不同颜色棚膜覆盖对大棚菜心重要农艺指标及品质的影响

2020-04-21刘忠芹1成善汉汪志伟

种子 2020年3期

刘忠芹1，张浩，王平，孙倩，倪苗，成善汉，汪志伟

(1.海南省农业学校，海口 571100；2.海南省热带园艺作物品质调控重点实验室，海口 570228)

菜心(BrassicaparachinensisL. H. Bariley)是十字花科芸薹属白菜亚种一、二年生草本植物，菜薹是我国华南地区特产蔬菜之一。菜心品质鲜嫩，香甜可口，口感极佳，且营养丰富，被誉为“蔬品之冠”，是海南人民最喜爱的叶菜类之一[1]。菜心的生长周期短，经多年的选育与栽培实践，在海南已实现了周年生产供应，然而受高温、强光、台风、暴雨和病虫害的影响，菜心夏秋季往往种植于大棚。研究表明，棚膜覆盖在日光温室、塑料大棚设施蔬菜生产过程中有举足轻重的作用[2]，不同规格、颜色的棚膜覆盖作用不同，棚膜颜色通过影响光质和光强，而影响植物生长发育及其内部功能性化学物质的积累[3-4]，如三七种苗子条膨大中期，株高、茎粗差异显著，蓝色农膜大棚下三七种苗叶绿素含量相对值最大[5]；红光有利于蔬菜碳水化合物的积累，促进可溶性糖的合成，但不利于可溶性蛋白质的积累，而蓝光能促进蔬菜可溶性蛋白质形成[6]；红色膜覆盖的甜椒光合速率和光能利用率最高[7]；不同颜色棚膜对酿酒葡萄糖酸质量浓度、总花色素等质量浓度不一致[8]。

目前，海南特殊的气候条件下，夏秋季菜心大棚种植广泛，但很少见有色棚膜覆盖对菜心重要农艺性状及品质影响的相关报道。因此，本试验研究不同颜色棚膜覆盖对菜心重要农艺性状、产量及营养指标的影响，为筛选适合海南设施种植的棚膜颜色和促进海南菜心优质高产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年4—8月在海南省海口市好新鲜农业合作社桂林洋农场基地GP-C 7042单栋塑料大棚(横跨7 m，高2.2 m，长42 m，由海南大学自主设计)进行。以广州华绿种子有限公司的“新西兰杷洲甜油60天”菜心为试材。以白色棚膜(WF, 浙江省台州市塑料膜农用批发厂)、红色棚膜(RF，浙江省台州市塑料膜农用批发厂)、蓝色棚膜(BF，兰州市蓝天农用塑料膜有限公司)3种不同棚膜为处理，棚膜透光率相近，厚度都为0.08 mm。

1.2 试验方法与过程

试验采用单因素随机区组设计，3种颜色棚膜分别覆盖在同类大棚上，各设置3次重复，每小区面积6 m2，盖好膜后在上面覆盖一层透光率为40%的黑色遮阳网。2017年6月7日采用条播播种方式，行距为12 cm，播种深度为0.5～1 cm，各小区播种数量一致。每条播种量一致，间苗后保证每小区留600株。于2017年7月15日一次性采收，期间进行正常田间管理。选样时，每小区随机选取9株长势均匀一致的菜心用于各项指标测定。

1.3 测定指标及方法

1.3.1光照强度测定

不同颜色棚膜覆盖下距离畦面0.5 m高处，在菜心的每个生长期的同一天的8个时间段(08：30时至16：30时)使用i 500-EGZ光强测度计每隔1 h测定光照强度，然后取所有时间段光强的平均值。

1.3.2重要农艺性状测定

株高，到自然直立的莲座叶叶片至高点(不抽薹)；茎粗，根部与茎干衔接部位的粗度；叶长，叶片尖端到叶柄的距离；叶宽，叶片最宽处两端点的距离；单株地上部鲜重；小区地上部鲜重，小区内菜心地上部分如茎、叶的总重量；产量，测定每个小区全部商品薹重量，后换算成每公顷产量。

