CN112262756A - 一种堇叶碎米荠富硒栽培的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种堇叶碎米荠的富硒栽培方法，包括如下步骤：1)育苗；2)移栽：待堇叶碎米荠幼苗生长至4‑5片真叶时，将幼苗移栽到水培箱中；3)移栽3天后，将水培箱中清水更换为1/4改进型霍格兰营养液，7天后，将更换为1/2改进型霍格兰营养液，并加入硒源至硒的终浓度为0.25‑4mg/L，此后，每隔10天更新一次营养液和硒酸钠，即完成堇叶碎米荠的富硒栽培；本发明首次利用水培方式，使用改进型的霍格兰营养液，使堇叶碎米荠的总硒和有机硒含量明显提高，增加了堇叶碎米荠的营养价值和商品价值，该方法操作简单，成本低，省工省料，操作简便，残留少，可用于规模化生产富硒堇叶碎米荠。
Description
技术领域
本发明涉及农业领域，特别是一种超聚硒植物堇叶碎米荠富硒栽培的方法。
背景技术
堇叶碎米荠(Cardamine violifolia)属于十字花科碎米荠属，主要分布在湖北恩施、湖南壶瓶山一带，为多年生植物，其嫩茎、叶均可食用，鲜嫩可口，是当地村民的一种野菜资源。堇叶碎米荠对硒的耐受力和富集能力都很强，有文献报道，生长在恩施鱼塘坝硒矿床附近的野生堇叶碎米荠硒含量能到3000mg/kg以上，属于超聚硒植物，并且其体内有机硒含量高。
硒是人和动物必需的营养元素，对于人和动物的健康具有重要意义。我国有72％的国土处于低硒或缺硒地带，严重的地方发生过克山病或大骨节病。据调查，我国成年人的日硒摄入量约26-50μg，距离中国营养学会推荐的日摄入量60-400μg较大。富硒农产品是人体补硒的十分有效的途径。堇叶碎米荠作为一种我国特有的超聚硒蔬菜植物，可作为人和动物补硒的良好食材，其提取物可作为富硒保健品的原材料。但是目前人工栽培富硒堇叶碎米荠的技术还不成熟，通过土壤加硒的方式生产富硒堇叶碎米荠，容易造成土壤中硒残留，
进而造成土壤污染。文献“土壤施硒对魔芋含硒量与吸硒特性的影响”(万佐玺等，华中农业大学学报，2005年，第24卷，第4期，359-363)，报道了土壤施硒试验中，魔芋对硒的总利用率为0.88％-41.96％。因此，土壤施硒的低利用率限制了富硒堇叶碎米荠的规模化生产。
目前，富硒作物的生产中，常用的硒源有硒酸钠、亚硒酸和硒矿粉。亚硒酸钠具有生物利用率较低，吸收转化量较少的缺点；而硒矿粉可溶性差，很难被植物吸收；硒酸钠是自然界中最主要的硒形态，容易被植物吸收和转化，因此是富硒栽培的最广泛使用的硒源。但是硒酸根易于被植物吸收，浓度稍控制不当就会对植物造成毒害作用。目前，关于硒酸钠用于植物富硒研究较少。文献“硒酸钠胁迫对堇叶碎米荠苗期生长及生理指标的影响”(明佳佳等，生物技术进展，2017年，第7卷，第5期，486-492)中，使用普通植物栽培基质种植堇叶碎米荠，并用不同浓度硒酸钠处理，当处理浓度为400mg/kg时，叶片中硒含量最高，达到4340mg/kg干重，但植株生长明显受到毒害，故该文献认为堇叶碎米荠幼苗适宜在含25mg/kg硒酸钠的基质中生长。这种基质栽培的方法虽然能提高堇叶碎米荠的硒含量，但是基质价格高昂，且该方法需要基质量多，人工量大，而硒酸钠施用量较大，植物吸收不完全，土壤残留较多，操作繁琐，不利于自动化和精准控制。
目前堇叶碎米荠都是利用土壤或基质栽培的方式进行规模化生产，但未见水培的相关报道，故目前研发一种精确定量、对土壤污染较少的堇叶碎米荠富硒方法，已成为本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
为了实现富硒堇叶碎米荠的规模化生产，本发明的目的在于提供一种富硒堇叶碎米荠的水培方法。
本发明是通过如下方法实现上述发明目的的：
一种堇叶碎米荠的富硒栽培方法，即基于霍格兰营养液水培的方式，在培养液中加入硒酸钠，培养期间更新营养液3次；期间，为了使植株安全、迅速适应水培环境，采用“逐级适应”的方法，其具体步骤如下：
1)育苗：将堇叶碎米荠种子撒播于穴盘基质中，育苗环境温度25±1℃，相对湿度70-80％，光照100μmol/m2/s，昼夜为14/10小时。
