光照强度温度和连续光照对水培生菜

姜仕豪+党康+章永泰+郑丽+肖玉兰+

摘 要：在人工气候室，以奶油生菜为研究材料，研究了50，100，150，200 μmol·s-1·m-2 4个梯度的光照强度，以及在30℃和25℃两种温度条件下，采收前持续光照对水培生菜生长和硝酸盐积累的影响。试验结果表明，水培生菜的鲜质量和干质量与光照强度呈正相关，与硝酸盐含量呈负相关，最适合生菜生长的光照强度为200 μmol·s-1·m-2。当栽培温度为25℃时，采收前1 d的持续光照就可显著降低生菜硝酸盐含量；当栽培温度为30℃时，采收前持续光照不利于生菜硝酸盐含量的降低。

关键词：生菜；水培；硝酸盐积累；光照强度；温度

中图分类号：S636.2 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2014）12-0036-04

金项目：浙江省嘉兴市科技计划项目（2011AZ1026）；嘉兴市嘉善县科技计划项目（2012B15）

姜仕豪（1982-），男，硕士，助理研究员，主要从事植物微环境调控技术和组织培养方面的研究工作，

生菜别名叶用莴苣，原产于地中海和西亚一带，隋唐时传入中国，随着市场需求的增加，近年来栽培面积迅速扩大。作为设施环境下常用的商业化品种，具有较高营养价值，富含大量的维生素B、C及钙、磷、铁等矿物质[1]。然而设施栽培与露地栽培有很大差异，受人为因素影响较大，设施蔬菜产量提高的同时，也容易造成品质下降和硝酸盐的积累[2]。长期摄入硝酸盐含量较高的蔬菜会增加人们患肠胃癌、高铁血红蛋白等疾病的几率，对人们的健康造成严重危害[3]。

随着人们对饮食安全的注重，对有机蔬菜、无公害蔬菜的需求越来越大。因此，生菜栽培方式也逐渐改进，由最初的露地栽培、大棚栽培，到能够周年稳定生产的人工气候室或植物工厂水耕栽培。生菜生产周期显著缩短，品质得到大大提高，然而硝酸盐问题始终悬而未决。过去对水培生菜硝酸盐积累的研究主要集中在营养液配方的改良，通过适当的铵态氮和硝态氮的使用量可以降低硝酸盐在生菜中的积累[4]。近年来研究发现，环境因素也是影响水培生菜硝酸盐积累的重要原因。周秋月等[5]对基质栽培生菜进行了不同光照强度的研究，结果表明光照强度越高对提高生菜品质和降低硝酸盐含量越有利。为了明确人工光照下，环境因素对水培生菜的生长和硝酸盐积累的影响，我们对水培生菜进行了不同光照强度以及不同温度下采收前持续光照试验，研究了光照强度、温度和连续光照对水培生菜硝酸盐积累的影响，从而为降低水培蔬菜硝酸盐积累提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

生菜品种为奶油生菜（Luctuca sativa L.），营养液均采用分析纯试剂配制。

1.2 试验方法

试验于2013年1~10月，在浙江清华长三角研究院微环境控制技术研究中心人工气候室内进行。生菜种子播种在装有泥炭的穴盘内育苗，待长到2片真叶时，洗净根部基质，定植在立体栽培的水培池中。水培池长120 cm、宽60 cm、高15 cm，每池定植30株生菜，株行距10 cm×15 cm。营养液每2周补充1次，每2 h循环1次，EC值稳定在1.2~1.6 mS/cm。

基本营养液选用改良的Hoagland's配方，具体组成如下：四水硝酸钙945 mg/L，硝酸钾506 mg/"{$匧，，硝酸铵80 mg/L，磷酸二氢钾136 mg/L，七水硫酸镁493 mg/L，七水硫酸亚铁55.6 mg/L，四乙酸二乙胺二钠74.6 mg/L，碘化钾0.83 mg/L，硼酸6.2 mg/L，四水硫酸锰22.3 mg/L，七水硫酸锌8.6 mg/L，二水钼酸钠0.25 mg/L，无水硫酸铜0.025 mg/L，六水氯化钴0.025 mg/L。

