CN108849451B - 一种提高水培生菜品质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于设施蔬菜生产技术领域，具体公开了一种提高水培生菜品质的方法。所述降低生菜叶片含钾量处理具体为：在生菜种苗进行定植水培后，采用红蓝光配比为1.2～2.2，1.6除外的人工光源进行照射，并在达到采收标准70％～90％时，将光照强度增强20％～40％，可有效提高生菜叶片中的维生素C含量和可溶性糖含量。根据实际需要，在增强光照强度的同时，可进一步调整水培营养液中的氮磷钾元素的浓度，可有效降低水培生菜叶片的含钾量、含磷量等。本发明所述方法操作简单，结果可靠。

Description

一种提高水培生菜品质的方法
技术领域
本发明涉及蔬菜生产技术领域，具体涉及一种提高水培生菜品质的方法。
背景技术
钾是人体中不可缺少的化学元素之一，它对心脏功能的维护、细胞的新陈代谢和体液渗透压的调节等起着重要作用。正常人摄入钾的90％可以通过肾脏排出体外，患有慢性肾脏疾病的人排出钾的能力降低，钾易在体内蓄积导致血清钾含量升高，严重情况下会引发高血钾症。
降低肾脏病患者血液中钾浓度的方法一般有三种：血液透析、药物治疗和饮食干预。相对于血液透析和药物治疗，饮食干预从根本上限制钾的摄入，费用低且无副作用。人体对钾的摄取主要来自于食物，尤其是日常食用的蔬菜中含有大量的钾。对于含钾量高的蔬菜，医师一般建议用开水烫或沸水煮的方式来降低蔬菜含钾量，但维生素和其他营养成分也会随之流失，这种方式不仅影响了口感，也不利于患者对营养物质的全面摄入。因此，低钾蔬菜的饮食疗法逐渐受到关注。
普通的低钾蔬菜生产技术主要是通过营养液的优化管理来实现，即在蔬菜的生长后期将营养液更换为无钾营养液或含极微量钾的营养液。公开号为JP2014-239703A的日本专利在水培生菜采收前10～17天，使用不含钾且控制N:P比的水培营养液进行低钾生菜的栽培，生菜叶片的含钾量降低了74.4％，但其钠含量提高了6.7倍，这对于肾脏功能衰减的病人来说，可能会产生过度的负担。公开号为CN106102450A的中国专利将生菜从播种到收获分为3个栽培阶段，在第1栽培阶段使用含有钾的营养液，在第2栽培阶段使用不含钾而含有镁的营养液，第3栽培阶段使用水来进行栽培，虽然显著降低了生菜叶片中含钾量，但是营养液的频繁调整，增加了管理难度，且该专利未对生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量等品质指标进行评价。公开号为CN106577211A的中国专利在水培生菜采收前7～14天，通过将普通营养液更换为无钾营养液并结合红蓝LED光照的方式降低了水培生菜叶片中含钾量，但此方法并未改善生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量等品质。
因此，如何在降低蔬菜中含钾量的同时，改善其它品质指标，如降低其含磷量，提高维生素C含量和可溶性糖含量，这成为了慢性肾脏病患者的迫切需求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提出一种提高水培生菜品质的方法，在保证生菜产量和降低生菜叶片含钾量的同时，降低其含磷量，同时提高其维生素C含量和可溶性糖含量，该方法操作简便，效果显著。
本发明将生菜从定植于水培系统到收获为止的栽培阶段分为第一栽培阶段和第二栽培阶段。本发明对生菜播种至定植于水培系统期间，即第一栽培阶段之前的基质使用、管理方式及环境条件不做限制，只要保证生菜种苗正常生长，具有3～5片真叶并可用于水培式或漂浮式的水培生菜生产即可。在第一栽培阶段使用含钾、磷、氮的营养液进行栽培，光照强度、光照周期、空气温度、相对湿度、CO2浓度、气流速度等可根据不同品种的生菜生长需求设置，达到预期采收生物量积累的70％～90％时，即可结束第一栽培阶段过程。而在第二栽培阶段，本发明提出一种改良方案，即使用钾、磷、氮含量减半的营养液进行栽培，同时将光照强度增强20％～40％。第一栽培阶段和第二栽培阶段通过人工光源为生菜生长提供光照，人工光源可采用荧光灯或LED植物生长灯，优选LED植物生长灯。
为了实现本发明的目的，本发明提供一种提高水培生菜品质的方法，在生菜种苗进行定植水培后，采用红蓝光配比为1.2～2.2的人工光源进行照射，并在达到采收标准70％～90％时，将光照强度增强20％～40％。
本发明通过实验研究发现，采用上述手段对定植后的生菜进行人工光源照射，并在第二栽培阶段提高光照强度，可在不降低生菜产量的前提下提高生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量20％以上。
同时在实验中意外发现，当采用红蓝光配比为1.6的人工光源进行照射，生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量未表现出显著提高。
基于上述研究发现，本发明优选水培时使用的光源的红蓝光配比为1.2～1.4或1.8～2.2，在本发明的具体实施方式中，分别采用红蓝光配比为1.2、1.8及2.2的人工光源进行示例性说明。