2)移栽：待堇叶碎米荠幼苗生长至4-5片真叶时，将幼苗从穴盘取出，洗净根上的基质，移栽到水培箱中，用海绵固定在定植篮中。此时水培箱中装清水，不加营养液，使移栽苗适应水培环境，水培箱中同时置入通气泵(出气量1.5升/分钟，每天通气14小时，与光照周期一致)。
3)移栽3天后，将水培箱水更换为1/4改进型霍格兰营养液，7天后，将营养液更换为1/2改进型霍格兰营养液，并加入硒酸钠，使营养液中硒酸钠的终浓度为0.25-64mg/L，此后，每隔10天更新一次营养液和硒酸钠。
总体而言，在堇叶碎米荠幼苗刚移栽到水培箱中时，使用清水使其适应3天，促发新根，然后使用1/4改进型霍格兰营养液培养培养7天，最后换成1/2霍格兰营养液培养。
优选的，为了在富硒栽培过程中保证硫元素的充分吸收，上述堇叶碎米荠的富硒栽培方法中，所述的改进型霍格兰营养液是基于由青岛海博生物生产(HB8870-1)研发，并略作改进，其成分为：硫酸钾607mg/L，磷酸二氢铵115mg/L，硫酸镁493mg/L，EDTA铁钠盐20mg/L，硫酸亚铁2.86mg/L，硼砂4.5mg/L，硫酸锰2.13mg/L，硫酸铜0.05mg/L，硫酸锌0.22mg/L，硫酸铵0.02mg/L，额外加入钼酸铵0.02mg/L和氯化钴0.025mg/L，硝酸钙945mg/L。使用前，115℃高温灭菌20分钟，备用。1/4和1/2霍格兰营养液按比例减量配制。
优选的，上述堇叶碎米荠的富硒栽培方法中，所述的富硒栽培硒源为硒酸钠，添加终浓度为0.25-16mg/L。
优选的，上述堇叶碎米荠的富硒栽培方法中，所述的富硒栽培硒源为硒酸钠，添加浓度为0.25-4.0mg/L。
优选的，上述堇叶碎米荠的富硒栽培方法中，所述的堇叶碎米荠苗参照文献“西兰花穴盘育苗技术研究”(何道根等，中国农学通报，2010，第26卷，第2期，171-175)使用穴盘基质育苗。
由于本领域未见堇叶碎米荠的水培报道，该植物是否适合水培，水培难易程度如何，都属于未知，申请人对适合堇叶碎米荠水培的栽培方式及营养液成分，水培时添加硒的次数、浓度和时期进行了大量的实验，最终获得本申请技术方案。
本发明利用水培方式，使用改进型的霍格兰营养液，将硒添加到营养液中。筛选出合适的堇叶碎米荠幼苗富硒栽培的水培浓度，同时，在营养液中加入硝酸钙，促进堇叶碎米荠的生长，进而得到了完整的堇叶碎米荠水培的方法；利用本申请中的栽培方法，使堇叶碎米荠的总硒和有机硒含量明显提高，增加了堇叶碎米荠的营养价值和商品价值。
本发明的特点在于所添加的硒酸钠浓度适合其生长，既显著提高了堇叶碎米荠的总硒含量和有机硒含量，也保证堇叶碎米荠正常生长。利用水培的方式对堇叶碎米荠进行富硒栽培，操作简单，成本低，省工省料，操作简便，残留少，对富硒堇叶碎米荠的规模化种植有较高的应用价值，可用于规模化生产富硒堇叶碎米荠。
附图说明
图1为刚更换为1/4霍格兰营养液时的堇叶碎米荠幼苗的照片。
图2为营养液中加入硒酸钠一个月后的堇叶碎米荠生长照片。
图3为幼苗期堇叶碎米荠硒酸钠水培后的生理指标示意图。
图4为堇叶碎米荠开花期用硒酸钠水培一个月后的照片。
图5为开花期堇叶碎米荠硒酸钠水培后的生理指标示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施案例，进一步阐述本发明。这些实施案例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
以下实施例中涉及的堇叶碎米荠种子由恩施德源健康科技有限公司堇叶碎米荠种植基地提供。
如非特殊说明，以下实施例中所涉及的原料、试剂、器材均为市售途径获得。
实施例1
堇叶碎米荠育苗：使用32孔穴盘基质(丹麦Pindstrup，苔藓泥炭土育苗基质，纤维长度0-6mm，pH5.5)育苗，于2018年9月15日将堇叶碎米荠种子撒播于穴盘基质上，育苗环境温度25℃，相对湿度70-80％，光照100μmol/m2/s，昼夜为14/10小时。
