TW202312862A - 強化水耕蔬菜富硒之方法及促進植物生長水耕添加組合物 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種強化水耕蔬菜富硒之方法，其係透過於一營養液中添加一硒元素或其鹽類，並使該營養液接觸一植物之根系，藉此使該植物能夠吸收硒元素，以達到促進植物生長及提高植物體內硒含量之功效。

Description

強化水耕蔬菜富硒之方法

本發明係有關於一直植物耕種技術，特別係指一種強化水耕蔬菜富硒之方法。

按，近年健康意識抬頭，消費者越來越注重飲食及其營養成分，使得微量元素於食材內之種類與含量受到重視，其中，硒被認為是對於人體健康有助益之重要微量元素之一，最主要原因在於硒人體中是合成穀胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的重要成分之一，不過由於人體無法自行產生硒，需要由飲食中獲取，主要來源為包含植物、海鮮、家禽之內臟或肉類。

基於健康之考量，大多數消費者都希望能由植物中獲得足量之硒，不過，由於含硒之土壤相當稀少，以致於所種植出之植物中硒含量都偏低。為能增加植物中之硒含量，目前技術係以土耕補硒之種植方法為主，然而，土耕補硒之種植方法有許多限制，除了需要大量面積外，亦涉及土壤酸鹼度之問題。

是以，本案發明人為解決上述問題，特別開發出一種強化水耕蔬菜富硒之方法。

本發明之主要目的係在於提供一種強化水耕蔬菜富硒之方法，其係能夠促進植物生長，並且提升植物體內硒含量，藉以達到增加植物之經濟價值與營養價值。

本發明之主要目的係在於提供一種強化水耕蔬菜富硒之方法，其係能夠解決傳統土耕蔬菜之缺失，以達到產出提供品質佳及安全度高之蔬菜。

緣是，為能達成上述目的，本發明係提供一強化水耕蔬菜富硒之方法，其主要係以一含有硒元素或其鹽類之營養液培養一植物，以使該硒元素能夠被該植物吸收，達到促進植物生長及增加植物體內硒含量之功效。

於本發明之一實施例中，該強化水耕蔬菜富硒之方法，係包含有下列步驟：(a)添加該硒元素或其鹽類至該營養液中；(b)使該植物根系接觸該營養液。

其中，該營養液係為本發明所屬技術領域所常用或常見用於水耕之營養液，乃為習知技術之一環，於此不加以贅述。

於本發明之一實施例中，該硒元素之鹽類係為硒酸鈉或亞硒酸鈉。

於本發明之另一實施例中，該營養液中含有濃度至少為4ppm之硒元素，其中，硒元素之濃度以4~6 ppm為佳。

於本發明之又一實施例，該步驟a係更包含有於該營養液中添加一固氮菌叢，其中，固氮菌叢為放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門之微生物。

其中，該固氮菌叢包含有多種微生物，舉例來說，固氮菌叢係由放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門及變形菌門之微生物所組成。

本發明之另一實施例係提供硒元素或其鹽類用於製備促進植物生長水耕添加組合物之用途，其中，該促進植物生長水耕添加組合物係包含有一固氮菌叢，而該固氮菌叢係由放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門及變形菌門之微生物所組成；藉由將上述促進植物生長水耕添加組合物添加至培養植物之營養液中，係能夠有效地提升促進植物生長水耕添加組合物中益生菌之促植物生長的功效，並且同時亦能增加植物體內硒含量。

其中，該硒元素之鹽類係為硒酸鈉。

本發明係揭露一種強化水耕蔬菜富硒之方法，其係透過於一營養液中添加一硒元素或其鹽類，並使該營養液接觸一植物之根系，藉此使該植物能夠吸收硒元素，以達到促進植物生長及提高植物體內硒含量之功效。

具體來說，該營養液中係添加一預定量之硒酸鈉、亞硒酸鈉或其他含有硒之鹽類，其中，該營養液中含有濃度為4 ppm以上之硒，又以濃度為4~6 ppm為佳。

為能提升植物生長及植物體內硒含量之功效，於本發明所揭實施例中，該營養液係除添加硒元素或其鹽類外，更添加一固氮菌叢，具體來說，該固氮菌叢係包含有多種微生物，分別來為放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門及變形菌門之微生物。

