水肥一体化椰糠栽培技术对日光温室蔬菜品质的影响

张 磊,李文虎,范淼珍,王绪同,蒋飞航,司龙亭,2

(1.江苏绿港现代农业发展股份有限公司,江苏 宿迁 223800;2.沈阳农业大学 园艺学院,辽宁 沈阳 110866)

水肥一体化椰糠栽培技术对日光温室蔬菜品质的影响

张 磊1,李文虎1,范淼珍1,王绪同1,蒋飞航1,司龙亭1,2*

(1.江苏绿港现代农业发展股份有限公司,江苏 宿迁 223800;2.沈阳农业大学 园艺学院,辽宁 沈阳 110866)

摘要：测定了自主研发的水肥一体化椰糠栽培技术对日光温室中7种蔬菜作物品质的影响。结果表明：该技术可以提高受试蔬菜可溶性糖、维生素C、可溶性固形物和矿质营养元素的含量,但对可溶性蛋白质、有机酸、硝酸盐含量等其他指标的影响表现出了品种差异。总体上来看,水肥一体化椰糠栽培技术提高了多个受试蔬菜品种的营养品质。

关键词：设施栽培;水肥一体化;精准施肥;蔬菜；营养品质

自20世纪80年代初起步至今,我国设施农业已经发展到近400万hm2,成为我国农民脱贫致富的有效途径。蔬菜椰糠栽培在我国已经有60多年的历史,但迄今还局限于一些观摩性、展示性的农业园区,大规模的生产性普及鲜有报道。与发达国家相比,我国设施农业生产水平还比较低,资源浪费严重,农业灌溉利用率不到40%,肥料利用率不到35%,农药利用效率也不到30%,病虫害每年导致减产35%以上。由此导致我国设施蔬菜的平均产量仅为发达国家的1/3左右,并且农药残留、重金属及硝酸盐等超标严重,蔬菜品质、风味严重下降。本研究组研发了由设施农业精准施肥技术与新型椰糠栽培技术集成的新栽培模式,为解决上述问题提供了新途径。本研究测定了这一新的水肥一体化椰糠栽培模式对蔬菜作物品质的影响,旨在为该技术的大面积推广应用提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料

粉果番茄爱吉115和爱吉1231，以及辣椒迅驰由江苏绿港现代农业科技有限公司提供；樱桃番茄摩丝特和福特斯,以及水果黄瓜22-403和22-414由瑞克斯旺(中国)种子有限公司提供。

1.2试验方法

当受试作物在苗床上生长至4叶1心期时,将每种作物分成两组，分别定植于日光温室的土壤和散椰糠中,采用本研究组开发的新型水肥一体化精准施肥系统进行灌溉、施肥。进行正常栽培管理,待作物进入结果期后,取第3～5穗成熟果,进行品质测定。用考马斯亮蓝G-250染色法[1]测定果实可溶性蛋白质含量,用蒽酮比色法[2]测定可溶性糖含量,用酸碱滴定法[3]测定总有机酸含量,用紫外分光光度法[4]测定硝酸盐含量,用紫外分光光度法[5]测定维生素C含量,用便携式折射仪ATAGO Master-M测定可溶性固形物含量,用原子吸收分光光度法[6]测定矿质营养元素Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn的含量。

2结果与分析

2.1可溶性蛋白质含量

作为营养品质的重要指标,蔬菜可溶性蛋白质不仅可以直接补充人体所需的多种蛋白质成分,并且可以反映出植物体的代谢强度,它不仅积极参与新器官的建成,而且有相当一部分就是直接调控各种生化反应的酶,在植物应对病虫害和低温等逆境胁迫中发挥着重要作用[1,7-9]。由图1可知,水肥一体化椰糠栽培技术对不同蔬菜品种的可溶性蛋白质含量具有不同程度的影响,显著提高了樱桃番茄摩丝特和福特斯,水果黄瓜22-403和22-414的可溶性蛋白质含量,其中福特斯、22-403和22-414可溶性蛋白质含量的升高均达到了极显著水平;但同时降低了粉果番茄AG115和AG1231中的可溶性蛋白质含量；辣椒迅驰中的可溶性蛋白质含量变化不明显。

粉果番茄:AG115、AG1231;樱桃番茄:摩丝特、福特斯;

