根域体积对普通白菜幼苗生长的影响

孙磊玲黄丹枫张凯唐东梅

（上海交通大学农业与生物学院，上海 200240）

普通白菜〔Brassica campestirsssp.chinensis（L.）Makino var.communisTsen et Lee〕属于十字花科（Cruciferae）芸薹属（Brassica）白菜种〔Brassica campestirsL. ssp.chinensis（L.）Makino〕的一个亚种，原产中国，栽培历史悠久。鸡毛菜是普通白菜的幼苗，以口感清嫩、富含维生素和矿物质而深受大众喜爱。

普通白菜在我国种植十分普遍，在绿叶蔬菜生产中占有重要的地位。西北、东北高纬度地区都有栽培，以长江以南地区为主要产区（曹书娟 等，2010）。江南地区普通白菜种植面积占秋、冬、春蔬菜播种面积的 40%～60%。长江中下游各个大城市的普通白菜年供应占蔬菜总量的30%～40%。普通白菜生产中存在以下突出的问题：（1）生产的季节性不能满足城市供应均衡需求；（2）常规的生产方式劳动力投入大，强度高；（3）生产的季节性差异大，夏季病虫草害的控制困难，食品安全性令人担忧；冬季自然温度下的生产周期是其他季节的2～3倍；（4）根肿病等土传病害日趋严重（黄伉 等，1989）。

随着全国可耕地面积的逐渐减少和城市居民对蔬菜质量要求的提高，常规普通白菜生产体系的漏洞也越来越多。因此，工厂化穴盘生产普通白菜越来越成为信息化时代的主流导向（张成波和杨其长，2004）。一方面，机械化减少了劳动力的投入，使得生产过程更为高效化、规模化；另一方面，利用温室设施人为控制生长条件，缩短生长周期，解决了常规大田生产病虫害侵袭和农药施入的问题，保证了食品安全，工厂化的高效率育苗也使夏季供需的缺口得以填补。

围绕绿叶蔬菜的清洁、高效生产和均衡供应，借鉴荷兰、日本等国家温室园艺发展的先进经验（胡永光 等，2002），我国普通白菜等绿叶蔬菜生产也逐渐走向工业化生产模式。上海交通大学数字农业联合实验室以普通白菜植物工厂的建设为导向（陈国辉 等，2004），对绿叶蔬菜的工厂化生产技术体系的重要部分进行了试验探索，主要包括穴盘合适根域体积的筛选和适合穴盘栽培品种的探索（潘静娴 等，2001），并为下一步植物工厂施肥体系的构建奠定基础，以期构建完整的清洁、安全、高效蔬菜工厂化生产技术体系（李秀英 等，2009）（图1）。

图1 普通白菜幼苗清洁、安全、高效生产技术体系

1 材料与方法

1.1 供试材料

根域体积试验的供试品种为抗热605。品种比较试验采用8个普通白菜品种（表1）。

1.2 试验处理

1.2.1 根域体积试验 根域体积试验于 2011年10月14日于上海交通大学农业工程训练中心1号温室中进行。选取籽粒饱满、大小一致的种子，按9种根域体积（表2）处理播种于装有混合基质（草炭∶珍珠岩=7V∶3V）的穴盘中。基质含水量维持在80%左右。采用永通化肥厂缓释肥（N∶P∶K=18∶3∶18，其中氮70%为缓释状态）作为底肥一次施入（施用标准为3 kg·m-3）。完全随机排列，重复4次。于2011年11月13日采收，采收当日测定商品性普通白菜食用前期单株干鲜质量、株高、净光合速率、叶绿素a和叶绿素b、叶面积、硝态氮含量、经济产量等指标。指标均一次取样测定。

表1 供试普通白菜品种及其特性

1.2.2 品种试验 品种试验于2012年2月16日至4月12日在上海市多利农庄1号温室中进行。选取籽粒饱满、大小一致的8个品种（表1）种子，按单株根域体积13.0 mL（200孔，每孔播1粒）播种于装有基质（草炭∶珍珠岩=7 V∶3 V）的穴盘中。基质含水量维持在 80%左右。所用肥料为雷力富得丰甲壳素有机颗粒肥（施用标准为 15%基质质量比）。试验采用随机区组试验。4个区组，每个区组重复 20次。于采收当天测定单株干鲜质量、第2、3、4片叶平均叶面积、经济产量。

