貴州農(nóng)業(yè)科學(xué) 收稿日期 作者簡(jiǎn)介 郝學(xué)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(chǎng)強(qiáng)度生菜的產(chǎn)量 品質(zhì) 及燒心程度 郝學(xué)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(xué) 廣東 廣州 摘要 目的 探明植物工廠電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)蔬菜生長動(dòng)態(tài) 產(chǎn)量品質(zhì)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(zhì)及產(chǎn)量下降問題提供技術(shù)支撐 方法 以意大利生菜為試驗(yàn)材料 采 用無土栽培方法 研究不同電場(chǎng)強(qiáng)度 處理下植物工 廠內(nèi)生菜產(chǎn)量 品質(zhì)的變化及生菜燒心的發(fā)生情況 結(jié)果 電場(chǎng)強(qiáng)度處理對(duì)意大利生菜產(chǎn) 量 可溶性糖含量 可溶性蛋白含量的促進(jìn)效果最佳 較其他處理顯著降低硝酸鹽含量 靜電場(chǎng)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(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度高于 時(shí) 還未出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)闹仓?生菜燒心的 情況明顯好轉(zhuǎn) 結(jié)論 在植物工廠栽培生菜 通過 電場(chǎng)強(qiáng)度處理 可提高生菜產(chǎn)量 品質(zhì) 并 有效避免燒心現(xiàn)象發(fā)生 關(guān)鍵詞 意大利生菜 靜電場(chǎng) 植物工廠 燒心 中圖分類號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 文章編號(hào) 引言 研究意義 地球上的所有生命 包括人 類 動(dòng)物和植物 都處于一個(gè)自然電場(chǎng)中 靜電場(chǎng)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)方面 是屬于物理農(nóng)業(yè)的 一種新技術(shù) 靜電場(chǎng)是植物生長發(fā)育必不可 少的環(huán)境之一 前人研究進(jìn)展 有研究 發(fā)現(xiàn) 高壓靜電場(chǎng)促進(jìn)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(chǎng)處理還能夠提高可溶性蛋白質(zhì)水平 影響 植物細(xì)胞膜 改變細(xì)胞膜的通透性 提高 植物的抗旱 抗寒和抗病能力等 電場(chǎng)可 以促進(jìn)植物細(xì)胞的分裂和增生 一定強(qiáng)度的 電場(chǎng)可以提高幼苗的生長速度 但當(dāng)電 場(chǎng)超過一定強(qiáng)度則出現(xiàn)相反效果 比如對(duì)大 豆幼苗施加場(chǎng)強(qiáng)高于 時(shí)會(huì)出現(xiàn)明 顯抑制作用 且場(chǎng)強(qiáng)越高抑制效應(yīng)越明顯 甚至致死 靜電場(chǎng)也會(huì)影響植物對(duì)礦 質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收 如促進(jìn)植物對(duì) 的吸收等 可能是通過其影響膜電勢(shì) 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(diǎn) 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(shè)施農(nóng) 業(yè)的最高級(jí)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(shì) 但是燒心現(xiàn)象是植物工廠生菜栽培主要品 質(zhì)異常點(diǎn) 嚴(yán)重影響工廠的生產(chǎn)效益 隨著 植物工廠的廣泛應(yīng)用 用科學(xué)的方法解決結(jié) 球 半結(jié)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(guān)鍵問題 以工廠內(nèi)常出現(xiàn)燒心的意大利生菜為試驗(yàn) 材料 通過應(yīng)用靜電場(chǎng)技術(shù) 研究不同強(qiáng)度 靜電場(chǎng)對(duì)其動(dòng)態(tài)生長 產(chǎn)量品質(zhì)以及燒心的 影響 以期為利用電場(chǎng)農(nóng)業(yè)新技術(shù)解決植物 工廠水培生菜常見病害和提高產(chǎn)量品質(zhì)提 供技術(shù)支撐 材料與方法 