1.3.3营养指标测定

植株中可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝染色法(Bradford法)测定[9]；维生素C含量采用紫外分光光度法测定[10]；可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸比色法测定[11-12]；纤维素含量采用蒽酮-硫酸比色法测定；含水量采用烘干法测定[13]；可溶性固形物采用手持折光仪进行测定；叶绿素采用SPAD-502叶绿素仪测定。

1.4 数据与分析

实验数据采用SPSS statistic 17.0软件进行统计分析，单因素分析采用Duncanaa法，作图表采用Word 2016软件和Excel 2016软件。

2 结果与分析

2.1 不同颜色棚膜覆盖光照强度

菜心全生育期内不同颜色棚膜覆盖棚内0.5 m高处光强平均值不同，BF覆盖下光照强度最强，达29.3×103lx，其次是WF，为28.3×103lx，白蓝光光强无显著差异，光照强度最低的是RF，仅为8.23×103lx，极显著低于WF和BF覆盖下的光强。

2.2 不同颜色棚膜下菜心的重要农艺性状分析

株高、茎粗、叶长、叶宽、鲜重、产量是菜心重要的农艺性状指标，生长状况指标，是影响消费者选择的重要依据。由表1可知,BF处理下菜心株高最高，达27.77 cm，其次是WF处理，为23.20 cm，株高最低的是RF处理，只有19.98 cm，BF处理株高显著高于WF和RF。茎粗中，WF处理最粗，达6.42 mm，极显著粗于BF和RF处理的3.40 mm和3.23 mm。BF处理下叶长最长，达13.72 cm，其次是WF，为11.78 cm，最低为RF，仅有10.66 cm，BF和WF分别较RF高28.71%和10.51%，WF与RF、BF间差异不明显，但RF与BF之间差异极显著。BF处理下叶宽最宽，达5.69 cm，其次为WF，为4.79 cm，RF叶宽最小，仅为3.01 cm，BF和WF分别较RF高89.04%和59.14%，BF和WF之间叶宽差异不明显，但RF和BF之间叶宽存在显著差异。可见，叶长、叶宽表现出相同的变化规律，BF处理使菜心叶片变长变宽，RF处理使菜心叶片变短变窄。

表1 重要农艺性状数据统计

注：同列数值后不同字母表示处理间差异显著(p<0.05) 。下同。

由表1还可以看出，BF处理下地上部鲜重最重，达13.76 g，其次是WF，为10.44 g，RF最轻，仅为7.54 g，BF和WF分别较RF重82.49%和38.46%，BF和WF之间地上部鲜重差异不显著，但BF和RF之间差异极显著。BF处理下产量最高，达21 388.95 kg·hm-2，其次是WF，为16 024.65 kg·hm-2，RF最低，仅为9 098.71 kg·hm-2，WF和RF仅为BF的74.92%和42.54%，三者之间存在极显著差异。

2.3 不同颜色棚膜下菜心的品质指标分析

2.3.1可溶性糖及含水量

不同颜色棚膜覆盖处理下菜心可溶性糖含量及含水量如图1。可知，在可溶性糖含量中，RF处理含量最高，达3.25%，其次为WF，为1.90%，BF最低，仅为1.28%，WF和RF分别较BF高153.87%和48.16%。WF和BF间可溶性糖含量无显著差异，但BF和RF间差异显著。对含水量这一指标，WF最高，达94.48%，其次是BF，为94.30%，RF最低，仅为93.80%，WF和BF分别较RF高0.72%和0.53%，三者之间不存在显著差异。

图1 不同颜色棚膜覆盖下菜心可溶性糖含量与含水量

2.3.2纤维素及可溶性固形物含量

粗纤维含量直接影响菜心的口感，对于鲜食菜心一般要求粗纤维含量较低[11]。不同颜色棚膜处理菜心纤维素含量及可溶性固形物的含量如图2。可知，RF处理下纤维素含量最高，达5.63%，其次是WF，为5.36%，BF最低，仅为3.43%，RF和WF分别较BF高64.29%和56.50%，RF和WF之间不存在显著差异，但BF和RF、WF之间纤维素含量差异显著。从可溶性固形物含量分析，WF处理下可溶性固形物含量最高，达8.43%，其次是BF，为5.47%，RF最低，仅为5.13%，WF和BF分别较RF高64.29%和6.51%，三者之间差异并未达到显著水平。

