氮钾调控对水芹生长及品质的影响

徐 媛，丁 峰，江解增

(1.张家港市蔬菜技术指导站，江苏 张家港 215600； 2.扬州大学 水生蔬菜研究室，江苏 扬州 225009)

0 引言

【研究意义】蔬菜富含的植物化学物质是提供微量营养素、膳食纤维和天然抗氧化物的重要来源[1]。张名位等[2]综述蔬菜抗氧化性的作用机理和对人体的作用指出，不同类型不同品种的蔬菜抗氧化活性差异较大。AMIN等[3]研究认为，蔬菜中除了维生素、矿质元素等常规营养成分外，植物化学成分和抗氧化活性等指标越来越受到重视，成为评价蔬菜品质的重要指标。【前人研究进展】郭长江等[4]研究指出，蔬菜、水果中除了含有人体必需的维生素、矿物质和膳食纤维等营养成分外，还含有各种抗氧化物质，在预防细胞氧化损伤和抗衰老过程中发挥着积极作用。王萍等[5]以10个不同基因型叶用芥菜为试材，研究不同采收季节对其总酚含量、类黄酮含量和抗氧化活性的影响认为，生长季节对不同基因型叶用芥菜酚类物质积累和抗氧化活性有较大的影响。杨天怡[6]以樱桃番茄和普通番茄为材料，研究大棚栽培对番茄抗氧化物质含量和抗氧化活性的影响，结果表明，番茄的抗氧化物质含量和抗氧化活性不仅受栽培方式的影响，而且也受品种的影响，说明环境条件变化或栽培调控会对植物化学物质含量和抗氧化活性等指标产生影响。水芹〔Oenanthestolonifera(Roxb) wall. ex DC.〕原产中国和东南亚各国，分布于湖泊、沼泽边缘和溪沟等潮湿地带[7]。近年来国内外学者对水芹的植物化学物质开展分析并通过动物药理实验研究证实，水芹含有挥发油类、甾醇类、醇类、脂肪酸类及黄酮类等成分，在抗肝炎、抗心律失常、抗糖尿病和降血压、降血脂等方面具有多方面用途[8-10]。【研究切入点】课题组前期研究发现环境条件的变化会导致水芹小叶黄酮含量发生变化[11-12]，而栽培调控对其品质及抗氧化性研究尚无报道。【拟解决的关键问题】以湿栽水芹为试验材料，通过营养液栽培进行营养调控，比较不同氮钾水平下湿栽水芹产品器官营养成分含量及抗氧化活性差异，旨在为提高蔬菜产品器官营养成分含量和抗氧化活性的优质栽培技术提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为湿栽水芹新品系G0601，由扬州大学水生蔬菜实验室选育提供。利用基础营养液配方[13]进行种植。基础营养液配方中大量元素含量：KNO3606.6 g/t，Ca(NO3)2·4H2O236.15 g/t，NH4H2PO4115.03 g/t，MgSO4·7H2O246.48 g/t；微量元素含量：FeEDTA 22.6 g/t，H3BO32.9 g/t，MnCl2·4H2O 1.8 g/t，ZnSO4·7H2O 0.2 g/t，CuSO4·5H2O 0.08 g/t，(NH4)2MoO40.03 g/t。基础营养液配方中N浓度为9 mmol/L，K浓度为6 mmol/L。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 以基础营养液配方中的N、K浓度为试验对象，设置2组试验，每组试验设置3个处理，3次重复。N浓度处理：4.5 mmol/L(N4.5，为对照浓度的0.5倍)，9 mmol/L(CK1，N9，基础营养液自身N浓度)，18 mmol/L(N18，为对照浓度的2倍)。K浓度处理：3 mmol/L(K3，对照浓度的0.5倍)，6 mmol/L(CK2，K6，基础营养液自身K浓度)，12 mmol/L(K12，对照浓度的2倍)。各处理均保持NO3--N和NH4+-N的比例为8∶1。。

1.2.2 种植管理 采用塑料箱浮面栽培，塑料箱长40 cm、宽30 cm、高14 cm，营养液深10 cm，表面漂浮厚度为1 cm的聚苯乙烯泡沫板，泡沫板上按株行距6 cm×8 cm挖上部直径1.5 cm、底部直径1 cm的漏斗形定植孔，每箱共15个定植孔，种植15株。2组试验共18箱，270株。2017年3月将株高5 cm左右的小苗移栽到培养箱中，15 d后换1次营养液，30 d后测定小叶的叶绿素含量(SPAD值)和光合速率，采收产品器官叶柄和小叶，统计产量。取1 g小叶鲜样测可溶性蛋白；剩余小叶、叶柄称鲜重量后切段、105℃烘箱杀青30 min后70℃烘至恒重，称取干重，用粉碎机粉碎，包装，存放在干燥器中。干样测定可溶性总糖、甘露醇、粗纤维、总黄酮、总酚的含量和DPPH自由基清除率，所有含量再换算为鲜重含量。

1.2.3 测定指标 小叶净光合速率用便携式光合仪(LI-6400，美国LI-COR)测定，小叶叶绿素含量用SPAD仪(SPAD-502，日本佳能)测定，小叶可溶性蛋白含量用考马斯亮蓝G-250染色法[14]测定，可溶性糖含量用蒽酮法[15]测定。总黄酮含量参照郑瑞昌等[16]的方法提取，参照董钰明等[17]的方法测定。甘露醇含量参照金道山等[18]的方法测定，总酚含量参照曹艳萍等[19]的方法测定，二苯代苦味酰基(DPPH，1，1一二苯基苦基苯肼，1，1-diphenyl-2-picrylhydrazy1)自由基清除率参照张京芳等[20]的方法测定。