移栽：待堇叶碎米荠幼苗生长至四至五片真叶时，于2018年11月1日将幼苗小心从穴盘取出，洗净根上的基质，移栽到水培箱中，用海绵固定在定植篮中。此时水培箱中装清水，不加营养液，使移栽苗适应水培环境，水培箱中同时置入通气泵(出气量1.5升/分钟，每天通气14小时，与光照周期一致)。
移栽3天后，将水培箱水更换为1/4改进型霍格兰营养液(图1)，7天后，将营养液更换为1/2改进型霍格兰营养液，并加入硒酸钠，使硒酸钠的终浓度分别为0.25mg/L、4.0mg/L、16mg/L。之后，每隔10天更新一次营养液和硒酸钠。
图1中A-D所示4张图片均为刚更换1/4霍格兰营养液时的堇叶碎米荠幼苗照片，图1可见，幼苗长势较为一致。
配制1/4和1/2霍格兰营养液时，先按照上述霍格兰营养液配制为母液，然后按照比例加水稀释即可。
加入硒酸钠后一个月，植株生长如图2所示。图2中，A-D依次代表硒酸钠终浓度为0mg/L、0.25mg/L、4.0mg/L、16mg/L的植株生长状况。采收植株，称量鲜重，干燥后进行总硒和硒形态含量分析。结果表明，植株总硒含量和有机硒含量均随加入硒浓度增加而增加，检测结果如下表1所示。
表1
如表1所示，采用4.0mg/L的硒酸钠浓度，按照GB 5009.93-2017《食品中硒的测定》使用氢化物原子荧光光谱仪测定堇叶碎米荠总硒含量，按照T/CHC1001-2019《植物源高有机硒食品原料》液相色谱-原子荧光联用仪测定有机硒含量。结果显示堇叶碎米荠总硒和有机硒含量分别为2008.66mg/kg和1708.96mg/kg。与对照相比，植株鲜重变化明显，其中0.25mg/L硒酸钠处理下，鲜重显著增加，4.0mg/L硒酸钠处理下堇叶碎米荠鲜重未显著变化，而16.0mg/L硒酸钠处理下，鲜重显著降低。文献“硒酸钠胁迫对堇叶碎米荠苗期生长及生理指标的影响”(明佳佳等，生物技术进展，2017年，第7卷，第5期，486-492)中报道在基质栽培时25mg/kg和50mg/kg硒酸钠增加了堇叶碎米荠幼苗的鲜重，利用本发明的方法，使用更低浓度的硒酸钠即可使堇叶碎米荠鲜重增加。
实施例1完成后，参考王学奎《植物生理生化实验原理与技术》(第2版，高等教育出版社，2006年)测定堇叶碎米荠的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、维生素C含量以及叶绿素含量，检测结果如图3所示。
如图3A和图3B所示，与对照相比，0.25、4、16mg/L硒酸钠处理下，堇叶碎米荠可溶性糖和可溶性蛋白含量并没有显著差异；如图3C和图3D所示，16mg/L硒酸钠处理显著增加了游离氨基酸和维生素C含量，其它与对照没有显著差异；如图3E所示，16mg/L硒酸钠处理显著降低了叶绿素含量，其它与对照无差异。因此可推导得知，硒酸钠浓度在0-4.0mg/L范围内，水培堇叶碎米荠的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、维生素C和叶绿素含量不会受到明显影响，该实验结果进一步证明，本实施例水培条件下，既提高了堇叶碎米荠的硒积累能力，又确保了堇叶碎米荠的生长和营养品质。
图3检测结果说明，16mg/L硒酸钠处理虽然使堇叶碎米荠硒含量更高，但是对植株生长产生抑制作用，0.25和4.0mg/L硒酸钠处理对堇叶碎米荠幼苗生长没有抑制作用，还能提高堇叶碎米荠的总硒和有机硒含量。文献“硒酸钠胁迫对堇叶碎米荠苗期生长及生理指标的影响”中，25mg/kg硒酸钠处理组堇叶碎米荠根茎叶中总硒含量均低于500mg/kg，与其相比，本方法使用4.0mg/L硒酸钠水培堇叶碎米荠幼苗的硒含量达到2000mg/kg，本方法用更低的硒酸钠浓度栽培堇叶碎米荠，却使堇叶碎米荠达到了更高的硒含量。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，所不同的地方在于：让育苗的堇叶碎米荠继续在穴盘中生长，并置于室外，使其春化，于次年1月1日再移入水培箱中进行水培，待80％的植株开花后，加入硒酸钠栽培一个月。
加入硒酸钠后一个月，采收植株如图4所示，称量鲜重，干燥后进行总硒和硒形态含量分析。图4中，A-D依次代表硒酸钠终浓度为0mg/L、0.25mg/L、4.0mg/L、16mg/L的植株生长状况。进一步检测结果表明，植株总硒含量和有机硒含量均随加入硒浓度增加而增加，如表2所示：
