CN110268964A - 一种栽培优质低钾生菜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种栽培优质低钾生菜的方法，其包括以下步骤：准备含钾的1/2日本园试配方营养液和不含钾的1/2日本园试配方营养液，将生菜种子培养成幼苗，当幼苗长至3叶1心时，将幼苗先定植到定植杯中，再放置到定植板中，然后将定植板放于水培槽上，水培槽中加入1/2日本园试配方营养液，自然光环境下生长，定植两周后，将水培槽中的营养液更换为不含钾的1/2日本园试配方营养液，自然光环境下生长，在水培槽的上方安装LED补光灯，到采收前48h时，打开LED补光灯，补光光质为蓝光，连续补光48h至采收。本发明的有益之处在于：(1)生菜叶片每100g鲜重的含钾量为128.3mg，达到了低钾蔬菜的级别；(2)蔬菜的产量、营养品质以及抗氧化能力都得到了显著的提高。

Description

一种栽培优质低钾生菜的方法
技术领域
本发明涉及一种栽培生菜的方法，具体涉及一种栽培优质低钾生菜的方法，属于蔬菜栽培技术领域。
背景技术
慢性肾病患者，因其肾脏钾离子排泄障碍，故宜选择低钾饮食。人体对钾的摄取主要来自于食物，其中，蔬菜中含有大量的钾，食用低钾蔬菜是慢性肾病患者的首选。
在生产低钾蔬菜的技术研究中，日本是首次开展低钾蔬菜研究的国家，其技术研究主要集中在营养液调控上。例如：
《含钾低的蔬菜及其栽培方法》(申请号201380003185.5，CN103957694A)，公开了用含钾水耕营养液栽培叶类蔬菜(生菜)五周左右后，用不含钾水耕营养液代替所述含钾水耕营养液实施栽培10-17d，其中，含钾水耕营养液的氮、磷酸和钾的重量比为：当设定磷酸的重量是1时，氮的重量是0.5-7.0，钾的重量是1.0-7.0，在整个含钾栽培期间和不含钾栽培期间，将水耕营养液的EC值调整在0.5-1.8，pH值调整在5.0-7.0，该叶类蔬菜在收割时的含钾量(69mg/100g)是不调整钾水平的同类叶菜类蔬菜的含钾量(270mg/100g)的1/4左右；
《一种低钾叶菜的水耕栽培方法》(申请号201580013746.9，CN106102450A)，公开了将从播种到收获为止的全部栽培期间分成三个期间，其中，在第1栽培期间，使用含有钾的第1水耕栽培用肥料来栽培莴苣，在第2栽培期间，使用实质上不含钾而含有镁的第2水耕栽培用肥料来栽培莴苣，在第3栽培期间，用实质上不含有肥料的水来栽培莴苣，莴苣收获后经测定，该莴苣每100g鲜重的钾和钠的含量分别是80mg和13mg，其中，钾的含量显著低于参考例1(178mg/100g)和参考例2(470mg/100g)。
《氮磷钾营养供应对生菜生长和品质的影响》(杨小锋，2006)，研究了四种不同钾浓度(1mmol/L、4mmol/L、6mmol/L、8mmol/L)处理对生菜生长和品质的影响，结果表明，在低钾(钾浓度为1mmol/L)营养液栽培下，“弘农”品种生菜中的可溶性蛋白、VC含量分别为1.74mg/g FW、0.20mg/g FW，均显著低于钾浓度为8mmol/L的处理(可溶性蛋白、VC含量分别为3.69mg/g FW、0.29mg/g FW)；“绿领”品种生菜中的可溶性蛋白、VC含量分别为2.66mg/gFW、0.29mg/g FW，均显著低于钾浓度为8mmol/L的处理(可溶性蛋白、VC含量分别为4.47mg/g FW、0.35mg/g FW)。因此，在低钾营养液栽培下，会降低生菜中的可溶性蛋白和VC含量。
《低钾营养对叶菜品质和钾含量的影响》(刘骁龙，2016)，研究了不同供钾水平对蔬菜生长和品质的影响，结果表明，在低钾(钾浓度为0.59mmol/L)营养液栽培下，生菜中的VC、可溶性糖含量分别为3.35mg/100g、1.46％，显著低于钾浓度为0.79mmol/L的处理(VC、可溶性糖含量分别为4.55mg/100g、1.62％)；芥菜中的VC含量为6.20mg/100g，显著低于钾浓度为1.19mmol/L的处理(VC含量为8.38mg/100g)；菠菜中的VC含量为25.46mg/100g，显著低于钾浓度为4.74mmol/L的处理(VC含量为37.06mg/100g)。
