植物工廠不同靜電場強度生菜的產(chǎn)量、品質及燒心程度_郝學明.pdf

貴州農(nóng)業(yè)科學 收稿日期 作者簡介 郝學明 女 碩士 從事蔬菜栽培生理研究 通訊作者 馬麗娜 女 農(nóng)藝師 從事植物營養(yǎng)研究 植物工廠不同靜電場強度生菜的產(chǎn)量 品質 及燒心程度 郝學明 馬麗娜 劉吉仁 劉厚誠 源康 深圳 農(nóng)業(yè)科技有限公司 廣東 深圳 華南農(nóng)業(yè)大學 廣東 廣州 摘要 目的 探明植物工廠電場強度對蔬菜生長動態(tài) 產(chǎn)量品質及燒心程度的影響 為解決生菜類蔬菜 在植物工廠栽培中因燒心引起的品質及產(chǎn)量下降問題提供技術支撐 方法 以意大利生菜為試驗材料 采 用無土栽培方法 研究不同電場強度 處理下植物工 廠內(nèi)生菜產(chǎn)量 品質的變化及生菜燒心的發(fā)生情況 結果 電場強度處理對意大利生菜產(chǎn) 量 可溶性糖含量 可溶性蛋白含量的促進效果最佳 較其他處理顯著降低硝酸鹽含量 靜電場處理能夠降低 植物工廠內(nèi)意大利生菜燒心的程度 尤其當電場強度高于 時 還未出現(xiàn)嚴重燒心植株 生菜燒心的 情況明顯好轉 結論 在植物工廠栽培生菜 通過 電場強度處理 可提高生菜產(chǎn)量 品質 并 有效避免燒心現(xiàn)象發(fā)生 關鍵詞 意大利生菜 靜電場 植物工廠 燒心 中圖分類號 文獻標識碼 文章編號 引言 研究意義 地球上的所有生命 包括人 類 動物和植物 都處于一個自然電場中 靜電場應用在農(nóng)業(yè)方面 是屬于物理農(nóng)業(yè)的 一種新技術 靜電場是植物生長發(fā)育必不可 少的環(huán)境之一 前人研究進展 有研究 發(fā)現(xiàn) 高壓靜電場促進大豆幼苗生長 顯著 提高光合色素含量 通過加快植物的新陳代 謝 提高植物葉片的光合作用速率 靜電 場處理還能夠提高可溶性蛋白質水平 影響 植物細胞膜 改變細胞膜的通透性 提高 植物的抗旱 抗寒和抗病能力等 電場可 以促進植物細胞的分裂和增生 一定強度的 電場可以提高幼苗的生長速度 但當電 場超過一定強度則出現(xiàn)相反效果 比如對大 豆幼苗施加場強高于 時會出現(xiàn)明 顯抑制作用 且場強越高抑制效應越明顯 甚至致死 靜電場也會影響植物對礦 質營養(yǎng)元素的吸收 如促進植物對 的吸收等 可能是通過其影響膜電勢 使根系內(nèi)外離子濃度平衡發(fā)生改變而起作 用 研究切入點 隨著生活水平提高 健 康綠色 無污染蔬菜越來越受到人們的喜 愛 與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比 植物工廠作為設施農(nóng) 業(yè)的最高級發(fā)展階段 在環(huán)境 產(chǎn)量 穩(wěn)定生 產(chǎn)以及食品安全等方面有著明顯的優(yōu)勢 但是燒心現(xiàn)象是植物工廠生菜栽培主要品 質異常點 嚴重影響工廠的生產(chǎn)效益 隨著 植物工廠的廣泛應用 用科學的方法解決結 球 半結球類生菜在植物工廠栽培中的燒心 問題已經(jīng)迫在眉睫 擬解決的關鍵問題 以工廠內(nèi)常出現(xiàn)燒心的意大利生菜為試驗 材料 通過應用靜電場技術 研究不同強度 靜電場對其動態(tài)生長 產(chǎn)量品質以及燒心的 影響 