温室新废岩棉、营养液对青菜生长和品质的影响.pdf

收稿日期 2019 04 24 基金项目 上海市科技兴农推广项目 沪农科推字 2018 第4 5号 国家重点研发 划 2019YFD1001901 上海可控环境农业 程技 术研究中心项目 19DZ2281300 作者简介 丁小涛 1981 男 博士 副研究员 主要从事设施蔬菜栽培和设施蔬菜 长发育与调控方面的研究 E mail xiaotao198108 163 com 通信作者 E mail yy2 saas sh cn 上海农业学报 2020 36 5 35 40 http www nyxb sh cn Acta Agriculturae Shanghai DOI 10 15955 j issn1000 3924 2020 05 07 丁小涛 张帅磊 褚英琪 等 温室新废岩棉 营养液对青菜 长和品质的影响 J 上海农业学报 2020 36 5 35 40 温室新废岩棉 营养液对青菜生长和品质的影响 丁小涛 张帅磊 褚英琪 何立中 王 虹 周 强 余纪柱 上海市农业科学院 上海市设施园艺技术重点实验室 上海都市绿色 程有限公司 上海201403 摘 要 废弃岩棉和废弃营养液的有效利用是困扰现代温室发展的重要问题 以青菜为研究对象 测 其 在新 废岩棉和新 废营养液栽培中的 长变化 以及叶绿素含 光合作用 产 和重要品质参数 结果表明 不管是新 废营养液 废弃岩棉处理的青菜 长 和光合作用明显好于新岩棉处理 废岩棉新营养液和废岩棉废 营养液处理的青菜产 显著高于新岩棉新营养液和新岩棉废营养液处理 分别提高13 5 和20 2 14 4 和 21 2 这可能和废岩棉中含有较多的营养元素有关 同时各处理品质差异不明显 其中可溶性糖 总酚 类黄 酮含 差异均不显著 废岩棉和废营养液处理并没有显著降低青菜的品质 同时也没有使青菜中的硝酸盐含 和亚硝酸盐含 发 剧烈变化 该试验结果能为现代温室废弃岩棉和排液的循环利用提供有效的方法 关键词 青菜 岩棉 排液 循环利用 中图分类号 S634 3 文献标志码 A 文章编号 1000 3924 2020 05 035 06 Effects of greenhouse new or waste rockwool and nutrient on growth and quality of pakchoi DING Xiaotao ZHANG Shuailei CHU Yingqi HE Lizhong WANG Hong ZHOU Qiang YU Jizhu Shanghai Academy of Agricultural Sciences Shanghai Key Lab of Protected Horticultural Technology Shanghai Dushi Green Engineering Co Ltd Shanghai 201403 China Abstract The effective utilization of waste Sock wool and dSain nutSient is an impoStant pSoblem that peSplexes the development of modeSn gSeenhouse In the expeSiment the gSowth changes of pakchoi in the cultivation of new and waste Sockwool and new and waste nutSient solution as well as chloSophyll content photosynthesis yield and impoStant quality paSameteSs weSe measuSed The Sesults showed that the gSowth and photosynthesis of pakchoi tSeated with waste Sockwool weSe cleaSly betteS than that tSeated with new Sockwool yield of waste Sockwool with new nutSient and waste Sockwool with waste nutSient tSeatments weSe significantly higheS