在低钾蔬菜的栽培过程中，由于营养液中不添钾，所以严重影响了蔬菜的产量和品质。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于：在保证蔬菜含钾量较低的情况下，提供一种能够提高蔬菜产量、提升蔬菜品质(提高VC、可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、多酚、类黄酮、HPPH、FRAP的含量)的蔬菜栽培方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种栽培优质低钾生菜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1：准备含钾的1/2日本园试配方营养液和不含钾的1/2日本园试配方营养液；
Step2：将生菜种子培养成幼苗；
Step3：当幼苗长至3叶1心时，将幼苗先定植到定植杯中，再放置到定植板中，然后将定植板放于水培槽上，水培槽中加入1/2日本园试配方营养液，幼苗定植后，将水培槽置于自然光环境下，植株依靠自然光生长；
Step4：定植两周后，将水培槽中的营养液更换为不含钾的1/2日本园试配方营养液，换液后，水培槽还是置于自然光环境下，植株依靠自然光生长；
Step5：在水培槽的上方安装LED补光灯，到采收前48h时，打开LED补光灯，补光光质为蓝光，连续补光48h至采收。
前述的栽培优质低钾生菜的方法，其特征在于，在Step2中，生菜种子发芽后将幼芽移植到海绵块中，并放入水培槽中进行栽培，水培槽中加入的是1/2日本园试配方营养液。
前述的栽培优质低钾生菜的方法，其特征在于，在Step3中，利用充气泵进行供氧。
前述的栽培优质低钾生菜的方法，其特征在于，在Step5中，调整补光灯的间距和高度，使植株获取的光强达到100μmol·m-2·s-1。
本发明的有益之处在于：
(1)生菜长至3叶1心时定植，定植后的前两周使用1/2日本园试配方营养液，后两周使用不含钾的1/2日本园试配方营养液(KNO3用NaNO3代替)，同时在采收前48h连续补蓝光，生菜叶片每100g鲜重的含钾量为128.3mg，低于富钾蔬菜临界点(300mg/100g FW)，达到了低钾蔬菜的级别；
(2)通过在采收前48h连续补蓝光，解决了因营养液不添钾导致的蔬菜产量和品质下降的问题，其中，生菜的地上部和地下部鲜重分别提高了9.35％、16.16％，干重分别提高了25.70％、10.34％，生菜叶片中VC含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、多酚含量、类黄酮含量、自由基清除率(DPPH)、FRAP值分别提升了572.7％、186.9％、107.3％、90.9％、24.0％、537.2％、27.7％、235.2％，产量、营养品质以及抗氧化能力都得到了显著的提高；
(3)水培蔬菜大部分时间都是在自然光环境下生长，只在采收前48h连续补蓝光，并且光照强度只有100μmol·m-2·s-1，能源耗费较少，提高产量和品质的成本在可控范围内。
附图说明
图1是水培槽的结构示意图；
图2是定植板的结构示意图；
图3是幼苗定植于定植杯及定植板的示意图；
图4是在水培槽的上方安装LED补光灯的示意图。
图中附图标记的含义：1-LED补光灯、2-定植板、3-水培槽。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
实施例1：采前不断钾
试验于2018年10月至11月在华南农业大学园艺学院温室进行。
试验材料为精品意大利耐抽薹生菜。
Step1：准备营养液
本实施例提供的栽培方法，使用的营养液是1/2日本园试配方营养液，其由大量元素和微量元素两部分组成。
表1 1/2日本园试配方营养液大量元素配方
表2 1/2日本园试配方营养液微量元素配方
Step2：获取幼苗
将生菜种子放入人工气候箱中，采用常规方法进行催芽，当出芽率超过80％时，将幼芽移植到海绵块中，并放入水培槽(见图1，规格：80cm×55cm×11cm)中进行栽培，水培槽中加入的是1/2日本园试配方营养液。
