MFT系统进行沼液水培生菜的效果研究

设施栽培是北方反季节蔬菜生产的重要途径,对满足冬春季城乡居民蔬菜需求起着主导作用。我国设施栽培面积已达350万公顷以上,居世界第一位。然而,设施土壤栽培连作障碍、资源环境负效应日益严重,常使蔬菜农药残留量和硝酸盐含量超标较严重。

蔬菜,尤其是叶菜是喜氮作物,吸氮量大,体内硝酸盐易于在蔬菜体内累积,浓度可达4g/kg以上,超过世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)、欧盟等国家和组织的限定值。受覆盖材料和围护结构遮光效应的影响,设施内光强度通常低于室外,蔬菜光合速率低,加剧了蔬菜硝酸盐的累积程度,冬季尤为严重。研究表明,过量摄入硝酸盐容易导致高血红蛋白症,或者与二级胺结合还能形成强致癌物亚硝胺,诱发人体消化系统的癌变。由于人体摄入硝酸盐的80%以上来自蔬菜,蔬菜中超标的硝酸盐含量对人类的饮食健康构成了严重的威胁。如何控制蔬菜中硝酸盐含量,提高蔬菜硝酸盐达标率是当前人们普遍关心的问题,这不仅关系到人们的饮食健康,也对国家蔬菜出口贸易具有直接影响。目前,土壤栽培因土壤内养分和水分较难控制,使得硝酸盐含量控制缺乏有效的方法,效果很差。

蔬菜设施无土栽培已经成为国际上反季节蔬菜生产的重要方法,在荷兰、日本、韩国等国已广泛应用。该方法可周年生产,蔬菜生长速率高,产量高,设施环境和蔬菜根际环境易于管理的众多优势,是设施蔬菜工厂化栽培,特别是植物工厂蔬菜生产的优选栽培方法。与土壤栽培相似,无土栽培同样面临着蔬菜硝酸盐累积超标的难题。况且。营养液中氨素水平及其有效性较高易导致硝酸盐的奢侈吸收和累积超标。在过去30年里,科研人员一直基于无土栽培的优势――营养液组成可调控性进行探索,以求获得有效降低蔬菜硝酸盐含量的有效方法。总结而言,已报道的几种降低硝酸盐的营养液控制方法如下:(1)用有机氮,如氨基酸和酰氨部分取代营养液中的硝态氮;(2)降低营养液中的硝酸盐浓度。沼液是沼气生产的副产品,含有多种养分,进行适当地养分调控具有用于蔬菜无土栽培的潜力。

为了检验沼液作为营养液栽培生菜的可行性及其对硝酸盐含量的影响,本试验采用多功能栽培系统(MFT)进行了沼液生菜栽培研究,以确定栽培效果及硝酸盐含量影响。

材料与方法

试验设2个处理,处理1为常规营养液。营养液配方如下:5.0Ca(NO3)2,0.75K2SO4;0.5 KH2PO4:0.1 KCl;0.65MgSO4;1.0×10-3H3BO3:1.0×10-3MnSO4:1.0×10-4CuSO4;5.0×10-6(NH4)6MO7O24;1.0×10-3ZnSO4:0.1EDTA-Fe(FeSO4・7H2O+EDTA)mmol/L。营养液的起始pH值为6.0。

处理2为沼液稀释液处理。沼液组成为氨0.73g/L;磷0.028g/L;钾0.74g/L;NH4-N0.7g/L:NO3-N8.62mg/L;钙352mg/L;镁227mg/L,SO415mg/L;镉225×10-4mg/L;铅4.5×10-4mg/L:Fe4.1mg/L;锰0.48mg/L:铜0.96mg/L:锌3.35mg/L:EC6.36;pH7.8。沼液稀释5.22倍后,填加0.33mM KH2PO4和0.1mM EDTA-Fe。

两处理的氮浓度均为10mmol/L纯氮,营养液量均为100L。多功能栽培系统(MFT)供液为间歇式,每15min供液1次,每次供液时间为30min。2010年1月19日定植,定植苗子数为95株。生长15天,2010年2月3日随机取3株样品进行测定,随后收获所有植株称取产量(见图1)。测定指标包括地上部生物量和硝酸盐含量,以及叶绿素含量(用SPAD表示)。

试验结果

随机取3株生菜进行指标测定和统计比较。由表1可知,两种营养液栽培在叶绿素含量和地上部生物量上无显著差异。但在地上部硝酸盐含量指标上,沼液栽培生菜略低于常规营养液栽培的生菜。在总体产量上,沼液栽培生菜的地上部总生物量为152g,明显高于常规营养液栽培生菜的生物量108g。

结论与讨论

沼液是沼气生产的副产品,含有多种养分和植物激素等物质,通过养分调控具有用于蔬菜无土栽培的潜力。本试验采用多功能栽培系统(MFT)进行了沼液生菜栽培研究,证实了沼液通过稀释、养分调节处理后作为营养液进行无土栽培的可行性,并且在保证产量的基础上降低了生菜硝酸盐的含量。本试验中,两种营养液栽培的生菜在生物量和叶绿素含量(SPAD值)指标上无显著差异,表明两种营养液的养分供给能力,特别是氮素供给能力相似。沼液稀释液栽培略微降低了生菜地上部硝酸盐含量,可能是因为沼液稀释液中含有较多的氨基酸所造成的。

一些研究已表明,沼液成分差别很大,主要取决于发酵原料的种类、发酵条件等因素。因此,在利用沼液进行无土栽培时应进行组分检测,根据沼液组成特点进行适宜的养分调节,才能提高栽培效果。