本發明所稱「水耕」、「水耕栽培」，又被稱為「無土栽培」，係指一種不使用土壤種植植物之方式，而依據介質之種類或介質之有無可被進一步被區分為介質耕及無介質耕。一般來說，介質耕所使用之介質包含有泥炭、樹皮、鋸木屑、砂耕、礫耕、珍珠石、發泡煉石、岩綿、不織布、聚乙烯發泡材料等；無介質耕則是讓植物根系直接與營養液接觸，如養液薄膜法、深流技術、動態浮根法，或是以噴霧將營養液噴灑與根系。

本發明所使用之水耕槽係包含有一不透光箱體，一培養板，設於該不透光箱體中，具有複數培養部，分別用於種植一植物；而該水耕槽會連接一曝氣設備，用以將氧氣打入營養液中。

本發明所稱「營養液」，其內含有巨量元素及微量元素，其中，巨量元素包含有硝酸鉀、硝酸鈣、硝酸鎂、磷酸二氫鉀等；微量元素包含有螯合鐵、硼酸、硫酸錳、硫酸鋅、硫酸銅、鉬酸鈉等。

為能說明及驗證本發明之技術特徵及其功效，將茲舉若干實例並搭配圖式做更進一步說明如後。

以下實例中所使用之水耕槽的體積為35公升。

以下實例中所使用之營養液配方如下表1所示。

表1：營養液配方

配方成分	g/1000L水
硝酸鉀	707
硝酸鈣	590
硝酸鎂	120
磷酸二氫鉀	176.8
螯合鐵	18
硼酸	1.2
硫酸錳	0.75
硫酸鋅	0.09
硫酸銅	0.04
鉬酸鈉	0.01

以下實例中所使用之固氮微菌叢係為NMb（Nitrogen-fixing Microbiome）微菌叢，其來自國立高雄科技大學-能源科技研究中心所產的厭氧產氫微菌叢，成分如下表2所示，其中，NMb微菌叢中之各菌係為商業菌株，故不需要進行專利寄存，並且，NMb微菌叢中之優勢菌群為厚壁菌門，其中，芽孢桿菌屬之芽孢桿菌為主要微生物。

表2：NMb微菌叢成分

分類	中文名稱	含量（％）
Actinobacteria	放線菌門	6.6
Bacteroidetes	擬桿菌門	10.5
Firmicutes	厚壁菌門	82.2
Proteobacteria	變形菌門	0.4

以下實例中所使用之葉面肥，係指將微量元素與水調配為一預定濃度之水溶液後以噴灑方式噴於葉面上。

實例一：水耕試驗（一）

依據下列條件進行萵苣水耕培養，培養時間28天：

第1組：僅供給營養液。

第2組：於營養液中添加硒酸鈉，硒濃度為4ppm。

第3組：於營養液中添加亞硒酸鈉，硒濃度為4ppm。

種植試驗完成後，分別測定各組萵苣之總重、根重、葉重，結果如圖1所示，並且，檢測各組萵苣之含硒量，結果如圖2所示。

由圖1之結果可知，雖然添加硒至營養液中會使根系重量及總重量較未添加硒者減少，但是添加硒酸鈉之第2組萵苣葉片重量較第1組萵苣葉片重量上升4.91％，而添加亞硒酸鈉之第3組萵苣葉片卻較第1組萵苣葉片重量減少34.33％，並且，由圖2之結果可知，第2組萵苣含硒量係高於第3組萵苣含硒量將近240％。

由圖1及圖2之結果顯示，若於營養液中添加亞硒酸鈉，會嚴重破壞植株根系，導致葉片無法成長；然若於營養液中藉由添加硒酸鈉係能夠有效地維持植株根系之功能，並且有助於葉片成長，並且。使植物體內之含硒量增加。