以期為利用電場農(nóng)業(yè)新技術解決植物 工廠水培生菜常見病害和提高產(chǎn)量品質提 供技術支撐 材料與方法 試驗材料 供試生菜品種為意大利生菜 試劑主要 有乙醇 蒽酮試劑 考馬斯亮藍 磷酸 氨緩 沖溶液 亞鐵氰化鉀溶液 硫酸鋅 草酸和 二氯酚靛酚 電場處理裝置 由靜電發(fā) 生器和 對左 右 塊平行擱置的電極板組 成 在靜電發(fā)生器中采用交 直 交變換器工 作原理 通過整流電路 中間電路和逆變電 路得到電壓從 連續(xù)可調(diào)的交流 電壓 逆變電路是閉環(huán)脈寬調(diào)制工作模式 電場裝置由國博電器 廣東 有限公司提供 試驗設計 挑選大小一致 葉一心 的生菜幼苗移 栽在溫室中 并開始進行靜電場處理 設置 個電場強度處理 對照 每個處理 次重復 隨機排 列 光 質 紅 藍 光 光 照 強 度 晝夜時間和溫 度分別為 和 營養(yǎng)液 值 測定指標 生長指標 分別于電場處理后 移 栽后 時測定植株株高 冠幅 葉片長度 葉片寬度等指標 株高 冠 幅 葉長 葉寬均用直尺測量 株高表示生菜 基部至主莖頂部之間的距離 冠幅表示生菜 南北與東西方向寬度的平均值 處理后 采樣 使用百分秤稱量地上部與根部鮮重 爛葉重表示發(fā)黃 枯萎葉片的重量 品 質 指 標 葉綠素含量使用 儀測定 可溶性糖含量采用蒽酮 比色法 丙二醛 含量采用硫代巴比妥 酸法 可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍 染色法 硝酸鹽含量采用紫外分光光度法 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 試驗數(shù)據(jù)采用 和 進行處理與統(tǒng)計分析 利用 進 行繪 圖 通 過 單 因 素 方 差 分 析 和最小顯著性差異法 進行 檢驗 結果與分析 不同靜電場強度處理植株的生長發(fā)育 從圖 看出 隨著生菜生育進程的推 進 植株株高 冠幅 葉長及葉寬不同處理間 存在差異 株高 植株的株高在移栽后 時處理間差異均不顯著 至 時 處理 顯著 低 于 其 余 處 理 與對照相比下降 冠幅 移栽前期 對照明 顯高于電場處理 在移栽后 時 處理 顯著高于其余處理 較對照高 在 生長后期 時 生菜的葉長和葉寬各處 理間差異不顯著 說明在植物生長發(fā)育過程 中 靜電場處理對意大利生菜葉片形態(tài)變化 影響較小 貴 州 農(nóng) 業(yè) 科 學 注 處理間不同小寫字母表示相同時間內(nèi)差異達顯著 水平 下同 圖 不同靜電場強度處理意大利生菜的生長動態(tài) 不同靜電場強度處理植株的生物量 由表 看出 處理意大利生菜的生物 量達最大值 地上部鮮重與總重顯著高于其 他靜電場處理 與對照相比分別增加 和 而 處理的地上部鮮重和單 株總重低于對照 即場強過低或過高對生菜 生物量均會產(chǎn)生抑制作用 爛葉重在 處 理達最大 說明在該處理下植株葉片新陳代 謝活動最活躍 從而加速老葉的衰敗 電 場處理一定程度可提高生菜的生物量 但是 相比對照差異不顯著 表 不同靜電場強度處理意大利生菜的生物量 處理 單株根鮮重 單株爛葉重 單株地上部鮮重 單株總重 根冠比 注 同列不同小寫字母表示差異顯著 下同 不同靜電場強度處理植株的品質指標 從圖 可知 不同強度靜電場處理生菜 的品質指標存在差異 葉綠素含量 值 與對照相比 靜電處理的均有不同程度下 