than new Sockwool with new nutSient and new Sockwool with waste nutSient tSeatments of 13 5 and 20 2 of 14 4 and 21 2 which may be Selated to the moSe nutSients in waste Sockwool TheSe was no cleaS diffeSence in quality which the content of soluble sugaS total phenol and flavonoids weSe not significant diffeSence foS diffeSent tSeatments The tSeatments of waste Sockwool and waste nutSient solution have not significantly Seduced quality of pakchoi and the content of nitSate and nitSite did not show dSastic changes This expeSiment pSovides an effective method foS the Secycling of waste Sockwool and dSain nutSients in modeSn gSeenhouse Key words Pakchoi Rockwool DSain nutSient Recycling 青菜又称不结球白菜 小白菜 油菜 属十字花科芸苔属 原产于中国 在中国栽培分布十分普遍 尤 其在江南地区和长江流域 长周期短 供应 大 是广受大众喜爱的绿叶蔬菜之一 1 近年来 随着我 国设施园艺的发展 现代智能温室栽培蔬菜因产 高 品质好 电脑智能化控制强 发展越来越迅速 2 丁小涛 等 温室新废岩棉 营养液对青菜 长和品质的影响 现代温室无 栽培以茄果类蔬菜为主 均为水肥一体化灌溉 一般均按照荷兰种植模式进行 产 营养液 要进行超 灌溉 温室每天的排液 即废弃营养液 占总灌溉 的20 30 3 温室废弃营养液如何 循环利用成为亟待解决的问题 4 岩棉无 栽培是目前世界流行的栽培方式之一 岩棉方便 易用 具有 高保水性和透气性 5 但是茄果类蔬菜栽培使用过的废弃岩棉如何处理也是困扰现代温室蔬菜栽培的重 要问题 据此 本试验以青菜为材料 开展温室废弃营养液和废弃岩棉循环利用的研究 以期为温室排液 和废弃岩棉的充分利用 减少环境污染和资源浪费开辟新的途径和方法 1 材料与方法 1 1 试验材料 试验在上海市崇明区港沿镇国家设施农业 程技术研究中心崇明基地现代温室中进行 所用青菜品 种 新夏青5号 由上海市农业科学院园艺所提供 采用进口岩棉 GSodan 由江苏绿浥农业科技股份有 限公司提供 为栽培基质 所用岩棉塞 20 mm 27 mm 分为新岩棉塞和废弃岩棉塞 育苗黄瓜 番茄等使 用过或者 别不出苗剩余 所用岩棉块 10 cm 10 cm 6 5 cm 分为新岩棉块和废弃岩棉块 黄瓜 番 茄等育苗或者温室栽培使用过 所用营养液分为新配制和温室废弃营养液配制 新配制营养液母液参 考Ding等 6 方法 之后将其稀释为EC值为1 8 dS m pH为5 8的营养液 废弃营养液为收集的温室黄 瓜 番茄等蔬菜栽培的排液 之后也将其稀释为EC值为1 8 dS m pH为5 8的营养液 1 2 试验设计 试验设置4 处理 1 新岩棉新营养液 青菜育苗及栽培基质为新岩棉塞和新岩棉块且所用营养液 为新配制 EC值为1 8 dS m pH为5 8 2 新岩棉废营养液 青菜育苗及栽培基质为新岩棉塞和新岩棉 块且所用营养液为温室废弃营养液配制 EC值为1 8 dS m pH为5 8 3 废岩棉新营养液 青菜育苗及 栽培栽培基质为废弃岩棉塞和废岩棉块且所用营养液为新配制 EC值为1 8 dS m pH为5 8 4 废岩 棉废营养液 青菜育苗及栽培基质为废弃岩棉塞和废岩棉块且所用营养液为温室废弃营养液配制 EC值 为1 8 dS m pH为5 8 播种前分别将不同的岩棉塞 废弃岩棉塞和新岩棉塞 置于相对应的营养液 新营养液和废弃营养 液 均配制成EC值为1 8 dS m pH为5 8 中充分浸泡2 3 h 之后将岩棉塞放置于专用240孔穴盘 0 41 m 0 6 m 中 