低硝酸盐叶菜水培营养液配方优选

郭敬华，董灵迪，焦永刚，石琳琪，赫彩霞，杨玉波，李 梦

（1河北省农林科学院经济作物研究所，石家庄050051；2河北省农林科学院，石家庄050051）

低硝酸盐叶菜水培营养液配方优选

郭敬华1，董灵迪1，焦永刚1，石琳琪1，赫彩霞1，杨玉波1，李 梦2

（1河北省农林科学院经济作物研究所，石家庄050051；2河北省农林科学院，石家庄050051）

为研究叶菜中硝酸盐含量高的问题，利用营养液膜栽培技术(NFT)，采用不同营养液配方对不同种类叶菜的产量及品质进行测试。结果表明：配方3（Mg2+含量最大）营养液培育的生菜产量最高，产量可达17556 kg/(hm2·茬)，较其他2种配方相对增产率分别为133.3%、171.42%。配方3培育的生菜根体积、叶绿素含量、总鲜重、叶片数、植株干重等指标明显优于其他配方。通过测试品质指标，得知配方3营养液培育的生菜硝酸盐含量最低，为745.46 mg/kg，分别较配方1（K+含量最大）、配方2（Ca2+含量最大）降低77.01%、79.78%。配方3营养液培育的生菜Vc含量最高，分别较其他2种配方提高22.36%、78%，且糖酸比明显提高，有效提高了生菜的品质。综合品质指标、生物学指标及产量测定结果，得出配方3营养液最适合培育生菜、油菜、油麦菜等叶菜，为优选出的最佳叶菜水培营养液配方。

叶菜；水培营养液；低硝酸盐

0 引言

蔬菜水培是蔬菜无土栽培中发展很快的一个领域。由于水培条件下蔬菜生长整齐、生育期短、商品性好，水培技术己经被广泛应用于蔬菜栽培特别是绿叶蔬菜的高效生产[1]。蔬菜是一种极易积累硝态氮的植物，尤其是茎叶类蔬菜。不合理施用化肥是造成蔬菜中硝酸盐积累的重要因素。氮素是叶菜类蔬菜产量的重要保证，增施氮肥提高蔬菜产量的同时，也增加了蔬菜的硝酸盐含量[2]。磷素和钾素是蔬菜生产必不可少的，其施用量的高低对蔬菜的产量和品质有明显的影响[3]。蔬菜中的硝酸盐含量必须控制在国家规定的范围之内才可食用，所以测定蔬菜中的硝酸盐含量是衡量蔬菜品质的重要指标[4]。如何降低水培蔬菜的硝酸盐含量、降低水培蔬菜的生产成本一直是国际无土栽培领域的研究热点。

营养液配制是水培蔬菜正常生长的核心技术。同时也是无土栽培的基础和关键。水培的成功与否在很大程度上取决于营养液配方、浓度、各种营养元素的比例、酸碱度、液温是否合适，以及植物生长过程中的营养液管理是否能满足各个不同生长阶段的要求。只有采取正确的营养液配方，按适宜的方法配制和管理营养液，使植物在生长发育的任何时期都处于最适宜的营养液环境中，才能获得快速、高产、优质的栽培结果。有研究表明，钾参与作物对硝态氮的吸收、还原以及代谢的全过程[5]。朗文培等[6]指出，施用钾肥会提高生菜体内硝酸盐含量。牛晓丽等[7]研究表明，增施钾肥可以降低番茄果实中硝酸盐含量。营养液中氮磷钾养分的平衡以及相互作用对蔬菜品质形成具有显著影响。己有研究表明[8-10]，氮是造成硝酸盐积累的主要因子，硝酸盐含量会随着施氮量的增加而上升。叶菜是无土栽培中的绿叶蔬菜，尤其以生菜、油菜、小白菜等蔬菜最为普遍。生产中如何根据不同地区的水质特点、设计合理的营养液配方以达到叶菜优质、高产的目标，是叶菜无土栽培的核心问题。本研究针对河北省水质特点，通过探讨不同营养液配方对叶菜生物量和品质的影响，进而研制出适合多种叶菜种类的最佳叶菜水培营养液配方，目的在于有效降低叶菜中的硝酸盐含量，进而为生产高品质叶菜类蔬菜提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

研究田间试验于2014—2016年在河北省农林科学院高新科技示范园区进行，室内试验在河北省农林科学院经济作物研究所生理生化实验室进行。

1.2 试验材料

1.2.1 供试材料 美国大速生生菜（石家庄腾运种业贸易有限公司）、罗马生菜（北京绿东方农业技术研究所）、八宝菜、上海青油菜（日本东京株式会社武藏野种苗园）、极香油麦（陈兴运种子有限公司）、细叶苦苣（北京凤鸣雅世科技发展有限公司）等。

1.2.2 水培技术 采用营养液膜栽培技术即NFT (nutrient film technique)栽培。利用适当的方式将作物的幼苗定植于栽培槽中，营养液在栽培槽的底面作薄层循环流动，使根系既能不断地吸收到养分与水分，又保证有充足的氧气供应。因循环流动供应的营养液呈极浅如膜的液流故称作营养液膜栽培。