1.3 数据分析

试验数据为3次重复的平均值±标准差，均采用Excel 2003进行处理，用DPS进行数据统计和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 营养液不同氮钾水平水芹的生长指标

由表1可知，营养液不同N、K水平条件下水芹的叶绿素含量、净光合速率和产量变化。

表1 不同N、K营养水平水芹的叶绿素含量、光合速率和产量Table 1 Chlorophyll content, photosynthetic rate and production of O. stolonifera treated with different N and K nutrient levels

2.1.1 叶绿素含量与净光合速率 N处理中，随着N含量增加，水芹小叶的叶绿素含量增加，净光合速率提高，各处理间差异显著，N18处理叶绿素含量最高，光合速率最大，并显著高于CK1和N4.5处理，N4.5比CK1降低20.04%，N18比CK1增加31.2%，说明N素的增加能提高水芹小叶的叶绿素含量及光合速率。K处理中，不同浓度K处理间水芹的叶绿素含量、光合速率无显著差异，处于同一水平，说明营养液中K浓度变化对水芹叶绿素含量和光合作用的影响不大。

2.1.2 产量 N处理中，随着N浓度增加，水芹产量也相应提高，CK1和N18处理比N4.5处理分别高90.5%和96.9%，差异显著；N供应不足，严重影响水芹产量，增加一定浓度N可显著提高水芹产量。K处理中，CK2、K3分别比K12提高25.9%和29.5%，K3和CK2差异不显著，均显著高于K12。

2.2 营养液不同氮钾水平水芹的营养成分

由表2可知，不同N、K水平条件下水芹的可溶性蛋白、可溶性糖和甘露醇含量变化。

表2 不同N、K营养水平水芹的营养成分Table 2 Nutrient component of O. stolonifera treated with different N and K nutrient levels mg/100g·FW

2.2.1 可溶性蛋白含量 N处理中，随N浓度增加，水芹可溶性蛋白含量呈增高趋势，各处理间差异显著，N18可溶性蛋白含量最高。K处理中，K3可溶性蛋白含量最高，显著高于CK2和K12。说明，N浓度增加能提高水芹小叶的可溶性蛋白含量，而低K水平条件可溶性蛋白含量高。

2.2.2 可溶性糖与甘露醇含量 N处理中，随N浓度增加，可溶性糖含量先升高后降低，CK1可溶性糖含量最高，并显著高于N4.5和N18，说明高浓度N和低浓度N都不利于可溶性糖形成。K处理中，随K浓度增高，可溶性糖含量先升后降，CK2最高，显著高于其他2个处理，说明适当浓度的K能促进可溶性糖积累。甘露醇含量与可溶性总糖含量变化趋势一致。

2.3 营养液不同氮钾水平水芹的功能性营养指标

从表3看出，不同N、K水平条件下水芹粗纤维、黄酮、总酚含量和DPPH自由基清除率的变化。

2.3.1 粗纤维含量 不同浓度N、K处理的粗纤维含量差异不显著。说明，基础营养液中N、K浓度水平对水芹的纤维含量影响不大。

2.3.2 黄酮含量 N处理中，CK1处理黄酮含量最高，较N4.5和N18分别提高41.5%和14.4%，差异显著。K处理中，CK2处理黄酮含量最高，较K3和K12分别提高15.8%和67.6%，差异显著。说明，基础营养液配方的N、K浓度有利于水芹黄酮含量积累。

2.3.3 总酚含量和DPPH自由基清除率 N处理中，随N浓度增加，总酚含量呈升高趋势，N4.5处理总酚含量显著低于CK1和N18，CK1和N18间无显著差异，说明N浓度低不利于总酚形成。K处理中，CK2和K3显著高于K12，说明K浓度高不利于总酚的形成。DPPH自由基清除率与总酚含量变化趋势一致，N浓度低DPPH自由基清除率小，K浓度高DPPH自由基清除率小。

3 讨论

以湿栽水芹为材料，通过基础营养液栽培进行N、K营养调控，比较不同N、K水平(营养液N浓度4.5 mmol/L、9 mmol/L和18 mmol/L，K浓度3 mmol/L、6 mmol/L和12 mmol/L)水芹产品器官营养成分含量及抗氧化活性差异。结果表明，不同浓度N、K营养液培养水芹，水芹小叶的叶绿素含量及净光合速率随N浓度增加而提高，而随K浓度变化叶绿素含量与净光合速率无显著变化，可能与水芹吸收K元素能力较强有关。湿栽水芹产量随N浓度增加而提高，但各浓度处理间差异不显著；而随K浓度增加呈下降趋势。高浓度N和低浓度K水芹可溶性蛋白含量最高，而可溶性总糖和甘露醇均以中浓度N、K处理最高。不同浓度N、K对水芹粗纤维含量影响不大，K浓度升高粗纤维含量略有下降，因此，对于对钾需求量高的水芹种植而言，施用高浓度钾不影响水芹口感。中浓度N、K处理水芹黄酮含量最高，说明高浓度和低浓度N、K均不利于黄酮合成。总酚含量与DPPH自由基清除率均以高浓度N和低浓度K较高，说明高浓度N和低浓度K处理下水芹抗氧化活性较高，而其中高浓度N处理总酚含量和抗氧化活性最高。

4 结论

总体看，在水芹的营养液栽培中，保持基础营养液配方[13]的K浓度，而N浓度增加1倍的条件下，水芹的产量最高，抗氧化活性最强，且能兼顾其他营养品质。因此，综合考虑湿栽水芹的产量、品质及抗氧化活性因素，保持基础营养液中其他成分浓度不变，N、K浓度分别设置为 18 mmol/L和 6 mmol/L，可作为湿栽水芹的最优营养液配方。