不同营养液配方对浅液流栽培青菜生长及品质的影响

崔佳维，张红梅，丁小涛，卜立君，金海军，何立中，张样平，余纪柱∗

(1 上海农业科学院设施园艺研究所，上海201403；2 上海孙桥溢佳农业技术股份有限公司，上海201300；3上海绿立方农业发展有限公司，上海201210)

崔佳维，张红梅，丁小涛，等.不同营养液配方对浅液流栽培青菜生长及品质的影响[J].上海农业学报，2020，36(4)：53-59

浅液流栽培(Nutrient film technique，NFT)模式因根际环境好，生长速度快、占用空间小、可标准化操作、产品卫生安全等特点逐渐成为绿叶蔬菜周年生产的优选模式[1-4]。 因绿叶蔬菜保存时间短、运输困难等原因上海绿叶菜主要靠本地供给，自给率稳定在90%左右，青菜是上海市民喜食的叶菜类型，与鸡毛菜一起约占地产绿叶菜上市量的45%[5]。 青菜品种繁多，季节适应性有所差异，上海春末温室内气温已出现30 ℃以上的高温，青菜在高温条件下易出现徒长、株形变散的现象，商品性降低，选择束腰性好、产量高、抗病性好的青菜品种是NFT 青菜周年生产的关键。

营养液配方的选择是水培蔬菜的核心技术，选择适宜的营养液可以提高养分利用效率，增加蔬菜的产量，改善口感和品质。 王瑞等[6]研究发现，与Hogland、日本园试和华南农大叶菜A 相比，日本山崎配方的营养元素利用效率最高。 戴希刚等[7]研究发现，供试的8 种营养液配方中，日本山崎配方的红菜薹主薹和侧薹的单薹重、叶宽和叶长显著高于其他配方，维生素C、可溶性蛋白等品质指标同样优于其他配方。

关于叶菜无土栽培营养液配方筛选试验很多，但大多没有对营养液EC 值和pH 进行严格控制，造成变量中有营养液浓度和元素吸收效率的干扰。 本试验每天进行营养液EC 和pH 调控，保证三个营养液池的EC 和pH 维持相同的水平，测算青菜整个生长期营养液母液和磷酸添加量，在探究不同营养液对青菜生长和品质影响的同时，筛选肥料利用率更高和pH 更稳定的营养液配方，更适用于智能化NFT 营养液栽培系统。

1 材料与方法

1.1 试验材料

6 个青菜品种：‘BF144’由天津科润蔬菜研究所提供，‘华樱’由广东省良种引进服务公司提供，‘超华2 号’由上海众鑫农业科技有限公司提供，‘华王’由上海瑞奇种业有限公司提供，‘植润59’由上海驭润农业科技有限公司提供，‘新夏青3 号’由上海市农业科学院提供。

以A、B、C 三种配方为水培营养液配方，营养液大量元素配方如表1 所示，配方B 为华南农大叶菜B配方，其余两个为自创配方，微量元素配方相同，含量如表2 所示。

表1 营养液大量元素配方Table 1 Large element formula mmol·L -1

表2 营养液微量元素配方Table 2 Trace element formula μmol·L -1

1.2 试验方法

试验于上海绿立方农业发展有限公司孙桥基地进行，于人工气候室内采用人工光育苗，于玻璃温室内采用新型NFT 水培模式栽培。

育苗：于2019 年4 月11 日将青菜种子播种到288 孔的穴盘中，放置在人工气候室内育苗。 人工光由深圳市佳讯光电子有限公司生产的LED 提供，光照强度为180 μmol∕(m2·s)，光谱为红∶蓝∶绿=2∶1∶11，光照周期为16 h 光期，8 h 暗期。 育苗基质为泥炭∶珍珠岩=2∶1，采用潮汐式灌溉方式，水溶肥为上海芳甸生物科技有限公司生产的‘方润’大量元素水溶肥料，EC 为1.5 mS∕cm，pH 为5.5。

栽培：待幼苗生长到2 叶1 心(15 d)，于2019 年4 月26 日选取长势均匀的幼苗定植于栽培床上。6 个青菜品种，3 个营养液配方，共18 个处理，每个处理3 组重复，每个重复24 株。 NFT 轨道式栽培床长490 cm、宽155 cm，营养液配置于营养液池(长70 cm、宽43 cm)中，营养液在栽培床与营养液池中循环流动，白天(6：00—18：00)间歇20 min，循环10 min，夜间(18：00—次日6：00)间歇2 h，循环10 min。 每天用便携式EC 和pH 计测定营养液池内EC 和pH 的变化，保持幼苗期(4 月26 日—5 月6 日)EC 为1.5—1.7 mS∕cm，后期(5 月7—22 日)EC 为1.8—2.0 mS∕cm，pH 维持在6—6.5。

