冬季大棚栽培环境对白菜生长与营养品质的影响

何鑫　张存政　孙爱东

摘要：采用基质栽培的生产方式，对长江中下游地区广泛栽培的4个白菜品种（矮脚黄、苏州青、上海青、上海五月慢）进行冬季大棚栽培，分析栽培后30、60 d 4种白菜品种形态指标和营养成分的变化，以棚内恒温环境为对照。结果表明：大棚栽培环境下不同品种白菜发芽时间和长至4叶期时间皆长于恒温栽培。生长30 d，大棚栽培环境下，矮脚黄形态指标变化不大；苏州青株高较恒温栽培增加，叶长、叶柄长增加；上海青叶宽减小，其他形态指标差异不显著；上海五月慢植株开展度降低，叶柄长增加。各品种间可溶性蛋白含量差异不显著，叶绿素含量略有减少，维生素C含量显著升高。低温变温环境中，叶绿素含量直接制约白菜苗期生长时间和形态指标形成。生长至60 d，大棚栽培环境下，不同品种白菜叶宽、开展度、叶长等指标显著低于恒温栽培相应品种。低温、变温环境显著影响白菜的叶柄和叶宽指数，导致叶柄伸长、叶宽减少，叶面积减少。不同品种白菜根冠比无显著差异。苏州青、矮脚黄可在-1～-5 ℃下生长良好且可形成较好的营养品质和产量。

关键词：大棚；环境条件；白菜；营养品质；形态指标

中图分类号： S634.04 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2016）07-0201-04

白菜（Brassica campestris ssp. chinensis）属十字花科芸薹属青菜种，别称小白菜、青梗白菜等，是我国常见的绿叶菜[1]。白菜具有营养丰富、生长速度快、适应性广等特点，在长江中下游各大、中城市居民消费和绿叶菜周年供应中具有重要地位[2-3]。白菜喜冷凉，耐低温，是我国主要的冬季栽培叶菜之一[4]。大棚栽培措施可保持环境温度，可有效预防极端低温的产生，缩短栽培生长时间。研究发现，冬季大棚有效的昼夜温差有利于白菜营养品质的形成[5-6]，但温度过低便形成低温胁迫。Krishna等研究发现，低温胁迫下白菜可溶性蛋白含量增加，可束缚更多的水分，减少原生质体因结冰伤害而致死的概率，减轻冰晶对类囊体的伤害[7]。此外，低温胁迫使植株叶片积累可溶性糖类，可溶性糖类能减轻低温胁迫对植物的伤害，也可通过渗透作用提高质膜的稳定性，维持细胞膨压[8-9]。低温胁迫对白菜生长影响早已明确，但在实际生产过程中，利用有效的低温环境提高植物营养品质还未见报道。江苏地区冬季生产中常出现极低气温，经历低温不同白菜品种营养品质差异较大[10]。本试验结合生产实际，选取冬季广泛栽培的4个不同白菜品种在冬季大棚栽培环境中研究白菜营养物质的积累情况，探讨环境对不同品种白菜营养品质的影响，旨在为提高白菜营养品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2013年12月下旬至2014年2月中旬进行，供试品种为江苏地区广泛栽培品种抗病矮脚黄（AH）、苏州青（SQ）、上海青（HQ）、上海五月慢（WM），品种抗逆性及生长特性见表1。试验设计2种栽培环境：其一，在江苏省农业科学院食品质量安全与检测研究所试验单体大棚进行常规的冬季生产，大棚温度、湿度、光照均依赖天气变化和农事操作；其二，在棚对照组进行控温栽培生长，日温（20±2） ℃，夜温（15±2） ℃，选择恒温控制器DWS-K5-S8实现温度控制。12月20日分别进行直播育苗，统一使用栽培基质成分为草炭、蛭石、珍珠岩、有机肥（体积比为6 ∶ 1 ∶ 3 ∶ 3），随机区组试验设计，每盘128株，每个品种3次重复，进行常规栽培管理方式。