①不同光照强度对水培生菜的影响 试验在人工气候室进行，昼温（25±1）℃，夜温（18±1）℃，相对湿度50%~70%，光暗周期比为14L/10D，光照强度分别设50，100，150，200 μmol·s-1·m-2 4个处理，每个处理放置30株苗，重复2次，每次培养45 d。

②不同温度下采收前持续光照对水培生菜硝酸盐积累的影响 试验在人工气候室进行，昼温设（25±1）℃和（30±1）℃ 2种温度条件，夜温（18±1）℃，相对湿度50%~70%，光暗周期比为14L/10D，光照强度为150 μmol·s-1·m-2。分别在采收前5，3，1，0 d进行持续光照，试验共有8个处理，每个处理种植30株苗，重复2次，每次培养45 d。

1.3 测定方法

收获后，随机选取5株奶油生菜测量株高、冠径、地上部鲜质量和根鲜质量、地上部干质量和根干质量、根冠比。生菜干质量按地上部与根部收获，75℃烘干至恒质量，再用天平测定。硝酸盐含量的测定用改进的紫外差减法进行[6]。

所有数据用SigmaSata统计软件ANOVA程序进行统计分析，平均值按Holm-Sidak测验分析进行多重比较，其余操作均在Excel 2007中进行。

2 结果与分析

2.1 不同光强对水培生菜生长和硝酸盐积累的影响

①光强对水培生菜生长的影响 植物的株高、冠径、地上鲜质量和根鲜质量直接反映了生菜的生长状态。从表1中可以看出，不同光照强度下生菜的株高和冠径没有显著差异。植株地上部的鲜质量随着光照强度的增加而明显增加，

200 μmol·s-1·m-2的光照强度处理比50 μmol·s-1·m-2的光照强度处理明显高出179.07%，比

100 μmol·s-1·m-2的光照强度处理高35.80%，与150 μmol·s-1·m-2的光照强度处理之间没有显著差异。根鲜质量也随着光照强度增加而增加，相比50 μmol·s-1·m-2的光照强度处理，100 μmol·s-1·m-2的光照强度处理的根鲜质量增加了235.25%，150 μmol·s-1·m-2的光照强度处理增加了425.17%，200 μmol·s-1·m-2的光照强度处理增加了484.89%，其中150 μmol·s-1·m-2和

200 μmol·s-1·m-2光照强度处理之间没有显著差异。试验中还观察到，在弱光（50 μmol·s-1·m-2）条件下，水培生菜明显徒长，茎秆和叶片细长，冠径大，但地上部鲜质量和根鲜质量较低。随着光照强度的增加，水培生菜生长情况得到改善，当光照强度达到150，200 μmol·s-1·m-2时，植株生长健壮。试验结果表明，光照强度对水培生菜的生长有较大影响，150~200 μmol·s-1·m-2光照强度适合于水培生菜的生长。

②光强对水培生菜干物质积累的影响 植物干质量在一定程度上可反映植物在一段时间内干物质的积累。不同的光照强度显著影响了生菜地上部和根部的物质积累，当光照强度从50 μmol·s-1·m-2增加到200 μmol·s-1·m-2，生菜的地上部干质量、根干质量和全株干质量均显著增加。如图1所示，光照强度为200 μmol·s-1·m-2的处理其地上部、根部、全株干质量分别比50 μmol·s-1·m-2处理增加193.55%、290.00%和206.94%，比100 μmol·s-1·m-2光照强度处理增加56.90%、50.00%和55.63%，比

150 μmol·s-1·m-2处理增加31.88%、5.41%和27.01%。光照强度处理100，150，200 μmol·s-1·m-2之间根冠比无显著差异，根冠比最高的是150 μmol·s-1·m-2光照强度处理，比50 μmol·s-1·m-2光照强度处理增加了180%。试验结果表明，用200 μmol·s-1·m-2光照强度处理水培生菜时，能够较早进入收获期，且生物量积累最多。