降 但未達顯著水平 可溶性蛋白含量 處 理最高 比對照提高 且與其余處理 的差異均達顯著顯著水平 可溶 性糖含量 處理較對照高 差異顯 期 郝學明 等 植物工廠不同靜電場強度生菜的產(chǎn)量 品質及燒心程度 圖 不同靜電場強度處理意大利生菜的品質指標 著 和 處理較對照顯著下降 硝酸鹽含 量 靜電處理的硝酸鹽含量均低于對照 其中 以 處理的硝酸鹽含量最低 比 對 照 低 且與其余處理的差異均達顯著水 平 綜上看 處理的生菜品質最好 不同靜電場強度處理生菜植株的燒心 發(fā)生情況 根據(jù)燒心程度生菜植株劃分為無燒心 剛出現(xiàn)燒心 葉片邊緣出現(xiàn)褐色斑點 輕微 燒心 片葉片邊緣出現(xiàn)燒焦痕跡 有皺 縮現(xiàn)象 和嚴重燒心 大于等于 片葉片出現(xiàn) 嚴重燒焦 嚴重者甚至腐爛 種類型 由表 可知 在靜電處理下 隨著場強增加 無燒 心植株比例呈逐漸上升趨勢 燒心植株比例 表 不同靜電場強度處理意大利生菜的燒心發(fā)生比例 處理 無燒心 燒心 剛出現(xiàn) 輕微 嚴重 合計 逐漸下降 說明增加靜電場強可降低燒心比 例 處理嚴重燒心比例為 合計燒 心比例為 處理嚴重燒心比例占 合計燒心比例為 均低于 對照 處理沒有發(fā)現(xiàn)嚴重燒心植株 說明該 場強減緩植株燒心程度的效果最佳 綜合 看 降低燒心的效果表現(xiàn)為 討論 靜電技術的應用逐漸滲透到農(nóng)業(yè)領域 其中靜電場對植物生物效應影響方面的研究 越來越多 試驗發(fā)現(xiàn) 在生菜植株生長 發(fā)育過程中 靜電場對其形態(tài)與產(chǎn)量的影響 較小 總鮮重在電場強度 時 達最大值 與高壓靜電場對番茄產(chǎn)量的影響 結果一致 另有研究表明 適量靜電場強 度能夠促進植株的生長 若靜電場對植株的 影響超過本身的調(diào)節(jié)能力 則 會 造 成 傷 害 生菜葉片中的可溶性糖含量在電場強度 時達最大值 而當場強低于 或高于 時 導致可溶性 貴 州 農(nóng) 業(yè) 科 學 糖含量下降 有研究發(fā)現(xiàn) 靜電處理能夠增 加其可溶性蛋白含量 原因是電場作用導致 體內(nèi)離子濃度改變 電子密度的重新有序分 布加速多肽鏈疏水側鏈的相互作用 更有利 于氫鍵的形成 從而加速蛋白質的合成 本研究發(fā)現(xiàn) 當靜電場強度在 時 葉片蛋白質含量相比對照顯著提高 超過 時 場強效果下降 與前人研究結果 一致 與其他作物相比 蔬菜是易富集硝 酸鹽的作物 尤其是在水培情況下 本研究 發(fā)現(xiàn) 靜電處理能夠降低植物工廠內(nèi)生菜葉 片中的硝酸鹽含量 在 處理 下硝酸鹽含量顯著下降 因此認為 當靜電 場強度在 時 對增加生菜的 生物量和提高其品質指標的效果最好 生菜燒心是在植物工廠內(nèi)常見的生理性 病害 發(fā)病初期在心葉的葉緣或葉尖 逐漸擴 展變成褐色 嚴重時腐爛 本研究發(fā)現(xiàn) 靜電 處理能夠緩解植物工廠內(nèi)生菜燒心情況 尤 其是降低植株嚴重燒心的比例高于 的場強對降低嚴重燒心比例效果最好 并且 能夠減緩生菜燒心的程度 導致植株燒心的 因素有很多 其中有可能因缺鈣而引發(fā)燒心 的生理性病害 而在本試驗條件下 當場 強高于 時 嚴重燒心比例下降的原 因可能是電場產(chǎn)生的電流電位差改變細胞的 膜電位 