不同营养液浓度和喷雾频率对雾培香菜生长的影响

尹佳莉，杜红斌，王淑婷，邵国莉，李文新，刘 航

（塔里木大学园艺与林学学院，新疆维吾尔自治区 阿拉尔 843300）

气雾栽培又叫雾培，是将植物所需营养物质以雾化的形式直接施用在植物根系上[1]。该方式的原理为利用雾化设备处理水分、养分和肥料等物质，将植物根系完全暴露在封闭且避光的环境中，通过自动控制系统定时定量的为根系提供养分，使其得到充足的营养物质完成自由生长，同时雾化设备通过分解空气中的氧气来解决传统水培时的氧肥供应矛盾[2-4]。利用雾培技术能够为作物生长提供最佳条件，使作物实现绿色、高产、优产，是推动现代化农业建设的主要途径之一[5-7]。本试验研究了3 种营养液浓度和喷雾频率影响下的香菜植株生长发育情况，初步探索了有利于香菜植株生长的营养液浓度和喷雾频率，为雾培香菜的营养液供给提供了一定参考。

1 材料与方法

1.1 试验环境概况

本试验于2021 年9 月23 日育苗，10 月13 日定植，至11月17日结束，在塔里木大学园艺试验站连栋温室进行。试验期间，温室内温度为16℃～30℃，湿度为40%～50%。光照来源于日光照射，每日光照时间为9 h左右。

1.2 试验设备

本试验采用梯形式雾培栽培床设备，由营养液桶、恒压稳压泵、过滤器、供液管路、回流管路、雾化喷头、时间继电器等组成，可自动控制营养液供给。香菜植株定植在雾培定植版上，种植密度为22 cm×10 cm，试验设计安排表见表1。

表1 试验设计安排表Tab.1 The test design schedule

1.3 试验设计

试验采用“山东大叶”香菜品种作为试验材料，在2.5 cm×2.5 cm×2.5 cm 的正方体海绵块的正中间进行刀刻划处理，形成一条可以播种的裂缝，种子经过消毒催芽后播入其间，处于既保湿又透气的海绵环境中，再把海绵块放置在盘中进行水培，每3 d 浇水一次，保证海绵块湿润，等待80%植株露出第1 片真叶后进行定植。试验设置3 个浓度梯度，分别为：C1:25%～50%；C2：50%～75%；C3：75%～100%；3 个喷雾间隔：F1：40 s/3 min（日间），20 s/3 min（夜间）；F2：40 s/5 min（日间），20 s/5 min（夜间）；F3：白天40 s/7 min（日间），20 s/7 min（夜间），共设9个处理。营养液配方见表2。

表2 营养液生产配方Tab.2 The production formula of nutrient solution

按照上述配方配制理论EC 值为1.7 ms/cm，上述配方的氮源按照铵氮与硝氮2∶8比配。

1.4 数据测定与分析

香菜定植后前7 d 喷水，进行缓苗，缓苗7 d 后按照试验设计进行营养液喷雾，喷雾7 d后开始测定株高、茎粗、根长、叶片数等生长指标，喷雾第28 d 进行采收并测定其产量和硝态氮含量、维生素C 含量和根系活力等生理指标，硝态氮含量采用比色法进行测定[8]，维生素C 含量采用2，6-二氯靛酚滴定法进行测定，根系活力采用TTC法[9]进行测定。

本试验数据使用Excel2019 处理数据和绘制表格与图形，SPSS25.0软件进行统计分析，Duncan 法多重比较，显著水平P=0.05。

2 结果与分析

2.1 不同处理下雾培香菜生长情况变化

对雾培香菜整个生长期株高生长情况进行分析可以得出，见图1，在营养液浓度和喷雾频率两因素的影响下，雾培香菜在生长期的第7 d，C2F2处理下的株高最高，为74.47 mm，与C1F3、C3F1、C3F2、C3F3处理间无显著差异。C2F3处理下的株高最矮，为46.86 mm，与C2F2处理有显著性差异，与其他处理间差异不明显；14 d时，C1F2处理下的香菜植株株高为95.94 mm，与C1F1、C2F1、C2F3处理间差异显著，在7～14 d 中，C1F2处理生长量明显高于其他处理，增长了41.1 mm，C2F1处理下的香菜植株在这7 d 中几乎没有增加，与C1F2、C1F3、C2F2、C3F2、C3F3处理差异显著，在植株生长前期，较低的营养液浓度和适中的喷雾间歇频率，有利于植株株高快速增长；在植株生长的第21 d，C2F2处理下的植株株高表现最佳，为115.92 mm，与C1F1 处理和C2F1处理间差异显著，前期表现最佳的C1F2处理在14～21 d 中株高增长量较少，仅增加了2.81 mm，低浓度营养液在香菜植株生长的14～21 d已经难以满足植株的需求；植株生长的第28 d 时，各处理下的香菜植株株高生长量较21 d均无显著增加，香菜植株株高进入生长末期，此时表现最佳的为C2F2处理，但与C3F2处理间无显著差异。总体来看，C2F2处理下的香菜植株株高在9 个处理中表现最好，C2F1处理下的香菜植株株高在28 d 中增加量较少，表现最差，中浓度的营养液和过快的喷雾频率反而对香菜植株株高的增长有抑制作用。