表2 根域体积

1.3 测定项目及方法

选择3株长势较为一致的普通白菜，取其地上部用电子天平（0.1 g）测定鲜质量，并于60 ℃烘箱烘至恒质量用电子天平（0.0001 g）测定干质量。

叶面积：采收1～5片功能叶，去柄，采用EPSON PERFECTION V700 PH070型扫描仪扫描并使用WinRHIZO分析软件完成数据转化。

叶绿素含量：取新鲜叶片剪碎混匀，称取0.1 g，加入等体积的无水乙醇无水丙酮溶液10.0 mL，封口于黑暗中浸提至叶片发白为止，以提取液为空白，使用红外线分光光度计分别测定663、646、470 nm处的吸光值。

硝态氮含量采用硝基水杨酸比色法测定（李合生 等，2000）。

净光合速率：使用CirasRCS光合仪于晴天8：00～10：00对普通白菜第3片或第4片功能叶进行测定，测定时使用自然光照，温度为15 ℃，CO2浓度为500 μmol·mol-1，相对湿度（RH）为50%，每个处理记录4次稳定数值。

1.4 数据处理

采用Excel进行数据整理，SAS9.1进行方差分析，LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

试验中使用理想状态：假设18.0 mL，13.0 mL和8.0 mL穴孔体积可被2株或3株植物平均分配，在同一穴孔中植株彼此可获得一致的根域体积。以此为基础，讨论根域体积对普通白菜幼苗生长势的影响及品种对根域体积的响应。

2.1 根域体积对普通白菜幼苗生长势的影响

由表3可知，随着单株根域体积的减小，地上部单株干、鲜质量整体呈现递减的趋势。其中 13.0 mL根域体积下的单株表现较为优秀，地上部单株干质量除与18.0、9.0、6.0 mL根域体积差异不显著外，与其他5种单株根域体积的差异均达到了显著水平。而株高则随着根域体积的减小整体呈现增加的趋势，即种植密度越大，苗越易徒长。若对普通白菜壮实度要求高可选低密度、大根域体积栽培，这种条件下，13.0 mL单株根域体积是最佳选择；若对口感要求高，高密度下徒长的幼苗反而口感清嫩。

表3 根域体积对普通白菜幼苗生长势的影响

2.2 根域体积对普通白菜光合能力的影响

较高的Pn值和叶绿素浓度可促进叶面积的增大，并进一步促进光合产物合成，提高植物生长效率。从表4可以看出，穴盘栽培的抗热605幼苗平均叶面积、叶绿素浓度、净光合速率等均随着单株根域体积的减小呈现递减趋势。说明高密度栽培会影响普通白菜对光能的吸收、营养的分配，进而影响其叶绿素的合成和叶面积的增大。128孔1粒和2粒栽培（单株根域体积18.0 mL和9.0 mL）营造出较大的根域体积，可使普通白菜达到较强的光合能力，而2.7 mL单株根域体积栽培下普通白菜光合能力最低。

表4 根域体积对普通白菜光合能力的影响

2.3 根域体积对普通白菜单盘经济学产量的影响

温室常规撒播种植的普通白菜幼苗产量一般在500 kg·（667 m2）-1，从图2可以看出，随着单株根域体积的减小，种植密度的增加，单盘经济学产量呈现整体递增的趋势，最高达到了204 g。单株根域体积6.5 mL时种植密度是18.0 mL的2.8倍，产量却是其4.8倍，这时小根域体积栽培尚未对普通白菜产量产生负面影响，但单株质量却较小，说明单株根域体积6.5 mL是追求单盘经济学产量的较好的选择（表3）。单株根域体积2.7 mL时种植密度是6.5 mL的2.4倍，单株经济学产量却只是其1.6倍，说明种植密度达到一定限额，光照和营养都处于竞争状态反而会抑制植物生长。单株根域体积13.0 mL不仅达到了较好的单盘经济学产量水平（60 g），并且能保证较6.5 mL有更大的单株质量（表3）。

商品苗要求较高的单株质量和壮实度，从根域体积的试验可以看出，单株根域体积13.0 mL下既能获得较高的经济学产量，达到商品性要求，又能在一定程度上较单株根域体积18.0 mL栽培节约成本。

2.4 根域体积对普通白菜硝态氮含量的影响

根据农产品安全质量无公害蔬菜安全要求（GB/T18406.1—2001），叶菜类硝酸盐含量应低于3 000 mg·kg-1，硝态氮含量应低于677 mg·kg-1（李涛 等，2004）。由图3可知，单株根域体积为18.0、9.0、6.0 mL时普通白菜硝态氮含量已超过国家限定标准，要想实现蔬菜安全生产，必须避免使用较大根域体积栽培或者改进施肥措施和筛选低硝态氮品种（杨波和郑青松，2009）。随着单株根域体积的减小，普通白菜体内硝态氮含量整体呈现递减的趋势。6.0 mL单株根域体积即128穴3粒播种方式下硝态氮浓度却出现异常的增高现象（图 3），说明根域体积并不是影响硝态氮含量的唯一因素，根际微生物群活动（靳亚忠 等，2011）、播种不均匀等因素也可影响普通白菜硝态氮的积累（刘文科和杨其长，2010）。

