植物工厂不同静电场强度生菜的产量、品质及烧心程度_郝学明.pdf

贵州农业科学 收稿日期 作者简介 郝学明 女 硕士 从事蔬菜栽培生理研究 通讯作者 马丽娜 女 农艺师 从事植物营养研究 植物工厂不同静电场强度生菜的产量 品质 及烧心程度 郝学明 马丽娜 刘吉仁 刘厚诚 源康 深圳 农业科技有限公司 广东 深圳 华南农业大学 广东 广州 摘要 目的 探明植物工厂电场强度对蔬菜生长动态 产量品质及烧心程度的影响 为解决生菜类蔬菜 在植物工厂栽培中因烧心引起的品质及产量下降问题提供技术支撑 方法 以意大利生菜为试验材料 采 用无土栽培方法 研究不同电场强度 处理下植物工 厂内生菜产量 品质的变化及生菜烧心的发生情况 结果 电场强度处理对意大利生菜产 量 可溶性糖含量 可溶性蛋白含量的促进效果最佳 较其他处理显著降低硝酸盐含量 静电场处理能够降低 植物工厂内意大利生菜烧心的程度 尤其当电场强度高于 时 还未出现严重烧心植株 生菜烧心的 情况明显好转 结论 在植物工厂栽培生菜 通过 电场强度处理 可提高生菜产量 品质 并 有效避免烧心现象发生 关键词 意大利生菜 静电场 植物工厂 烧心 中图分类号 文献标识码 文章编号 引言 研究意义 地球上的所有生命 包括人 类 动物和植物 都处于一个自然电场中 静电场应用在农业方面 是属于物理农业的 一种新技术 静电场是植物生长发育必不可 少的环境之一 前人研究进展 有研究 发现 高压静电场促进大豆幼苗生长 显著 提高光合色素含量 通过加快植物的新陈代 谢 提高植物叶片的光合作用速率 静电 场处理还能够提高可溶性蛋白质水平 影响 植物细胞膜 改变细胞膜的通透性 提高 植物的抗旱 抗寒和抗病能力等 电场可 以促进植物细胞的分裂和增生 一定强度的 电场可以提高幼苗的生长速度 但当电 场超过一定强度则出现相反效果 比如对大 豆幼苗施加场强高于 时会出现明 显抑制作用 且场强越高抑制效应越明显 甚至致死 静电场也会影响植物对矿 质营养元素的吸收 如促进植物对 的吸收等 可能是通过其影响膜电势 使根系内外离子浓度平衡发生改变而起作 用 研究切入点 随着生活水平提高 健 康绿色 无污染蔬菜越来越受到人们的喜 爱 与传统农业相比 植物工厂作为设施农 业的最高级发展阶段 在环境 产量 稳定生 产以及食品安全等方面有着明显的优势 但是烧心现象是植物工厂生菜栽培主要品 质异常点 严重影响工厂的生产效益 随着 植物工厂的广泛应用 用科学的方法解决结 球 半结球类生菜在植物工厂栽培中的烧心 问题已经迫在眉睫 拟解决的关键问题 以工厂内常出现烧心的意大利生菜为试验 材料 通过应用静电场技术 研究不同强度 静电场对其动态生长 产量品质以及烧心的 影响 以期为利用电场农业新技术解决植物 工厂水培生菜常见病害和提高产量品质提 供技术支撑 材料与方法 试验材料 供试生菜品种为意大利生菜 试剂主要 有乙醇 蒽酮试剂 考马斯亮蓝 磷酸 氨缓 冲溶液 亚铁氰化钾溶液 硫酸锌 草酸和 二氯酚靛酚 电场处理装置 由静电发 生器和 对左 右 块平行搁置的电极板组 成 在静电发生器中采用交 直 交变换器工 作原理 通过整流电路 中间电路和逆变电 路得到电压从 连续可调的交流 电压 逆变电路是闭环脉宽调制工作模式 电场装置由国博电器 广东 有限公司提供 试验设计 挑选大小一致 叶一心 的生菜幼苗移 栽在温室中 并开始进行静电场处理 设置 个电场强度处理 对照 每个处理 次重复 随机排 列 光 质 红 蓝 光 光 照 强 度 昼夜时间和温 度分别为 和 营养液 值 测定指标 生长指标 分别于电场处理后 移 栽后 时测定植株株高 冠幅 叶片长度 叶片宽度等指标 株高 冠 幅 叶长 叶宽均用直尺测量 株高表示生菜 基部至主茎顶部之间的距离 冠幅表示生菜 南北与东西方向宽度的平均值 处理后 采样 使用百分秤称量地上部与根部鲜重 烂叶重表示发黄 枯萎叶片的重量 品 质 指 标 