不同氮素形态及其配比对水培叶用甜菜生长和品质的影响

2017-06-15黄碧阳林碧英林志斌庄团达郑冬梅杨玉凯李彩霞陈艺群

福建农林大学学报（自然科学版） 2017年3期

关键词：叶用铵态氮甜菜

黄碧阳, 林碧英, 林志斌, 庄团达, 郑冬梅, 杨玉凯, 李彩霞, 陈艺群, 龙宇

(福建农林大学园艺学院，福建福州 350002)

不同氮素形态及其配比对水培叶用甜菜生长和品质的影响

黄碧阳, 林碧英, 林志斌, 庄团达, 郑冬梅, 杨玉凯, 李彩霞, 陈艺群, 龙宇

(福建农林大学园艺学院，福建福州 350002)

叶用黄甜菜; 氮素形态; 水培; 生长; 品质

叶用甜菜(BeiavulgarisL. var.ciclaKoch.)，别名厚皮菜、莙荙菜和牛皮菜，是藜科甜菜属的一个变种，与糖用甜菜同属于栽培甜菜亚种[1].叶用甜菜属于2年生草本植物，性喜冷凉湿润，最佳的土壤pH为6.0～6.8，能忍受中性和偏碱性土壤[1]；同时具有很强的抗寒和耐高温能力，又能耐肥和耐盐碱[2].叶用甜菜既是青饲料之一，又具有草药和蔬菜的食用价值，还可作为观赏蔬菜，在我国南北方均有种植.目前，关于叶用甜菜的研究仅限于对其基本特性和栽培管理技术的摸索，对水培技术和营养成分的研究鲜有涉及.

1 材料与方法

1.1 材料

以金帆叶用黄甜菜为栽培对象，该品种生长健壮，株高可达40～50 cm，叶片黄绿色，茎梗鲜黄色.

1.2 营养液的配制

选用华南农业大学的叶菜类B营养液配方[9]，在保证总氮量不变的情况下，在原营养液配方的基础上设置5种硝铵态氮配比，分别为8∶0、6∶2、4∶4、2∶6和0∶8，依次标记为T1、T2、T3、T4和T5处理，具体组成成分见表1.

表1 不同硝铵态氮配比的营养液配方

1.3 育苗及移栽

于2016年4月24日浸种催芽，3 d后，播种于72孔的育苗穴盘中，育苗基质为草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1(体积比)的混合基质.植株长到两叶一心期，选择大小一致、生长健壮的幼苗，洗净根部残留的基质，定植在装有营养液的自制水培盆中.生长过程中调节营养液的pH为6.0～6.8，温度控制在25～30 ℃，每隔8 d换1次营养液.栽培过程中选用黑色薄膜覆盖在水培盆四周，防止藻类植物的生长对植株造成伤害.定植初期营养液的电导率控制在1.0～2.0 ms·cm-1，后期电导率控制在1.5～2.5 ms·cm-1.每个营养液配方处理15株，3次重复.生长32 d后进行全株采收，测量植株的形态指标、生物量和品质指标，每个处理随机取样，测量后取平均值.

1.4 指标测定

1.4.1 形态指标株高(从茎基部到生长点)采用直尺测量；茎粗(子叶下端1 cm处)采用游标卡尺测量；最大叶面积和根系形态指标采用EPSON Expression 11000xl扫描仪扫描测量.

1.4.2 生物量指标地上部的鲜重和干重采用电子天平测量.

1.4.3 品质指标可溶性糖含量采用蒽酮比色法[10]测定；蛋白质含量采用考马斯亮蓝法[11]测定；维生素C含量采用二甲苯萃取比色法[11]测定；硝酸盐含量采用水杨酸法[12]测定.

1.5 数据处理

试验数据采用DPS的LSD多重比较进行差异显著性分析，采用Microsoft Excel处理数据和作图.

2 结果与分析

2.1 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜根系生长的影响

从表2可以看出: 叶用黄甜菜的总根长、根表面积、根体积和根直径随着营养液中硝铵态氮配比的升高呈先增后减的趋势，其最大值均出现在T2处理，分别为216.54 cm、134.23 cm2、1.58 cm3和0.54 mm，最小值均出现在T5处理；总根长和根表面积第二大值均出现在T3处理,T1处理的根体积和根直径仅次于最高值，且T1、T2处理的各指标与T3处理间的差异不显著，T4处理与T5处理间的差异显著；各处理根尖数的大小为：T3>T4>T5>T2>T1，T3、T4处理与T5处理间的差异不显著，与T1、T2处理间的差异显著.可见，适当提高营养液的铵态氮比例有利于增加根系的总根长、根表面积、根体积和根直径；营养液中铵态氮的比例较高时，有利于增加根尖数.

表2 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜根系生长的影响1)Table 2 Effect of different forms and ratios of nitrogen on root growth morphology of leaf beet

1)同列数值后附不同字母者表示差异显著(P<0.05)，附相同字母者表示差异不显著(P>0.05).

