營養液更換頻率對水培葉用萵苣產量和品質的影響

李嘉佳 宋世威 陳日遠 劉厚誠 孫光聞

（華南農業大學園藝學院，廣東廣州 510642）

無土栽培是現代農業的重要組成部分，而營養液管理技術又是無土栽培技術體系中的核心部分（陳全勝和鄧凱敏，2009）。作物通過吸收營養液中的養分和水分來滿足自身生長發育的需要，營養液更換的頻率直接影響作物的生長。營養液更換頻繁，會造成不必要的浪費，增加運營成本，同時會對環境造成一定的污染；營養液更換頻率偏低，則會使作物營養不足，降低產量，直接影響到經濟效益。目前國內外生產上營養液管理模式主要有3種，分別是基于EC值的營養液管理方式、養分添加的營養液管理方式和基于作物模型的營養液管理方式（倪紀恒 等，2011）。這3種營養液管理自動控制系統技術尚不夠成熟，而且費用較為昂貴，不利于推廣。從國內高校和科研單位的研究來看，水培營養液大部分都是每7 d或每10 d更換1次，造成了一定的浪費。本試驗通過在栽培葉用萵苣（Lactuca sativaL.）的過程中監測營養液的pH值和EC值，研究更加經濟和適宜的營養液更換頻率，旨在保證作物正常生長的同時，減少營養液的使用，從而減少人工和肥料的投入，節約成本，為水培營養液管理提供依據。

1 材料與方法

1.1 栽培作物及栽培方式

試驗在華南農業大學園藝學院樓頂溫室進行。葉用萵苣品種為廣州長合種子有限公司的全年意大利葉用萵苣。育苗方式為72孔（6×12）穴盤珍珠巖基質育苗，苗齡3～4片真葉時將根洗凈，移入水培箱中，水培箱規格是41.5 cm×26.5 cm×7.5 cm，初始營養液是6 L霍格蘭1/2配方營養液。2011年9月25日育苗，10月17日定植，從幼苗定植到采收的時間為30 d，設F10、F15、F303個處理，即營養液更換頻率分別為10、15、30 d，其中F30處理就是植株定植后不進行營養液更換，每個處理設6次重復，每重復6株。

1.2 管理方式

在整個生長時期，根據試驗設計更換營養液，如F10處理每10 d徹底更換1次，同時監測營養液中的pH值和EC值。在兩次更換營養液期間，當營養液減少約1/2時，則補充水分至初始體積。葉用萵苣生長期間，溫室內溫度范圍為20～32 ℃。

1.3 測定方法

11月16日，每個處理取 8株生長較為一致的葉用萵苣測量形態指標，同時每株取主要功能葉切碎，用以測定葉綠素、硝酸鹽、可溶性糖、可溶性蛋白含量等指標，測定工作在3 d內完成。其中葉綠素含量測定參照張憲政（1986）的方法，其他物質含量測定參照李合生等（2000）的方法。

數據處理和分析應用Excel和SPSS軟件。

2 結果與分析

2.1 葉用萵苣生長期內營養液pH值的變化

如圖1所示，葉用萵苣整個生長期的營養液pH值變化范圍為6.4～7.6。在F10處理中，每10 d的周期內pH值隨著葉用萵苣的生長不斷升高；在F15和F30處理中，除加水或更換營養液導致pH值下降外，pH值也是不斷升高的。這3個處理的pH值均在適合葉用萵苣生長的范圍內。

2.2 葉用萵苣生長期內營養液EC值的變化

如圖2所示，F10處理中，在每10 d的周期內，EC值隨著葉用萵苣的生長而緩慢降低。在F15處理中，前15 d呈緩慢下降趨勢，第20天加水后下降，之后則緩慢上升。在 F30處理中，前期變化不明顯，在第20天加水后EC值下降，后緩慢上升。

2.3 不同營養液更換頻率對葉用萵苣生長指標、產量和品質的影響

圖1 葉用萵苣生長期內營養液pH值的動態變化

如表1所示，在3個不同處理中，就植株含水量而言，與 F10處理相比，F15、F30處理的較低，差異達到顯著水平；就株高而言，與F10處理相比，F15處理無顯著差異，F30處理顯著降低。3個處理葉片數無顯著差異。就地上部鮮質量而言，與F10處理相比，F15處理相差不大，F30處理低 9%左右，差異未達到顯著水平。

