上海农业学报 9 用矿质元素含量以及生长的影响, 为植物工厂条件下水培生菜根区温度的控制提供一定的参考材料与方法. 试验材料供试生菜品种为 Romaine, 种子购自日本 Taki 种苗公司试验于 20 年 9 月在日本千叶大学的植物工厂中进行生菜种子播于 00 孔含海绵块的穴盘中, 置于催

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1 上海农业学报 20,():8 2 ActaAgriculturaeShanghai DOI:0.9?j.isn 文章编号 :000 92(20) 根区温度对水培生菜生长和矿质元素含量的影响李润儒, 朱月林, 高垣美智子 2, 矢守航 2, 杨立飞 ( 南京农业大学园艺学院, 农业部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室, 南京 009; 2 日本千叶大学园艺学部, 松户 27 80) 摘要 : 在水培条件下, 研究了个根区温度对生菜 (LactucasativaL.) 生长和矿质元素含量的影响结果表明 : 随着根区温度的升高, 生菜单株产量呈先增加后减少的趋势, 在 2 时达到最大值, 且干物质含量最高 ; 根区温度对生菜叶片净光合速率和矿质元素含量的影响与对产量的影响相似, 即在 2 时达到最大值根区温度处理下, 根叶生长和地上部矿质元素的积累受到严重阻碍, 生菜叶片硝酸盐含量显著下降在个根区温度处理中,2 对水培生菜的生长及矿质元素的吸收最为适宜关键词 : 水培 ; 生菜 ; 矿质元素 ; 根区温度 Efectsofrootzonetemperatureonthegrowthandmineral elementscontentofhydroponicaly grownletuce LIRun ru,zhuyue lin,takagakimichiko 2,YAMORIWataru 2,YANGLi fei ( ColegeofHorticulture,NanjingAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofSoutheastChinaVegetableCrop BiologyandGeneticImprovement,MinistryofAgriculture,Nanjing009,China; 2 FacultyofHorticulture, ChibaUniversity,Matsudo27 80,Japan) Abstract:Theplantgrowthandmineralelementscontentwerestudiedinhydroponicaly grownletuce (LactucasativaL.)underfivediferentrootzonetemperatures.Theresultsshowedthatwiththeincreaseofroot zonetemperature,theletuceyieldperplantincreasedfirstandthendecreased,reachingthemaximum valueat 2,andthedrymatercontentwasthehighest.Efectsofrootzonetemperatureonletuceleafnetphotosyn theticrateandthecontentofmineralelementsweresimilartotheyield.underthetreatmentof rootzone temperature,theletucegrowthandmineralelementsaccumulationweresignificantlyinhibited,andthenitrate contentdecreasedsignificantly.theresultsindicatedthatthemostsuitablerootzonetemperaturewas2 for thegrowthandmineralelementsabsorptionofhydroponicaly grownletuce. Keywords:Hydroponicsystem;Letuce;Mineralelement;Rootzonetemperature 生菜 (LactucasativaL.) 