根域體積對普通白菜幼苗生長的影響

孫磊玲黃丹楓張凱唐東梅

（上海交通大學農業與生物學院，上海 200240）

普通白菜〔Brassica campestirsssp.chinensis（L.）Makino var.communisTsen et Lee〕屬于十字花科（Cruciferae）蕓薹屬（Brassica）白菜種〔Brassica campestirsL. ssp.chinensis（L.）Makino〕的一個亞種，原產中國，栽培歷史悠久。雞毛菜是普通白菜的幼苗，以口感清嫩、富含維生素和礦物質而深受大眾喜愛。

普通白菜在我國種植十分普遍，在綠葉蔬菜生產中占有重要的地位。西北、東北高緯度地區都有栽培，以長江以南地區為主要產區（曹書娟 等，2010）。江南地區普通白菜種植面積占秋、冬、春蔬菜播種面積的 40%～60%。長江中下游各個大城市的普通白菜年供應占蔬菜總量的30%～40%。普通白菜生產中存在以下突出的問題：（1）生產的季節性不能滿足城市供應均衡需求；（2）常規的生產方式勞動力投入大，強度高；（3）生產的季節性差異大，夏季病蟲草害的控制困難，食品安全性令人擔憂；冬季自然溫度下的生產周期是其他季節的2～3倍；（4）根腫病等土傳病害日趨嚴重（黃伉 等，1989）。

隨著全國可耕地面積的逐漸減少和城市居民對蔬菜質量要求的提高，常規普通白菜生產體系的漏洞也越來越多。因此，工廠化穴盤生產普通白菜越來越成為信息化時代的主流導向（張成波和楊其長，2004）。一方面，機械化減少了勞動力的投入，使得生產過程更為高效化、規模化；另一方面，利用溫室設施人為控制生長條件，縮短生長周期，解決了常規大田生產病蟲害侵襲和農藥施入的問題，保證了食品安全，工廠化的高效率育苗也使夏季供需的缺口得以填補。

圍繞綠葉蔬菜的清潔、高效生產和均衡供應，借鑒荷蘭、日本等國家溫室園藝發展的先進經驗（胡永光 等，2002），我國普通白菜等綠葉蔬菜生產也逐漸走向工業化生產模式。上海交通大學數字農業聯合實驗室以普通白菜植物工廠的建設為導向（陳國輝 等，2004），對綠葉蔬菜的工廠化生產技術體系的重要部分進行了試驗探索，主要包括穴盤合適根域體積的篩選和適合穴盤栽培品種的探索（潘靜嫻 等，2001），并為下一步植物工廠施肥體系的構建奠定基礎，以期構建完整的清潔、安全、高效蔬菜工廠化生產技術體系（李秀英 等，2009）（圖1）。

圖1 普通白菜幼苗清潔、安全、高效生產技術體系

1 材料與方法

1.1 供試材料

根域體積試驗的供試品種為抗熱605。品種比較試驗采用8個普通白菜品種（表1）。

1.2 試驗處理

1.2.1 根域體積試驗 根域體積試驗于 2011年10月14日于上海交通大學農業工程訓練中心1號溫室中進行。選取籽粒飽滿、大小一致的種子，按9種根域體積（表2）處理播種于裝有混合基質（草炭∶珍珠巖=7V∶3V）的穴盤中。基質含水量維持在80%左右。采用永通化肥廠緩釋肥（N∶P∶K=18∶3∶18，其中氮70%為緩釋狀態）作為底肥一次施入（施用標準為3 kg·m-3）。完全隨機排列，重復4次。于2011年11月13日采收，采收當日測定商品性普通白菜食用前期單株干鮮質量、株高、凈光合速率、葉綠素a和葉綠素b、葉面積、硝態氮含量、經濟產量等指標。指標均一次取樣測定。

表1 供試普通白菜品種及其特性

1.2.2 品種試驗 品種試驗于2012年2月16日至4月12日在上海市多利農莊1號溫室中進行。選取籽粒飽滿、大小一致的8個品種（表1）種子，按單株根域體積13.0 mL（200孔，每孔播1粒）播種于裝有基質（草炭∶珍珠巖=7 V∶3 V）的穴盤中。基質含水量維持在 80%左右。所用肥料為雷力富得豐甲殼素有機顆粒肥（施用標準為 15%基質質量比）。試驗采用隨機區組試驗。4個區組，每個區組重復 20次。于采收當天測定單株干鮮質量、第2、3、4片葉平均葉面積、經濟產量。