叶绿素含量使用 仪测定 可溶性糖含量采用蒽酮 比色法 丙二醛 含量采用硫代巴比妥 酸法 可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝 染色法 硝酸盐含量采用紫外分光光度法 数据统计与分析 试验数据采用 和 进行处理与统计分析 利用 进 行绘 图 通 过 单 因 素 方 差 分 析 和最小显著性差异法 进行 检验 结果与分析 不同静电场强度处理植株的生长发育 从图 看出 随着生菜生育进程的推 进 植株株高 冠幅 叶长及叶宽不同处理间 存在差异 株高 植株的株高在移栽后 时处理间差异均不显著 至 时 处理 显著 低 于 其 余 处 理 与对照相比下降 冠幅 移栽前期 对照明 显高于电场处理 在移栽后 时 处理 显著高于其余处理 较对照高 在 生长后期 时 生菜的叶长和叶宽各处 理间差异不显著 说明在植物生长发育过程 中 静电场处理对意大利生菜叶片形态变化 影响较小 贵 州 农 业 科 学 注 处理间不同小写字母表示相同时间内差异达显著 水平 下同 图 不同静电场强度处理意大利生菜的生长动态 不同静电场强度处理植株的生物量 由表 看出 处理意大利生菜的生物 量达最大值 地上部鲜重与总重显著高于其 他静电场处理 与对照相比分别增加 和 而 处理的地上部鲜重和单 株总重低于对照 即场强过低或过高对生菜 生物量均会产生抑制作用 烂叶重在 处 理达最大 说明在该处理下植株叶片新陈代 谢活动最活跃 从而加速老叶的衰败 电 场处理一定程度可提高生菜的生物量 但是 相比对照差异不显著 表 不同静电场强度处理意大利生菜的生物量 处理 单株根鲜重 单株烂叶重 单株地上部鲜重 单株总重 根冠比 注 同列不同小写字母表示差异显著 下同 不同静电场强度处理植株的品质指标 从图 可知 不同强度静电场处理生菜 的品质指标存在差异 叶绿素含量 值 与对照相比 静电处理的均有不同程度下 降 但未达显著水平 可溶性蛋白含量 处 理最高 比对照提高 且与其余处理 的差异均达显著显著水平 可溶 性糖含量 处理较对照高 差异显 期 郝学明 等 植物工厂不同静电场强度生菜的产量 品质及烧心程度 图 不同静电场强度处理意大利生菜的品质指标 著 和 处理较对照显著下降 硝酸盐含 量 静电处理的硝酸盐含量均低于对照 其中 以 处理的硝酸盐含量最低 比 对 照 低 且与其余处理的差异均达显著水 平 综上看 处理的生菜品质最好 不同静电场强度处理生菜植株的烧心 发生情况 根据烧心程度生菜植株划分为无烧心 刚出现烧心 叶片边缘出现褐色斑点 轻微 烧心 片叶片边缘出现烧焦痕迹 有皱 缩现象 和严重烧心 大于等于 片叶片出现 严重烧焦 严重者甚至腐烂 种类型 由表 可知 在静电处理下 随着场强增加 无烧 心植株比例呈逐渐上升趋势 烧心植株比例 表 不同静电场强度处理意大利生菜的烧心发生比例 处理 无烧心 烧心 刚出现 轻微 严重 合计 逐渐下降 说明增加静电场强可降低烧心比 例 处理严重烧心比例为 合计烧 心比例为 处理严重烧心比例占 合计烧心比例为 均低于 对照 处理没有发现严重烧心植株 说明该 场强减缓植株烧心程度的效果最佳 综合 看 降低烧心的效果表现为 讨论 静电技术的应用逐渐渗透到农业领域 其中静电场对植物生物效应影响方面的研究 越来越多 试验发现 在生菜植株生长 发育过程中 静电场对其形态与产量的影响 较小 总鲜重在电场强度 时 达最大值 与高压静电场对番茄产量的影响 结果一致 另有研究表明 适量静电场强 度能够促进植株的生长 若静电场对植株的 影响超过本身的调节能力 则 会 造 成 伤 害 生菜叶片中的可溶性糖含量在电场强度 时达最大值 而当场强低于 或高于 时 导致可溶性 贵 州 农 业 科 学 糖含量下降 有研究发现 静电处理能够增 加其可溶性蛋白含量 原因是电场作用导致 体内离子浓度改变 电子密度的重新有序分 布加速多肽链疏水侧链的相互作用 