2019年4月18日播种青菜种子 每孔播种2粒 播后覆盖0 5 1 0 cm的蛭石 穴 盘上再覆盖塑料薄膜保湿 出苗后及时将保鲜膜揭开 并进行间苗 保证每 岩棉塞上有一株苗 待子叶 完全展开后将所有青菜苗分别移栽到不同处理 新岩棉新营养液 新岩棉废营养液 废岩棉新营养液 废 岩棉废营养液 的岩棉块中 移栽前将所用的不同的岩棉块用不同的EC值为1 8 dS m pH为5 8的营养 液浸泡1 d 和浸泡岩棉塞相同 新 废营养液浸泡新 废岩棉块 每 处理20株 重复3次 不同处理 青菜 长期间 通过称重法进行定期 以岩棉块重 不低于300 g为准 浇灌新 废营养液 EC值为 1 8 dS m pH为5 8 从而保证营养液供应 1 3 测定方法 1 3 1 不同处理生长量和生物量的测定 青菜苗移栽到岩棉块后 每 处理随机挑选5株 分别于2020年5月11日 31日 6月11日进行最 大叶片叶长 从叶尖至叶柄基部的纵向长度 最大叶宽 每 叶片最宽处 株幅的测 最后一次测 后进行采收 不同处理青菜采收后 分别用电子秤称 单株质 算平均值 然后根据单位面积种植的 株树 算产 1 3 2 不同处理叶绿素 类胡萝卜素含量的测定 参考LichtenthaleS等 7 的方法并加以改进 青菜采收前用一定直径的打孔器取5 叶圆片置于 10 mL 95 V V 乙醇中遮光浸泡提取 直至肉眼观察叶片完全发白为止 于665 nm 649 nm和470 nm 处测定吸光值 1 3 3 不同处理气体交换参数的测定 利用LI 6400型光合仪 Li CoS Inc Lincoln NE 美国 在青菜采收前测 不同处理青菜叶片的气体 交换参数 分别选择新展开的最大功能叶进行测 气体交换参数包括净光合速率 Pn 气孔导度 Gs 63 上 海 农 业 学 报 胞间二氧化碳浓度 Ci 蒸腾速率 Tr 进行测 测 的光照强度设置为600 mol m2 s 温度 湿度 CO2浓度依赖于温室的自然条件 所有处理重复测定5次 结果以 平均值 标准差 表示 1 3 4 不同处理可溶性蛋白 可溶性糖 VC 总酚 类黄酮 硝酸盐 亚硝酸盐含量的测量 青菜采收时 将明显的黄叶去掉后 用全营养破壁料理机 中山市欧麦斯电器有限公司 产 进行多 整株打样 然后将样品放置于 80 冷冻保存待测 不同处理青菜中可溶性蛋白 可溶性糖 VC 总 酚 类黄酮含 的测定参考曹建康等 8 方法进行测 不同处理硝酸盐 亚硝酸盐含 使用苏州科铭 物技术有限公司提供的试剂盒进行测 1 4 统计分析 使用SAS 9 3对各处理进行统 分析 结果以 平均值 标准差 表示 不同小写字母表示在5 水平 上差异显著 使用OSigin 7 5进行数据作图 2 结果与分析 2 1 不同处理对青菜株幅 最大叶片长和宽的影响 从图1可以看出 5月21日各处理青菜最大叶片长差异不显著 最大叶片宽和株幅以废岩棉废营养 液处理显著高于新岩棉废营养液处理 其他处理间差异不显著 5月31日各处理差异更为明显 其中废岩 棉废营养液处理青菜的最大叶片长 最大叶片宽和株幅均显著高于新岩棉新营养液处理和新岩棉废营养 液处理 新岩棉废营养液 废岩棉新营养液 废岩棉废营养液处理青菜的最大叶片长 最大叶片宽和株幅 分别为新岩棉新营养液处理的97 5 106 0 113 5 95 7 109 6 124 8 98 4 107 5 109 6 6月11日测 青菜最大叶片长 最大叶片宽和株幅也是废岩棉废营养液处理最大 但各处理之 间差异不显著 d d d d D D CD BC BC B BC B 5 21 5 31 6 11 24 16 8 0 长 D m Ff f Ff F Dd d D C BC BC B B 5 21 5 31 6 11 15 10 5 0 D m Ff f Ff F Dd d CD C B B B B 5 21 5 31 6 11 42 28 14 0 D m 图1 不同处理株幅 最大叶片长宽的变化 Fig 1 Changes of plant width maximum leaf length and width for different treatments C C C C B B B B210 140 70 0 2 800 2 100 1 400 700 0 H 6 6 7 m 2 k H 667 m 2 图2 不同处理对青菜单株质量和单位产量的影响 Fig 2 Individual plant quality