Step3：定植
当幼苗长至3叶1心时，选择健壮并且长势一致的幼苗，先将它们定植到定植杯中，再将定植杯放置到定植板(见图2)中，每株间隔约16cm(见图3)，然后将定植板放于水培槽上，水培槽中加入1/2日本园试配方营养液，利用充气泵进行供氧。
幼苗定植后，将水培槽置于自然光环境下，植株依靠自然光生长。
Step4：补光
生菜在定植后四周即可采收，在水培槽的上方安装LED补光灯(见图4)，调整补光灯的间距和高度，使植株获取的光强达到100μmol·m-2·s-1，到采收前48h时，打开LED补光灯，补光光质为蓝光，连续补光48h至采收。
关于补光，我们共设计了4个不同的补光处理，分别为：
(1)不补光(CK组)；
(2)采前24h连续补蓝光，光强100μmol·m-2·s-1(24h组)；
(3)采前48h连续补蓝光，光强100μmol·m-2·s-1(48h组)；
(4)采前1w间断补蓝光，光强100μmol·m-2·s-1，补光周期为12h/d，补光时间为每天8:00-20:00(1week组)。
每个处理3次重复，每个重复8株，于四周后采收。
我们对采收的生菜的生长指标(地上部、地下部的鲜重和干重)钾含量、钠含量、钙含量、镁含量、VC含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、多酚含量、类黄酮含量、DPPH、FRAP值等分别进行了测定，其中，钾含量采用硫酸-双氧水消煮-火焰原子吸收分光光度法进行测定，钠、钙、镁含量采用灰化-原子吸收分光光度法进行测定，VC含量采用钼蓝比色法进行测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法进行测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法进行测定，游离氨基酸含量采用茚三酮显色法进行测定，多酚含量采用Folin-Cioealteu法进行测定，类黄酮含量采用Mashiba法进行测定，DPPH采用Tadolini法进行测定，FRAP值采用Benzie法进行测定。
1、采前不同补光处理对生菜生长指标的影响
采前经不同补光处理后，生菜的生长指标(地上部、地下部的鲜重和干重)的测定结果见表3。
表3生菜的生长指标的测定结果
由表3可知：生菜的地上部和地下部的鲜重、地上部和地下部的干重均随着采前补光时间的增加而增加，1week处理下生菜的各项生长指标均显著高于其他三个处理，所以采前进行LED蓝光补光处理可以显著提高生菜地上部和地下部的干种和鲜重。
2、采前不同补光处理对生菜叶片中钾、钠、钙、镁含量的影响采前经不同补光处理后，生菜叶片中钾、钠、钙、镁含量的测定结果见表4。
表4生菜叶片中钾、钠、钙、镁含量的测定结果(mg/100g FW)
由表4可知：采前48h连续补蓝光，生菜叶片中钾含量最低；采前24h连续补蓝光，或者采前1w间断补蓝光(补光周期12h/d)，生菜叶片中钾含量比采前48h连续补蓝光略高；采前不补光(对照组)，生菜叶片中钾含量最高，并且显著高于其他三个处理；生菜叶片中钠含量在采前24h连续补蓝光下最低，采前48h连续补蓝光、采前1w间断补蓝光(补光周期12h/d)和采前不补光(对照组)下较高，且三个处理之间无显著差异；生菜叶片中钙含量在采前24h连续补蓝光和采前48h连续补蓝光下较低，其次是采前1w间断补蓝光(补光周期12h/d)处理，采前不补光(对照组)下生菜叶片中钙含量最高；生菜叶片中镁含量在采前48h连续补蓝光下较低，在采前24h连续补蓝光、采前1w间断补蓝光(补光周期12h/d)和采前不补光(对照组)下较高。
可见，采前48h进行LED蓝光连续补光处理，可以显著降低生菜叶片中钾的含量。
3、采前不同补光处理对生菜叶片营养品质的影响
采前经不同补光处理后，生菜叶片中营养物质的含量测定结果见表5。
表5生菜叶片中营养物质含量的测定结果(mg/g FW)