1.2 测定项目及方法

统计发芽时间和栽培30、60 d的白菜生长情况。待白菜各品种长至30、60 d时，随机选取5株，采用游标卡尺测量株高、根系长、叶宽等，取第3张叶测量叶长、叶宽、叶柄长。随机取同一时间每个处理的供试品种3株，采用乙醇-丙酮混合液浸提法测量叶绿素含量；采用 GB/T 6195—1986《水果、蔬菜维生素C含量测定法》规定的方法测定维生素C含量；采用ATAGO测量仪测定可溶性糖含量，采用 GB 50095—2010《 食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》规定的方法测定食品中蛋白质含量。

1.3 大棚环境温、湿度变化

采用温湿度记录仪实时监测大棚环境下温度、湿度变化情况（图1），大棚通风时间为10：00—15：00。试验期棚内环境温度与外界环境温度变化直接相关，趋势相同，晚间温度变化较外界迟缓。棚内温度最高值出现在每日11：00—15：00，1月17日13：00出现最高温度38.7 ℃。每日最低气温出现在04：00—06：00，2014年2月11日06：00出现最低气温 -4.3 ℃。2014年1月6—8日、1月28—29日、2月5—8日连续阴雨雪天气，日最高气温较低，棚内整日湿度达到999%。其他统计时期大棚内湿度变化趋势较室外平缓，午间湿度最低，18：00至次日07：00棚内湿度达99.9%。

1.4 数据处理

采用DPS新复极差方法和Excel 2007软件进行统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 不同栽培环境下白菜苗期生长情况

对照组HQ播种后2 d即发芽，其他品种12月23日发芽。大棚播种后夜温较低（图1），导致发芽时间较长，SQ在大棚栽培环境下于12月23日发芽，其他品种于12月24日发芽，整齐度良好。栽培30 d时，不同白菜品种大棚环境中叶片数均极显著少于对照组。栽培60 d，大棚栽培环境下，SQ叶片数多于对照组，其他品种均低于对照组相应品种（表2）。

2.2 不同栽培环境下白菜栽培30 d生长状况

2.2.1 不同栽培环境对白菜生长30 d形态指标的影响 由图2可见，大棚栽培环境昼夜温差大，与对照组相比，SQ株高显著增加，叶长增加，叶柄长增加，其他指标无显著差异；WM植株开展度显著低于对照组品种，叶柄长增加，但其他指标无显著差异；HQ叶宽显著低于对照组品种，其他指标差异不显著。AH在2种栽培环境下各项指标差异不显著。恒温栽培下WM株高显著高于其他品种，AH、HQ叶宽最宽，SQ叶长显

著低于其他品种。AH可能是低温处理时间及温度未达到反映水平，SQ株高的增加可能是由于叶柄伸长。

2.2.2 不同栽培环境对白菜各品种生长30 d营养指标的影响 大棚栽培环境下各品种生长30 d时经历过1个低温时期，1月6—8日连续阴雨，1月10日最低温度 -0.8 ℃。由表3可知，大棚环境下不同品种白菜叶绿素含量均较对照组栽培相应品种低，相同栽培环境下SQ叶绿素含量极显著高于其他品种，大棚栽培环境下HQ叶绿素含量最低。大棚栽培环境下不同品种白菜维生素C、可溶性糖含量大于对照组栽培各品种，其中大棚栽培环境下SQ、WM的维生素C含量和可溶性糖含量均极显著高于其他品种。2种栽培环境不同品种白菜可溶性蛋白含量无显著差异。

2.3 不同栽培环境下不同品种白菜栽培60 d生长状况

2.3.1 不同栽培环境对不同品种白菜生长60 d形态指标的影响 图3表明，2种栽培环境下HQ株高均最高。与对照相比，大棚栽培环境下，SQ株高下降，WM升高。2种栽培环境下，各品种间植株开展度差异均不显著。大棚栽培环境下，HQ、WM的叶长、叶柄长极显著高于其他品种，其余品种间叶长和叶柄长无显著差异。对照组AH叶宽于其他品种，大棚栽培环境下AH叶宽减少，其他品种差异不显著。大棚栽培环境下HQ主根长显著高于其他品种。