图1 不同处理下株高变化Fig.1 The changes of plant height under different treatments

由图2可以看出，雾培香菜植株生长的第7 d，C2F3处理的香菜植株茎粗最粗，为0.8 mm，与C1F3处理和C3F3处理没有显著差异，与其余处理间都存在显著差异，其次为C1F3和C3F3处理，且两处理之间无显著差异，香菜植株茎粗最细的是C3F2处理，为0.44 mm，与C2F2处理无明显差异，与其他各处理间都存在显著差异。在雾培香菜植株生长的第14 d，C2F2处理下的香菜植株茎粗最粗，为1.07 mm，较第7 d 增加了0.53 mm，与C1F3处理和C2F3处理间无显著差异，与其他处理间差异明显，C1F2处理下的香菜植株在7～14 d 内增加量也较大，共增加了0.28 mm，C3F2处理下的香菜植株茎粗表现最差，为0.47 mm，除C2F1处理外，与其他处理均存在显著差异。在雾培香菜植株生长的第21～28 d，C3F2处理下的香菜植株茎粗增长量明显高于其他处理，14 d 共增加了0.66 mm，C1F2处理下的香菜植株表现一直最佳，最终表现为C1F2＞C3F2＞C2F2＞C2F3＞C3F3＞C1F3＞C3F1＞C1F1＞C2F1。雾培香菜植株生长的0～14 d，C2F3处理和C2F2处理下的香菜植株较其他处理有一定的优势，在14 d后直至采收，C1F2处理下的香菜植株茎粗表现与其他处理有显著差距，C2F1处理在香菜植株生长的整个阶段均表现不佳。

图2 培养基pH值对悬浮细胞生长及总黄酮合成的影响Fig.2 The effect of pH value of culture medium on growth of suspension cells and synthesis of total flavonoids

图2 不同处理下下茎粗变化Fig.2 The changes of lower stem diameter under different treatments

根系良好的生长发育是保证蔬菜品质的重要基础，由图3可以看出，雾培香菜植株生长的前7 d，C3F3处理下的香菜植株根长表现最好，为60.95 mm，与C1F1处理和C2F2处理外的其他处理均有显著差距，其次是C1F1处理，为57.25 mm，C2F2处理下的香菜植株根长与C1F1处理下的香菜植株根长差距很小，仅差2.15 mm，C3F1处理下的香菜植株根长最短，为35.28 mm，与C1F1处理和C3F3处理之间存在显著差异；在雾培香菜植株生长的14 d 时，C1F2处理下的香菜植株根长较7 d 增长了22.27 mm，表现最优，C1F1、C1F2、C2F2、C3F3四个处理与其他五个处理间存在一定差异，C2F3处理表现最差，为41.56 mm，与C1F2、C2F2、C3F3处理间存在显著差异；雾培香菜植株生长21 d时C1F2处理下的香菜植株根长为78.14 mm，与C2F1处理和C3F1处理间存在显著差异，其次是C2F2处理，为70.25 mm，其余处理间均无显著差异；在雾培香菜植株生长的第28 d，C2F2处理下的香菜植株根长表现最优，为90.58 mm，较21 d 增长增长了20.33 mm，与其他处理间均存在显著差异，C3F1处理表现最差，为50.28 mm，与C2F1处理间无差异。在雾培香菜植株整个生长期内，C2F2处理下的香菜植株根长最长，C3F1处理表现最差，在整个生长期内根长只增加了15.55 mm，过高浓度的营养液和较多的施用量明显抑制了香菜植株根长的生长。

图3 不同处理下根长变化Fig.3 The changes of root length under different treatments

由图4 可以看出，雾培香菜植株生长前7 d，各处理下的叶片数均为2.4片左右，无差异；在14 d时，C2F2处理下的香菜植株叶片数最多，为3.35 片，与C1F1、C2F1和C3F1处理间存在显著差异，其次为C3F2处理，为3.33 片，二者间无明显差异，C2F1的叶片数最少，为3.1片。在雾培香菜植株生长的第21 d时，C2F2处理下的香菜叶片数最多，为4.63 片，与C3F2处理之间无差异，与C1F1、C2F1和C3F1处理间差异显著。在雾培香菜植株生长的28 d，C3F2处理下的叶片数超过C2F2处理，表现最优，叶片数为5.63 片，与C1F2处理和C2F2处理间无显著差异，与其他处理间均存在显著差异。