③光强对水培生菜硝酸盐积累的影响 表1表明，在不同的光照强度处理下，水培生菜硝酸盐含量随着光照强度的增强而降低。4个光照处理中，除了在弱光照50 μmol·s-1·m-2处理下硝酸盐含量较高外，其他处理之间差异不显著。光照强度为200 μmol·s-1·m-2时，水培生菜硝酸盐含量最少，仅为221.09 mg/kg。

2.2 不同温度下采收前持续光照对水培生菜硝酸盐累积的影响

研究发现，温度能够通过影响硝酸还原酶的活性，改变硝酸盐在蔬菜中的积累，随着温度从低到高，硝酸还原酶活性呈现抛物线式变化，超过一定温度后硝酸盐还原酶活性急剧下降[7]。因此，温度是影响水培生菜硝酸盐积累的一个重要因子。从图2可以看出，不同昼温下采收前连续光照处理对水培生菜硝酸盐含量有一定的影响。当昼温在25℃时，采收前连续光照1 d试验处理中，生菜硝酸盐含量显著降低，连续光照处理3 d和5 d与对照（连续光照0 d）相比，硝酸盐含量没有明显变化。采收前连续光照1 d处理能够降低生菜硝酸盐含量，可能是由于在光期植物体内光合碳、氮代谢旺盛，植物大量消耗硝酸盐，硝酸盐含量出现了下降。但随着持续光照时间的延长和植物持续的光合作用，植物细胞渗透压下降，需要补充硝酸盐以维持正常细胞的渗透压，因此，水培生菜内的硝酸盐含量又恢复到原来的水平，并维持相对稳定的含量。另外，我们推测可能是与在25℃温度下生菜硝酸还原酶活性较弱有关。当昼温在30℃时，采收前连续光照反而使硝酸盐含量随光照时间的延长而持续上升，其中，连续5 d光照处理生菜体内的硝酸盐含量最高，达到了454.28 mg/kg。该结果与严妍等[8]所得到的结论一致，可能是由于30℃的高温已经使硝酸盐还原酶的活性完全丧失，并且没有夜间低温的修复，连续光照反而使硝酸盐在水培生菜体内积累。该结果表明，要想收获较高品质的生菜，水培生菜种植温度应低于25℃。

3 结论

研究结果表明，在光照强度200 μmol·s-1·m-2的条件下，对水培生菜的生长和品质最为有利，该光照强度下，株高、冠径、干鲜质量和硝酸盐含量等指标均为最优。在25℃昼温下，采收前连续光照处理1 d能起到降低硝酸盐含量的作用，但延长连续光照的时间对降低硝酸盐含量没有效果。当昼温过高，达30℃时，持续光照反而会引起水培生菜硝酸盐含量的升高，因此采收前光照处理需要配合适当的温度条件进行。

参考文献

[1] 倪水员.生菜营养价值及栽培技术[J].吉林蔬菜，2011（5）：23.

[2] 雷县菊，杨谦.大棚蔬菜生产的环境特点及调控措施[J].甘肃农业科技，2009（7）：62-63.

[3] 都韶婷，章永松，林咸永，等.蔬菜积累的硝酸盐及其对人体健康的影响[J].中国农业科学，2007，40（9）：2 007-

2 014.

[4] 杨成君，朴凤植.氮素形态及其配比对营养液培生菜生长与硝酸盐含量的影响[J].北方园艺，2007（5）：5-7.

[5] 周秋月，吴沿友，许文祥，等.光强对生菜硝酸盐累积的影响[J].农机化研究，2009（1）：189-192.

[6] 冷家峰，刘仙娜，王泽俊.紫外吸光光度法测定蔬菜鲜样中硝酸盐氮[J].理化检验：化学分册，2004，40（5）：288-289.

[7] 王玉琴，张德硕.不同温度对硝酸盐和6-BA诱导硝酸还原酶活性的影响[J].上海农学院学报，1985，3（3）：233-239.