1.3 指标测定

于5 月23 日每个处理选取6 株长势一致的青菜测定其生长指标。 株高为根颈部到最高点的垂直高度；将根部剪下洗净擦干，用直尺测定根部长度，用精度为0.01 的天平测定地上部和根部的鲜质量，将地上部和根部放置于烘箱中，75 ℃烘干至恒重，用万分之一天平测定地上部和根部的干质量；选取每株叶面积最大的叶片测定叶片长(叶片长不包括叶柄长度)和叶片宽，叶片数为叶长超过3 cm 的叶片总数；由前面测定数据计算得出各自的地上部干物率(地上部干质量∕地上部鲜质量)和根冠比(根部干重∕地上部干重)。

5 月24 日每个处理选长势一致的植株，采第5 片真叶叶片，去掉叶柄叶脉于液氮研磨机中研磨，放置于-20 ℃冰箱内保存待测。 可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸的测定分别采用李合生的考马斯亮蓝G-250 染色法、蒽酮比色法和茚三酮溶液显色法[8]；亚硝酸盐含量的测定采用盐酸萘乙二胺法[9]。

1.4 数据处理

数据处理与显著性分析采用SPSS 18.0 软件，P＜0.05 表示差异显著；柱状图采用Origin 8.6 软件绘制。

2 结果与分析

2.1 不同营养液配方对青菜地上部形态和商品性的影响

青菜的株高主要由品种决定，‘新夏青3 号’株高明显低于其他品种，且差异显著，除配方B 和配方C条件下的‘植润59’外，‘BF144’‘华樱’‘超华2 号’‘华王’和‘植润59’的株高无显著性差异。 同品种条件下，除配方A 处理的‘植润59’与其他两个配方相比有较大的株高，其他品种青菜的株高不受配方变化的影响(图1，表3)。

叶片形态和叶片数主要受品种的影响，除‘BF144’外，其他品种的青菜叶片长和宽在不同营养液配方处理下无显著差异(图2)。 根据最大叶片长和宽，不同品种青菜叶片从大到小的顺序为‘华王’ ＞‘超华2号’ ＞‘新夏青3 号’ ＞‘华樱’ ＞‘植润59’ ＞‘BF144’，其中‘BF144’叶片最小，其他品种叶片大小无显著差异。 除‘华樱’外，营养液配方的变化对青菜的叶片数无影响。 以配方C 为例，青菜的叶片数从多到少的顺序为‘华樱’ ＞‘BF144’ ＞‘新夏青3 号’ ＞‘植润59’ ＞‘华王’ ＞‘超华2 号’。

同种青菜在不同配方条件下的商品性差异不大，配方C 处理的青菜束腰性更好。 所有品种青菜的生长势均较强；除‘超华2 号’外，其他品种的青菜整齐度佳，一致性好；除‘植润59’株形略散，束腰性一般外，其他品种的束腰性均较好；‘华樱’‘植润59’和‘新夏青3 号’的直立性好，不易倒伏，‘BF144’次之，‘超华2 号’和‘华王’茎秆长，易倒；所有品种叶形相似，‘BF144’‘华樱’和‘植润59’叶形偏椭圆形，‘超华2 号’‘华王’和‘新夏青3 号’偏卵圆形；所有品种的叶色和叶柄色均为绿色；‘超华2 号’和‘华王’叶片较大，‘华樱’‘植润59’和‘新夏青3 号’次之，‘BF144’叶片较小。 综合各项品相指标，‘华樱’‘植润59’和‘新夏青3 号’商品性较好。

表3 不同品种青菜商品性状对比Table 3 Comparison of commodity characters of different pakchoi cultivars

2.2 不同营养液配方对青菜地上部鲜质量、干质量和干物率的影响

营养液配方的变化对不同品种青菜的生物积累量有着不同的影响(图3)。 如‘BF144’‘超华2 号’‘华王’和‘植润59’的地上部鲜质量均在配方A 处理下最大，其中‘BF144’‘超华2 号’和‘植润59’地上部鲜质量从大到小的顺序为配方A ＞配方C ＞配方B；而‘华樱’和‘新夏青3 号’的地上部鲜质量于配方C 处理下最大；配方B 处理下，各个品种的青菜鲜质量均处于较低的水平。 除‘华樱’外，不同营养液配方处理对青菜地上部干质量无显著影响。