虽然培养过程中的光照强度、光照周期、空气温度、相对湿度、CO2浓度、气流速度等可根据不同品种的生菜生长需求设置，但本发明在具体实施方式中分别针对皱叶生菜、绿叶生菜和紫叶生菜提供了具体的培养方法作为示例性说明，但并不局限于此。
例如，生菜种苗进行定植水培时的光照强度可为150～350μmol/m2s，光照周期可为10～20h/d。
作为一种具体实施方案，可设定生菜种苗进行定植水培时的光照强度为250μmol/m2s，光照周期为16h/d。
进一步地，为了使获得的生菜具有更低的硝酸盐含量、更低的含钾量以及更低的含磷量，还可在增强光照强度的同时，相应降低水培生菜所用营养液中相应元素的浓度，例如降低为原浓度的1/5～3/4。
在本发明的具体实施方式中，降低了水培生菜所用营养液中氮磷钾钙镁的浓度降低为原浓度的1/2。
并将所述营养液的pH调节为6.0～6.5，EC调节为0.6～0.8mS/cm。
本发明所述方法中，所述生菜种苗可采用本领域常规手段制备得到，例如可以是：生菜种子播种后，在黑暗下催芽2天后进行光照处理开始育苗，生菜种苗达到3-5片真叶，总鲜重达到0.7-0.8g/株即可作为水培定植用生菜种苗。
本发明所述方法适用于人工光立体栽培条件下低钾水培生菜的生产。
本发明的有益效果至少在于：
本发明首先通过实验研究发现了在第二栽培阶段，即水培生菜采收前3～5天通过降低营养液浓度和增强光照强度的方法，可在短期内有效地降低水培生菜的含钾量，同时降低其含磷量，提高其维生素C含量和可溶性糖含量。
进一步地，本发明针对人工光源的红蓝光配比进行研究，筛选得到了最佳的人工光源条件，可更好地实现本发明的发明目的。
本发明所述方法简单易行，优势突出，结果可靠，适于低钾水培生菜的商业化生产。
附图说明
图1为实施例1中水培生菜在采收时叶片中含钾量和含磷量的柱状图。
图2为实施例2中水培生菜在采收时叶片中含钾量和含磷量的柱状图。
图3为实施例3中水培生菜在采收时叶片中含钾量和含磷量的柱状图。
图4为实施例4中水培生菜在采收时叶片中含钾量和含磷量的柱状图。
图5为实施例5中水培生菜在采收时叶片中含钾量和含磷量的柱状图。
图6为对比例中水培生菜在采收时叶片中含钾量和含磷量的柱状图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的方法进行具体验证，但不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
1、试验材料和方法
试验材料为皱叶生菜，品种为Frill ice。将生菜种子播于完全浸湿的海绵块中，黑暗下催芽2天后进行光照处理开始育苗，光源为LED植物生长灯，红蓝比(R:B)为1.2，光照强度(P)为200μmol/m2/s，光照周期为16h/d。播种10天后，第二片真叶完全展开，进行穴盘分苗，并将其置于水培系统中。营养液选择山崎生菜营养液配方(FS)，营养液的大量元素组成为236mg/L Ca(NO3)2·4H2O、404mg/L KNO3、123mg/L MgSO4·7H2O、57mg/L NH4H2PO4；微量元素组成为28.571mg/L Fe-DTPA(7％)，0.615mg/L MnSO4·H2O，0.039mg/L CuSO4·5H2O，0.088mg/L ZnSO4·7H2O，1.127mg/L H3BO3，0.013(NH4)6Mo6O24·4H2O mg/L。营养液的pH调节为6.0～6.5，EC调节为1.0～1.2mS/cm。空气温度在明期/暗期分别为24±1℃/20±1℃，相对湿度在明期/暗期分别为70±5％/65±10％，CO2浓度为800±50ppm。播种20天后，生菜有4片真叶完全展开，地上部鲜重达到0.84g/株，将生菜种苗定植于水培栽培板上，光源为白色荧光灯，R:B为1.8，光照强度为250μmol/m2/s，光照周期为16h/d。
定植后18天，生菜地上部鲜重达到79g/株，将整齐一致的生菜进行不同处理的比较试验：
对照组：保持栽培过程环境条件的试验区为对照(P250-FS)；
实验组1：将营养液中钾、磷、氮浓度降低为标准配方的1/2(HS)，光照强度不变(P250-HS)；
实验组2：将营养液中钾、磷、氮浓度降低为标准配方的1/2，同时将光照强度从250μmol/m2/s增加到300μmol/m2/s(P300-HS)；
实验组3：将营养液中钾、磷、氮浓度降为0(P250-ZS)。
上述对照组和实验组1-3的处理时间为3天。HS营养液的大量元素组成为118mg/LCa(NO3)2·4H2O、202mg/L KNO3、123mg/L MgSO4·7H2O、28.5mg/L NH4H2PO4，73.5mg/LCaCl2·2H2O，微量元素组成与育苗期间相同。营养液的pH调节为6.0～6.5，EC调节为0.6～0.8mS/cm。ZS营养液的大量元素组成为123mg/L MgSO4·7H2O、147mg/L CaCl2·2H2O，微量元素与育苗期间相同。营养液的pH调节为6.0～6.5，EC调节为0.3～0.5mS/cm。空气温度、相对湿度和CO2浓度与育苗期间相同。试验结束后，分别从每个试验区中随机取6株生菜，取样后立即进行测试，测试项目包括地上部鲜重、地上部干重、维生素C含量、可溶性糖含量、含钾量、含磷量。