表2 根域體積

1.3 測定項目及方法

選擇3株長勢較為一致的普通白菜，取其地上部用電子天平（0.1 g）測定鮮質量，并于60 ℃烘箱烘至恒質量用電子天平（0.0001 g）測定干質量。

葉面積：采收1～5片功能葉，去柄，采用EPSON PERFECTION V700 PH070型掃描儀掃描并使用WinRHIZO分析軟件完成數據轉化。

葉綠素含量：取新鮮葉片剪碎混勻，稱取0.1 g，加入等體積的無水乙醇無水丙酮溶液10.0 mL，封口于黑暗中浸提至葉片發白為止，以提取液為空白，使用紅外線分光光度計分別測定663、646、470 nm處的吸光值。

硝態氮含量采用硝基水楊酸比色法測定（李合生 等，2000）。

凈光合速率：使用CirasRCS光合儀于晴天8：00～10：00對普通白菜第3片或第4片功能葉進行測定，測定時使用自然光照，溫度為15 ℃，CO2濃度為500 μmol·mol-1，相對濕度（RH）為50%，每個處理記錄4次穩定數值。

1.4 數據處理

采用Excel進行數據整理，SAS9.1進行方差分析，LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

試驗中使用理想狀態：假設18.0 mL，13.0 mL和8.0 mL穴孔體積可被2株或3株植物平均分配，在同一穴孔中植株彼此可獲得一致的根域體積。以此為基礎，討論根域體積對普通白菜幼苗生長勢的影響及品種對根域體積的響應。

2.1 根域體積對普通白菜幼苗生長勢的影響

由表3可知，隨著單株根域體積的減小，地上部單株干、鮮質量整體呈現遞減的趨勢。其中 13.0 mL根域體積下的單株表現較為優秀，地上部單株干質量除與18.0、9.0、6.0 mL根域體積差異不顯著外，與其他5種單株根域體積的差異均達到了顯著水平。而株高則隨著根域體積的減小整體呈現增加的趨勢，即種植密度越大，苗越易徒長。若對普通白菜壯實度要求高可選低密度、大根域體積栽培，這種條件下，13.0 mL單株根域體積是最佳選擇；若對口感要求高，高密度下徒長的幼苗反而口感清嫩。

表3 根域體積對普通白菜幼苗生長勢的影響

2.2 根域體積對普通白菜光合能力的影響

較高的Pn值和葉綠素濃度可促進葉面積的增大，并進一步促進光合產物合成，提高植物生長效率。從表4可以看出，穴盤栽培的抗熱605幼苗平均葉面積、葉綠素濃度、凈光合速率等均隨著單株根域體積的減小呈現遞減趨勢。說明高密度栽培會影響普通白菜對光能的吸收、營養的分配，進而影響其葉綠素的合成和葉面積的增大。128孔1粒和2粒栽培（單株根域體積18.0 mL和9.0 mL）營造出較大的根域體積，可使普通白菜達到較強的光合能力，而2.7 mL單株根域體積栽培下普通白菜光合能力最低。

表4 根域體積對普通白菜光合能力的影響

2.3 根域體積對普通白菜單盤經濟學產量的影響

溫室常規撒播種植的普通白菜幼苗產量一般在500 kg·（667 m2）-1，從圖2可以看出，隨著單株根域體積的減小，種植密度的增加，單盤經濟學產量呈現整體遞增的趨勢，最高達到了204 g。單株根域體積6.5 mL時種植密度是18.0 mL的2.8倍，產量卻是其4.8倍，這時小根域體積栽培尚未對普通白菜產量產生負面影響，但單株質量卻較小，說明單株根域體積6.5 mL是追求單盤經濟學產量的較好的選擇（表3）。單株根域體積2.7 mL時種植密度是6.5 mL的2.4倍，單株經濟學產量卻只是其1.6倍，說明種植密度達到一定限額，光照和營養都處于競爭狀態反而會抑制植物生長。單株根域體積13.0 mL不僅達到了較好的單盤經濟學產量水平（60 g），并且能保證較6.5 mL有更大的單株質量（表3）。

商品苗要求較高的單株質量和壯實度，從根域體積的試驗可以看出，單株根域體積13.0 mL下既能獲得較高的經濟學產量，達到商品性要求，又能在一定程度上較單株根域體積18.0 mL栽培節約成本。

2.4 根域體積對普通白菜硝態氮含量的影響

根據農產品安全質量無公害蔬菜安全要求（GB/T18406.1—2001），葉菜類硝酸鹽含量應低于3 000 mg·kg-1，硝態氮含量應低于677 mg·kg-1（李濤 等，2004）。由圖3可知，單株根域體積為18.0、9.0、6.0 mL時普通白菜硝態氮含量已超過國家限定標準，要想實現蔬菜安全生產，必須避免使用較大根域體積栽培或者改進施肥措施和篩選低硝態氮品種（楊波和鄭青松，2009）。隨著單株根域體積的減小，普通白菜體內硝態氮含量整體呈現遞減的趨勢。6.0 mL單株根域體積即128穴3粒播種方式下硝態氮濃度卻出現異常的增高現象（圖 3），說明根域體積并不是影響硝態氮含量的唯一因素，根際微生物群活動（靳亞忠 等，2011）、播種不均勻等因素也可影響普通白菜硝態氮的積累（劉文科和楊其長，2010）。