試驗(yàn)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(lán) 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(chǎng)處理裝置 由靜電發(fā) 生器和 對(duì)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(chǎng)裝置由國博電器 廣東 有限公司提供 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 挑選大小一致 葉一心 的生菜幼苗移 栽在溫室中 并開始進(jìn)行靜電場(chǎng)處理 設(shè)置 個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度處理 對(duì)照 每個(gè)處理 次重復(fù) 隨機(jī)排 列 光 質(zhì) 紅 藍(lán) 光 光 照 強(qiáng) 度 晝夜時(shí)間和溫 度分別為 和 營養(yǎng)液 值 測(cè)定指標(biāo) 生長指標(biāo) 分別于電場(chǎng)處理后 移 栽后 時(shí)測(cè)定植株株高 冠幅 葉片長度 葉片寬度等指標(biāo) 株高 冠 幅 葉長 葉寬均用直尺測(cè)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?qū)挾鹊钠骄?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(zhì) 指 標(biāo) 葉綠素含量使用 儀測(cè)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(lán) 染色法 硝酸鹽含量采用紫外分光光度法 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 和 進(jìn)行處理與統(tǒng)計(jì)分析 利用 進(jìn) 行繪 圖 通 過 單 因 素 方 差 分 析 和最小顯著性差異法 進(jìn)行 檢驗(yàn) 結(jié)果與分析 不同靜電場(chǎng)強(qiáng)度處理植株的生長發(fā)育 從圖 看出 隨著生菜生育進(jìn)程的推 進(jìn) 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(shí)處理間差異均不顯著 至 時(shí) 處理 顯著 低 于 其 余 處 理 與對(duì)照相比下降 冠幅 移栽前期 對(duì)照明 顯高于電場(chǎng)處理 在移栽后 時(shí) 處理 顯著高于其余處理 較對(duì)照高 在 生長后期 時(shí) 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(chǎng)處理對(duì)意大利生菜葉片形態(tài)變化 影響較小 貴 州 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 注 處理間不同小寫字母表示相同時(shí)間內(nèi)差異達(dá)顯著 水平 下同 圖 不同靜電場(chǎng)強(qiáng)度處理意大利生菜的生長動(dòng)態(tài) 不同靜電場(chǎng)強(qiáng)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(dá)最大值 地上部鮮重與總重顯著高于其 他靜電場(chǎng)處理 與對(duì)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(duì)照 即場(chǎng)強(qiáng)過低或過高對(duì)生菜 生物量均會(huì)產(chǎn)生抑制作用 爛葉重在 處 理達(dá)最大 說明在該處理下植株葉片新陳代 謝活動(dòng)最活躍 從而加速老葉的衰敗 電 場(chǎng)處理一定程度可提高生菜的生物量 但是 相比對(duì)照差異不顯著 表 不同靜電場(chǎng)強(qiáng)度處理意大利生菜的生物量 處理 單株根鮮重 單株?duì)€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(chǎng)強(qiáng)度處理植株的品質(zhì)指標(biāo) 從圖 可知 不同強(qiáng)度靜電場(chǎng)處理生菜 的品質(zhì)指標(biāo)存在差異 葉綠素含量 值 與對(duì)照相比 靜電處理的均有不同程度下 降 但未達(dá)顯著水平 可溶性蛋白含量 處 理最高 比對(duì)照提高 且與其余處理 的差異均達(dá)顯著顯著水平 可溶 性糖含量 處理較對(duì)照高 差異顯 期 郝學(xué)明 等 植物工廠不同靜電場(chǎng)強(qiáng)度生菜的產(chǎn)量 品質(zhì)及燒心程度 圖 不同靜電場(chǎng)強(qiáng)度處理意大利生菜的品質(zhì)指標(biāo) 著 和 處理較對(duì)照顯著下降 硝酸鹽含 量 靜電處理的硝酸鹽含量均低于對(duì)照 其中 以 處理的硝酸鹽含量最低 比 對(duì) 照 低 且與其余處理的差異均達(dá)顯著水 平 綜上看 處理的生菜品質(zhì)最好 不同靜電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn) 輕微 燒心 片葉片邊緣出現(xiàn)燒焦痕跡 有皺 縮現(xiàn)象 和嚴(yán)重?zé)?