實例二：水耕試驗（二）

依據下列條件進行萵苣水耕培養，培養時間28天：

第1組：僅供給營養液。

第2組：於營養液中添加營養液體積1/1000之微菌叢。

第3組：於營養液中添加硒酸鈉，硒濃度為4ppm。

第4組：於營養液中添加硒酸鈉，硒濃度為4ppm，並且添加營養液體積1/1000之NMb微菌叢（1000 ppm）。

種植試驗完成後，分別測定各組萵苣之總重、根重、葉重，結果如圖3所示，並且，檢測各組萵苣之含硒量，結果如圖4所示。

由圖3之結果可知，第4組萵苣之生長情形係較第1組至第3組之萵苣來得佳，具體來說，第4組萵苣根系重量及葉片重量分別較第1組增加79.89％及44.55％，且亦比單獨添加NMb微菌叢之第2組萵苣根系及葉片重量來的增加。再者，由圖4之結果顯示，第3組及第4組萵苣含硒量分別為268.5 mg/kg及285 mg/kg，顯示營養液中同時添加硒酸鈉及NMb微菌叢係能夠使植物含硒量增加。

由圖3及圖4之結果可知，透過本發明所揭強化水耕蔬菜富硒之方法，於營養液中額外硒酸鈉係能與營養液中有利於植物生長之微生物交互作用，以同時達到促進植物生長且增加植物含硒量之功效。

實例三：水耕試驗（三）

先以反應曲面法（Response Surface Method, RSM）的中心組合法（Central Composite Design, CCD）設計出如下表3之各組萵苣進行水耕之條件，並且依據各條件進行養殖28天後計算各組萵苣葉重、葉乾重及根寬，並且測得各組萵苣含硒量，結果分別列於表3及表4。

由表3結果可知，於硒濃度添加4 ppm時（第3、4組），添加較多微菌叢之第3組萵苣有較佳之根寬（11.97公分）；於硒濃度添加5 ppm時（第1、6、8、10組），添加較多微菌叢之第8組萵苣有較佳之根寬（10.82公分）；於硒濃度添加6 ppm時（第2、5組），添加較多微菌叢之第2組萵苣有較佳之根寬（8.80公分）；並且，將第2、3、8組三組相比，可知硒添加濃度過高時，是不利於植物生長的。

表3：各組萵苣之水耕條件及培養後所測得之數值

組別	硒添加量(ppm)	微菌叢添加量(ml)	平均葉重(g)	葉乾重(g)	根寬(cm)
1	5.0	35.0	209.84	10.49	7.34
2	6.0	52.5	126.16	6.31	8.80
3	4.0	52.5	237.70	11.89	11.67
4	4.0	17.5	215.42	10.77	7.52
5	6.0	17.5	101.05	5.05	4.55
6	5.0	35.0	215.73	10.79	7.35
7	6.4	35.0	104.18	5.21	4.56
8	5.0	59.75	99.18	4.96	10.82
9	3.6	35.0	129.04	6.45	7.38
10	5.0	10.25	211.46	10.57	5.40

實例四：水耕試驗（四）

依據下列條件進行空心菜水耕培養，培養時間28天，其中，亞硒酸納作為硒之來源，硫酸鋅為鋅來源；不論用於營養液或葉面肥，微菌叢之劑量為1000 ppm，硒與鋅之劑量分別為4ppm：

第1組：僅供給營養液。

第2組：供給營養液，並於營養液中添加 NMb微菌叢。

第3組：供給營養液，並於營養液中添加亞硒酸納及硫酸鋅。

第4組：供給營養液，並於營養液中添加 NMb微菌叢、亞硒酸納及硫酸鋅。

第5組：供給營養液，於葉面上噴灑含亞硒酸納及硫酸鋅之葉面肥。

第6組：供給營養液，並於葉面噴灑含亞硒酸納、硫酸鋅及微菌叢之葉面肥。

第7組：供給營養液，並於營養液中添加亞硒酸納及硫酸鋅，於葉面噴灑含亞硒酸納及硫酸鋅之葉面肥葉面肥。

第8組：供給營養液，並於營養液中添加微菌叢、亞硒酸納及硫酸鋅，噴灑含有微菌叢、亞硒酸納及硫酸鋅之葉面肥。

試驗結束後，量測各組空心菜根、莖、葉長度及重量，結果如圖5至圖8所示。

由圖5至圖8可知，雖然相較於第1組來說，第2-8組空心菜之根系皆有生長，但是第3組及第4組之空心菜莖葉生長情形較差，顯示於營養液中添加亞硒酸鈉及硫酸鋅係會使植物莖葉成長不良。