and yield per 667m2 of different treatments 2 2 不同处理对青菜单株质量和每667 m2产 量的影响 从图2可以看出 废岩棉两 处理的青菜单 株质 及产 显著高于新岩棉两 处理 新 废 营养液处理对以上指标无显著影响 青菜废岩 棉新营养液处理的每667 m2产 分别为新岩棉 新营养液 新岩棉废营养液处理的13 5 和 20 2 废岩棉废营养液处理为新岩棉新营养 液 新岩棉废营养液处理的14 4 和21 2 2 3 不同处理对青菜叶绿素和类胡萝卜素含量 的影响 叶绿素a 叶绿素b 总叶绿素含 和类胡罗 卜素含 均为新岩棉新营养液处理的最低 废岩棉废营养液处理四种物质含 最高 图3 废岩棉废营养 73 丁小涛 等 温室新废岩棉 营养液对青菜 长和品质的影响 液处理四种物质含 分别为新岩棉新营养液处理的1 98倍 2 16倍 2 03倍和1 53倍 除了废岩棉新 营养液处理叶绿素a含 也显著低于废岩棉废营养液处理外 新岩棉废营养液 废岩棉新营养液和废岩 棉废营养液处理的叶绿素b 总叶绿素含 和类胡罗卜素含 差异均不显著 C BC C BC C BC B B B C 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 18 0 12 0 06 0 B m H H 1 w C m H H 1 w C BC C BC BC BC B B 0 04 0 03 0 02 0 01 0 0 54 0 36 0 18 0 m H H 1 w m H H 1 w 图3 不同处理对叶片叶绿素a b 总叶绿素 类胡萝卜素含量的影响 Fig 3 Leaf chlorophyll a b total chlorophyll carotenoid content of different treatments 2 4 不同处理对青菜光合作用的影响 四 处理中废岩棉废营养液的净光合速率最高 显著高于新岩棉新营养液和新岩棉废营养液处理 4 1 和3 6 而和废岩棉新营养液处理的差异不显著 图4 四 处理的蒸腾速率差异不显著 气孔 导度和胞间二氧化碳浓度变化趋势一致 均为废岩棉新营养液处理最高 新岩棉废营养液处理最低 但四 者差异不明显 C C BC C BC B B BC 0 9 0 6 0 3 0 24 22 20 18 16 m H H 1 w m H H 1 w BC C B B B B BC B 16 12 8 4 0 390 260 130 0 m H H 1 w m H H 1 w P n m o l C O 2 m 2 s 1 G s m o l H 2 O m 2 s 1 C i m o l C O 2 m o l 1 T r m m o l H 2 O m 2 s 1 P n G s C i T r 图4 不同处理对叶片气体交换参数的影响 Fig 4 Leaf gas exchange parameters of different treatments 2 5 不同处理对青菜可溶性蛋白 可溶性糖 VC 总酚 类黄酮含量的影响 从表1可以看出 新岩棉新营养液和废岩棉废营养液处理可溶性蛋白含 显著高于新岩棉废营养液 和废岩棉新营养液处理 新岩棉新营养液处理可溶性蛋白含 较新岩棉废营养液和废岩棉新营养液处理 分别高15 6 和14 8 废岩棉废营养液处理可溶性蛋白较新岩棉废营养液和废岩棉新营养液处理分别 高12 2 和11 5 新岩棉新营养液处理VC含 最低 新岩棉废营养液 废岩棉新营养液 废岩棉废营 养液处理VC含 分别为新岩棉新营养液处理的2 53倍 2 38倍和1 76倍 不同处理的可溶性糖 总 酚 类黄酮含 差异不显著 表1 不同处理对青菜可溶性蛋白 可溶性糖 VC 总酚 类黄酮含量的影响 Table 1 Plant soluble protein soluble sugar vitamin C total phenol and flavonoid contents of different treatments 处理可溶性蛋白 mg kg 1 可溶性糖 VC mg kg 1 总酚 OD280 g 1 类黄酮 OD325 g 1 新岩棉新营养液18 12 0 71 a 0 064 0 008 a 73 48 3 35 d 0 90 0 02 a 0 80 0 09 a 新岩棉废营养液15 68 0 16 b 0 058 0 006 