2.2 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜生长形态的影响

从表3可以看出，随着铵态氮比例的增大，叶用黄甜菜的株高、茎粗和最大叶面积均呈先增后减的趋势.株高最大值出现在T3处理，为31.82 cm，与T1、T2处理间的差异不显著，T4处理与T5处理间的差异显著；茎粗和最大叶面积的最大值均出现在T2处理，分别为4.48 mm和107.90 cm2，各处理间的茎粗存在显著性差异，而最大叶面积则在T4和T5处理下存在显著性差异；株高、茎粗和最大叶面积的最小值均出现在T5处理，分别为21.61 cm、3.78 mm和62.34 cm2.初步比较得出，T3和T2处理的地上部生长较好.

2.3 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜生物量的影响

从表4可以看出，营养液中硝铵态氮配比不同对叶用黄甜菜生长的影响显著，各处理间地上部的鲜重和干重均存在显著性差异.随着营养液中硝铵态氮配比的降低，植株地上部鲜重呈先增后减的趋势，最大值出现在T2处理，为14.07 g，分别为T1、T3、T4和T5处理的1.01倍、1.31倍、1.89倍和2.22倍，T2处理与其他4个处理间存在显著性差异.地上部干重的变化趋势与地上部鲜重的变化趋势相同，最大值出现在T2处理，为1.51 g，且与其他4个处理间的差异显著.

表3 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜生长形态的影响Table 3 Effect of different forms and ratios of nitrogen on leaf morphology of beet

1)同列数值后附不同字母者表示差异显著(P<0.05)，附相同字母者表示差异不显著(P>0.05).

表4 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜生物量的影响Table 4 Effect of different forms and ratios of nitrogen on leaf biomass of leaf beet

1)同列数值后附不同字母者表示差异显著(P<0.05)，附相同字母者表示差异不显著(P>0.05).

2.4 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜品质的影响

2.4.1 可溶性糖含量从图1可见，随着营养液中铵态氮比例的增大，叶用黄甜菜的可溶性糖含量呈明显的先增后减的趋势.其中，T4处理的可溶性糖含量最高，为3.84 mg·g-1，与其他4个处理间的差异显著；各处理可溶性糖含量的大小为：T4>T3>T5>T2>T1；T5、T2和T1处理间的可溶性糖含量差异不显著，最小值出现在T1处理，为1.52 mg·g-1.

2.4.2 蛋白质含量从图2可见：T4处理叶用黄甜菜的蛋白质含量为18.34 mg·g-1，明显高于其他4个处理；T5处理的蛋白质含量最低，为9.89 mg·g-1；T4、T5处理与其他3个处理间的蛋白质含量差异显著；T1、T2和T3处理间的蛋白质含量相近，不存在显著性差异.

2.4.3 维生素C含量从图3可见，叶用黄甜菜的维生素C含量随着营养液中硝铵态氮配比的降低呈先增后减的趋势，各处理间存在显著性差异.T3和T4处理的维生素C含量分别呈现最高值和次高值，分别为23.7和22.5 μg·g-1，最低值出现在T5处理，为19.5 μg·g-1.

附不同字母者表示差异显著(P<0.05)，附相同字母者表示差异不显著(P>0.05).图1 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜可溶性糖含量的影响Fig.1 Effect of different forms and ratios of nitrogen on soluble sugar content in leaf beet

附不同字母者表示差异显著(P<0.05)，附相同字母者表示差异不显著(P>0.05).图2 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜蛋白质含量的影响Fig.2 Effect of different forms and ratios of nitrogen on the protein content of leaf beet

2.4.4 硝酸盐含量从图4可见：营养液中硝铵态氮配比不同对叶用黄甜菜硝酸盐含量的影响显著；随着硝态氮的减少，铵态氮的增加，植株的硝酸盐含量逐渐降低.T1处理的硝酸盐含量最高，为244.44 μg·g-1,未超过无公害蔬菜标准(432 μg·g-1)[13]；与T1处理相比，其他4个处理的硝酸盐含量下降幅度大小为：T5>T4>T3>T2，分别为48.5%、29.2%、15.7%和4.4%，T1、T2处理与T3处理间的差异不显著，与T4、T5处理间的差异显著.

附不同字母者表示差异显著(P<0.05)，附相同字母者表示差异不显著(P>0.05).图3 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜维生素C含量的影响Fig.3 Effect of different forms and ratios of nitrogen on vitamin C content in leaf beet

图4 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜硝酸盐含量的影响Fig.4 Effect of different forms and ratios of nitrogen on nitrate content in leaf beet

