不同濃度硫素對韭菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響季延海1,3，武占會1,3，鐘啟文2，于平彬1，劉明池1,3*（1 北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心，北京 100097；2 青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海西寧 810016；3 農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè) (北方) 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100097）摘要: 【目的】硫是植物必需的營養(yǎng)元素之一，研究無土栽培營養(yǎng)液中不同濃度硫?qū)虏松L和品質(zhì)的影響，以期為確定合理的韭菜水培營養(yǎng)液配方提供依據(jù)。 【方法】試驗(yàn)采用水培方法，以含硫2 mmol/L的日本千葉農(nóng)試蔥營養(yǎng)液 (通用型) 為基礎(chǔ)，以硫酸鈉作為硫源，設(shè)置了硫濃度分別為1、2、3、4、5 mmol/L的 5個處理(分別用S1、 S2、S3、S4和S5表示)。鑒于相對低濃度的Na+ 對植物生長發(fā)育影響較小，本試驗(yàn)結(jié)果忽略Na+的影響。在韭菜第二茬收獲時測定了生長、生理、產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)及含硫化合物的種類和濃度。 【結(jié)果】適當(dāng)增加硫素濃度，對韭菜生長有良好的促進(jìn)作用。與S1處理相比，S2處理韭菜的株高、葉長、假莖粗、葉寬和葉片數(shù)分別增加了2.6%、4.5%、5.6%、10.8%、7.2%，韭菜單株鮮重和干重分別提高6.9%、10.1%。韭菜根系活力以S3處理最高，比S1處理顯著增加了25.7%，葉綠素a和葉綠素a + b與S2處理差異不顯著，但顯著高于S1處理19.0%、19.3%。韭菜Vc、可溶性糖和硝酸鹽含量均以S3處理最好，Vc含量顯著高于S1處理18.8%，硝酸鹽含量比S1處理顯著降低33.3%?？扇苄缘鞍缀恳許5處理最高。在韭菜中共檢測出29種含硫揮發(fā)性化合物，主要是二硫化物和三硫化物，有少量的四硫化物，含硫化合物總含量以S2處理最高。韭菜產(chǎn)量以S3和S2處理最高，分別比S1處理顯著提高了3.6%、5.6%。 【結(jié)論】在應(yīng)用日本千葉農(nóng)試蔥配方時，綜合考慮韭菜生長、品質(zhì)、芳香物質(zhì)等指標(biāo)，營養(yǎng)液中硫濃度以 23 mmol/L 為佳。關(guān)鍵詞: 韭菜；硫素濃度；生長；品質(zhì)；揮發(fā)性物質(zhì)Suitable sulfur concentrations in the nutrient solution used for Chinese chivesin hydroponic productionJI Yan-hai1,3, WU Zhan-hui1,3, ZHONG Qi-wen2, YU Ping-bin1, LIU Ming-chi1,3* 1 Vegetable Research Center of Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China;2 Academy of Agricultural and Forestry Sciences of Qinghai University, Xining 810016, China;3 Key Laboratory of Urban Agriculture (North), Ministry of Agriculture, Beijing 100097, China Abstract: 【Objectives】Sulphur supply affects the yield and quality of Chinese chives. Study of the suitablesulfur concentrations in nutrient solution will provide basis for the optimization of nutrient solution for thehydroponic production of Chinese chives. 【Methods】A Chinese chive hydroponic experiment was conductedusing the Japan Chiba farming vegetable nutrient solution as base solution. Five levels of sulphur concentrations(1, 2, 3, 4, 5 mmol/L, noted as S1, S2, S3, S4 and S5, respectively) were setup with sodium sulfate as S source.The growth, yield, quality and sulfur compounds of chive were measured. 