2.2可溶性糖含量

可溶性糖占植物总糖的绝大部分,是高等植物的主要光合产物,它不仅是植物体内可利用态物质和能量的供应基础,而且是植物生长发育和基因表达的重要调节因子,以类似植物激素的方式作为信号分子在植物的生长、发育、成熟、逆境胁迫反应和衰老等许多过程中发挥调控作用[9-13]。由图2可知,水肥一体化椰糠栽培技术可以提高除粉果番茄AG1231外的其他6种受试蔬菜的可溶性糖含量,其中樱桃番茄摩丝特可溶性糖含量的升高达到了极显著水平。上述结果说明椰糠栽培模式可以在一定程度上提高蔬菜的可溶性糖含量,可以作为改善蔬菜品质的备选途径之一。

2.3维生素C含量

维生素C又称抗坏血酸,属于水溶性维生素,不仅具有抗衰老的作用,还参与人体胶原蛋白合成。人体严重缺乏维生素C会引起坏血病,适量补充维生素C对坏血病有积极的治疗作用,还可改善对铁、钙和叶酸的利用,预防动脉硬化,防治贫血病和防癌,提高人体免疫力[14-15]。人体不能合成维生素C,需要从蔬菜和水果中摄取,因此,研究影响蔬菜维生素C含量的因素显得尤为重要。图3显示,水肥一体化椰糠栽培模式极显著地提高了辣椒中维生素C的含量,而对其他受试蔬菜的维生素C含量影响不明显。

图2　椰糠栽培中不同蔬菜的可溶性糖含量

图3　椰糠栽培中不同蔬菜的维生素C含量

2.4总有机酸含量

有机酸在果实自身代谢中参与光合作用、呼吸作用以及合成酚类、氨基酸、酯类和芳香物质的代谢过程,是果实中主要的风味营养物质,往往比任何其它化合物更能决定果实所固有的特殊味道,其含量和组分不同,使果实有千差万别的风味[16-17]。由图4可知,水肥一体化椰糠栽培技术对不同蔬菜总有机酸含量的影响是不同的,显著降低了粉果番茄AG115、水果黄瓜22-403和22-414的总有机酸含量,提高了两种樱桃番茄的总有机酸含量,而对粉果番茄AG1231和辣椒迅驰的总有机酸含量影响不明显。

2.5可溶性固形物含量

可溶性固形物含量是指蔬菜果实汁液中溶质的百分比含量,主要由可溶性糖、有机酸、番茄红素、矿物质等组成,是决定鲜食蔬菜果实风味与品质的重要因素。加工番茄可溶性固形物含量每增加1%,相当于总产量增加25%,相当于成品番茄酱(浓度28%)产量提高了15%～20%[18-19]。果实中的可溶性固形物含量随灌水量的增加呈线性减小趋势，随施氮量、施钾量和有机肥用量的增加均表现出线性增长趋势。施氮量与有机肥用量,施磷量与灌水量、施钾量及有机肥用量呈正交互作用,施氮量与施磷量呈负交互作用[20]。由图5可知,水肥一体化椰糠栽培技术不同程度地提高了受试蔬菜的可溶性固形物含量,虽未达到统计学上的显著性,但也提高了果实品质,这与水肥一体化椰糠栽培技术提高了肥、水利用效率(本研究未发表数据)相一致。

图4　椰糠栽培中不同蔬菜的总有机酸含量

图5　椰糠栽培中不同蔬菜的可溶性固形物含量

2.6硝酸盐含量

蔬菜是一种富氮喜硝的作物。人体摄入硝酸盐的72%～94%来自蔬菜,适量的硝酸盐摄入可以维持体内的NO平衡,提高人体健康水平和运动能力,但过量摄入的硝酸盐会在人体内被还原成为亚硝酸盐,引起镇静、平滑肌松弛、血管扩张和血压下降以及高铁血红蛋白血症等,对人体健康构成威胁[21-23]。对多个城市和地区蔬菜硝酸盐含量的调查结果显示,我国生产的蔬菜特别是大棚蔬菜硝酸盐含量普遍超标[4,23]。有研究表明,施肥是导致蔬菜硝酸盐含量提高的重要原因之一,合理的施肥措施可以有效地减少蔬菜植株硝酸盐的累积[24]。由图6可知,各受试蔬菜作物在椰糠栽培中的硝酸盐含量均无显著升高,甚至在樱桃番茄和辣椒中还出现了极显著的下降,说明水肥一体化椰糠栽培技术的应用提高了肥料利用率,减低了肥料用量,从而降低了蔬菜中硝酸盐含量,提高了蔬菜品质。这与陈选阳等[25]证实的水培会提高叶菜类甘薯茎尖硝酸盐含量不符,可能与本研究的受试对象均为果菜类作物,而叶菜类作物的硝酸盐含量更易受影响有关,还可能与栽培基质不同有关。