大于等于 片葉片出現(xiàn) 嚴(yán)重?zé)?嚴(yán)重者甚至腐爛 種類型 由表 可知 在靜電處理下 隨著場(chǎng)強(qiáng)增加 無燒 心植株比例呈逐漸上升趨勢(shì) 燒心植株比例 表 不同靜電場(chǎng)強(qiáng)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(yán)重 合計(jì) 逐漸下降 說明增加靜電場(chǎng)強(qiáng)可降低燒心比 例 處理嚴(yán)重?zé)谋壤秊?合計(jì)燒 心比例為 處理嚴(yán)重?zé)谋壤?合計(jì)燒心比例為 均低于 對(duì)照 處理沒有發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重?zé)闹仓?說明該 場(chǎng)強(qiáng)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(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 其中靜電場(chǎng)對(duì)植物生物效應(yīng)影響方面的研究 越來越多 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 在生菜植株生長 發(fā)育過程中 靜電場(chǎng)對(duì)其形態(tài)與產(chǎn)量的影響 較小 總鮮重在電場(chǎng)強(qiáng)度 時(shí) 達(dá)最大值 與高壓靜電場(chǎng)對(duì)番茄產(chǎn)量的影響 結(jié)果一致 另有研究表明 適量靜電場(chǎng)強(qiáng) 度能夠促進(jìn)植株的生長 若靜電場(chǎng)對(duì)植株的 影響超過本身的調(diào)節(jié)能力 則 會(huì) 造 成 傷 害 生菜葉片中的可溶性糖含量在電場(chǎng)強(qiáng)度 時(shí)達(dá)最大值 而當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)低于 或高于 時(shí) 導(dǎo)致可溶性 貴 州 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 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(chǎng)作用導(dǎo)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?zhǔn)杷畟?cè)鏈的相互作用 更有利 于氫鍵的形成 從而加速蛋白質(zhì)的合成 本研究發(fā)現(xiàn) 當(dāng)靜電場(chǎng)強(qiáng)度在 時(shí) 葉片蛋白質(zhì)含量相比對(duì)照顯著提高 超過 時(shí) 場(chǎng)強(qiáng)效果下降 與前人研究結(jié)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(rèn)為 當(dāng)靜電 場(chǎng)強(qiáng)度在 時(shí) 對(duì)增加生菜的 生物量和提高其品質(zhì)指標(biāo)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(kuò) 展變成褐色 嚴(yán)重時(shí)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(yán)重?zé)牡谋壤哂?的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)降低嚴(yán)重?zé)谋壤Ч詈?并且 能夠減緩生菜燒心的程度 導(dǎo)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(yàn)條件下 當(dāng)場(chǎng) 強(qiáng)高于 時(shí) 嚴(yán)重?zé)谋壤陆档脑?