不同青菜品种具有一定的季节适应性，与陆地栽培青菜不同，水培青菜具有更高的含水量，含水量较高的青菜品种在采收时叶片更易断裂，采收后失水速度快，保鲜更为困难，因此在选择水培适种青菜品种时，要考虑青菜的含水量。 除‘华王’外，配方B 处理的青菜具有最高的干物率，除‘华王’外，配方B 处理的青菜干物率高于配方A 和配方C，其中‘BF144’在配方B 处理下分别比配方A 和配方C 的干物率高21.5%和15.7%，‘华樱’在配方B 处理下分别比配方A 和配方C 的干物率高14.1%和11.4%，其他品种差异不显著。

2.3 不同营养液配方对青菜根系生长的影响

如图4 所示，相同品种条件下，配方C 处理的青菜根长均高于其他两个处理，其中‘华樱’‘华王’和‘植润59’根长从大到小的顺序为配方C ＞配方B ＞配方A，配方C 与配方A 差异显著；‘BF144’‘超华2号’和‘新夏青3 号’根长从大到小的顺序为配方C ＞配方A ＞配方B，三个配方处理差异不显著。 所有品种的配方A 和B 处理均无显著差异。 不同品种之间对比，以配方C 为例，根长从大到小的顺序为‘植润59’ ＞‘华王’ ＞‘华樱’ ＞‘BF144’ ＞‘超华2 号’ ＞‘新夏青3 号’。 除‘华樱’根部干质量在不同配方条件下有差异外，其他品种的根部鲜质量和干质量不受配方变化的影响，且在不同配方条件下，不同品种青菜的根系干鲜质量没有一定的规律，不具有品种优势。

青菜的根冠比主要受品种的影响，相同品种条件下，根冠比无显著差异。 以配方C 为例，不同品种的根冠比由大到小的顺序为‘新夏青3 号’ ＞‘植润59’ ＞‘BF144’ ＞‘超华2 号’ ＞‘华王’ ＞‘华樱’，其中‘新夏青3 号’‘植润59’和‘BF144’之间无显著差异，‘超华2 号’‘华王’和‘华樱’无显著差异。

2.4 不同营养液配方对青菜营养品质的影响

在不同营养液配方条件下青菜的营养品质各不相同(图5)。 不同品种青菜可溶性糖含量对配方变化的响应存在差异。 ‘BF144’‘华王’和‘新夏青3 号’在配方B 处理下的可溶性糖含量明显高于配方A 和配方C：配方B 处理下‘BF144’可溶性糖分别比配方A 和配方C 高139.72%和66.5%；配方B 处理下‘华王’可溶性糖分别比配方A 和配方C 高69.71%和58.7%；配方B 处理下‘新夏青3 号’可溶性糖分别比配方A 和配方C 高64.27%和70.58%。 ‘华樱’‘超华2 号’和‘植润59’在不同配方下可溶性糖含量无显著差异。 不同品种之间，‘BF144’可溶性糖含量整体水平较高，‘植润59’最低。 ‘超华2 号’‘华王’和‘新夏青3 号’可溶性蛋白对不同配方的响应大致相同，可溶性蛋白含量从高到低为配方A ＞配方B ＞配方C。 ‘华樱’在配方B 处理下可溶性蛋白含量最高，‘植润59’在配方A 和配方C 条件下可溶性蛋白均有较高的水平。 除‘植润59’外，配方C 处理的青菜可溶性蛋白含量均处于较低的水平。 各处理间青菜游离氨基酸含量无规律，以配方B 的‘华王’，配方C 的‘植润59’和‘新夏青3 号’较高。 ‘超华2 号’‘华王’‘植润59’和‘新夏青3 号’于配方B 处理下亚硝酸盐含量最低，且与其他配方处理差异显著，配方A 和配方C 处理的青菜亚硝酸盐含量在不同品种间表现不一，不具有规律性。

2.5 营养液母液及磷酸用量

为保证3 个营养液池EC 和pH 维持一定的数值，每天通过添加清水、营养液母液和磷酸进行调控。定植后整个生长期清水、营养液母液和磷酸用量如表4 所示。 配方A 营养液池耗水量、耗母液量和耗酸量均最高，配方B 次之，配方C 最少。 配方C 的耗水量分别比配方A 和配方B 少10.5%和3%，耗酸量分别比配方A 和配方B 少25.6%和13.5%；从矿质元素总添加量看(表5)，配方C 总体用肥量最少。 配方B 处理青菜产量较低，配方A 和配方C 处理的青菜产量无显著性差异，说明配方C 水肥利用率高，营养液pH 更为稳定。

表4 清水、营养液母液及磷酸用量Table 4 Consumption of water,concentrated nutrient solution and phosphoric acid