由表5可知：与采前不补光(对照组)相比，采前48h连续补蓝光，生菜叶片中的VC含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量分别增加了156.0％、271.4％、90.1％、60.0％。
可见，采前48h进行LED蓝光连续补光处理，可以显著提高低钾生菜的营养品质。
4、采前不同补光处理对生菜叶片抗氧化能力的影响
采前经不同补光处理后，生菜叶片中的抗氧化成分的含量的测定结果见表6。
表6生菜叶片中抗氧化成分含量的测定结果
由表6可知：与采前不补光(对照组)相比，采前48h连续补蓝光，生菜叶片中的多酚含量、类黄酮含量、DPPH、FRAP值分别增加了32.7％、417.6％、55.0％、207.6％。
可见，采前48h进行LED蓝光连续补光处理，可以显著提高低钾生菜的抗氧化能力。
实施例2：采前两周断钾
试验于2018年11月至12月在华南农业大学园艺学院温室进行。
试验材料为精品意大利耐抽薹生菜。
Step1：准备营养液
本实施例提供的栽培方法，使用了两种营养液，一种是1/2日本园试配方营养液(含钾，配方见表1和表2)，另一种是不含钾的1/2日本园试配方营养液，后者的配制方法具体为：将表1中的KNO3用NaNO3代替，保持表1中的其他元素以及表2中的所有元素不变。。
Step2：获取幼苗
将生菜种子放入人工气候箱中，采用常规方法进行催芽，当出芽率超过80％时，将幼芽移植到海绵块中，并放入水培槽(见图1，规格：80cm×55cm×11cm)中进行栽培，水培槽中加入的是1/2日本园试配方营养液。
Step3：定植
当幼苗长至3叶1心时，选择健壮并且长势一致的幼苗，先将它们定植到定植杯中，再将定植杯放置到定植板(见图2)中，每株间隔约16cm(见图3)，然后将定植板放于水培槽上，水培槽中加入1/2日本园试配方营养液，利用充气泵进行供氧。
幼苗定植后，将水培槽置于自然光环境下，植株依靠自然光生长。
Step4：换液
定植两周后，将水培槽中的营养液更换为不含钾的1/2日本园试配方营养液。
换液后，水培槽还是置于自然光环境下，植株依旧依靠自然光生长。
Step5：补光
生菜在定植后四周即可采收，在水培槽的上方安装LED补光灯(见图4)，调整补光灯的间距和高度，使植株获取的光强达到100μmol·m-2·s-1，到采收前48h时，打开LED补光灯，补光光质为蓝光，连续补光48h至采收。
关于补光，我们同样设置了4个不同的补光处理，分别为：
(1)不补光(CK组)；
(2)采前24h连续补蓝光，光强100μmol·m-2·s-1(24h组)；
(3)采前48h连续补蓝光，光强100μmol·m-2·s-1(48h组)；
(4)采前1w间断补蓝光，光强100μmol·m-2·s-1，补光周期为12h/d，补光时间为每天8:00-20:00(1week组)。
每个处理3次重复，每个重复8株，于四周后采收。
我们对采收的生菜的生长指标(地上部、地下部的鲜重和干重)钾含量、钠含量、钙含量、镁含量、VC含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、多酚含量、类黄酮含量、DPPH、FRAP值等分别进行了测定，测定方法与实施例1中记载的相同。
1、采前不同补光处理对生菜生长指标的影响
采前经不同补光处理后，生菜的生长指标(地上部、地下部的鲜重和干重)的测定结果见表7。
表7生菜的生长指标的测定结果
由表7可知：生菜的地上部和地下部的鲜重、地上部和地下部的干重均随着采前补光时间的增加而增加，1week处理下生菜的各项生长指标均显著高于其他三个处理。
2、采前不同补光处理对生菜叶片中钾、钠、钙、镁含量的影响
采前经不同补光处理后，生菜叶片中钾、钠、钙、镁含量的测定结果见表8。
表8生菜叶片中钾、钠、钙、镁含量的测定结果(mg/100g FW)