更進一步檢測水體內硒與鋅元素的被吸收情形，可知於水體內，亞硒酸納之吸收率幾乎為零，硫酸鋅平均吸收率約為40%（如下表4所示）。

由本實例之結果可知，雖然實例一之結果中顯示硒之來源為亞硒酸鈉時會較不利於植物生長，但是相較於其他如鋅之微量元素來說，適量之硒仍是對於植物生長有所助益，意即鋅對於植物根系與葉面之生長更為不利，並且，即便於有其他如NMb微菌叢及/或其他有利於葉片生長之營養素存在於營養液中，仍難以抵銷鋅對植物造成之不良影響。

表4：於添加微菌叢或未添加微菌叢之條件下所測得之鋅元素吸收率

	起始含量(ppm)	結束含量(ppm)	吸收率(%)
微菌叢添加	0.2	0.103	48.5
微菌叢未添加	0.19	0.128	32.63

實例五：水耕試驗（五）

依據下列條件進行萵苣水耕培養，培養時間28天，其中，分別以亞硒酸納及硒酸納作為硒之來源，硫酸鋅為鋅來源；不論用於營養液或葉面肥，微菌叢之劑量為1000 ppm，硒之劑量分別為4ppm，鋅之劑量分別為4ppm：

第1組：僅供給營養液。

第2組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢。

第3組：供給營養液，並於營養液中添加硒酸納。

第4組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢、4硒酸納。

第5組：供給營養液，並於營養液中添加亞硒酸納。

第6組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢及亞硒酸納。

第7組：供給營養液，並於營養液中添加硫酸鋅。

第8組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢及硫酸鋅。

試驗結束後，量測各組萵苣根、葉長度及重量，結果如圖9至圖11所示。

由圖9至圖11之結果可知，相較於營養液中添加硒，於營養液中添加鋅係極度不利於植物生長，會使植物根系縮短且葉面變短，意即於營養液中添加鋅會對於植物產生生物毒性，而傷害根系，影響葉面及植物生長；再者，營養液中添加NMb微菌叢或/硒及雖然未明顯提升植物之根系生長，但是對於葉面及植物整體之生長是有幫助的，尤其是當硒之來源為硒酸納時，對於植物生長之幫助係明顯優於硒來源為亞硒酸納，並且經檢測，第3組萵苣內之總硒含量為268.2mg，第4組萵苣內之總硒含量為410.4mg，顯示同時於營養液中添加亞硒酸納與微菌叢，兩者間之交互作用不僅能夠促進植物葉片生長且能夠使植物內具有更高量之硒元素，有效地提高植物之營養及經濟價值。

更進一步分別檢測水體內微量元素之吸收情形，結果如圖12至圖14及表5所示。

由圖12至圖14及表5之結果可知，硒酸納作為提供硒之形式係較以亞硒酸納之形式提供較為合適；而雖然微菌叢可以促進鋅被植物吸收，但是以結果來說，鋅仍不利於植物生長。

表5：水體中微量元素於微菌叢存在條件下之吸收率

	起始含量(ppm)	結束含量(ppm)	吸收率(%)
	硒酸鈉
微菌叢添加	4	3.104	22.40
微菌叢未添加	4	3.716	7.1
	亞硒酸鈉
微菌叢添加	3.4	3.396	0.12
微菌叢未添加	3.4	3.263	4.03
	硫酸鋅
微菌叢添加	2	1.69	15.65
微菌叢未添加	2	1.61	19.63

實例六：水耕試驗（六）

依據下列條件進行萵苣水耕培養，培養時間28天，其中，以硒酸納作為硒之來源，硫酸鋅為鋅來源；不論用於營養液或葉面肥，微菌叢之劑量為1000 ppm，硒與鋅之劑量分別為4ppm：