图4 不同处理下叶片数变化Fig.4 The changes of leaf number under different treatments

2.2 不同处理下雾培香菜生长期生理特性变化

对香菜植株生长期叶片叶绿素的变化进行分析，在香菜植株生长的第7 d，C1F1、C1F3和C3F1三个处理下的香菜植株叶片叶绿素SPAD 值基本一样，都为28 左右，三者间无差异，与C2F2处理和C3F2处理间存在显著差异，其次为C1F2处理，叶绿素SPAD 值为24.75，C3F2处理表现最差，叶绿素SPAD 值为18.79，与C2F2处理和C2F3处理间无明显差距，与其余处理间均存在显著差异；14 d时，C1F3处理下的香菜植株叶片叶绿素SPAD 值最高，为31.88，与C1F2处理和C3F3处理间无差异，与C1F1、C2F1、C2F2、C3F1和C3F2处理间无显著差异，与C2F3处理差异显著，C3F2处理下的香菜植株叶片叶绿素SPAD 值较7 d有明显的增加，增加了9.89，C2F3处理表现最差，叶绿素SPAD值为23.91；在香菜植株生长的第21 d，各处理下的香菜植株叶片叶绿素都没有明显增加，其中，C2F1处理和C3F2处理下香菜植株叶片叶绿素SPAD 值已经开始降低；28 d 时，C1F1、C1F3、C2F3、C3F1、C3F3五 个 处 理 下 的 香 菜 植 株 叶 片 叶 绿 素SPAD 值还有一定增加，其余处理叶绿素SPAD 值已有明显下降（图5）最终C3F3处理下的香菜植株叶片叶绿素SPAD 值最高，为35.98，与C1F1、C2F1和C3F1处理间无差异，与C1F2处理和C2F2处理间无明显差异。综上所述，高浓度营养液以及低间歇频率更有利于香菜叶片叶绿素的形成与积累。

图5 不同处理下叶绿素SPAD值变化Fig.5 The changes of chlorophyll SPAD value under different treatments

由表3 可以看出，C2F2处理对香菜生长过程中硝态氮的含量增加影响效果最显著，与C1F3、C2F3、C3F1、C3F2处理之间无明显差异，与C1F1、C1F2、C2F1、C3F3处理间的差异较为显著，四种处理对硝态氮的积累无显著影响，C3F3处理硝态氮的含量为1.893 mg/g，比C2F2处理高2.67 倍；各处理对香菜维生素C 含量的影响存在显著差异，C2F2处理可提高香菜维生素的含量，最大值达0.275 mg/g，其次是C3F2处理，二者之间无明显差异，与其他处理间有明显差异，维生素含量由高到低分别 为C2F2＞C3F2＞C1F2＞C3F3＞C1F1＞C2F3＞C1F3＞C2F1。在根系活力方面，C2F3处理的根系活力最强，与其他处理之间存在显著性差异，C3F3处理的香菜根系活力最差，与C1F1、C1F2、C3F2处理之间无明显差异，香菜根系活力比T6 处理的低3.96倍，根系活力强度从大到小排名为C2F3＞C2F2＞C1F3＞C3F1＞C2F1＞C1F1＞C1F2＞C3F2。

表3 不同处理下香菜生理特性Tab.3 The physiological characteristics of coriander under different treatments

2.3 不同处理下雾培香菜的产量比较

在雾培香菜植株生长的第28 d 对其进行采收，每个处理选择30 株长势大小均匀的香菜进行采收并测定其产量。通过计算得出，C2F2处理下的香菜产量最高，为2 660.13 kg/0.067 hm2，其次是C1F2处理，产量为2 055.56 kg/0.067 hm2，C3F2和C3F3处理下的香菜产量都在1 500 kg/0.067 hm2左右，C2F3处理下的香菜产量最低，为540.94 kg/0.067 hm2（表4）。各处理下的香菜产量排序为：C2F2＞C1F2＞C3F3＞C3F2＞C2F1＞C3F1＞C1F3＞C1F1＞C2F3。

表4 雾培香菜产量比较Tab.4 The comparison of yield of coriander in fog culture

2.4 雾培香菜生长期的主成分分析

本试验综合考虑营养液浓度与喷雾频率，每处理设置3个梯度，探明雾培香菜在每个处理下的生长状况。将雾培香菜生长期第28 d 的8 项指标进行主成分分析，结果生成了3个特征值＞1 的主成分；贡献率分别为56.07%、18.14%和14.07%，累积贡献率可达88.28%（表5），3 个主成分累计贡献率大于85%，可以作为综合变量来分析雾培香菜的生长情况。株高、茎粗、根长、叶片数、维生素C和根系活力与第1主成分关系紧密。叶绿素在第2主成分上向量值为0.66。硝态氮与第3主成分紧密相关。

表5 香菜各指标的主成分分析Tab.5 The principal component analysis of each index of coriander

图6 香菜各处理聚类分析Fig.6 The cluster analysis of coriander treatment

表6 香菜各指标的主成分得分及综合比较Tab.6 The principal component scores and comprehensive comparison of various indexes of coriander

3 结语

本试验研究发现50%～75%和75%～100%的营养液浓度以及5 min 和7 min 的喷雾间歇频率处理下香菜的综合指标表现较好，50%～75%浓度营养液和5 min 喷雾间歇频率处理下香菜的产量最高。结合主成分分析结果进行综合比较得出，50%～75%的营养液浓度以及5 min 喷雾间歇频率在雾培香菜生长过程中表现最佳。