图2 不同根域体积对抗热605单盘经济学产量的影响

图3 不同根域体积对抗热605可食部分硝态氮含量的影响

图4 相同根域体积下不同品种的平均叶面积

2.5 相同根域体积下不同品种的叶面积、单株干鲜质量及单盘经济学产量

为了验证普通白菜不同品种对相同根域体积的响应，选择了更能发挥单株生长优势的13.0 mL单株根域体积进行试验。在叶面积测定时，因部分品种第1片叶有破损，本试验统一选择了8个品种的第2～4片功能叶测定其平均叶面积，图4表明，四月慢叶面积与其他品种差异显著，其余7个品种间差异不显著。由图5可以看出，华王、青阳、冬秀都表现出色，有较大的单株干质量和鲜质量。图 6表明，华王和青阳的单盘经济学产量最大，分别为 228 g和219 g，本试验所用穴盘尺寸为54 cm×28 cm，依据这样的长势，大片种植这两个品种，若温室利用率为80%，产量可分别达800 kg·（667 m2）-1和773 kg·（667 m2）-1。而四月慢虽然有较大的叶面积，却没有达到更大的产量，说明根域体积限制条件下，叶面积增大并不总能与产量增长呈正相关，苗壮实度也是重要指标。

图5 相同根域体积下不同品种的地上部单株干鲜质量

图6 相同根域体积下不同品种的单盘经济学产量

3 结论与讨论

3.1 根域体积与经济学产量

在穴盘育苗研究方面，多集中在穴盘规格和种植密度对蔬菜生长发育的影响（陈杰 等，2004；刘敏 等，2011）。本试验将问题转化为根域限制并将背景上升到整个工厂化栽培体系，以市场应用性为导向，研究了不同根域体积穴盘栽培下普通白菜幼苗生长的变化，得出6.5 mL单株根域体积栽培最能凸显整产成本比，经济学产量可达458 kg·（667 m2）-1，但单株产量只有0.47 g，且植株高脚纤弱，商品性不高。13.0 mL单株根域体积栽培最能凸显单产成本比，地上部单株鲜质量可达0.59 g，经济学产量也很可观，与9.0、8.0 mL单株根域体积栽培下差异不显著。因此推荐商品性生产的穴盘普通白菜栽培选用13.0 mL单株根域体积。

3.2 种植密度与普通白菜生长

温室工厂化生产普通白菜，土地利用率应在 80%左右。从根域体积的试验可以看出，高密度低根域体积的栽培，虽然可以使经济学产量较高，但商品性较差。因此，建议以市场为导向的栽培应综合考虑种植密度、产量和经济成本等因素。单株根域体积 13.0 mL的植株较单株根域体积18.0 mL的经济学产量更高，基质成本和空间成本更低，较单株根域体积9.0、8.0、6.5 mL的光合能力更强，更壮实，商品性更好。

3.3 相同根域体积下不同品种生长差异

8个品种在生长势上的差异性显示，华王、青阳、冬秀表现优秀，且夏季耐热品种华王表现出最高的单株干鲜质量，尤其适合作为夏季应急育苗的选用品种。第2～4片功能叶平均叶面积数据显示，品种间叶面积除四月慢外均差异不显著，但四月慢并未得到较高的经济学产量，说明叶面积不只是光合能力强的标志性因素，根域体积限制条件下，叶面积增大并不总能与产量增长呈正相关，较密的植株反而影响光合产物积累，并造成植株徒长纤弱。另外，经济学产量数据显示，华王和青阳显著高于其他6个品种。单株根域体积13.0 mL营造的最佳单产成本下，验证出华王和青阳为最高产品种，产量可分别达800 kg·（667 m2）-1和773 kg·（667 m2）-1。

工厂化穴盘育苗体系需要以最优的设施条件和最优的栽培条件为支撑。太阳能温室、人工光源、温控设施、灌溉设施、CO2控制设施、安全生产为导向的有机肥调节以及摸索最佳育苗体积、最优品种都是育苗体系构成的要素。本试验在设施良好的前提下，完成了温室栽培条件的初步筛选工作。下一步需要继续验证不同季节下普通白菜对根域体积的响应以及品种在最优根域体积下对肥料（Anuschka et al.，2005；李会合和王正银，2006）、水分的响应差异，进而完成整个工厂化栽培体系的建立以及构建指导生产的人工模拟模型（马红梅，2006）。

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