1.3 试验设计

现成的营养液配方不经适当的调整直接配制使用，是不妥当的做法。在不同地区水质和盐类原料纯度等存在差异，会直接影响营养液的组成。故在测定本地水质(pH 7.28)基础上（表1）采取3种不同的营养液配方，分别为配方1、配方2、配方3（表2）。种子经催芽后播于V棉籽皮废菇料:V蛭石=2:1的72孔穴盘中，待幼苗培养25天后，选取长势一致的秧苗定植于水平水培架上。营养液由水泵供给，根据电脑控制每间隔40 min供给营养液60 min，每隔2天调节营养液EC值至1.5～3.0 mS/cm，营养液的EC值用TOACM-40S型电导仪测定。每个营养液配方定植3架，即3次重复，每架220孔（即220株），植株生长30天后，每种处理随机取15株测定生物学指标和生理指标。

1.4 测定项目及方法

生物学指标测定包括株高、茎粗、叶片数、根体积、上部及下部干鲜重、叶绿素含量、根冠比、产量等。叶绿素含量用SPAD-502叶绿素仪测定。

品质指标包括硝酸盐、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量等生理指标。硝酸盐测定采用比色法[11]。可溶性糖测定采用蒽酮比色法[11]。Vc测定采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[11]。可滴定酸测定采用指示剂滴定法[12]，可溶性固形物含量测定采用手持式糖度计测定。

采用温、湿、光自动记录仪及电脑控制软件对温度、湿度、溶解氧、pH值进行设施环境条件连续监测。

表1 试验地点水质检测值 mg/L

表2 供试营养液配方 mg/L

1.5 数据统计与分析

试验数据用DPS软件采用邓肯式新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同营养液配方对生菜生物学指标的影响

由表3可知，在收获时，配方3营养液处理的美国大速生生菜，根体积、叶绿素含量、总鲜重、叶片数、植株干重等指标明显优于与其他配方的生菜，且在5%水平上差异显著，其中叶绿素相对含量为23.01，约为其他配方的2倍。综合各生物学指标，配方3营养液培育的生菜长势最好，且每茬产量可达17556 kg/hm2，较配方1、2相对增产率分别为133.3%、171.42%，故配方3营养液最适合生菜生长。

2.2 环境条件对优选营养液配方EC、溶解氧、pH值的影响

由1周连续监测结果可知（表4及图1），EC可随着温湿度的变化而发生变化，随着入口水温、回水温度的升高而上升，而与空气相对湿度呈相反的变化趋势，而溶解氧和pH变化不明显。有研究[13]表明，营养液的温度为15～20℃，含氧量为4.0～5.0 mg/L时，可满足大多数植物的生长。本研究中溶解氧含量保持在20.0 mg/L左右，增加了根系对氧的吸收能力，这与营养液的更换周期与循环时间有关。由图1知，本研究营养液的EC与入口温度相关系数为0.9763，呈线性正相关关系，故一天中随着水温度的变化，营养液的EC也随之做相应的变化，故水培中营养液浓度的管理受日照、温度等环境条件影响而变化，不同季节应适当调节营养液浓度。

2.3 各营养液配方对生菜品质指标的影响

由表5知，配方3营养液培育的美国大速生生菜硝酸盐含量最低，且在绿色蔬菜标准范围之内（绿色无公害叶菜硝酸盐含量＜3000 mg/kg），分别较配方1、配方2降低77.01%、79.78%。配方3营养液培育的生菜Vc含量最高，分别较其他2种配方提高22.36%、78%。利用配方3培育的生菜糖酸比明显提高，有效提高了生菜的品质。综合生菜品质指标、生物学指标及产量测定结果，得出配方3营养液最适合培育生菜，为筛选出的最佳水培营养液配方。

表3 不同营养液配方对美国大速生生菜生物学指标的影响

表4 环境条件对优选营养液配方EC、溶解氧、pH值的影响

图1 EC与入水温度的关系

2.4 优选营养液配方适宜叶菜种类筛选

由表6知，生菜种类美国大速生长势较强，产量最高，为16236kg/(hm2·茬)。其他叶菜种类包括油菜上海青、极香油麦、罗马生菜、八宝菜产量均达12000kg/(hm2·茬)左右，且硝酸盐含量均小于500 mg/kg，在绿色无公害蔬菜规定范围之内（绿色无公害叶菜硝酸盐含量＜3000mg/kg）。无论长势指标还是产量指标苦苣均最低，仅为8448 kg/(hm2·茬)，且地上部干、鲜重与其他种类叶菜差异达显著水平。另外结合叶绿素相对含量、根体积等指标，初步筛选出适合配方3营养液的叶菜种类为生菜、油菜、油麦，但适合苦苣的营养液配方有待进一步筛选调整。

