酸含量的变化趋势与蛋白质和可溶性糖含量相似，还原型抗坏血酸和脱氢抗坏血酸在总抗坏血酸代谢循环过程中处于一个动态平衡。本研究发现在适宜剂量的沼液处理下，还原型抗坏血酸和脱氢抗坏血酸与对照相比均显著增加，说明用适量的水葫芦沼液对青菜种子进行浸种处理，不但作物品质得到改善，同时还增加了总抗坏血酸的代谢循环。

本研究和前期工作研究[27]发现，适宜剂量的水葫芦沼液浸种不仅可以促进种子发芽，提高发芽指数、活力指数、生物量以及叶绿素含量，还可以有效改善作物品质，降低亚硝酸盐含量。表明利用水葫芦沼液浸种从理论上研究证实是可行的，但是是否能够在实际生产上进行推广应用，还需要通过小区试验来进一步证实。

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