因可能是電場(chǎng)產(chǎn)生的電流電位差改變細(xì)胞的 膜電位 從而改善植株細(xì)胞吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)物質(zhì) 的能力 促進(jìn)對(duì)離子的吸收 前人研究發(fā)現(xiàn) 在植株吸收的所有礦物質(zhì)中只有鈣和碳酸氫 根離子被發(fā)現(xiàn)受控于外界電場(chǎng) 所以電場(chǎng) 可能是對(duì)其分布以及運(yùn)輸起到調(diào)控作用 從 而使燒心情況好轉(zhuǎn) 而驗(yàn)證該結(jié)論還需繼續(xù) 對(duì)植株體內(nèi)元素含量變化進(jìn)行進(jìn)一步探索 此外 在生菜生物量 品質(zhì)和燒心情況上 不 同靜電場(chǎng)處理得到的最佳效果并不一致 是 因?yàn)榈土亢统侩妶?chǎng)強(qiáng)度處理影響生菜的生 長 進(jìn)而影響到燒心情況 綜合比較 電場(chǎng)強(qiáng)度處理是最佳選擇 目前本研究針對(duì)植物工廠內(nèi)高壓靜電場(chǎng) 處理生菜還處于初步試驗(yàn)階段 今后還需進(jìn) 行不同品種之間的處理以及進(jìn)一步研究植株 體內(nèi)離子變化對(duì)靜電場(chǎng)的響應(yīng)機(jī)制 結(jié)論 經(jīng)過靜電場(chǎng)作用一定時(shí)間后 植物工廠 內(nèi)意大利生菜的生物量 品質(zhì)指標(biāo)以及燒心 情況較空白對(duì)照均有明顯的改善效果 強(qiáng)度 為 電場(chǎng)對(duì)意大利生菜產(chǎn)量 可溶性糖含量 可溶性蛋白含量的促進(jìn)效果 最優(yōu) 該處理下硝酸鹽含量最低 靜電場(chǎng)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(jié)合產(chǎn)量 品質(zhì)指標(biāo) 電場(chǎng)處理最好 參考文獻(xiàn) 習(xí) 崗 曹永軍 宋 清 等 不同靜電場(chǎng)處理方式對(duì) 大豆生物學(xué)效應(yīng)的比較研究 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué) 報(bào) 謝菊芳 廖貢獻(xiàn) 張 菁 高壓靜電場(chǎng)對(duì)植物細(xì)胞的影 響 中南民族大學(xué)學(xué)報(bào) 自 然 科 學(xué) 版 趙 劍 楊文杰 馬福榮 等 高壓靜電場(chǎng) 對(duì) 苜蓿葉片愈傷組織誘導(dǎo)的影響 生物物理學(xué)報(bào) 郭 亞 李君健 張卿亞 等 高壓靜電場(chǎng)對(duì)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(xué) 期 郝學(xué)明 等 植物工廠不同靜電場(chǎng)強(qiáng)度生菜的產(chǎn)量 品質(zhì)及燒心程度 趙建萍 崔寶欣 張德山 等 高壓靜電場(chǎng)對(duì)花生 小麥 生長的影響 煙臺(tái)師范學(xué)院學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 李 曉 紅 晏 再 生 江 和 龍 直 流 電 場(chǎng) 對(duì) 沉 水 植 物 苦 草 生 長 的 影 響 湖 泊 科 學(xué) 黃洪云 高壓靜電場(chǎng)對(duì)大豆幼苗生長的影響 大豆 科學(xué) 張之璽 李彩新 靜電場(chǎng)對(duì)玉米種子萌發(fā)的生物效應(yīng) 研究 初 報(bào) 河 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 郭光照 空間電場(chǎng)和聲波助長儀對(duì)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(xué) 吳 沿 友 高壓靜電場(chǎng)對(duì)水稻幼苗鉀離子吸收的影 響 初報(bào) 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué) 徐愛英 胡蕓莎 牛 旭 等 現(xiàn)代靜電技術(shù)在農(nóng)業(yè)中 的應(yīng)用 塔里木大學(xué)學(xué)報(bào) 張 雪 朱世秋 張喜春 等 微波及高壓靜電場(chǎng)對(duì)番 茄種子的生物效應(yīng) 農(nóng)業(yè)工程 李美清 吳沿友 李青林 高壓靜電場(chǎng)對(duì)水培番茄生理 指標(biāo)與產(chǎn)量的影響 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 陳 花 王建軍 高壓靜電場(chǎng)對(duì)蕎麥幼苗抗旱能力后 效性的影響 河南農(nóng)業(yè)科學(xué) 馬福榮 許守民 王樹斌 等 靜電場(chǎng)對(duì)植物葉片光合 性能和蛋白質(zhì)含量的影響 東北師大學(xué)報(bào) 自然科 學(xué)版 繆 穎 伍炳華 曾廣文 等 缺鈣誘發(fā)大白菜干燒心 與細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)組分變化的關(guān)系 植物生理與分子 生物學(xué)學(xué)報(bào) 仝宇欣 靜電場(chǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前 景 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 責(zé)任編輯 姜 萍 貴 州 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)