营养液更换频率对水培叶用莴苣产量和品质的影响

李嘉佳 宋世威 陈日远 刘厚诚 孙光闻

（华南农业大学园艺学院，广东广州 510642）

无土栽培是现代农业的重要组成部分，而营养液管理技术又是无土栽培技术体系中的核心部分（陈全胜和邓凯敏，2009）。作物通过吸收营养液中的养分和水分来满足自身生长发育的需要，营养液更换的频率直接影响作物的生长。营养液更换频繁，会造成不必要的浪费，增加运营成本，同时会对环境造成一定的污染；营养液更换频率偏低，则会使作物营养不足，降低产量，直接影响到经济效益。目前国内外生产上营养液管理模式主要有3种，分别是基于EC值的营养液管理方式、养分添加的营养液管理方式和基于作物模型的营养液管理方式（倪纪恒 等，2011）。这3种营养液管理自动控制系统技术尚不够成熟，而且费用较为昂贵，不利于推广。从国内高校和科研单位的研究来看，水培营养液大部分都是每7 d或每10 d更换1次，造成了一定的浪费。本试验通过在栽培叶用莴苣（Lactuca sativaL.）的过程中监测营养液的pH值和EC值，研究更加经济和适宜的营养液更换频率，旨在保证作物正常生长的同时，减少营养液的使用，从而减少人工和肥料的投入，节约成本，为水培营养液管理提供依据。

1 材料与方法

1.1 栽培作物及栽培方式

试验在华南农业大学园艺学院楼顶温室进行。叶用莴苣品种为广州长合种子有限公司的全年意大利叶用莴苣。育苗方式为72孔（6×12）穴盘珍珠岩基质育苗，苗龄3～4片真叶时将根洗净，移入水培箱中，水培箱规格是41.5 cm×26.5 cm×7.5 cm，初始营养液是6 L霍格兰1/2配方营养液。2011年9月25日育苗，10月17日定植，从幼苗定植到采收的时间为30 d，设F10、F15、F303个处理，即营养液更换频率分别为10、15、30 d，其中F30处理就是植株定植后不进行营养液更换，每个处理设6次重复，每重复6株。

1.2 管理方式

在整个生长时期，根据试验设计更换营养液，如F10处理每10 d彻底更换1次，同时监测营养液中的pH值和EC值。在两次更换营养液期间，当营养液减少约1/2时，则补充水分至初始体积。叶用莴苣生长期间，温室内温度范围为20～32 ℃。

1.3 测定方法

11月16日，每个处理取 8株生长较为一致的叶用莴苣测量形态指标，同时每株取主要功能叶切碎，用以测定叶绿素、硝酸盐、可溶性糖、可溶性蛋白含量等指标，测定工作在3 d内完成。其中叶绿素含量测定参照张宪政（1986）的方法，其他物质含量测定参照李合生等（2000）的方法。

数据处理和分析应用Excel和SPSS软件。

2 结果与分析

2.1 叶用莴苣生长期内营养液pH值的变化

如图1所示，叶用莴苣整个生长期的营养液pH值变化范围为6.4～7.6。在F10处理中，每10 d的周期内pH值随着叶用莴苣的生长不断升高；在F15和F30处理中，除加水或更换营养液导致pH值下降外，pH值也是不断升高的。这3个处理的pH值均在适合叶用莴苣生长的范围内。

2.2 叶用莴苣生长期内营养液EC值的变化

如图2所示，F10处理中，在每10 d的周期内，EC值随着叶用莴苣的生长而缓慢降低。在F15处理中，前15 d呈缓慢下降趋势，第20天加水后下降，之后则缓慢上升。在 F30处理中，前期变化不明显，在第20天加水后EC值下降，后缓慢上升。

2.3 不同营养液更换频率对叶用莴苣生长指标、产量和品质的影响

图1 叶用莴苣生长期内营养液pH值的动态变化

如表1所示，在3个不同处理中，就植株含水量而言，与 F10处理相比，F15、F30处理的较低，差异达到显著水平；就株高而言，与F10处理相比，F15处理无显著差异，F30处理显著降低。3个处理叶片数无显著差异。就地上部鲜质量而言，与F10处理相比，F15处理相差不大，F30处理低 9%左右，差异未达到显著水平。