第1組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢。

第2組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢，噴灑含有硒酸納之葉面肥。

第3組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢，噴灑含有硫酸鋅之葉面肥。

第4組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢，噴灑含有NMb微菌叢及硒酸納之葉面肥。

第5組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢，噴灑含有NMb微菌叢及硫酸鋅之葉面肥。

第6組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢及硒酸納，噴灑含有硒酸納之葉面肥。

第7組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢及硒酸納，噴灑含有硫酸鋅之葉面肥。

第8組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢及硒酸納，噴灑含有NMb微菌叢及硒酸納之葉面肥。

第9組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢及硒酸納，噴灑含有NMb微菌叢及硫酸鋅之葉面肥。

第10組：供給營養液，並於營養液中添加NMb微菌叢及硒酸納，噴灑含有NMb微菌叢、硒酸納及硫酸鋅之葉面肥。

試驗結束後，量測各組萵苣總重量、硒含量及鋅含量，結果如圖15至圖17所示。

由圖15至圖17之結果可知，營養液中添加微量元素之同時也對於葉片噴灑含有微量元素之葉面肥，係能夠有效地增加植物中微量元素之含量，但是若將微菌叢與葉面肥一起噴灑與葉面，反而不利於增加植物內之微量元素含量。由此結果顯示，微菌叢與微量元素共存於營養液中時，會產生有助於植物生長及提升植物內微量元素含量之功效，但若微菌叢與微量元素以噴灑方式投予至植物葉面時，將不利於提收植物內微量元素之含量。

無

圖1係為水耕試驗（一）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所測得之總重、根重及葉重。 圖2係為水耕試驗（一）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所得之含硒量。 圖3係為水耕試驗（二）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所測得之總重、根重及葉重。 圖4係為水耕試驗（二）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所得之含硒量。 圖5係為水耕試驗（四）中各組空心菜依據不同條件進行水耕後所測得之根長。 圖6係為水耕試驗（四）中各組空心菜依據不同條件進行水耕後所測得之莖長。 圖7係為水耕試驗（四）中各組空心菜依據不同條件進行水耕後所測得之葉長。 圖8係為水耕試驗（四）中各組空心菜依據不同條件進行水耕後所測得之根、莖、葉之重量及植物總重。 圖9係為水耕試驗（五）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所測得之植物總重。 圖10係為水耕試驗（五）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所測得之根長。 圖11係為水耕試驗（五）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所測得之葉長。 圖12係為水耕試驗（五）中水體硒酸納中硒元素之吸收情形。 圖13係為水耕試驗（五）中各水體亞硒酸納中硒元素之吸收情形 圖14係為水耕試驗（五）中各水體硫酸鋅中鋅元素之吸收情形。 圖15係為水耕試驗（六）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所測得之植物總重。 圖16係為水耕試驗（六）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所測得之植物內鋅含量。 圖17係為水耕試驗（六）中各組萵苣依據不同條件進行水耕後所測得之植物內硒含量。

Claims (10)

1. 一種強化水耕蔬菜富硒之方法，係包含有下列步驟： 步驟a：添加一硒元素或其鹽類至一營養液中； 步驟b：使一植物根系接觸該營養液。
2. 如請求項1所述強化水耕蔬菜富硒之方法，其中，該硒元素係來自硒酸鈉。
3. 如請求項1所述強化水耕蔬菜富硒之方法，其中，該硒元素係來自亞硒酸鈉。
4. 如請求項1所述強化水耕蔬菜富硒之方法，其中，該硒元素之濃度係至少為4 ppm。
5. 如請求項4所述強化水耕蔬菜富硒之方法，其中，該硒元素之濃度係至少為4~6 ppm。
6. 如請求項1所述強化水耕蔬菜富硒之方法，其中，於該步驟a中，更添加一固氮菌叢至該營養液。
7. 如請求項6所述強化水耕蔬菜富硒之方法，其中，該固氮菌叢係為放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門之微生物。
8. 如請求項6所述強化水耕蔬菜富硒之方法，其中，該固氮菌叢係由放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門及變形菌門之微生物所組成。
9. 一種硒元素或其鹽類用於製備促進植物生長水耕添加組合物之用途，其中，該促進植物生長水耕添加組合物係包含有一固氮菌叢，而該固氮菌叢係由放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門及變形菌門之微生物所組成。
10. 如請求項9所述用途，其中，該硒元素係來自硒酸鈉。

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