表5 矿质元素总添加量Table 5 Amount of mineral element added mol

3 结论与讨论

春末(5 月份)已过青菜易抽薹的季节，但已出现散叶现象，并非所有品种的商品性均能满足市场需求。 本研究在前期筛选的基础上，选择束腰性良好，商品性佳的6 个青菜品种进行对比试验，结果发现6个品种青菜的生长势俱佳，但在商品性上存在一定的差异性。 ‘超华2 号’和‘华王’具有较高的产量，但直立性差，容易倒伏，且市场商品性一般；‘BF144’具有良好的束腰性，但叶片较小，茎叶比高，商品性不佳；‘华樱’‘植润59’和‘新夏青3 号’直立性良好，不易倒伏，叶片大小中等，整齐度好，商品性较优，是上海春末NFT 适种品种。 不同品种青菜的品质随配方的变化而变化，不具有规律性。

营养液元素配比主要影响青菜的产量、根系的形态和营养品质的积累。

氮素是蔬菜产量的重要保证，参与植物细胞分裂和新细胞形成过程所需蛋白质的形成，参与叶绿素的组成，从而影响细胞的增殖和光合产物的形成，适当增加氮肥施用量可以提高蔬菜的产量[10]。 张盛林等[11]发现，氮、磷、钾对番茄椒产量影响的顺序为氮肥＞磷肥＞钾肥。 薛莲等[12]同样发现，不同氮磷钾肥料配比显著影响甘蓝的生物质量和产量以及养分利用率，其中氮肥的影响最大，其次是磷肥和钾肥。 水培菠菜试验中发现，含氮量较高的两个配方处理的菠菜产量明显高于其他两个配方[6]。 本试验中含氮量较高的配方A 和配方C 处理的大多数品种青菜的地上部干、鲜质量高于配方B。

钙离子通过诱导根系细胞内源激素信号变化调控根系发育，钙离子缺乏易导致根系伸长受阻而又高度分枝[13]。 研究发现，外源Ca2+处理可以提高逆境条件下辣椒[14]、山定子[15]和番茄[16]等的根系活力，降低根系电解质渗出，改善根系生长状况。 试验中，配方C 中根系长势最好，长度显著高于其余两个配方，可能是配方中钙离子浓度较高的原因。

元素配比影响植物的营养品质。 钾元素可以提高蔗糖磷酸合酶活性，参与钾离子通道的建成等，促进植物中果糖、蔗糖和葡萄糖的积累[17-18]，提高钾的施用量，可以显著提高甜瓜的可溶性糖含量[19]；雾培生菜试验中，钾含量较高的华南农大叶菜B 配方与其他四个配方相比具有最高的可溶性糖含量[20]。 本试验中，华南农大叶菜B 配方(配方B)处理的青菜与其他两个配方相比同样具有较高的可溶性糖含量。配方B 中钾元素含量较高，可能是青菜可溶性糖含量较高的原因。 过量食用亚硝酸盐可能会导致毒性效应，甚至形成致癌物质——亚硝胺[21]。 叶菜属于硝酸盐富集型蔬菜，叶菜中硝酸盐含量和亚硝酸盐含量呈正相关[22]，铵态氮和硝态氮是植物吸收氮元素的两种形式，两者之间存在一定的竞争关系，铵态氮的离子取代效应能抑制硝态氮的积累，增加肥料配方中铵态氮∕硝态氮的比例可以显著降低蔬菜中硝酸盐的含量[23-24]。 《GB 18406.1—2001 农产品安全质量无公害蔬菜安全》要求蔬菜中亚硝酸盐含量不得超过4 mg∕kg，配方A 处理下的‘超华2 号’超过这一数值，说明配方A 有使青菜中亚硝酸盐超标的可能，配方B 和配方C 处理下的青菜亚硝酸盐均符合安全标准，这可能与配方A 中硝态氮比例较高有关。 综合营养品质可知，配方A 营养综合品质较差，配方B 处理的青菜可溶性糖含量高，亚硝酸盐积累少，与其他两个配方相比具有最好的品质，配方C 处理的青菜综合品质较好，符合无公害蔬菜标准。

水培蔬菜作为上海新型农业的一部分，更应在提高产量和品质的同时，提高资源利用效率，选择节水节肥的营养液配方。 本试验中，配方C 处理的青菜具有较高的产量，优良的商品性和良好的品质，且耗肥和耗水量最少，是青菜NFT 栽培的适宜配方。

综合青菜品种比较和营养液配方对比，上海春末NFT 栽培应选择的青菜品种为‘华樱’‘植润59’和‘新夏青3 号’，适宜的营养液配方为配方C。