Effects of Light Intensity, Temperature and Continuous Light on

Nitrate Accumulation of Hydroponic Lettuce

JIANG Shihao, DANG Kang, ZHANG Yongtai, ZHENG Li, XIAO Yulan

( Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University, Jiaxing, Zhejiang 314001 )

Abstract: We conducted two hydroponic tests to investigate the effects of light intensities (50, 100, 150, 200 μmol·s-1·m-2) and temperatures (25℃ and 30℃) with continuous light before harvest on the growth and nitrate accumulation of lettuce in a growth chamber. The results showed that the most suitable light intensity was 200 μmol·s-1·m-2 for the growth of hydroponic lettuce, and the fresh and dry weight of lettuce were positively correlated with light intensity, while negatively correlated with nitrate content. When the culture temperature was 25℃, continuous light for one day before harvest could significantly reduce the nitrate content of lettuce. When the culture temperature was 30℃, continuous light before harvest could not help to reduce the nitrate accumulation in our study.

Key words: Lettuce; Hydroponic culture; Nitrate accumulation; Light intensity; Temperature

150 μmol·s-1·m-2处理增加31.88%、5.41%和27.01%。光照强度处理100，150，200 μmol·s-1·m-2之间根冠比无显著差异，根冠比最高的是150 μmol·s-1·m-2光照强度处理，比50 μmol·s-1·m-2光照强度处理增加了180%。试验结果表明，用200 μmol·s-1·m-2光照强度处理水培生菜时，能够较早进入收获期，且生物量积累最多。

③光强对水培生菜硝酸盐积累的影响 表1表明，在不同的光照强度处理下，水培生菜硝酸盐含量随着光照强度的增强而降低。4个光照处理中，除了在弱光照50 μmol·s-1·m-2处理下硝酸盐含量较高外，其他处理之间差异不显著。光照强度为200 μmol·s-1·m-2时，水培生菜硝酸盐含量最少，仅为221.09 mg/kg。

2.2 不同温度下采收前持续光照对水培生菜硝酸盐累积的影响

研究发现，温度能够通过影响硝酸还原酶的活性，改变硝酸盐在蔬菜中的积累，随着温度从低到高，硝酸还原酶活性呈现抛物线式变化，超过一定温度后硝酸盐还原酶活性急剧下降[7]。因此，温度是影响水培生菜硝酸盐积累的一个重要因子。从图2可以看出，不同昼温下采收前连续光照处理对水培生菜硝酸盐含量有一定的影响。当昼温在25℃时，采收前连续光照1 d试验处理中，生菜硝酸盐含量显著降低，连续光照处理3 d和5 d与对照（连续光照0 d）相比，硝酸盐含量没有明显变化。采收前连续光照1 d处理能够降低生菜硝酸盐含量，可能是由于在光期植物体内光合碳、氮代谢旺盛，植物大量消耗硝酸盐，硝酸盐含量出现了下降。但随着持续光照时间的延长和植物持续的光合作用，植物细胞渗透压下降，需要补充硝酸盐以维持正常细胞的渗透压，因此，水培生菜内的硝酸盐含量又恢复到原来的水平，并维持相对稳定的含量。另外，我们推测可能是与在25℃温度下生菜硝酸还原酶活性较弱有关。当昼温在30℃时，采收前连续光照反而使硝酸盐含量随光照时间的延长而持续上升，其中，连续5 d光照处理生菜体内的硝酸盐含量最高，达到了454.28 mg/kg。该结果与严妍等[8]所得到的结论一致，可能是由于30℃的高温已经使硝酸盐还原酶的活性完全丧失，并且没有夜间低温的修复，连续光照反而使硝酸盐在水培生菜体内积累。该结果表明，要想收获较高品质的生菜，水培生菜种植温度应低于25℃。

3 结论

研究结果表明，在光照强度200 μmol·s-1·m-2的条件下，对水培生菜的生长和品质最为有利，该光照强度下，株高、冠径、干鲜质量和硝酸盐含量等指标均为最优。在25℃昼温下，采收前连续光照处理1 d能起到降低硝酸盐含量的作用，但延长连续光照的时间对降低硝酸盐含量没有效果。当昼温过高，达30℃时，持续光照反而会引起水培生菜硝酸盐含量的升高，因此采收前光照处理需要配合适当的温度条件进行。

参考文献

[1] 倪水员.生菜营养价值及栽培技术[J].吉林蔬菜，2011（5）：23.