更有利 于氢键的形成 从而加速蛋白质的合成 本研究发现 当静电场强度在 时 叶片蛋白质含量相比对照显著提高 超过 时 场强效果下降 与前人研究结果 一致 与其他作物相比 蔬菜是易富集硝 酸盐的作物 尤其是在水培情况下 本研究 发现 静电处理能够降低植物工厂内生菜叶 片中的硝酸盐含量 在 处理 下硝酸盐含量显著下降 因此认为 当静电 场强度在 时 对增加生菜的 生物量和提高其品质指标的效果最好 生菜烧心是在植物工厂内常见的生理性 病害 发病初期在心叶的叶缘或叶尖 逐渐扩 展变成褐色 严重时腐烂 本研究发现 静电 处理能够缓解植物工厂内生菜烧心情况 尤 其是降低植株严重烧心的比例高于 的场强对降低严重烧心比例效果最好 并且 能够减缓生菜烧心的程度 导致植株烧心的 因素有很多 其中有可能因缺钙而引发烧心 的生理性病害 而在本试验条件下 当场 强高于 时 严重烧心比例下降的原 因可能是电场产生的电流电位差改变细胞的 膜电位 从而改善植株细胞吸收和运转物质 的能力 促进对离子的吸收 前人研究发现 在植株吸收的所有矿物质中只有钙和碳酸氢 根离子被发现受控于外界电场 所以电场 可能是对其分布以及运输起到调控作用 从 而使烧心情况好转 而验证该结论还需继续 对植株体内元素含量变化进行进一步探索 此外 在生菜生物量 品质和烧心情况上 不 同静电场处理得到的最佳效果并不一致 是 因为低量和超量电场强度处理影响生菜的生 长 进而影响到烧心情况 综合比较 电场强度处理是最佳选择 目前本研究针对植物工厂内高压静电场 处理生菜还处于初步试验阶段 今后还需进 行不同品种之间的处理以及进一步研究植株 体内离子变化对静电场的响应机制 结论 经过静电场作用一定时间后 植物工厂 内意大利生菜的生物量 品质指标以及烧心 情况较空白对照均有明显的改善效果 强度 为 电场对意大利生菜产量 可溶性糖含量 可溶性蛋白含量的促进效果 最优 该处理下硝酸盐含量最低 静电场处 理可以减缓植物工厂内意大利生菜的烧心情 况 并且结合产量 品质指标 电场处理最好 参考文献 习 岗 曹永军 宋 清 等 不同静电场处理方式对 大豆生物学效应的比较研究 应用与环境生物学 报 谢菊芳 廖贡献 张 菁 高压静电场对植物细胞的影 响 中南民族大学学报 自 然 科 学 版 赵 剑 杨文杰 马福荣 等 高压静电场 对 苜蓿叶片愈伤组织诱导的影响 生物物理学报 郭 亚 李君健 张卿亚 等 高压静电场对番茄生长 发育及叶霉病抗病性的影响 陕 西 农 业 科 学 期 郝学明 等 植物工厂不同静电场强度生菜的产量 品质及烧心程度 赵建萍 崔宝欣 张德山 等 高压静电场对花生 小麦 生长的影响 烟台师范学院学报 自然科学版 李 晓 红 晏 再 生 江 和 龙 直 流 电 场 对 沉 水 植 物 苦 草 生 长 的 影 响 湖 泊 科 学 黄洪云 高压静电场对大豆幼苗生长的影响 大豆 科学 张之玺 李彩新 静电场对玉米种子萌发的生物效应 研究 初 报 河 北 农 业 大 学 学 报 郭光照 空间电场和声波助长仪对日光温室蔬菜生长 发育的影响 乌鲁木齐 新疆农业大学 吴 沿 友 高压静电场对水稻幼苗钾离子吸收的影 响 初报 贵州农业科学 徐爱英 胡芸莎 牛 旭 等 现代静电技术在农业中 的应用 塔里木大学学报 张 雪 朱世秋 张喜春 等 微波及高压静电场对番 茄种子的生物效应 农业工程 李美清 吴沿友 李青林 高压静电场对水培番茄生理 指标与产量的影响 农业机械学报 陈 花 王建军 高压静电场对荞麦幼苗抗旱能力后 效性的影响 河南农业科学 马福荣 许守民 王树斌 等 静电场对植物叶片光合 性能和蛋白质含量的影响 东北师大学报 自然科 学版 缪 颖 伍炳华 曾广文 等 缺钙诱发大白菜干烧心 与细胞壁结构组分变化的关系 植物生理与分子 生物学学报 仝宇欣 静电场技术在设施农业中的应用现状与前 景 农业工程技术 责任编辑 姜 萍 贵 州 农 业 科 学