a 185 75 8 58 a 0 96 0 11 a 0 76 0 07 a 废岩棉新营养液15 78 0 05 b 0 064 0 004 a 174 86 1 28 b 0 93 0 05 a 0 82 0 09 a 废岩棉废营养液17 60 0 34 a 0 059 0 003 a 129 27 0 78 c 0 93 0 06 a 0 88 0 05 a 注 不同小写字母表示在P 0 05水平下差异显著 83 上 海 农 业 学 报 2 6 不同处理对青菜硝酸盐和亚硝酸盐含量的影响 从图5可以看出 废岩棉新营养液处理的硝酸盐含 显著高于新岩棉新营养液 新岩棉废营养液和 废岩棉废营养液处理16 2 16 7 和24 2 而后三者的差异不显著 四 处理的亚硝酸盐含 以新 岩棉新营养液和新岩棉废营养液处理略高 但四者差异均不显著 C B C B B B C B 1 800 1 200 600 0 1 2 0 8 0 4 0 m H e k H 1 m H e k H 1 图5 不同处理对植株硝酸盐 亚硝酸盐含量的影响 Fig 5 Plant nitrate and nitrite content of different treatments 3 结论与讨论 从不同处理青菜 长 和产 可以看出 不论是新营养液 还是废营养液 废岩棉中 长的青菜要明 显好于新岩棉处理 这在青菜的快速 长期表现更为明显 废岩棉新营养液和废岩棉废营养液处理的最 大叶片长 宽明显大于新岩棉新营养液和新岩棉废营养液处理 这可能和废岩棉在使用时仍含一定 的 营养元素有关 从而使废岩棉在栽培使用时含有更多的养分来促进青菜 长 Ding等 6 研究营养液不同 EC处理对青菜 长表明 EC值为4 8 dS m处理时青菜的 长 为最大 何诗行等 9 对岩棉栽培番茄的 研究也表明 适当增加营养液的EC可以有效提高番茄的果实质 和品质 叶绿素a b和类胡萝卜素在光合电子传递 类囊体膜的稳定性等方面有重要作用 光合作用的大小 和叶片中叶绿素含 和类胡萝卜素含 的多少有明显的相关性 10 本试验中废岩棉废营养液处理的叶 绿素a b和类胡萝卜素含 最高 其相应的净光合速率也最高 这应该也是其产 较高的重要原因之一 可溶性蛋白可以参与细胞的渗透调节 增强细胞的保水能力 对细胞的 命物质及 物膜起到保护 作用 11 本试验中不同处理可溶性蛋白含 略有差异 但废岩棉废营养液处理没有使青菜的可溶性蛋白 含 显著降低 VC是一种水溶性抗氧化剂 可以防止自由基对细胞的伤害 防止细胞变异 预防癌症 心 脑血管疾病等 并参与胶原蛋白合成及治疗坏血病等 还可以提高人体的免疫力 它是体现蔬菜品质的重 要指标 12 试验中废岩棉新营养液和废岩棉废营养液处理VC含 居中 并没有处于最低水平 反而新岩 棉新营养液处理的青菜VC含 最低 这有可能和不同岩棉不同营养液中的营养元素含 有关 具体原因 需要进一步研究 可溶性糖不仅影响了蔬菜的风味和品质 而且可以作为上游底物和原料参加下游物质 代谢与合成 同时也是细胞内的重要信号分子参与调节植物 长 13 蔬菜中大 存在着酚类物质 类黄酮 等植物次 代谢产物 黄酮类化合物具有抗氧化 抗衰老 抗肿瘤 降血脂的功效 对减少自由基的产 和 清除自由基有一定的作用 即抗氧化作用 酚类物质具有良好的抗氧化 降血脂等作用 酚类物质 类黄酮 含 高低是蔬菜的营养价值和医疗保健作用的重要体现 14 15 本试验中 不同处理可溶性糖 总酚 类黄 酮含 差异不显著 说明废营养液和废岩棉处理没有使青菜中可溶性糖 总酚 类黄酮含 降低 总的来 说 废营养液和废岩棉处理没有明显降低青菜品质指标 硝酸盐在自然界中分布十分广泛 人体摄入的硝酸盐主要来源于蔬菜 摄入硝酸盐含 较高的蔬菜 会增加人们患肠胃癌 高铁血红蛋白症等疾病的几率 16 虽然硝酸盐本身对人体毒害性相对较低 但硝 酸盐很容易被还原成亚硝酸盐 亚硝酸盐可与食物中或体内的仲胺类物质作用 成亚硝胺 从而诱发消 化系统癌变 食入200 500 mg的亚硝酸盐即可引起中毒 1 000 2 000 mg就会引起死亡 17 本试验中 除了废岩棉新营养液处理的硝酸盐含 略高外 其他处理差异不显著 并且不同处理的亚硝酸盐含 差 异均不显著 说明废营养液和废岩棉处理并没有明显增加青菜中的硝酸盐和亚硝酸盐含 无公害蔬菜 93 丁小涛 等 温室新废岩棉 营养液对青菜 长和品质的影响 质 要求叶菜类蔬菜中硝酸盐含 不高于3 