为菊科莴苣属的一二年生蔬菜, 叶片外观新鲜质地脆嫩风味怡人并富含多种矿质元素, 深受消费者喜爱, 是蔬菜植物工厂生产中的主要蔬菜种类之一 [ 2] 温度是蔬菜营养液栽培中的重要影响因子之一 [] 前人在气温对水培蔬菜所产生的生理变化方面积累了较多的资料 [ ], 但在根区温度对水培蔬菜生长发育影响方面的研究相对较少根区温度对根系生长有较大的影响, 而根系的生长对地上部的生长又有一定的调节作用 [] 在蔬菜水培生产中, 营养液的温度即为根区温度 [7] 生菜植物工厂营养液栽培生产过程中, 营养液多采用雨水或井水配置, 其温度常常受到夏季高温和冬季低温的影响, 导致根系生长和养分吸收不能适应地上部生长的需要 [8] 因此, 探讨根区温度对生菜生长及矿质元素吸收的影响非常重要本试验通过调控生菜植物工厂水培生产系统中的营养液温度, 探讨不同根区温度对生菜叶片光合作收稿日期 : 项目基金 : 江苏省高校优势学科建设项目 (20PAPD) 作者简介 : 李润儒 (990 ), 女, 在读硕士, 研究方向为蔬菜栽培生理与生物技术 Tel:89;E mail:runruli990@gmail.com 通信作者,E mail:ylzhu@njau.edu.cn

2 上海农业学报 9 用矿质元素含量以及生长的影响, 为植物工厂条件下水培生菜根区温度的控制提供一定的参考材料与方法. 试验材料供试生菜品种为 Romaine, 种子购自日本 Taki 种苗公司试验于 20 年 9 月在日本千叶大学的植物工厂中进行生菜种子播于 00 孔含海绵块的穴盘中, 置于催芽室黑暗催芽 d(20 ), 然后转移至工厂化育苗专用设施 (SeedlingTerace,Zennoh, 日本 ) 内, 光照强度为 (0±0)μmol?(m 2 s), 育苗期间光期为 2h, 温度 20, 湿度 9%,CO 2 200mg?L, 育苗期为周, 选取长势一致的幼苗移栽至营养液可循环的深液流 (DFT) 栽培系统中.2 试验设计水培系统中荧光灯光源光照强度为 (00±0)μmol?(m 2 s), 光期为 h, 湿度 0%,CO 2 00mg?L, 种植密度 20cm 20cm 使用日本园试配方营养液 [9],EC 值为 (2.0±0.2)dS?m,pH.0±.0, 每天更换次营养液空气温度设定为 2?20 ( 光期? 暗期 ), 根区温度通过在栽培系统循环营养液中置入制冷器 (CompactHandyCooler202TCN,AsOne, 日本 ) 或电热棒 (IcAutoNeoType80,Niso, 日本 ) 进行温度控制, 试验采用单因素随机区组设计, 设定个不同的根区温度处理, 即 , 每个处理 8 株, 定植周后随机取样, 选取株进行生长和生理指标的测定和分析. 测定方法.. 光合参数的测定收获前 d 内选取新生完全展开叶片, 利用便携式光合作用测定系统 (Li 00XT,Li COR, 美国 ) 测定植株的净光合速率气孔导度胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率测定条件 : 光强 00μmol?(m 2 s) 叶室温度 2 相对湿度 0% CO 2 00mg?L..2 矿质元素含量的测定 N 含量采用常量元素分析仪 (VarioMAXCNS,Elementar, 德国 ) 进行测定 P K Ca Mg Fe Zn B Cu Mn 离子含量采用电感耦合等离子体 (ICP) 发射光谱仪 (icap200,thermoscientific, 美国 ) 测定.. 生长参数的测定采用电子天平测定鲜重, 然后将植株置于 80 烘箱中烘干至恒重, 测定干重 ; 株高根长采用钢卷尺测量 ; 单株叶面积利用叶面积仪 (Li 000C,Li COR, 美国 ) 测量地上部含水量 =( 地上部鲜重 - 地上部干重 )? 地上部鲜重 00%.. 维生素 C 和硝酸盐含量的测定称取 g 叶片, 加入 2mL2% 的偏磷酸 (HPO )( 测硝酸盐时加入 2mLddH 2 O), 粉碎后静置, 过滤, 取滤液 ( 测硝酸盐时, 取 ml 滤液稀释到 0mL) 用试纸条反射仪法测定 [0]. 