3 结论

各种营养液配方由于养分组成和浓度的差异，对蔬菜作物的产量和品质的影响不同，对不同作物的适用性也有一定的差异[14]，因此，对营养液配方的选择和优化是无土栽培系统生产高产、优质蔬菜的重要保障[15-16]。本研究综合生物学指标包括株高、茎粗、干鲜重、根体积、叶绿素含量、产量等，得出配方3为筛选出的最佳叶菜水培营养液配方。适宜配方3的叶菜种类为生菜、油菜、油麦3种。筛选出适宜配方3的水培叶菜品种有5种，效益及产量最高的为美国大速生，产量达16000 kg/(hm2·茬)以上，其他品种达12000 kg/(hm2·茬)左右。

表5 不同营养液配方对生菜品质的影响

表6 适宜优选营养液配方的叶菜种类筛选结果

4 讨论

研究表明，营养液组成和成分显著影响水培条件下蔬菜的营养和卫生品质[17-18]。Vc与硝酸盐含量是说明蔬菜品质的重要指标，蔬菜中Vc含量的多少直接关系到蔬菜的品质[19]。叶勤、张乐平、黄威[20-22]等介绍了蔬菜中硝酸盐含量与营养品质的关系。本试验结果显示，优选营养液配方3培育的叶菜硝酸盐含量较低，均小于500 mg/kg，在绿色无公害蔬菜规定范围之内（绿色无公害叶菜硝酸盐含量＜3000 mg/kg），且表现出较高的可溶性糖含量、Vc含量，品质明显提高。本研究筛选出了适宜叶菜水培的营养液配方，但在水培管理中，如何在栽培过程中保持营养液的组成成分和浓度相对稳定，如何保证pH值、EC值的稳定是水培的关键和核心问题。且水、液温、通气等都要满足根系的生长发育所需的条件，同时日照、温度、湿度、CO2浓度和风速等环境条件也会通过影响地上部光合作用而间接影响根系吸收能力。这些影响因素都需要进一步深入研究。水培是一种农业栽培高新技术[23]，是无土栽培的一种重要形式。进行水培叶菜方面的研究，可以解决土壤连作障碍、茬口安排、土培叶菜档次不高等当前菜农面临的主要问题[24-25]。

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Optimum Formula of Hydroponic Nutrient Solution for Low Nitrate Leaf Vegetables

Guo Jinghua1,Dong Lingdi1,Jiao Yonggang1,Shi Linqi1,He Caixia1,Yang Yubo1,Li Meng2
(1Institute of Cash Crops,Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Shijiazhuang 050051,Hebei,China;2Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Shijiazhuang 050051,Hebei,China)

To solve the problem of high nitrate content in leaf vegetables,this research used NFT(nutrient film technique)and different nutrient solution formula,to test yield and quality of different kinds of leaf vegetables. The results showed that lettuce yield was the highest by using the nutrient solution formula 3(with the highest content of Mg2+),the yield of each harvest could reach 17556 kg/hm2，the increase rate reached 133.3%and 171.42%compared with that of the other two formula,respectively.The root volume,content of chlorophyll, total fresh weight,leaf number,and plant dry weight of lettuce cultured with formula 3 were better than those of the other two formula.Quality testing results showed that nitrate content of lettuce was the lowest by using nutrient solution formula 3(745.46 mg/kg),and the nitrate content of lettuce was reduced by 77.01%and 79.78%respectively compared with that of the other two formula(with the highest content of K+and Ca2+, respectively).The Vc content of lettuce was the highest by using nutrient solution formula 3,which was 22.36% and 78%higher than those by using the other two formula,respectively,and the sugar acid ratio increased significantly which could improve the quality of lettuce effectively.Considering the results of quality indicators, biological indicators and yield,formula 3 is most suitable for cultivating leaf vegetables such as lettuce, rapeseed and leaf lettuce,it is the optimum hydroponic nutrient solution formula for leaf vegetables.

Leaf Vegetables;Hydroponic Nutrient Solution;Low Nitrate

S317

：A论文编号：cjas16120018

河北省农林科学院青年基金项目(A2015050302)；河北省现代农业产业技术体系“冀南棚室蔬菜优质安全综合技术集成”(HBCT2013050203)；石家庄市科学技术研究与发展计划项目“雾霾天气对设施蔬菜影响及应对方案研究”(151490362A)；国家大宗蔬菜产业技术体系石家庄综合试验站项目(GARS-2S-G-05)；河北省财政厅项目“设施蔬菜绿色安全生产技术集成与示范”(2016024196)。

郭敬华，女，1977年出生，河北邯郸人，助理研究员，硕士，主要从事设施蔬菜栽培技术研究。通信地址：050051石家庄市和平西路598号河北省农林科学院经济作物研究所中五楼315室，Tel：0311-87269107，E-mail：guojinghua800409@163.com。

石琳琪，女，1962年出生，河南嵩县人，研究员，本科，主要从事蔬菜栽培技术研究。通信地址：050051石家庄市和平西路598号河北省农林科学院经济作物研究所中五楼315室，Tel：0311-87652107；李梦，女，1978年出生，河北定州人，助理研究员，主要从事国际合作项目管理工作。

2016-12-19，

：2017-03-21。