3 讨论

3.1 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜根系生长的影响

植物吸收硝态氮和铵态氮的途径主要来自根系吸收，且氮对根系形态、生长及其在介质中分布的影响是所有矿质营养中最大的[14].铵态氮使根系明显变短、加粗，促进侧根的形成；硝态氮使根系变长，侧根增多[15].倪梅娟[16]研究表明，在正常水分条件下，水稻根的长度、直径、体积、表面积及根尖数随着硝态氮供应量的增大而受到促进，硝态氮对水稻根系生长的影响比铵态氮更显著.本试验结果表明：在一定施氮量的水平下，叶用黄甜菜根系的总根长、根表面积、根体积和根直径随着营养液中硝铵态氮配比的降低呈先增后减的趋势；当硝铵态氮配比为6∶2时，各指标出现最大值，T1、T2处理与T3处理间的差异不显著；T3、T4和T5处理的根尖数显著多于T1和T2处理，且存在显著性差异.不难看出，当营养液中含有较高的硝态氮(即硝铵态氮配比≥1/2时)时，叶用黄甜菜根系生长较好，表现在根系的总根长、根表面积、根体积和根直径上，表明根系对硝态氮的吸收利用程度大于铵态氮，与Kronzucker et al[17]的研究结果相符；而根尖数在较高的铵态氮下显著多于低铵水平，可能是由于过量的铵态氮会抑制根系生长，促进侧根的形成.综合比较根系各形态指标，硝铵态氮配比为4∶4和6∶2时，有利于叶用黄甜菜根系的生长.

3.2 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜生物量及生长形态的影响

氮素在植物体内发挥很重要的作用，与植物的光合作用和呼吸作用等息息相关，影响植物生长形态的建成及生物产量的合成.汪建飞等[18]研究表明，随着营养液中硝态氮比例的增大，菠菜地上部分的鲜重和干重均逐渐增加.杨成君等[19]研究表明，不同氮素形态及其配比对生菜叶片数、株高、最大叶面积的影响显著，硝铵态氮配比为70∶30时，植株长势最佳.而卢凤刚等[20]研究表明，随着营养液中硝铵态氮配比的增大，两个韭菜品种的产量呈先增后减的趋势.可见，不同氮素形态及其配比对绿叶蔬菜生长和产量的影响较大.本试验结果表明：随着营养液中硝铵态氮配比的降低，叶用黄甜菜地上部的鲜重呈先增后减的趋势，T2处理与T1处理间的差异不显著，而与其他处理间的差异显著；地上部干重的变化规律与其鲜重的变化规律一致，但与鲜重不同在于，T2处理与T1处理间的差异显著，原因可能是由T2处理的株高和茎粗明显大于T1处理所导致的；而株高、茎粗和最大叶面积均呈先增后减的趋势，T3处理的株高出现最大值，而茎粗和最大叶面积的最大值出现在T2处理，茎粗的最大值出现在T4处理.由此初步得出，硝铵态氮配比为4∶4和6∶2时，叶用黄甜菜长势较好.

3.3 不同氮素形态及其配比对叶用黄甜菜品质的影响

氮素形态通过影响植株的根系生长、光合作用、氮代谢酶活性等，显著影响蔬菜的生长发育，并最终影响蔬菜的产量和品质.马光恕等[21]研究表明，在不同氮素形态及其配比下，随着铵态氮比例的增大，麦瓶草(面条菜)的可溶性糖、蛋白质、维生素C和硝酸盐含量呈先增后减的趋势.铵态氮有利于菠菜可溶性糖含量的增加[22].娃娃菜的可溶性蛋白质含量会随着铵态氮比例的增大呈先增后减的趋势[23].而田霄鸿等[24]研究表明，莴笋的维生素C含量随着营养液中铵态氮浓度的增高呈下降趋势，而菠菜中的维生素C含量基本上不受硝铵态氮配比的影响.李海英等[25]研究表明,氮素形态全部为硝态氮时，水培生菜的硝酸盐含量显著高于硝铵态氮配比为1∶1的处理.本试验结果与前人的研究结果[21，23，25]相符.本试验中，叶用黄甜菜的可溶性糖、蛋白质和维生素C含量均呈先增后减的趋势；T4处理的可溶性糖和蛋白质含量最高，分别为3.84和18.40 mg·g-1；第二大值出现在T3处理，分别为3.02和13.89 mg·g-1；T3处理的维生素C含量最高，为23.7 μg·g-1，而T4处理的维生素C含量为21.9 μg·g-1，位居第三.叶用黄甜菜的硝酸盐含量随着硝铵态氮配比下降逐渐减少，表明营养液中的硝态氮是造成硝酸盐积累的主要原因，适当地添加铵根离子能抑制硝酸盐的积累. 可见，硝铵态氮配比为4∶4和6∶2时，叶用黄甜菜的品质较好.

综上所述，蔬菜对硝态氮和铵态氮的吸收量与氮素形态、植株本身、营养特点及种植环境有关，因此也就直接影响到蔬菜的生长和品质[26].本试验结果表明：营养液中的硝铵态氮配比≤1/2时，叶用黄甜菜的生长和品质较好，T4处理最佳，与T3处理间的差异不显著；各处理下的硝酸盐含量均未超过无公害蔬菜标准；相比较而言，根系对营养液中硝态氮的比例较敏感，当营养液中的硝铵态氮配比≥1/2时根系生长较好，T2和T3处理较佳.综合考虑氮素形态及其配比对叶用黄甜菜生长和品质的影响效应，在适宜叶用黄甜菜生长的氮素用量条件下，铵态氮的比例不宜超过50%，以T2和T3处理较佳，即硝铵态氮配比为6∶2和4∶4适于叶用黄甜菜的营养液栽培.

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