统计分析试验数据用平均值 ± 标准差 (n=) 表示, 采用 SPSS 统计软件 (PASW Statistics9.0,SPSSInc, 美国 ) ANOVA 程序进行单因素方差分析后, 用 Tukey s 测验进行差异显著性分析 (P<0.0) 图表使用 Excel 软件绘制 2 结果与分析 2. 不同根区温度下生菜的光合参数如图 A 所示, 生菜叶片的净光合速率随根区温度的升高先增加后减少, 在 2 处理下达到最大值, 在处理下最小, 20 0 处理间差异不显著 ; 在不同根区温度下, 生菜叶片的胞间二氧化碳浓度 ( 图 B) 气孔导度 ( 图 C) 与净光合速率 ( 图 A) 的变化趋势相似, 均在 2 时达到最大值, 且显著高于其他处理, 在偏高温 (0 ) 时显著降低 ; 叶片蒸腾速率 ( 图 D) 在 2 时达到最大值, 显著高于其他处理, 其他个温度处理间无显著差异可见, 根区温度对整个光合过程具有显著的影响, 2 是适合生菜植株光合作用的最佳根区温度

3 7 # $ % & -./)' )* +=&-.)/&.0 & $ 2 & 2 : &% 2!#!& $ &; < 2,!& 2 2$ 0$%' ))* +,-&.)/&.0!#$%' ()* +,-&.)/&.0! *+,-&,)' ()*+,-&.)* 李润儒等根区温度对水培生菜生长和矿质元素含量的影响 & > &;!;!; & 2 注图中数据为次重复的平均值 ±标准差不同小写字母表示差异显著Ｐ图不同根区温度对生菜叶片光和参数的影响ＦｉｇＥｚｎｍｐｕｎｈｐｈｙｎｈｉｐｍｌｕｌｖ不同根区温度下生菜叶片的矿质元素含量大量元素的含量由表可知根区温度对生菜叶片大量元素含量具有显著影响其中Ｎ和Ｐ含量随着根区温度的增加先升高后降低在时最大在时最小且显著低于其他处理ＫＣ和Ｍｇ含量在个处理间的变化相似即偏低温度处理显著高于偏高温度处理表不同根区温度对生菜叶片大量元素含量的影响ＴｂｌＥｚｎｍｐｕｎｈｍｌｍｎｎｎｌｕｌｖ根区温度? 氮? ｇＤＷ ± ｂ ± ｂ ± ± ｂ ± 磷? ｇＤＷ ± ｂ ± ｂ ± ± ± ｄ钾? ｇＤＷ ± ± ± ± ｂ ± 钙? ｇＤＷ ± ± ± ± ｂ ± ｂ镁? ｇＤＷ ± ± ± ± ｂ ± ｂ注表中数据为次重复的平均值 ±标准差同列数字后不同小写字母表示差异显著Ｐ下同微量元素的含量由表可见根区温度对生菜叶片微量元素含量具有显著的影响各微量元素含量均随着根区温度时降到最小值其中Ｆ和Ｍｎ含量在和处升高先增加后减少在时达到最大值理间无显著差异Ｆ和Ｃｕ含量在和处理间无显著差异由此可见在根区温度下生菜植株对大量元素和微量元素均具有较强的吸收和积累能力而高温对生菜植株矿质元素的积累具有显著的抑制作用表不同根区温度对生菜叶片微量元素含量的影响ＴｂｌＥｚｎｍｐｕｎｈｍｉｌｍｎｎｎｌｕｌｖ根区温度? 锌? ｇＤＷ ± ｂ ± ｂ ± ± ± ｄ铁? ｇＤＷ ± ｂ ± ± ± ± 硼? ｇＤＷ ± ｂ ± ｂ ± ± ｂ ± 铜? ｇＤＷ ± ｂ ± ｂ ± ± ± 锰? ｇＤＷ ± ｂ ± ｂ ± ± ｂ ±

4 上海农业学报 2. 不同根区温度下生菜的生长指标如表所示, 除了叶片含水量外, 其他生长指标随着根区温度升高均呈先增加后降低的变化趋势, 在 2 时达到最大值, 时降到最低地上部鲜重干重株高叶片数和单株叶面积在 2 根区温度处理时显著高于其他处理, 叶片含水量在 20 2 处理时显著高于 0 及处理植株的根部鲜重和干重在 2 处理下均显著高于处理 ; 植株地上部与根部的干重比在 0 的根区温度处理下显著高于处理从生长量来看,2 是适合生菜植株生长的最佳根区温度, 严重抑制了植株的生长 ( 图 2) 表不同根区温度对生菜生长的影响 Table Efectofrootzonetemperatureonthegrowthofletuce 根区温度地上部? 鲜重?g 干重?g 株高?cm 叶片数单株叶面积?m 2 叶片含水量?% 7.7±2.c 2.2±0.0b 8.7±0.b 2.8±0.2c 0.±0.0c 97.0±0.a ±2.8b.00±0.7b 20.±0.9b 29.±0.2b 0.22±0.0b 97.0±0.2a 2 2.8±.7a.±0.2a.9±.2a 2.±0.a 0.27±0.0a 97.0±0.a 0.9±.9d 2.±0.09b 9.8±.0b 28.0±0.bc 0.±0.0c 9.7±0.2b 9.7±0.e.2±0.0c 0.