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植物工厂条件下奶油生菜最佳氮浓度筛选

范文

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摘要：以奶油生菜为试验材料，在人工光型植物工场设施条件下进行水培试验，通过研究不同N元素浓度对奶油生菜生长发育的影响，得出了相应的变化规律。同时以奶油生菜的叶面干重、叶面鲜重、根部干重、根部鲜重、根冠比为构成因素，观察不同N浓度条件下奶油生菜生长发育的情况。研究结果表明在N3水平条件下，叶面鲜重最大，产量最高，奶油生菜品质相对较好。

关键词：奶油生菜;植物工厂;生长发育;根冠比

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.204

奶油生菜属菊科莴苣属，为形成叶球或嫩茎的一二年生草本作物，因其所含膳食纤维和维生素C较多，具有消除多余脂肪的功效，故又叫减肥生菜。因其奶油生菜含有丰富的莴苣素和甘露醇等有效成分，味微苦，具有镇痛催眠、降低胆固醇、辅助治疗神经衰弱、有利尿和促进血液循环的功效，备受广大消费者喜爱。由于传统大田作物过量施水施肥导致土壤流失、环境恶化、病虫害频发等一系列问题，使得传统大田种植或日光温室栽培所产出的奶油生菜无论是从产量上还是从品质上都不能满足人们日益增长物质文化的需求[1-3]。因此，奶油生菜工厂化立体式栽培迫在眉睫[4]。

奶油生菜在生长发育过程中对氮元素要求相对较高，在缺氮情况下会抑制奶油生菜叶面的分化，造成减产现象;氮元素浓度过高则会抑制奶油生菜根系的正常生长发育，同样也会影响产量。因此，合理的氮肥用量对奶油生菜的优质、丰产具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料和试验地介绍

供试材料“奶油生菜”购选自北京华蔬种植有限公司，为国外引进的沙拉生菜品种。该试验供试场所为云南农业大学人工光型植物工厂实验室。

1.2 试验设计

1.2.1 水培试验设计

试验于2018年9月15日-2018年9月30日进行育苗，育苗基质采育苗棉（规格为28cm×22cm×2.6cm）育苗，10月1日进行定植，10月28日进行采收，在云南农业大学人工光型植物工厂实验室进行。

1.2.2 营养液配方

在总结前人研究成果的基础上，根据奶油生菜生长发育特征，在传统山崎配方（表1）的基础上设置N1（3mmol/L）、N2（4mmol/L）、N3（6mmol/L）、N4（8mmol/L）及N5（9mmol/L）五个氮元素浓度梯度，微量元素则采用通用配方（表2）。

1.2.3 测定项目

（1）植株根/叶部鲜重：取样后用清水冲洗干净，用吸水纸吸干植株上残留的水分，用0.01g电子天平进行称重，每个处理取3株并取其平均值;

（2）植株根/叶部干重：将称重过的植株放入烘箱，并在105℃下杀青30min，最终放在75℃条件下烘至恒重，然后用0.001g天平进行称重。

（3）根冠比：指奶油生菜根部部分与叶面部分的鲜重或干重的比值。它的大小反映了水培奶油生菜根部部分与叶面部分的相关性。

2 试验结果与分析

2.1 不同N浓度对奶油生菜生长的影响

奶油生菜干物质重量是其在全光谱LED光源条件下进行光合作用积累的结果，图1为不同氮元素浓度条件下，奶油生菜干物质重量的积累过程线。在奶油生菜的整个生长发育周期内，干物质重量是随时间的持续增长不断增大的。奶油生菜干物质重量增长速率较快的时段发生在定植后的第21-28d，并在收获前达到最大量。经试验研究分析得出，当氮元素浓度为N3时更有利于奶油生菜的生长发育，并且随生育期的增长，奶油生菜干物质积累量与其他氮元素浓度处理条件下相比其差异越来越显著。

由表3可以看出，随氮元素浓度的增加，奶油生菜叶面积、根干重、根鲜重、叶面部分干重、叶面部分鲜重以及根冠比均呈现先增大后减小的趋势。当氮元素为N3水平时，奶油生菜根干重、根鲜重、地上部分干重、地上部分鲜重均达到最大值，叶面部分干、鲜重分别高出N1水平和N5水平处理下63.94%、67.15%和55.40%、58.87%，并且各氮水平处理下地上部分干重和鲜重差异都比较显著。研究结果表明适量浓度的氮元素能够促进奶油生菜的生长发育并提高其总产量，过高浓度氮元素或者过低浓度氮元素都不利于奶油生菜生長发育。

2.2 不同氮元素浓度对奶油生菜品质的影响

人体从蔬菜中摄取的硝酸盐含量约占摄入总硝酸亚含量的81.2%[5]，而硝酸盐的还原态亚硝酸盐通常会与胺反应生成对身体健康产生极大危害的致癌物质—亚硝胺。从表4可以看出，奶油生菜体内的硝酸盐含量随着氮元素浓度的增大呈现先增加后减小的现象，并且在N4水平处理下达到最大。除了N5水平处理外，N4水平处理与其他水平处理差异比较显著，分别比N1水平处理和N5水平处理高出38.12%和5.30%。随氮素浓度的增加，生菜中维生素C的含量不断增加。在N5水平处理下，维生素C的含量明显高于N1水平处理、N2水平处理和N3水平处理。可溶性糖含量随氮元素含量的增加呈现先缓慢增大后显著减小的趋势，并在N3水平处理时，可溶性糖的含量达最高水平，其值高出最低含量57.02%，并且与其他浓度处理也有显著的差异。可溶性蛋白含量则呈现随氮元素水平的增加不断增大的趋势，N1水平处理和N2水平处理下，可溶性蛋白与其他水平处理间存在差异显著，N5水平处理下显著高出N1水平处理138.66%，但是随着氮元素浓度水平的不断增加，可溶性蛋白含量的增加幅度呈现不断减小的趋势。其差异性影响详见表4。

3 结论

本实验中，通过对传统山崎配方的基础上设置5个不同氮浓度水平对水培奶油生菜生长发育的影响试验。研究结果显示：N3浓度水平条件处理显著提高了奶油生菜产量;N1水平条件下奶油生菜体内硝酸盐含量最低，且随氮元素浓度的增大呈现先升高后下降;可溶性糖呈现先增大后减小的趋势，并在N3浓度条件下取得最大值;可溶性蛋白含量及VC均随氮元素浓度的增大其含量不断增大，且在N5水平时取得最大值。

结合以上各浓度条件下对奶油生菜生长发育及品质的影响，实验结果表明：传统山崎配方条件下，N3浓度为奶油生菜生长发育及品质调控最佳的N元素浓度。

参考文献：

[1]魏灵玲，杨其长，刘水丽.LED在植物工厂中的研究现状与应用前景[J].中国农学通报，2007（11）：408-411.

[2]杨其长.供给侧改革下的设施园艺将如何发展？[J].中国农村科技，2016（05）：40-43.

[3]刘庆鑫，方慧，李宗耕，杨其长，魏灵玲，程瑞锋.自然光植物工厂多层立体栽培补光对生菜产量和品质的影响[J].中国农业大学学报，2019，24（01）：92-99.

[4]刘文科，杨其长.人工光在植物工厂中的应用[J].照明工程学报，2014，25（04）：50-53+61.

[5]艾绍英，杨莉，姚建武等.蔬菜累积硝酸盐的研究进展[J].中国农学通报，2000（05）：45-46.

作者简介：欧福超（1991-），男，河南周口人，硕士研究生在读，研究方向：农业工程。

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