不同浓度海水对芹菜生长和品质的影响

周 杨，李 涛，，姚建刚，王虹云，夏秀波，曹守军，张丽莉，尹国香，姜法祥

(1.烟台大学生命科学学院，山东烟台 264005； 2.山东省烟台市农业科学研究院，山东烟台 265500)

海水蔬菜是指利用海水部分替代淡水种植的蔬菜。海水蔬菜除营养价值比普通蔬菜高以外，还具有很高的保健功效。近年来，随着可耕地面积的减少、淡水资源的匮乏、土地盐渍化日益加剧等问题的不断出现，对沿海滩涂和海水的开发利用逐渐成为了研究热点。目前我国海水蔬菜的发展还处于初级阶段，研究主要集中在海水对蔬菜种子萌发和生长的影响等方面[1-3]，但对海水是否会影响蔬菜品质的研究报道较少[4]。本试验以芹菜为供试作物，用海盐配制成不同浓度的海水营养液，研究芹菜在不同浓度海水胁迫下生长和品质的变化情况，以期为海水芹菜的生产提供理论依据，促进海水蔬菜的发展。

1 材料与方法

1.1 供试材料及试验设计

试验于2017年3—8月在山东省烟台市农业科学研究院蔬菜所连栋温室中进行。供试品种为美国西芹圣帝。用长×宽×高为50 cm×38 cm×27 cm规格的泡沫箱为培养槽，每个培养槽盖上钻有15个孔，每个孔直径为4 cm，孔与孔竖向间距为10 cm，横向间距为10 cm，箱内装有简易循环装置。营养液配方参照华南农业大学叶菜A配方[5]，海水用青岛海之盐水族科技有限公司生产的固体海盐配制而成，33.5 g固体海盐溶于1 L淡水中，即为浓度为100%的海水，其盐度对应为3.5%。

本试验共设置6个处理，每个处理先期加入等量的营养液母液，然后按海水在营养液中的体积比为10%、20%、30%、40%、50%，以不加海水的营养液为对照，用海水和淡水将不同处理定容至相同体积，分别用T1、T2、T3、T4、T5、CK表示，各处理电导率为7.32、12.47、16.13、30.8、34.53、1.77 mS/cm。采用随机区组试验设计，每个处理重复3次。2017年3月初开始育苗，4叶1心时移栽定植，将根部洗净后定植于泡沫板上，每箱种植15株，各处理营养液7 d更换 1次。

1.2 试验方法和测定项目

每隔7 d测定各处理芹菜的株高、茎粗和叶片数，取平均值。采收时各处理选择长势一致的10株芹菜分别称其鲜质量，然后将样品置于恒温鼓风干燥箱105 ℃下杀青30 min，在75 ℃下烘72 h至恒质量，称其干质量，计算单株生物量。

收获前随机选取3株芹菜鲜样将茎按四分法取样，3次重复，测定其营养成分含量[6]。可溶性固形物含量用手持折射仪(RHBO-90)测定；维生素C含量采用2，6-二氯靛酚法测定；硝酸盐含量采用紫外吸收法测定[7]；叶绿素含量测定采用丙酮萃取法[8]；光合速率测定使用LI-6400XT便携式光合仪(英国LI-COR公司)，采用Li-6400-2B光源，设定气体流速为500 μmol/s，控制叶温25 ℃，设置光合有效辐射强度(PAR)为1 000 μmol/(m2·s)。测定前用PAR为 1 500 μmol/(m2·s) 对叶片进行光诱导，使叶片活化，每7 d对功能叶进行叶绿素含量和光合速率的测定。

2 结果与分析

2.1 不同海水浓度对芹菜生长的影响

由表1可知，在芹菜株高方面，随处理时间的延长，14 d开始，除T1和T2外，其余各处理均显著低于CK，而且海水浓度越高，株高越低。在茎粗方面，从14 d开始，各处理之间茎粗开始出现差异，除14 d时T1处理外均显著低于CK，而且海水浓度越高，差异越大。在叶片数方面，从21 d开始，各处理之间开始出现差异，但T1处理与CK之间差异不显著。由此表明，芹菜株高、茎粗和叶片数等生理特性对海水的耐受性是不一样的，海水对芹菜生长的影响最早在株高上表现出来，而对茎粗和叶片数的影响则随处理时间延长而逐渐表现出来。

表1 不同处理对芹菜生长的影响

注：同列后不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

2.2 不同浓度海水对芹菜单株质量的影响

由表2可知，在芹菜单株质量方面，各处理地上鲜质量均显著低于CK处理，且海水浓度越大，差异越大。而在地上部干质量方面，各处理虽然均低于CK处理，但T1和T2处理与CK差异不显著。在地下部鲜质量方面，各处理均低于CK处理，但T1和T2处理与CK在地下部干质量方面差异不显著。在根冠比方面，各处理随海水浓度的增加呈上升趋势，除T1外，其余处理与CK差异显著。由此表明，营养液中海水浓度与芹菜单株产量二者关系为负相关，且海水浓度的变化对芹菜地上部的影响要大于对地下部的影响，对芹菜鲜质量的影响要大于对干质量的影响。