±0.c 2.8±0.c 0.0±0.0d 9.8±0.2c 根区温度地下部地上部 DW? 品质? 鲜重?g 干重?g 根长?cm 根部 DW 维生素 C 含量?mg (00g) - FW 硝酸盐含量?mg (00g) - FW 0.7±0.a 0.±0.02ab 9.0±0.8b.9±0.0a ±a 22±a ±0.a 0.±0.02ab 22.2±.2b.87±0.a 2±8a 2±a 2 2.9±0.a 0.0±0.0a 29.±.a 7.0±0.2a 0±7a 22±a 0.0±0.b 0.±0.02b 9.8±0.7b.8±0.a 2±a 2±a.2±0.2b 0.2±0.02c 7.2±0.c.90±0.2b 28±a 27±b 图 2 不同根区温度下生长的生菜植株外形 Fig.2 Plantappearanceofletuceunderdiferentrootzonetemperature 2. 不同根区温度下生菜叶片的维生素 C 和硝酸盐含量由表可知, 生菜叶片的维生素 C 含量在各根区温度下无显著差异 ; 叶片硝酸盐含量在处理间无显著差异, 在时显著降低讨论与结论光合作用是植物物质转化和能量代谢的关键, 温度逆境对其影响较大 [] 本试验中随着根区温度的升高, 生菜叶片各项光合参数先增加后减少, 在 2 根区温度时达到最大值, 说明根区温度的变化对整 [2] 个光合作用具有显著的影响 Malcolm 等研究表明, 根区处于低温时, 植物的净同化速率降低郝婷 [] 等研究发现, 种瓜类在根区高温胁迫下的各项光合参数均显著下降本试验在生菜上测定的结果与上述报道相一致矿质元素是植物体内合成各种化合物的物质基础, 其含量直接影响到植物的生长发育及其他代谢过程 [] 本试验中, 根区温度对生菜叶片矿质元素含量的影响与对净光合速率和地上部干重的影响基本一致, 即在一定范围内, 矿质元素的积累随着根区温度的升高而增加, 当超过最适温度时, 矿质元素的含量则随根区温度的升高而降低这可能由于低根温时植物的代谢受到抑制, 根部细胞原生质膜的透性降低离子泵的活性下降, 导致离子吸收减少 ; 而高根温时有关酶被钝化, 从而削弱了与矿质元素主动吸收有关的代谢活动, 使矿质元素的吸收减慢, 造成细胞内矿质元素含量下降 [] 这与生菜植株高根温条件

5 2 李润儒, 等 : 根区温度对水培生菜生长和矿质元素含量的影响下硝酸盐含量的显著降低相一致, 而维生素 C 含量在各根区温度间无显著差异温度是影响植物生长的重要因素之一, 不同的根区温度会影响植物营养生长阶段干物质的积累 [] 本试验中, 生菜的生长随着根区温度的升高而加快, 在最适根区温度时植株的生长达到最大值, 进一步提 [8] 高根区温度则会减缓植物地上部和地下部的生长 Nagasuga 等在对水稻的试验中也证明了不适宜的根区温度会减少水稻叶片数和总叶面积本试验观测到生菜在处理下根叶的生长受到严重抑制, 这可能是由于根区高温导致植物根部细胞功能紊乱, 根系活力降低, 而根系活力直接影响到植株对矿质营养和水分的吸收利用, 从而对植株的生长发育产生抑制作用 [7] 根系是植物吸收水分的器官, 植物正常的生长发育是地上部光合作用与地下部根群吸收水分养分相统一的系统过程 [8] [9] Falah 等研究发现根区温度过高时, 根对水分的吸收会受到抑制, 这与本试验中高根温处理下生菜叶片含水量降低的结果相一致然而, 本试验中 2 根区温度处理下, 生菜叶片含水量没有显著差异, 这可能是由于生菜作为一种原产于地中海沿岸的喜冷凉植物, 在长期的进化中对低温环境的一种适应性综上所述,2 根区温度处理下生菜叶片的光合参数矿质元素含量地上部及地下部的生长均处于最佳状态, 这为植物工厂条件下水培生菜根区温度的控制提供了一定的依据参考文献 [] 宋晓晓, 邹志荣, 曹凯, 等. 不同有机基质对生菜产量和品质的影响 [J]. 西北农林科技大学学报 : 自然科学版,20,(): 0. [2]FuW,LiP,WuY.Efectsofdiferentlightintensitiesonchlorophylfluorescencecharacteristicsandyieldinletuce[J].ScientiaHorticulturae, 202,:. []JuanC,Díaz Pérez.Rootzonetemperature,plantgrowthandyieldofbroccoli[Brasicaoleracea(Plenck)var.italica]asafectedbyplasticfilm mulches[j].scientiahorticulturae,2009,2:. [] 张侨, 韩莹琰, 范双喜, 等. 