[2] 雷县菊，杨谦.大棚蔬菜生产的环境特点及调控措施[J].甘肃农业科技，2009（7）：62-63.

[3] 都韶婷，章永松，林咸永，等.蔬菜积累的硝酸盐及其对人体健康的影响[J].中国农业科学，2007，40（9）：2 007-

2 014.

[4] 杨成君，朴凤植.氮素形态及其配比对营养液培生菜生长与硝酸盐含量的影响[J].北方园艺，2007（5）：5-7.

[5] 周秋月，吴沿友，许文祥，等.光强对生菜硝酸盐累积的影响[J].农机化研究，2009（1）：189-192.

[6] 冷家峰，刘仙娜，王泽俊.紫外吸光光度法测定蔬菜鲜样中硝酸盐氮[J].理化检验：化学分册，2004，40（5）：288-289.

[7] 王玉琴，张德硕.不同温度对硝酸盐和6-BA诱导硝酸还原酶活性的影响[J].上海农学院学报，1985，3（3）：233-239.

Effects of Light Intensity, Temperature and Continuous Light on

Nitrate Accumulation of Hydroponic Lettuce

JIANG Shihao, DANG Kang, ZHANG Yongtai, ZHENG Li, XIAO Yulan

( Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University, Jiaxing, Zhejiang 314001 )

Abstract: We conducted two hydroponic tests to investigate the effects of light intensities (50, 100, 150, 200 μmol·s-1·m-2) and temperatures (25℃ and 30℃) with continuous light before harvest on the growth and nitrate accumulation of lettuce in a growth chamber. The results showed that the most suitable light intensity was 200 μmol·s-1·m-2 for the growth of hydroponic lettuce, and the fresh and dry weight of lettuce were positively correlated with light intensity, while negatively correlated with nitrate content. When the culture temperature was 25℃, continuous light for one day before harvest could significantly reduce the nitrate content of lettuce. When the culture temperature was 30℃, continuous light before harvest could not help to reduce the nitrate accumulation in our study.

Key words: Lettuce; Hydroponic culture; Nitrate accumulation; Light intensity; Temperature

150 μmol·s-1·m-2处理增加31.88%、5.41%和27.01%。光照强度处理100，150，200 μmol·s-1·m-2之间根冠比无显著差异，根冠比最高的是150 μmol·s-1·m-2光照强度处理，比50 μmol·s-1·m-2光照强度处理增加了180%。试验结果表明，用200 μmol·s-1·m-2光照强度处理水培生菜时，能够较早进入收获期，且生物量积累最多。

③光强对水培生菜硝酸盐积累的影响 表1表明，在不同的光照强度处理下，水培生菜硝酸盐含量随着光照强度的增强而降低。4个光照处理中，除了在弱光照50 μmol·s-1·m-2处理下硝酸盐含量较高外，其他处理之间差异不显著。光照强度为200 μmol·s-1·m-2时，水培生菜硝酸盐含量最少，仅为221.09 mg/kg。