2.3.3可溶性蛋白含量及维生素C含量

不同颜色棚膜覆盖处理菜心可溶性蛋白含量如图3。可知，BF处理下菜心的可溶性蛋白含量最高，达2.42 mg·g-1，其次是WF，为1.50 mg·g-1，RF最低，仅为1.05 mg·g-1，BF和WF分别较RF高130.82%和43.32%，RF和WF之间差异不显著，但BF显著高于RF和WF。维生素C具有抗氧化、提高免疫力、促进胆固醇转化为胆汁酸从而降低胆固醇含量、解毒作用及促进胶原蛋白抗体形成，具有抗癌作用[14]。不同颜色棚膜覆盖菜心Vc含量如图3。可知，BF处理菜心Vc含量最高，达1.81%，其次是WF，为1.18%，RF最低，仅为1.03%，BF和WF分别较RF高76.09%和14.72%，RF和WF之间不存在显著差异，但BFVC含量显著高于WF。

图2 不同颜色棚膜覆盖菜心纤维素含量与TSS含量

图3 不同颜色棚膜覆盖下菜心可溶性蛋白含量及维生素C含量

图4 不同颜色棚膜覆盖下菜心叶绿素含量

2.3.4叶绿素

不同颜色棚膜覆盖处理菜心叶绿素含量如图4。可知，BF处理下叶绿素含量最高，为45.40 SPAD，其次是WF，为40.44 SPAD，RF最低，仅为37.18 SPAD，BF和WF分别较RF高22.12%和8.77%，WF与RF、BF差异不显著，但BF叶绿素含量显著高于RF。

2.4 棚内光照强度、菜心重要农艺性状、品质指标间相关性分析

2.4.1光照强度、单株重、产量与其他农艺性状间相关性分析

光照强度、单株重、产量与其他农艺性状间相关系数如表2。可知，单株重与株高、单株重与叶长、产量与株高间呈极显著正相关；光照强度与株高、单株重与叶宽、产量与叶长间呈显著正相关；光照强度与叶长、光照强度与叶宽、产量与叶宽呈正相关，其它各指标间相关性不显著。值得注意的是，光照强度与单株地上部鲜重的Pearson系数为0.70*，呈显著正相关，且光照强度与产量的Pearson系数为0.89**，两者间呈极显著正相关。

表2 光照强度、单株重、产量与植物学性状间相关系数

2.4.2光照强度、产量与营养指标间相关性分析

光照强度、产量与营养指标间相关系数如表3。可知，产量与可溶性糖间呈极显著负相关，产量与蛋白质间呈极显著正相关，光照强度与可溶性糖间呈显著负相关，光照强度和蛋白质、产量和Vc、产量与叶绿素间呈显著正相关，光照强度与Vc、光照强度与叶绿素呈正相关，产量与纤维素呈负相关，其他各指标间相关性不显著。

表3 光照强度、产量与品质指标间相关系数

3 讨论

随着人们生活水平的提高，选择蔬菜时在注意蔬菜外在品质的同时，越来越注重蔬菜的内在营养品质和卫生品质。菜心是鲜食性蔬菜，可溶性蛋白质、可溶性糖、维生素C及粗纤维素含量是重要的营养指标[15]。