高温胁迫下不同品种叶用莴苣种子萌发特性 [J]. 西北农业学报,200,9():7 7. [] 严妍. 温度和光周期对水培生菜生长的影响及生长模型初探 [D]. 武汉 : 华中农业大学,2008. [] 闫秋艳, 段增强, 李汛, 等. 根区温度对黄瓜生长和土壤养分利用的影响 [J]. 土壤学报,20,0(): [7] 郝婷. 不同砧木对嫁接黄瓜缓解高温胁迫的生理机制研究 [D]. 南京 : 南京农业大学,20. [8]NagasugaK,Murai HatanoM,KuwagataT.Efectsoflowroottemperatureondrymaterproductionandrootwateruptakeinriceplants[J]. PlantProductionScience,20,(): [9]ZhuYL,ItoT.Efectsofnutrientstresbysplit rootsystemonthegrowthandk,ca,andmgcontentsatdiferentstagesofhydroponicaly grown tomatoseedlings[j].journalofthejapanesesocietyforhorticulturalscience,2000,9():77 8. [0] 李花粉, 杜森, 梁玉英, 等. 蔬菜硝酸盐试纸条反射仪测定法与国标法比较研究 [J]. 农业环境科学学报,2007,2():9 00. [] 陈培琴, 郁松林, 詹妍妮, 等. 植物在高温胁迫下的生理研究进展 [J]. 中国农业学通报,200,22(): [2]MalcolmP,HolfordP,McGlasonB,etal.Leafdevelopment,netasimilationandleafnitrogenconcentrationsoffivePrunusrootstocksinre sponsetoroottemperature[j].scientiahorticulturae,2008,: [] 郝婷, 朱月林, 丁小涛, 等. 根际高温胁迫对种瓜类作物生长及叶片光合和叶绿素荧光参数的影响 [J]. 植物资源与环境学报,20, 2(2): 7. [] 张文君. 矿质营养对矮牵牛生长开花的影响与推荐施肥研究 [D]. 武汉 : 华中农业大学,202. [] 宋敏丽, 温祥珍, 李亚灵. 根际高温对植物生长和代谢的影响综述 [J]. 生态学杂志,200,29(): []KwackY,KimDS,ChunC.Root zonecoolingafectsgrowthanddevelopmentofpaprikatransplantsgrowninrockwoolcubes[j].horticulture, Environment,andBiotechnology,20,(): 8. [7] 曲复宁, 王云山. 高温胁迫对仙客来根系活力和叶片生化指标的影响 [J]. 华北农学报,2002,7():27. [8] 裴红宾, 张永清, 上官铁梁. 根区温度胁迫对小麦抗氧化酶活性及根苗生长的影响 [J]. 山西师范大学学报 : 自然科学版,200,20(2): [9]FalahMAF,WajimaT,YasutakeD,etal.Responsesofrootuptaketohightemperatureoftomatoplants(LycopersiconesculentumMil.)insoil lesculture[j].journalofagriculturaltechnology,200,(): 8. ( 责任编辑 : 闫其涛 )

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蔬菜有機栽培 1 2 (1) (2) (3) (4) (ph ) ph 5.5~7.0 (ph 6.0 ) (ph 7.5 ) 8.0 a. ( ) b. ( ) c. 3 (