000 mg kg 要求蔬菜的亚硝酸盐含 不高于4 mg kg 18 19 本 研究中不同处理硝酸盐和亚硝酸盐含 均远低于此阈值 综上所述 使用现代温室废弃的岩棉和排液栽培青菜 可以促进青菜 长且对青菜的品质没有明显 的影响 青菜的硝酸盐和亚硝酸盐含 均在正常的范围 本研究对探索栽培岩棉的循环利用和温室排液 的串级利用 开辟了新的途径和参考方法 参 考 文 献 1 朱红芳 侯瑞贤 李晓峰 等 不同施肥方法对夏季速 青菜硝酸盐含 及产 和品质的影响 J 上海农业学报 2015 31 1 76 80 2 李荣 边玉超 王向 等 智能温室控制的发展及趋势探讨 J 信息系统 程 2019 11 88 90 3 DING X T JIANG Y P HUI D F et al Model Simulation of CucumbeS Yield and MicSoclimate Analysis in a Semi closed GSeenhouse in China J HoStScience 2019 54 3 547 554 4 范洁群 吴淑杭 褚长彬 等 无 栽培营养液废液循环利用研究进展 J 农学学报 2014 4 7 51 53 5 崔国庆 岩棉无 栽培灌溉策略的制定与 长调控技术 J 农业 程技术 2019 39 7 24 29 6 DING X T JIANG Y P ZHAO H et al ElectSical conductivity of nutSient solution influenced photosynthesis quality and antioxidant enzyme activity of pakchoi Brassica campestris L ssp Chinensis in a hydSoponic system J Plos One 2018 13 8 e0202090 7 LICHTENTHALER H K WELLBUM A R DeteSminations of total caSotenoids and chloSophylls a and b of leaf extSacts in diffeSent solvents J Biochemical Society TSansactions 1983 11 5 591 592 8 曹建康 姜微波 赵玉梅 果蔬采后 理 化实验指导 M 北京 中国轻 业出版社 2007 9 何诗行 何堤 许春林 等 岩棉短程栽培模式中营养液对番茄 长及果实品质的影响 J 农业 程学报 2017 33 18 188 195 10 JIANG Y P DING X T ZHANG D et al Soil salinity incSeases the toleSance of excessive sulfuS fumigation stSess in tomato plants J EnviSonmental and ExpeSimental Botany 2017 133 70 77 11 尚玉坤 刘思凯 陈杨晗 等 镉胁迫对东营野 大豆幼苗抗氧化系统及可溶性蛋白的影响 J 四 农业大学学报 2019 37 1 15 21 12 陈娟 彭琳童 向福 泥蒿不同 长时期不同部位维 素C含 比较 J 北方园艺 2020 1 41 45 13 李云云 李强 余宏军 等 花期短期低氮处理对黄瓜抗坏血酸及可溶性糖含 的影响 J 中国 壤与肥料 2019 5 46 52 14 韩晓婷 徐久婷 魏凌云 等 制方法对枇杷叶总酚 黄酮等成分及抗氧化活性的影响 J 西北林学院学报 2020 35 1 130 134 15 陈亮 李医明 陈凯先 等 植物多酚类成分提取分离研究进展 J 中草药 2013 44 11 1501 1507 16 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 2007 2014 17 闫秋成 郭敏杰 蔬菜中硝酸盐与亚硝酸盐含 分析与评价 J 安徽农业科学 2012 40 7 3981 4035 18 中国人民共和国卫 部 GB 18406 1 2001农产品安全质 无公害蔬菜安全要求 S 北京 中国标准出版社 2001 19 蔡顺香 范维 颜明娟 福州市售蔬菜硝酸盐 亚硝酸盐和维 素C含 的分析与评价 J 福建农业学报 2017 32 2 180 184 责任编辑 张睿 04