2.3.2 不同栽培环境对不同品种白菜生长60 d营养指标的影响 2014年2月5—8日，阴雨雪天气形成低温环境，棚内最低温度-4.3 ℃。2月16开始采收，由表4可知，对照组栽培环境下WM叶绿素含量极显著高于其他品种，大棚栽培环境下AH叶绿素含量最低。大棚栽培环境下各品种维生素C含量均高于相应的对照组栽培品种，对照组HQ维生素C含量最低。不同栽培环境下各品种可溶性蛋白含量无显著差异。大棚栽培环境下，AH可溶性糖含量最高。

2.4 不同栽培环境对栽培60 d白菜不同品种生长指标的影响

由表5可知，大棚栽培环境下栽培60 d，AH、HQ、WM地上鲜质量极显著低于对照组，对照组中HQ地上鲜质量极显著重于其他品种。对照组不同品种白菜含水量显著高于大棚栽培环境。2种栽培环境下，HQ含水量均高于其他品种。2种栽培环境下，不同品种白菜根冠比无显著差异。

3 结论与讨论

Geoffrey等研究发现，低温影响蔬菜的生长历期，夜间低温使植株的呼吸作用减弱，进而对蔬菜形态产生影响[11]。本试验中大棚栽培环境下不同品种白菜发芽时间和长至4叶期时间皆长于恒温栽培。生长30 d，大棚栽培环境下，矮脚黄形态指标变化不大；苏州青株高较恒温栽培增加，叶长、叶柄长增加；上海青叶宽减小，其他形态指标差异不显著；上海五月慢植株开展度降低，叶柄长增加。较恒温栽培相应品种，大棚栽培品种可溶性糖含量增加。各品种间可溶性蛋白含量差异不显著，叶绿素含量略有减少，维生素C含量显著升高。梁颖等研究发现，影响油菜经济产量和生物产量的主导因素是叶绿素含量，低温胁迫影响光合系统Ⅰ（PSⅠ）的电子传递，抑制细胞叶绿素合成进而影响光合效率[12]。低温变温环境中，叶绿素含量直接制约白菜苗期生长时间和形态指标形成。生长至60 d，大棚栽培环境下品种白菜不同叶宽、开展度、叶长等指标显著低于恒温栽培相应品种。低温、变温环境显著影响白菜的叶柄和叶宽指数，导致叶柄伸长、叶宽减少，叶面积减少。叶面积是保证植株正常生长和产量产出的主要指标[13-14]。经历-4.3 ℃低温环境，矮脚黄、苏州青叶绿素均高于恒温栽培，其他品种皆低于恒温栽培的相应品种。随着栽培时间的延长，各品种可溶性蛋白含量逐渐升高，但各栽培时期含量无显著差异。这可能是由于大棚环境下低温处理时间短，白菜未能及时合成蛋白[15]。栽培60 d，不同白菜品种根冠比无显著差异。2种栽培环境下，苏州青单株产量差异不显著，其他品种皆低于恒温栽培相应品种。

常规低温、变温大棚冬季栽培中，低温可通过影响叶绿素的合成影响植株形态和后期生长。低温胁迫下，植物细胞在代谢过程中会产生活性氧（reactive oxygen species，ROS），白菜叶绿体中的自由基主要通过抗坏血酸谷胱甘肽（ASA-GSH）循环系统来清除[16-17]。供试品种皆有一定的低温耐受性，在连续、短时间低温变化环境中可形成高含量的维生素C。植物营养成分含量与不同播种期、播种密度有关[18]。设施生产环境中温度是一个连续变化因素，但植物高含量营养成分与产量可能存在平衡关系，究其采收最佳时期、环境低温范围、低温持续时间有待进一步研究。

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