2、结果与分析
表1
Figure BDA0001718443950000061
注：表中数据为均值±标准偏差；同列数据后不同字母表示差异显著(P<0.05)，采用LSD方法比较(n＝6)。
由表1可知，与对照的P250-FS实验区相比，采收前3天降低营养液配方的钾、磷、氮浓度，显著地降低了水培生菜的地上部鲜重和地上部干重，但在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到300μmol/m2/s，其地上部鲜重和地上部干重与对照相比无显著变化。与P250-FS相比，P300-HS实验区生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量分别提高了33％和20％。因此，在采收前3天将营养液中钾、磷、氮浓度降低为标准配方浓度1/2的同时提高光照强度20％，在不降低生菜产量的前提下，其维生素C含量和可溶性糖含量可提高20％以上。
由图1可知，在采收前3天降低营养液配方中钾、磷、氮浓度，可显著降低生菜叶片中含钾量。与对照相比，P250-ZS和P300-HS试验区中生菜叶片含钾量分别降低了42％和27％，叶片含磷量分别降低了32％和28％。
综上所述，在水培生菜采收前3天，降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，同时提高20％的光照强度能够在不降低生菜产量的前提下，降低25％以上的含钾量和含磷量，同时将生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量提高20％以上。
实施例2
1、试验材料和方法
试验材料为绿叶生菜，品种为绿株。将生菜种子播于完全浸湿的海绵块中，黑暗下催芽2天后进行光照处理开始育苗，光源为LED植物生长灯，R:B为1.2，光照强度(P)为200μmol/m2/s，光照周期为16h/d。播种10天后，第二片真叶完全展开，进行穴盘分苗，并将其置于水培系统中，营养液选择山崎生菜营养液(FS)，营养液的大量元素组成为236mg/L Ca(NO3)2·4H2O、404mg/L KNO3、123mg/L MgSO4·7H2O、57mg/L NH4H2PO4；微量元素组成为28.571mg/L Fe-DTPA(7％)，0.615mg/L MnSO4·H2O，0.039mg/L CuSO4·5H2O，0.088mg/LZnSO4·7H2O，1.127mg/L H3BO3，0.013(NH4)6Mo6O24·4H2O mg/L。营养液的pH调节为6.0～6.5，EC调节为1.0～1.2mS/cm。环境的空气温度在明期/暗期分别为24±1℃/20±1℃；相对湿度在明期/暗期分别为70±5％/65±10％；CO2浓度为800±50ppm。播种20天后，生菜种苗有4片真叶完全展开，地上部鲜重达到0.94g/株，将生菜种苗定植于水培栽培板上，光源为白色荧光灯，R:B为1.8，光照强度为250μmol/m2/s，光照周期为16h/d。
定植18天后，生菜地上部鲜重达到80g/株，将整齐一致的生菜进行不同处理的比较试验：
对照组：保持栽培过程环境条件的试验区为对照(P250-FS)；
实验组1：将营养液中钾、磷、氮浓度降低为标准配方的1/2(HS)，光照强度不变(P250-HS)；
实验组2：将营养液中钾、磷、氮浓度降低为标准配方的1/2，同时将光照强度从250μmol/m2/s增加到350μmol/m2/s(P350-HS)。
上述对照组和实验组1-2的处理时间为3天。HS营养液的大量元素组成为118mg/LCa(NO3)2·4H2O、202mg/L KNO3、123mg/L MgSO4·7H2O、28.5mg/L NH4H2PO4，73.5mg/LCaCl2·2H2O，微量元素组成不做调整。营养液的pH调节为6.0～6.5，EC调节为0.6～0.8mS/cm。空气温度、相对湿度和CO2浓度与育苗期间相同。试验结束后，分别从每个试验区中随机取6株生菜，取样后立即进行测试，测试项目包括地上部鲜重、地上部干重、维生素C含量、可溶性糖含量、含钾量、含磷量。
2、结果与分析
表2
Figure BDA0001718443950000081
注：表中数据为均值±标准偏差；同列数据后不同字母表示差异显著(P<0.05)，采用LSD方法比较(n＝6)。
由表2可知，与对照的P250-FS实验区相比，采收前3天降低营养液配方中钾、磷、氮浓度到一半，显著地降低了水培生菜的地上部鲜重，但在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到350μmol/m2/s，其地上部鲜重和地上部干重与对照相比无显著变化。与P250-FS相比，P350-HS实验区生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量分别提高了56％和69％。因此，在采收前3天将营养液中钾、磷、氮浓度降低为标准配方浓度1/2的同时提高光照强度40％，在不降低生菜产量的前提下，可显著增加其维生素C和可溶性糖含量50％以上。