由表8可知：采前48h连续补蓝光，生菜叶片中钾含量最低；采前24h连续补蓝光，或者采前1w间断补蓝光(补光周期12h/d)，生菜叶片中钾含量比采前48h连续补蓝光略高；采前不补光(对照组)，生菜叶片中钾含量最高，并且显著高于其他三个处理；生菜叶片中钠含量在采前24h连续补蓝光和采前48h连续补蓝光下较低，其次是采前不补光(对照组)处理，采前1w间断补蓝光(补光周期12h/d)生菜叶片中钠含量最高；生菜叶片中钙含量在采前48h连续补蓝光下较低，其次是采前24h连续补蓝光和采前1w间断补蓝光(补光周期12h/d)处理，采前不补光(对照组)下生菜叶片中钙含量最高；生菜叶片中镁含量在采前24h连续补蓝光和采前48h连续补蓝光下较低，在采前1w间断补蓝光(补光周期12h/d)和采前不补光(对照组)下较高。
采前48h连续补蓝光与采前1w间断补蓝光(补光周期12h/d)相比，生菜叶片中钾含量没有显著差异，但前者更节省电能，所以是优选的方案，此时，生菜叶片中钾含量为128.3mg/100g FW，低于富钾蔬菜临界点(300mg/100g FW)，达到了低钾蔬菜级别。
另外，国外研究认为：慢性肾病患者每日钠的摄入量是钾的1.3-1.6倍，而且正常情况下人体钠的摄入源主要是食盐等调味料，并不是新鲜的食物。本实施例的各处理下的生菜叶片中钠含量均显著低于钾含量的1.3-1.6倍，因此对于慢性肾病患者来说是安全的。
3、采前不同补光处理对生菜叶片营养品质的影响
采前经不同补光处理后，生菜叶片中营养物质的含量测定结果见表9。
表9生菜叶片中营养物质含量的测定结果(mg/g FW)
由表9可知：与采前不补光(对照组)相比，采前48h连续补蓝光，生菜叶片中的VC含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量分别增加了572.7％、186.9％、107.3％、90.9％，低钾生菜的营养品质得到了显著的提高。
4、采前不同补光处理对生菜叶片抗氧化能力的影响
采前经不同补光处理后，生菜叶片中的抗氧化成分的含量的测定结果见表10。
表10生菜叶片中抗氧化成分含量的测定结果
由表10可知：与采前不补光(对照组)相比，采前48h连续补蓝光，生菜叶片中的多酚含量、类黄酮含量、DPPH、FRAP值分别增加了24.0％、537.2％、27.7％、235.2％，低钾生菜的抗氧化能力得到了显著的提高。
综上所述，在自然光环境下生长的生菜，采前连续48h蓝光补光，光照强度为100μmol·m-2·s-1，与不补光相比，不仅进一步降低了蔬菜中的钾含量，更重要的是，还提高了蔬菜的营养品质(VC含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量都得到了提高)和抗氧化能力(多酚含量、类黄酮含量、DPPH、FRAP都得到了提高)。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种栽培优质低钾生菜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1：准备含钾的1/2日本园试配方营养液和不含钾的1/2日本园试配方营养液；
Step2：将生菜种子培养成幼苗；
Step3：当幼苗长至3叶1心时，将幼苗先定植到定植杯中，再放置到定植板中，然后将定植板放于水培槽上，水培槽中加入1/2日本园试配方营养液，幼苗定植后，将水培槽置于自然光环境下，植株依靠自然光生长；
Step4：定植两周后，将水培槽中的营养液更换为不含钾的1/2日本园试配方营养液，换液后，水培槽还是置于自然光环境下，植株依靠自然光生长；
Step5：在水培槽的上方安装LED补光灯，到采收前48h时，打开LED补光灯，补光光质为蓝光，连续补光48h至采收。
2.根据权利要求1所述的栽培优质低钾生菜的方法，其特征在于，在Step2中，生菜种子发芽后将幼芽移植到海绵块中，并放入水培槽中进行栽培，水培槽中加入的是1/2日本园试配方营养液。
3.根据权利要求1所述的栽培优质低钾生菜的方法，其特征在于，在Step3中，利用充气泵进行供氧。
4.根据权利要求1所述的栽培优质低钾生菜的方法，其特征在于，在Step5中，调整补光灯的间距和高度，使植株获取的光强达到100μmol·m-2·s-1。
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