2.3 不同浓度海水对芹菜光合作用的影响

由表3可知，随海水浓度的提高和处理时间的延长，CK、T1、T2三者之间光合速率差异不显著；各处理芹菜的气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率等均呈先上升后下降的趋势，其中T1和T2处理与CK差异不显著，海水浓度越高，对气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率的降低作用越大。芹菜光合速率与叶绿素含量相关性不大。

2.4 不同浓度海水对芹菜品质的影响

由表4可见，芹菜可溶性固形物含量随海水浓度的增加而显著升高，T5处理比CK增加了96.40%；硝酸盐含量随海水浓度的增加呈现先上升后下降的趋势，总体要高于CK；维生素C含量方面，T1、T2和T3处理与CK相差不大，但T4和T5维生素C含量大幅增加；叶绿素含量则随着海水浓度的增加呈现先下降后上升的趋势。

参照王鹏勃等的评价方法[9]，在评价芹菜品质时，单项品质指标很难判断芹菜的综合品质，因而采用多目标综合评价方法来评价芹菜的综合品质。本研究选取可溶性固形物含量(X1)、维生素C含量(X2)、硝酸盐含量(X3)、叶绿素含量(X4)这4个品质因素作为评价因子。首先，对这4个指标进行同趋化(低优指标)和标准化，然后利用DPS数据处理系统进行主成分分析，并得到相关矩阵的特征值及特征向量累积贡献率(表5)，前2项特征根的累积贡献率为89.1%>85%，所以，可用第一主成分和第二主成分作为评价的综合指标，且评价的可信度为89.1%。

表2 不同处理对芹菜单株产量的影响

通过计算各指标与前2个主成分的关系为：

F1=0.530 9X1+0.566 5X2-0.321 9X3+0.541 8X4；

F2=0.186 8X1+0.011 6X2+0.917 8X3+0.350 1X4。

综合评值：F=0.679 8F1+0.210 9F2，由第一主成分和第二主成分与客观权重之积，得到营养液中不同浓度海水处理对芹菜品质综合评判结果(表6)，综合评价值越高，芹菜品质越好。

3 讨论与结论

海水属于复盐体系，植物在海水处理下会受到盐胁迫[10-11]，海水通过对植物细胞产生离子毒害和水分渗透等生理生化反应来影响植株的生物量和品质。本试验中不同浓度海水配制的营养液对芹菜的生长造成了不同程度的抑制，浓度越大，抑制的程度也越大，而且地上部受抑制的程度要大于地下部，这可能与胁迫条件下芹菜根系吸收能力降低，首先须要满足根系自身生长的需要，从而减少向地上部的营养输送有关，这与梁勇等在生菜上的试验结果[12]一致。而海水浓度对芹菜鲜质量的抑制程度要大于对干质量的抑制程度，则可能是由于营养液中Na+和Cl-等离子含量的增加，通过渗透作用，导致芹菜水分的损失要大于干物质的损失，这与Sato等的研究结果[13]一致。

表3 不同处理对芹菜光合和叶绿素的影响

表4 不同处理对芹菜品质的影响

表5 主要主成分的特征值、贡献率和累积贡献率

在本试验中，当海水浓度不超过20%时，各处理芹菜光合速率与对照差异不显著，是由于海水中的Ca2+可有效降低盐胁迫对光合作用的气孔限制，缓解盐胁迫对光合器官的伤害，保护光合器官的稳定性，使叶片保持较高的光合性能[14-15]。但当海水浓度进一步增加，就会对芹菜叶片PSⅡ造成伤害，从而降低光合性能，使其光合作用受到明显的抑制[16]。

本试验中芹菜可溶性固形物含量随海水浓度的增加而显著增加，这主要是因为可溶性固形物作为渗透调节的重要物质，随盐胁迫的增加其合成数量也大幅增加。但由于海水富含各种微量元素，并且离子种类较多，对硝酸盐和维生素C等物质的促进或抑制作用机制还须进一步探究。

综上所述，利用含有适当比例浓度海水的营养液种植芹菜，产量虽有下降，但可以显著提高芹菜的品质，提升其产品价值。今后通过对海水利用的深入研究，将为在我国盐碱地和沿海滩涂发展海水蔬菜生产提供技术支持，大幅增加蔬菜有效供给，提高相关地区农民的收入，解决淡水紧缺的问题，具有重大的经济和社会意义。