2.7矿质元素含量

虽然矿质元素含量低于人体体重的0.01%,却对人体健康起着重要作用,它们作为酶、激素、维生素、核酸的成分,参与生命的代谢过程[26-27]。从图7a可知,水肥一体化椰糠栽培技术除了显著降低两个粉果番茄的钙含量外,对其他受试蔬菜的钙含量没有显著影响。从图7b可知,水肥一体化椰糠栽培技术提高了水果黄瓜22-414的镁含量,而降低了粉果番茄AG1231的镁含量,但对其他6种受试蔬菜的镁含量无显著影响。图7c表明,水肥一体化椰糠栽培技术极显著地提高了樱桃番茄福斯特和水果黄瓜22-414的铁含量,而对其他受试蔬菜的铁含量无显著影响。由图7d可知,水肥一体化椰糠栽培技术提高了6种受试蔬菜的锰含量,其中5种达到了极显著水平。图7e表明,水肥一体化椰糠栽培技术极显著地提高了两个水果黄瓜22-403和22-414的铜含量,而显著减低了粉果番茄AG115和樱桃番茄摩丝特的铜含量,对其他作物的铜含量影响不明显。从图7f可知,水肥一体化椰糠栽培技术极显著地提高了两个水果黄瓜的锌含量,对其他受试蔬菜的锌含量无显著影响。从以上结果可以看出,水肥一体化椰糠栽培技术虽然影响了个别受试蔬菜作物对个别矿质营养元素的吸收,但提高了大部分作物中大部分矿质营养元素的含量,总体上看,提高了受试蔬菜的矿质营养水平。

图6　椰糠栽培中不同蔬菜的硝酸盐含量

3结论与讨论

综上所述,水肥一体化椰糠栽培技术提高了蔬菜作物可溶性糖、可溶性固形物、维生素C的含量和矿质营养元素的含量,对可溶性蛋白质含量、有机酸含量、硝酸盐含量等其他指标的影响表现出了品种差异。总体上来看,水肥一体化椰糠栽培技术不同程度地提高了多个受试蔬菜品种的营养品质。我们推测,水肥一体化椰糠栽培技术对蔬菜品质有不同的影响更多是因为品种特性不同。因此,品种选择在水肥一体化椰糠栽培中非常重要,选择适宜的品种,不仅可以提高蔬菜产量,还可以大幅度提高蔬菜质量。

a：钙含量; b：镁含量; c：铁含量; d：锰含量; e：铜含量; f：锌含量。

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(责任编辑:黄荣华)

Effect of Cocopeat Planting Model Based on Integrative Water and Fertilizer Technology on Quality of Vegetables in Solar Greenhouse

ZHANG Lei1, LI Wen-hu1, FAN Miao-zhen1, WANG Xu-tong1, JIANG Fei-hang1, SI Long-ting1,2*

(1. Jiangsu Greenport Modern Agricultural Development Limited Company, Suqian 223800, China;2. College of Horticulture, Shenyang Agriculture University, Shenyang 110866, China)

Abstract：The effect on quality of 7 kinds of vegetables were tested by cocopeat planting model based on integrative water and fertilizer technology. The results showed that the contents of soluble sugar, vitamin C, soluble solids and mineral elements were improved under this new cocopeat planting model, and the content change of soluble proteins, organic acids and nitrate showed the difference of varieties. The new cocopeat planting model could improve the nutritional quality of vegetables in solar greenhouse.

Key words：Facility cultivation; Integrative water and fertilizer technology; Precise fertilization; Vegetables; Nutrient quality

收稿日期：2015-09-24

基金项目：江苏省科技成果转化专项“高效蔬菜无土栽培成套技术与装备研发及产业化”(BA2014147)。

作者简介：张磊(1985─),男,河南唐河人,农艺师,博士,主要从事蔬菜抗病品种选育工作。*通讯作者:司龙亭。

中图分类号：S626.5

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)04-0007-04