由图2可知，与对照相比，在采收前3天降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半显著并未显著降低生菜叶片中含磷量，但在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到350μmol/m2/s，生菜叶片含钾量和含磷量分别降低了38％和31％。
综上所述，在水培生菜采收前3天，降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，同时提高40％的光照强度能够在不降低生菜产量的前提下显著降低其含钾量和含磷量30％以上，同时提高生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量50％以上。
实施例3
本实施例与实施例2的区别在于：试验材料为皱叶生菜，品种为Frill ice。第一栽培阶段和第二栽培阶段使用的为红蓝比为1.2的白红LED。其他处理与实施例2相同。
表3
Figure BDA0001718443950000091
注：表中数据为均值±标准偏差；同列数据后不同字母表示差异显著(P<0.05)，采用LSD方法比较(n＝6)。
由表3可知，与对照的P250-FS实验区相比，采收前3天降低营养液配方中钾、磷、氮浓度到一半或在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到350μmol/m2/s，其地上部鲜重和地上部干重未发生显著性变化。与P250-FS相比，P350-HS实验区生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量分别提高了43％和116％。因此，在采收前3天将营养液中钾、磷、氮浓度降低为标准配方浓度1/2的同时提高光照强度40％，在不降低生菜产量的前提下，可显著增加其维生素C和可溶性糖含量40％以上。
由图3可知，与对照相比，在采收前3天降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，并未显著降低生菜叶片中含钾量和含磷量，但在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到350μmol/m2/s，生菜叶片含钾量和含磷量分别降低了33％和40％。
综上所述，在水培生菜采收前3天，降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，同时提高40％的光照强度能够在不降低生菜产量的前提下显著降低其含钾量和含磷量30％以上，同时提高生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量40％以上。
实施例4
本实施例与实施例2的区别在于：试验材料为皱叶生菜，品种为Frill ice。第一栽培阶段和第二栽培阶段使用的为红蓝比为2.2的白红LED。其他处理与实施例2相同。
表4
Figure BDA0001718443950000101
注：表中数据为均值±标准偏差；同列数据后不同字母表示差异显著(P<0.05)，采用LSD方法比较(n＝6)。
由表4可知，与对照的P250-FS实验区相比，采收前3天降低营养液配方的钾、磷、氮浓度，显著地降低了水培生菜的地上部鲜重，但在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到350μmol/m2/s，其地上部鲜重和地上部干重与对照相比无显著变化。与P250-FS相比，P350-HS实验区生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量分别提高了33％和30％。因此，在采收前3天将营养液中钾、磷、氮浓度降低为标准配方浓度1/2的同时提高光照强度40％，在不降低生菜产量的前提下，其维生素C含量和可溶性糖含量可提高了30％以上。
由图4可知，与对照相比，在采收前3天降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，并未显著降低生菜叶片中含钾量，但在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到350μmol/m2/s，生菜叶片含钾量、含磷量含量分别降低了45％和37％。
综上所述，在水培生菜采收前3天，降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，同时提高40％的光照强度能够在不降低生菜产量的前提下显著降低其含钾量、含磷量35％以上，同时提高生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量30％以上。
实施例5