圖2 不同根域體積對抗熱605單盤經濟學產量的影響

圖3 不同根域體積對抗熱605可食部分硝態氮含量的影響

圖4 相同根域體積下不同品種的平均葉面積

2.5 相同根域體積下不同品種的葉面積、單株干鮮質量及單盤經濟學產量

為了驗證普通白菜不同品種對相同根域體積的響應，選擇了更能發揮單株生長優勢的13.0 mL單株根域體積進行試驗。在葉面積測定時，因部分品種第1片葉有破損，本試驗統一選擇了8個品種的第2～4片功能葉測定其平均葉面積，圖4表明，四月慢葉面積與其他品種差異顯著，其余7個品種間差異不顯著。由圖5可以看出，華王、青陽、冬秀都表現出色，有較大的單株干質量和鮮質量。圖 6表明，華王和青陽的單盤經濟學產量最大，分別為 228 g和219 g，本試驗所用穴盤尺寸為54 cm×28 cm，依據這樣的長勢，大片種植這兩個品種，若溫室利用率為80%，產量可分別達800 kg·（667 m2）-1和773 kg·（667 m2）-1。而四月慢雖然有較大的葉面積，卻沒有達到更大的產量，說明根域體積限制條件下，葉面積增大并不總能與產量增長呈正相關，苗壯實度也是重要指標。

圖5 相同根域體積下不同品種的地上部單株干鮮質量

圖6 相同根域體積下不同品種的單盤經濟學產量

3 結論與討論

3.1 根域體積與經濟學產量

在穴盤育苗研究方面，多集中在穴盤規格和種植密度對蔬菜生長發育的影響（陳杰 等，2004；劉敏 等，2011）。本試驗將問題轉化為根域限制并將背景上升到整個工廠化栽培體系，以市場應用性為導向，研究了不同根域體積穴盤栽培下普通白菜幼苗生長的變化，得出6.5 mL單株根域體積栽培最能凸顯整產成本比，經濟學產量可達458 kg·（667 m2）-1，但單株產量只有0.47 g，且植株高腳纖弱，商品性不高。13.0 mL單株根域體積栽培最能凸顯單產成本比，地上部單株鮮質量可達0.59 g，經濟學產量也很可觀，與9.0、8.0 mL單株根域體積栽培下差異不顯著。因此推薦商品性生產的穴盤普通白菜栽培選用13.0 mL單株根域體積。

3.2 種植密度與普通白菜生長

溫室工廠化生產普通白菜，土地利用率應在 80%左右。從根域體積的試驗可以看出，高密度低根域體積的栽培，雖然可以使經濟學產量較高，但商品性較差。因此，建議以市場為導向的栽培應綜合考慮種植密度、產量和經濟成本等因素。單株根域體積 13.0 mL的植株較單株根域體積18.0 mL的經濟學產量更高，基質成本和空間成本更低，較單株根域體積9.0、8.0、6.5 mL的光合能力更強，更壯實，商品性更好。

3.3 相同根域體積下不同品種生長差異

8個品種在生長勢上的差異性顯示，華王、青陽、冬秀表現優秀，且夏季耐熱品種華王表現出最高的單株干鮮質量，尤其適合作為夏季應急育苗的選用品種。第2～4片功能葉平均葉面積數據顯示，品種間葉面積除四月慢外均差異不顯著，但四月慢并未得到較高的經濟學產量，說明葉面積不只是光合能力強的標志性因素，根域體積限制條件下，葉面積增大并不總能與產量增長呈正相關，較密的植株反而影響光合產物積累，并造成植株徒長纖弱。另外，經濟學產量數據顯示，華王和青陽顯著高于其他6個品種。單株根域體積13.0 mL營造的最佳單產成本下，驗證出華王和青陽為最高產品種，產量可分別達800 kg·（667 m2）-1和773 kg·（667 m2）-1。

工廠化穴盤育苗體系需要以最優的設施條件和最優的栽培條件為支撐。太陽能溫室、人工光源、溫控設施、灌溉設施、CO2控制設施、安全生產為導向的有機肥調節以及摸索最佳育苗體積、最優品種都是育苗體系構成的要素。本試驗在設施良好的前提下，完成了溫室栽培條件的初步篩選工作。下一步需要繼續驗證不同季節下普通白菜對根域體積的響應以及品種在最優根域體積下對肥料（Anuschka et al.，2005；李會合和王正銀，2006）、水分的響應差異，進而完成整個工廠化栽培體系的建立以及構建指導生產的人工模擬模型（馬紅梅，2006）。

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