從而改善植株細胞吸收和運轉物質 的能力 促進對離子的吸收 前人研究發(fā)現(xiàn) 在植株吸收的所有礦物質中只有鈣和碳酸氫 根離子被發(fā)現(xiàn)受控于外界電場 所以電場 可能是對其分布以及運輸起到調(diào)控作用 從 而使燒心情況好轉 而驗證該結論還需繼續(xù) 對植株體內(nèi)元素含量變化進行進一步探索 此外 在生菜生物量 品質和燒心情況上 不 同靜電場處理得到的最佳效果并不一致 是 因為低量和超量電場強度處理影響生菜的生 長 進而影響到燒心情況 綜合比較 電場強度處理是最佳選擇 目前本研究針對植物工廠內(nèi)高壓靜電場 處理生菜還處于初步試驗階段 今后還需進 行不同品種之間的處理以及進一步研究植株 體內(nèi)離子變化對靜電場的響應機制 結論 經(jīng)過靜電場作用一定時間后 植物工廠 內(nèi)意大利生菜的生物量 品質指標以及燒心 情況較空白對照均有明顯的改善效果 強度 為 電場對意大利生菜產(chǎn)量 可溶性糖含量 可溶性蛋白含量的促進效果 最優(yōu) 該處理下硝酸鹽含量最低 靜電場處 理可以減緩植物工廠內(nèi)意大利生菜的燒心情 況 并且結合產(chǎn)量 品質指標 電場處理最好 參考文獻 習 崗 曹永軍 宋 清 等 不同靜電場處理方式對 大豆生物學效應的比較研究 應用與環(huán)境生物學 報 謝菊芳 廖貢獻 張 菁 高壓靜電場對植物細胞的影 響 中南民族大學學報 自 然 科 學 版 趙 劍 楊文杰 馬福榮 等 高壓靜電場 對 苜蓿葉片愈傷組織誘導的影響 生物物理學報 郭 亞 李君健 張卿亞 等 高壓靜電場對番茄生長 發(fā)育及葉霉病抗病性的影響 陜 西 農(nóng) 業(yè) 科 學 期 郝學明 等 植物工廠不同靜電場強度生菜的產(chǎn)量 品質及燒心程度 趙建萍 崔寶欣 張德山 等 高壓靜電場對花生 小麥 生長的影響 煙臺師范學院學報 自然科學版 李 曉 紅 晏 再 生 江 和 龍 直 流 電 場 對 沉 水 植 物 苦 草 生 長 的 影 響 湖 泊 科 學 黃洪云 高壓靜電場對大豆幼苗生長的影響 大豆 科學 張之璽 李彩新 靜電場對玉米種子萌發(fā)的生物效應 研究 初 報 河 北 農(nóng) 業(yè) 大 學 學 報 郭光照 空間電場和聲波助長儀對日光溫室蔬菜生長 發(fā)育的影響 烏魯木齊 新疆農(nóng)業(yè)大學 吳 沿 友 高壓靜電場對水稻幼苗鉀離子吸收的影 響 初報 貴州農(nóng)業(yè)科學 徐愛英 胡蕓莎 牛 旭 等 現(xiàn)代靜電技術在農(nóng)業(yè)中 的應用 塔里木大學學報 張 雪 朱世秋 張喜春 等 微波及高壓靜電場對番 茄種子的生物效應 農(nóng)業(yè)工程 李美清 吳沿友 李青林 高壓靜電場對水培番茄生理 指標與產(chǎn)量的影響 農(nóng)業(yè)機械學報 陳 花 王建軍 高壓靜電場對蕎麥幼苗抗旱能力后 效性的影響 河南農(nóng)業(yè)科學 馬福榮 許守民 王樹斌 等 靜電場對植物葉片光合 性能和蛋白質含量的影響 東北師大學報 自然科 學版 繆 穎 伍炳華 曾廣文 等 缺鈣誘發(fā)大白菜干燒心 與細胞壁結構組分變化的關系 植物生理與分子 生物學學報 仝宇欣 靜電場技術在設施農(nóng)業(yè)中的應用現(xiàn)狀與前 景 農(nóng)業(yè)工程技術 責任編輯 姜 萍 貴 州 農(nóng) 業(yè) 科 學