如表1所示，在3個處理中，與F10處理相比，F15、F30兩個處理的硝酸鹽含量分別降低了54%、79%，可溶性糖含量分別升高了144%、252%，差異均達顯著水平。3個處理間VC和可溶性蛋白含量則無顯著差異。

圖2 葉用萵苣生長期內營養液EC值的動態變化

表1 不同營養液更換頻率對葉用萵苣生長指標、產量和品質的影響

2.4 不同營養液更換頻率對葉用萵苣光合色素含量的影響

如表2所示，與F10處理相比，F15、F30處理的葉綠素 a、葉綠素 b和總葉綠素含量增加，差異達顯著水平；F15和 F30處理的葉綠素a含量比F10處理分別增加53%、43%，葉綠素b含量比F10處理分別增加56%、50%，而F15和F30處理間無顯著差異；3個處理間類胡蘿卜素含量無顯著差異。

表2 不同營養液更換頻率對葉用萵苣光合色素含量的影響 mg·g-1

3 結論與討論

營養液的pH值過高或過低都會影響植物所需離子的有效性，并可以導致有害物質的積累，對植物產生毒害。對葉用萵苣而言，適合的 pH值范圍為 6.0～7.6。EC值能夠反應營養液中的離子濃度。通過EC值和pH值來管理營養液，使其滿足植物能夠正常生長的需要（Pardossi et al.，2002）。

本試驗中營養液的pH值在兩次營養液更換期間逐漸上升，前期上升緩慢，后期則上升較快。產生這種現象的原因可能是葉用萵苣對營養液中離子的交換吸收。營養液中的氮素是以 NO-3形式存在的，葉用萵苣在大量吸收NO-3的同時，釋放出OH-和HCO-3，導致營養液pH值升高（樸炫春 等，2005）。

營養液的EC值反映了離子濃度的變化。F10處理在葉用萵苣整個生長期營養液的EC值無明顯變化，但是F15和F30處理在第20天后EC值變化較大，產生這種現象的原因可能是加水導致營養液中離子濃度降低，而且pH值在后期較高，使營養液中的某些元素產生少量的沉淀，影響了其離子濃度（蔣衛杰，1992）。除此之外，由于作物蒸騰作用較快，營養液中水分散失，所以未加水時營養液中的離子濃度出現了緩慢上升的現象。pH值和EC值前期變化緩慢，后期變化較大可能是因為葉用萵苣不同時期的生長狀況和養分需求量不同，前期植株較小，水分需求較少，后期吸收較多，蒸騰作用較強，故前期和后期變化程度有差異。

與F10處理相比，F15和F30處理的葉綠素含量和可溶性糖含量增加，硝酸鹽含量降低。在葉用萵苣生長期內，F10、F15和F30處理的氮素來源數量遞減，故硝酸鹽含量也呈遞減的趨勢。所以，在生產過程中，可以通過降低氮肥施用量來降低植株中硝酸鹽的含量（侯迷紅 等，2005）。這3個處理的可溶性糖含量則出現遞增的趨勢，與硝酸鹽含量變化趨勢相反，可能是由于植物積累干物質含量相近時，氮素物質積累的多，碳素積累則相對減少。一方面，較多的硝酸鹽積累導致植株體內的碳代謝失衡（鄧云龍 等，2001），葉片的糖含量降低，葉綠素的合成與分解也可能受到影響（史典義 等，2009）；另一方面，較高的可溶性糖含量意味著較強的碳代謝，從而為NO-3的還原提供更多的能量及中間物，有利于NO-3的同化，從而能降低葉用萵苣中硝酸鹽的積累（朱為民 等，2007）。

本試驗3個處理中，與F10處理相比，F15、F30處理的肥料施用量分別為其1/2、1/3，但F15、F30處理的葉用萵苣產量與F10處理相比沒有顯著差異，VC和可溶性蛋白含量差異不大，硝酸鹽含量顯著降低，可溶性糖含量增加，且F30處理優于F15處理。因此，在本試驗條件下，葉用萵苣水培過程中營養液更換頻率可以選擇30 d更換1次。

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