表2
表2中，例如采用4.0mg/L的硒酸钠浓度，堇叶碎米荠总硒含量和有机硒含量分别为732.78mg/kg和669.49mg/kg。与对照相比，在0.25和4.0mg/L硒酸钠处理下，鲜重没有明显变化，而16.0mg/L硒酸钠处理下，鲜重显著降低。
实施例2完成后，测定堇叶碎米荠开花期的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、维生素C含量以及叶绿素含量，检测结果如图5所示。
如图5A和图5B所示，与对照相比，0.25、16mg/L硒酸钠处理下，堇叶碎米荠可溶性糖和可溶性蛋白含量并没有显著差异，4mg/L下可溶性糖含量明显下降，但可溶性蛋白没有显著变化；如图5C和图5D所示，硒酸钠处理后游离氨基酸和维生素C含量，与对照没有显著差异；如图5E所示硒酸钠处理后叶绿素含量与对照无差异。结果说明，16mg/L硒酸钠处理虽然使堇叶碎米荠硒含量更高，但是对植株生长产生抑制作用，0.25和4.0mg/L硒酸钠处理对堇叶碎米荠开花期生长没有抑制作用，还能提高堇叶碎米荠的总硒和有机硒含量。
从实施例1/2的实验结果可见，堇叶碎米荠的硒含量随着加入水培液的硒酸钠浓度升高而增加。然后，在16mg/L硒酸钠时，虽然总硒和有机硒含量均为最高，但是植株的生长量减小，说明这个浓度对植株有一定抑制作用。
实施例2中，进一步分析水培液中残留的硒，按照公式：
经计算，0.25mg/L、4.0mg/L、16.0mg/L三组水培液中硒的平均利用率分别为100％、63％、56％。在连续栽培的情况下，其硒利用率还可以进一步提高(上一茬收获后，植入下一茬植株，硒可以被更充分利用，在连续栽培情况下，利用率即进一步提高。)。
因此，采用4.0mg/L硒酸钠水培堇叶碎米荠，不论在幼苗期还是在开花期，都能在保证植株健康生长的情况下，使堇叶碎米荠富集高含量的硒，并且保证较高的硒利用率。
与土壤栽培相比，本发明克服了土壤栽培过程中硒利用率低，操作繁杂，并且容易造成土壤硒污染的缺点，通过水培堇叶碎米荠，在保证其正常生长的同时，可使其硒含量达到可观的程度，并大幅提高有机硒含量，并且对环境没有污染，可用于规模化生产富硒堇叶碎米荠。
Claims (7)
1.一种堇叶碎米荠的富硒栽培方法，其具体步骤如下：
1）育苗：将堇叶碎米荠种子撒播于基质中；
2）移栽：待堇叶碎米荠幼苗生长至4-5片真叶时，将幼苗移栽到装有清水的水培箱中；
3）移栽3天后，将水培箱中清水更换为1/4改进型霍格兰营养液，7天后，将更换为1/2改进型霍格兰营养液，并加入硒源至硒的终浓度为0.25-64mg/L，此后，每隔10天更新一次营养液和硒酸钠，即完成堇叶碎米荠的富硒栽培。
2.根据权利要求1所述的堇叶碎米荠的富硒栽培方法，其特征在于，所述改进型霍格兰营养液配方如下：硫酸钾607 mg/L，磷酸二氢铵115 mg/L，硫酸镁493 mg/L，EDTA铁钠盐20mg/L，硫酸亚铁 2.86 mg/L，硼砂4.5 mg/L，硫酸锰2.13 mg/L，硫酸铜0.05 mg/L，硫酸锌0.22 mg/L，硫酸铵0.02 mg/L，额外加入钼酸铵0.02 mg/L和氯化钴0.025 mg/L，硝酸钙945mg/L。
3.根据权利要求2所述的堇叶碎米荠的富硒栽培方法，其特征在于，所述硒源为硒酸钠。
4.根据权利要求3所述的堇叶碎米荠的富硒栽培方法，其特征在于，所加入硒源的终浓度为0.25-16 mg/L。
5.根据权利要求4所述的堇叶碎米荠的富硒栽培方法，其特征在于，所加入硒源的终浓度为0.25-4mg/L。
6.如权利要求1-5任一所述的堇叶碎米荠的富硒栽培方法，其特征在于，步骤1）中，育苗环境温度25±1℃，相对湿度70-80%，光照100 μmol/m2/s，昼夜为14/10小时。
7.根据权利要求6所述的堇叶碎米荠的富硒栽培方法，其特征在于，步骤1）中，所述育苗是指穴盘育苗。
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