如表1所示，在3个处理中，与F10处理相比，F15、F30两个处理的硝酸盐含量分别降低了54%、79%，可溶性糖含量分别升高了144%、252%，差异均达显著水平。3个处理间VC和可溶性蛋白含量则无显著差异。

图2 叶用莴苣生长期内营养液EC值的动态变化

表1 不同营养液更换频率对叶用莴苣生长指标、产量和品质的影响

2.4 不同营养液更换频率对叶用莴苣光合色素含量的影响

如表2所示，与F10处理相比，F15、F30处理的叶绿素 a、叶绿素 b和总叶绿素含量增加，差异达显著水平；F15和 F30处理的叶绿素a含量比F10处理分别增加53%、43%，叶绿素b含量比F10处理分别增加56%、50%，而F15和F30处理间无显著差异；3个处理间类胡萝卜素含量无显著差异。

表2 不同营养液更换频率对叶用莴苣光合色素含量的影响 mg·g-1

3 结论与讨论

营养液的pH值过高或过低都会影响植物所需离子的有效性，并可以导致有害物质的积累，对植物产生毒害。对叶用莴苣而言，适合的 pH值范围为 6.0～7.6。EC值能够反应营养液中的离子浓度。通过EC值和pH值来管理营养液，使其满足植物能够正常生长的需要（Pardossi et al.，2002）。

本试验中营养液的pH值在两次营养液更换期间逐渐上升，前期上升缓慢，后期则上升较快。产生这种现象的原因可能是叶用莴苣对营养液中离子的交换吸收。营养液中的氮素是以 NO-3形式存在的，叶用莴苣在大量吸收NO-3的同时，释放出OH-和HCO-3，导致营养液pH值升高（朴炫春 等，2005）。

营养液的EC值反映了离子浓度的变化。F10处理在叶用莴苣整个生长期营养液的EC值无明显变化，但是F15和F30处理在第20天后EC值变化较大，产生这种现象的原因可能是加水导致营养液中离子浓度降低，而且pH值在后期较高，使营养液中的某些元素产生少量的沉淀，影响了其离子浓度（蒋卫杰，1992）。除此之外，由于作物蒸腾作用较快，营养液中水分散失，所以未加水时营养液中的离子浓度出现了缓慢上升的现象。pH值和EC值前期变化缓慢，后期变化较大可能是因为叶用莴苣不同时期的生长状况和养分需求量不同，前期植株较小，水分需求较少，后期吸收较多，蒸腾作用较强，故前期和后期变化程度有差异。

与F10处理相比，F15和F30处理的叶绿素含量和可溶性糖含量增加，硝酸盐含量降低。在叶用莴苣生长期内，F10、F15和F30处理的氮素来源数量递减，故硝酸盐含量也呈递减的趋势。所以，在生产过程中，可以通过降低氮肥施用量来降低植株中硝酸盐的含量（侯迷红 等，2005）。这3个处理的可溶性糖含量则出现递增的趋势，与硝酸盐含量变化趋势相反，可能是由于植物积累干物质含量相近时，氮素物质积累的多，碳素积累则相对减少。一方面，较多的硝酸盐积累导致植株体内的碳代谢失衡（邓云龙 等，2001），叶片的糖含量降低，叶绿素的合成与分解也可能受到影响（史典义 等，2009）；另一方面，较高的可溶性糖含量意味着较强的碳代谢，从而为NO-3的还原提供更多的能量及中间物，有利于NO-3的同化，从而能降低叶用莴苣中硝酸盐的积累（朱为民 等，2007）。

本试验3个处理中，与F10处理相比，F15、F30处理的肥料施用量分别为其1/2、1/3，但F15、F30处理的叶用莴苣产量与F10处理相比没有显著差异，VC和可溶性蛋白含量差异不大，硝酸盐含量显著降低，可溶性糖含量增加，且F30处理优于F15处理。因此，在本试验条件下，叶用莴苣水培过程中营养液更换频率可以选择30 d更换1次。

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