对于植物学性状而言，杜洪涛等[16]、杜健芳等[17]分别研究了光质对彩椒和油菜的生长影响，发现蓝光下植株的株高偏低；在光强度一致的前提下，无色膜和紫色膜处理植株茎较粗，红色膜次之。本试验中，WF覆盖的菜心植株较矮粗，而蓝色膜覆盖的植株较高，原因可能在于蓝色膜提高了蓝光的透射率，而红色膜提高了红橙光的透射率。不同波段的光可能通过影响植物体内源激素(如IAA)的代谢水平来调节茎的生长变化。从结果可以看出，BF处理下，株高有显著性提高，RF则降低株高但不明显；WF、RF、BF均不显著影响菜心的茎粗。对于叶长而言，BF使其变长，且与WF、RF有显著差异，叶宽则表现出与叶长相同的规律。BF使单株地上部鲜重增重，而RF则相反。对于小区地上部和单产而言，BF处理最高，其次是WF，最低是RF，且三者之间存在显著差异。

从营养品质分析，对于营养指标而言，从可溶性糖含量分析，可溶性糖含量直接影响口感，一般可溶性糖含量越高越好，试验中得出RF>WF>BF，且RF处理含量显著高于WF，与林碧英等[18]在不同光质对豇豆幼苗光合特性和若干生理生化指标的影响中的研究结论一致，但红光3种颜色棚膜覆盖对菜心含水量并无明显影响。就纤维素而言，纤维素是影响口感的重要指标，研究表明，不同LED光质处理3 d后，红光处理的粗纤维含量较低，红光处理与蓝光处理之间亦无显著差异，不同LED光质处理6 d后，豌豆芽苗菜的粗纤维含量依次为红光>黄光>白光>蓝光，即红光处理可以提高豌豆芽苗菜粗纤维含量，而本试验中，RF>WF>BF，结论一致，即BF处理能够显著降低菜心的纤维素含量，使得菜心食用口感更佳，而BF和RF处理均在一定程度的降低可溶性固形物的含量，影响菜心的口感；曹明等[19]在不同颜色棚膜覆盖对甜瓜生长及果实品质的影响的研究表明，不同颜色棚膜处理对甜瓜果实中心及边缘的可溶性固形物均无明显影响。BF处理下菜心的蛋白质含量最高，红光最低，这与刘庆等[20]在不同光质LED光源对草莓光合特性、产量及品质的影响的研究中结论一致，与张得智等[21]在不同颜色棚膜覆盖对烟草生长的影响中增加蓝光比例可以提高蛋白质含量得出一致结论。黄枝等[22]利用不同LED光质对豌豆芽苗菜处理，研究其产量及品质的影响时发现，豌豆芽苗菜体内可溶性蛋白质含量依次为蓝光>白光>黄光>红光，即蓝光最有利于可溶性蛋白质的积累。同时，BF处理下维生素C 含量明显高于其他处理，RF则明显低于其他处理，与黄枝等的研究结论一致。BF下叶绿素含量最高，显著高于RF。

从光照强度、产量、农艺性状及营养指标之间相关性分析，光照强度是影响植物生长的重要发育的因子，在低光照强度下生长的植物在形态上会发生一系列的变化[23]。研究表明，弱光下植物的叶绿素含量会降低，光照强度影响植物的光合作用，光照强度较弱的情况下，叶片的光合作用会受到影响，而适当光照强度可以延长叶片的衰老[24]。试验得出，光照强度与株高呈显著正相关；光照强度与叶长、叶宽呈正相关；光照强度与可溶性糖间呈显著负相关，光照强度和蛋白质、Vc、叶绿素均呈正相关。研究表明，叶绿素总的含量随光照强度的减弱有减少的趋势[24]。RF覆盖下光照强度最低，菜心在RF下植株矮小、叶长叶宽均偏小，王灿等[25]在不同光照强度对室内水培叶用蔬菜生长的影响中得出，光照强度的减弱使得办公室内7种蔬菜生长均受到限制，与本试验结论一致。

光质对菜心生长发育具有显著影响，试验采用不同颜色的棚膜进行大棚覆盖，改变大棚内的光谱。李韶山等[26]用窄光谱蓝光为光源研究蓝光对水稻幼苗生长、叶绿体发育，在蓝光对绿豆幼苗离体叶片衰老影响的研究中表明，红光使蛋白质、叶绿体含量下降。