2.2 不同温度下采收前持续光照对水培生菜硝酸盐累积的影响

研究发现，温度能够通过影响硝酸还原酶的活性，改变硝酸盐在蔬菜中的积累，随着温度从低到高，硝酸还原酶活性呈现抛物线式变化，超过一定温度后硝酸盐还原酶活性急剧下降[7]。因此，温度是影响水培生菜硝酸盐积累的一个重要因子。从图2可以看出，不同昼温下采收前连续光照处理对水培生菜硝酸盐含量有一定的影响。当昼温在25℃时，采收前连续光照1 d试验处理中，生菜硝酸盐含量显著降低，连续光照处理3 d和5 d与对照（连续光照0 d）相比，硝酸盐含量没有明显变化。采收前连续光照1 d处理能够降低生菜硝酸盐含量，可能是由于在光期植物体内光合碳、氮代谢旺盛，植物大量消耗硝酸盐，硝酸盐含量出现了下降。但随着持续光照时间的延长和植物持续的光合作用，植物细胞渗透压下降，需要补充硝酸盐以维持正常细胞的渗透压，因此，水培生菜内的硝酸盐含量又恢复到原来的水平，并维持相对稳定的含量。另外，我们推测可能是与在25℃温度下生菜硝酸还原酶活性较弱有关。当昼温在30℃时，采收前连续光照反而使硝酸盐含量随光照时间的延长而持续上升，其中，连续5 d光照处理生菜体内的硝酸盐含量最高，达到了454.28 mg/kg。该结果与严妍等[8]所得到的结论一致，可能是由于30℃的高温已经使硝酸盐还原酶的活性完全丧失，并且没有夜间低温的修复，连续光照反而使硝酸盐在水培生菜体内积累。该结果表明，要想收获较高品质的生菜，水培生菜种植温度应低于25℃。

3 结论

研究结果表明，在光照强度200 μmol·s-1·m-2的条件下，对水培生菜的生长和品质最为有利，该光照强度下，株高、冠径、干鲜质量和硝酸盐含量等指标均为最优。在25℃昼温下，采收前连续光照处理1 d能起到降低硝酸盐含量的作用，但延长连续光照的时间对降低硝酸盐含量没有效果。当昼温过高，达30℃时，持续光照反而会引起水培生菜硝酸盐含量的升高，因此采收前光照处理需要配合适当的温度条件进行。

参考文献

[1] 倪水员.生菜营养价值及栽培技术[J].吉林蔬菜，2011（5）：23.

[2] 雷县菊，杨谦.大棚蔬菜生产的环境特点及调控措施[J].甘肃农业科技，2009（7）：62-63.

[3] 都韶婷，章永松，林咸永，等.蔬菜积累的硝酸盐及其对人体健康的影响[J].中国农业科学，2007，40（9）：2 007-

2 014.

[4] 杨成君，朴凤植.氮素形态及其配比对营养液培生菜生长与硝酸盐含量的影响[J].北方园艺，2007（5）：5-7.

[5] 周秋月，吴沿友，许文祥，等.光强对生菜硝酸盐累积的影响[J].农机化研究，2009（1）：189-192.

[6] 冷家峰，刘仙娜，王泽俊.紫外吸光光度法测定蔬菜鲜样中硝酸盐氮[J].理化检验：化学分册，2004，40（5）：288-289.

[7] 王玉琴，张德硕.不同温度对硝酸盐和6-BA诱导硝酸还原酶活性的影响[J].上海农学院学报，1985，3（3）：233-239.

Effects of Light Intensity, Temperature and Continuous Light on

Nitrate Accumulation of Hydroponic Lettuce

JIANG Shihao, DANG Kang, ZHANG Yongtai, ZHENG Li, XIAO Yulan

( Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University, Jiaxing, Zhejiang 314001 )

Abstract: We conducted two hydroponic tests to investigate the effects of light intensities (50, 100, 150, 200 μmol·s-1·m-2) and temperatures (25℃ and 30℃) with continuous light before harvest on the growth and nitrate accumulation of lettuce in a growth chamber. The results showed that the most suitable light intensity was 200 μmol·s-1·m-2 for the growth of hydroponic lettuce, and the fresh and dry weight of lettuce were positively correlated with light intensity, while negatively correlated with nitrate content. When the culture temperature was 25℃, continuous light for one day before harvest could significantly reduce the nitrate content of lettuce. When the culture temperature was 30℃, continuous light before harvest could not help to reduce the nitrate accumulation in our study.

Key words: Lettuce; Hydroponic culture; Nitrate accumulation; Light intensity; Temperature