本实施例与实施例2的区别在于：试验材料为紫叶生菜，品种为紫薇。第一栽培阶段和第二栽培阶段使用的为红蓝比为1.2的白红LED。其他处理与实施例2相同。
表5
Figure BDA0001718443950000111
注：表中数据为均值±标准偏差；同列数据后不同字母表示差异显著(P<0.05)，采用LSD方法比较(n＝6)。
由表5可知，与对照的P250-FS实验区相比，采收前3天降低营养液配方的钾、磷、氮浓度或在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到350μmol/m2/s，其地上部鲜重和地上部干重与对照相比无显著变化。与P250-FS相比，P350-HS实验区生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量分别提高了20％和86％。因此，在采收前3天将营养液中钾、磷、氮浓度降低为标准配方浓度1/2的同时提高光照强度40％，在不降低生菜产量的前提下，其维生素C含量和可溶性糖含量可提高了20％以上。
由图5可知，与对照相比，在采收前3天降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，并未显著降低生菜叶片中含钾量，但在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到350μmol/m2/s，生菜叶片含钾量、含磷量含量分别降低了33％和39％。
综上所述，在水培生菜采收前3天，降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，同时提高40％的光照强度能够在不降低生菜产量的前提下显著降低其含钾量、含磷量30％以上，同时提高生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量20％以上。
对比例
本对比例与实施例2的区别在于：试验材料为皱叶生菜，品种为Frill ice。第一栽培阶段和第二栽培阶段使用的白红LED和荧光灯的混合光源，红蓝比为1.6。其他处理与实施例2相同。
表6
Figure BDA0001718443950000121
注：表中数据为均值±标准偏差；同列数据后不同字母表示差异显著(P<0.05)，采用LSD方法比较(n＝6)。
由表6可知，与对照的P250-FS实验区相比，采收前3天降低营养液配方的钾、磷、氮浓度或在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到300μmol/m2/s，其地上部鲜重、地上部干重、维生素C含量和可溶性糖含量与对照相比无显著性差异。
由图6可知，与对照相比，在采收前3天降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，并未显著降低生菜叶片中含磷量，但在降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半的同时将光照强度从250μmol/m2/s增强到300μmol/m2/s，生菜叶片含钾量、含磷量含量分别降低了34％和29％。
综上所述，在水培生菜采收前3天，降低营养液中钾、磷、氮浓度到一半，同时提高20％的光照强度能够在不降低生菜产量的前提下显著降低其含钾量和含磷量25％以上，但生菜叶片中维生素C含量和可溶性糖含量未出现显著性差异。

Claims (6)

1.一种提高水培生菜品质的方法，其特征在于，在生菜种苗在150～350μmol/m2s的光照强度、10～20h/d的光照周期下进行定植水培后，采用红蓝光配比为1.2～1.4或1.8～2.2的LED植物生长灯进行照射，并在达到采收标准70％～90％时，将光照强度增强20％～40％；
在增强光照强度的同时，降低水培生菜所用营养液中氮磷钾的浓度降低为原浓度的1/5～3/4。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水培时使用的光源为LED植物生长灯，红蓝光配比为1.2或1.8或2.2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生菜种苗进行定植水培时的光照强度为250μmol/m2s，光照周期为16h/d。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，降低水培生菜所用营养液中氮磷钾的浓度降低为原浓度的1/2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述营养液的pH调节为6.0～6.5，EC调节为0.6～0.8mS/cm。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述生菜种苗的制备方法为：生菜种子播种后，在黑暗下催芽2天后进行光照处理开始育苗，生菜种苗达到3-5片真叶，总鲜重达到0.7-0.8g/株即可作为水培定植用生菜种苗。
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