【Results】Sulphur was foundeffective to stimulate the growth of chives. Compared with S1 treatment, the plant height, leaf length, stemdiameter, leaf width, leaf number, single plant fresh weight and dry weight of S2 treatment were significantlyincreased by 2.6%, 4.5%, 5.6%, 10.8%, 7.2%, 6.9% and 10.1%, respectively. The peak root activity index wasobtained in S3 treatment, which was 25.7% higher than the root activity index of S1 treatment, and the maximumchlorophyll a and chlorophyll a+b contents were obtained in S3 treatment, they were respectively 19.0% and植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào) 2017, 23(4): 11121119 doi: 10.11674/zwyf.16339Journal of Plant Nutrition and Fertilizer http:/www.plantnutrifert.org收稿日期： 20160822 接受日期： 20170220 基金項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201303133-2）；北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項(xiàng)（KJCX20140408）資助。作者簡介：季延海（1988），男，山東棗莊人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事蔬菜栽培與生理研究。E-mail：jiyanhainercv.org* 通信作者 E-mail：liumingchinercv.org19.3% higher than those in S1 treatment (P 3 mmol/L)，根系活力呈下降的趨勢。2.3 不同硫素濃度對韭菜光合色素含量的影響由表2可以看出，硫元素濃度可以增加光合色素的含量，但達(dá)到一定濃度后又呈現(xiàn)下降的趨勢。葉綠素a以3 mmol/L 硫濃度處理最高，與2 mmol/L硫濃度處理差異不顯著但與其他處理差異顯著，其含量較1 mmol/L 硫濃度處理增加19.0%。葉綠素a+b含量也以3 mmol/L 硫濃度處理最高，與2mmol/L 硫濃度處理差異不顯著，而顯著高于其他處表 1 不同硫素濃度下韭菜生長指標(biāo)Table 1 Effect of different sulfur concentrations on growth of Chinese chive硫素濃度 (S mmol/L)Sulfur concentration株高 (cm)Plant height葉長 (cm)Leaf length單株葉片數(shù)Leaf number per plant假莖粗 (mm)Stem width葉寬 (mm)Leaf width1 31.36 1.17 ab 24.07 1.05 b 3.73 0.46 ab 1.98 0.14 bc 3.51 0.39 c2 32.16 1.55 a 25.15 1.45 a 4.00 0.00 a 2.09 0.07 a 3.89 0.20 a3 31.81 1.56 ab 24.96 1.46 ab 3.73 0.46 ab 2.08 0.12 ab 3.77 0.24 ab4 31.13 1.27 ab 24.27 1.19 ab 3.67 0.49 ab 1.88 0.14 c 3.79 0.30 ab5 30.73 1.33 b 24.31 1.18 ab 3.40 0.51 b 1.98 0.17 bc 3.67 0.22 bc注（Note）：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著 ( = 0.05) Values followed by different lowercase letters within the same columnindicate significant difference at 0.05 level.1114植 物 營 養(yǎng) 與 肥 料 學(xué) 報(bào)23 卷理。葉綠素b、類胡蘿卜素、葉綠素a/b各處理間差異不顯著。2.4 不同硫素濃度對韭菜品質(zhì)的影響2.4.1 芳香成分相對含量 通過對韭菜揮發(fā)性芳香物質(zhì)的分析，本試驗(yàn)共檢測出含硫揮發(fā)物29種，主要是二硫化物和三硫化物，還有少量的四硫化物和烷酯類物質(zhì)。含硫化合物是韭菜具有特征性芳香氣味的主要原因。在5個處理中均檢出的物質(zhì)共17種，各處理中含硫物質(zhì)相對百分含量總量以2 mmol/L 硫濃度處理最高，1 mmol/L 硫濃度處理最低。2.4.2 營養(yǎng)成分 從表4可以看出，韭菜Vc以3mmol/L 硫濃度處理最高，與2 mmol/L 硫濃度處理差異不顯著，顯著高于1 mmol/L 硫濃度處理18.8%?？扇苄蕴且? mmol/L 硫濃度、5 mmol/L 硫濃度處理最高，3 mmol/L 硫濃度處理顯著高于1 mmol/L 硫濃度處理17.5%。粗纖維含量除1 mmol/L 硫濃度處理，各處理差異均不顯著?？扇苄缘鞍缀侩S硫濃度提高呈上升的趨勢，以5 mmol/L 硫濃度處理最高，且與其他處理差異顯著，5 mmol/L 硫濃度處理比1 mmol/L 硫濃度處理提高26.2%。2.4.3 硝酸鹽含量 由圖3可以看出，硫素濃度顯著影響韭菜硝酸鹽的含量。3 mmol/L 硫濃度處理下硝酸鹽含量最低，與各處理差異顯著，其次為4 mmol/L硫濃度處理，1 mmol/L 硫濃度處理硝酸鹽含量顯著高于其他處理，比3 mmol/L 硫濃度處理高出33.3%。當(dāng)硫素濃度增加到4 mmol/L后硝酸鹽含量又呈上升的趨勢。2.5 不同濃度硫素對韭菜產(chǎn)量的影響由圖4可以看出，韭菜產(chǎn)量隨硫素濃度的增加，表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。以3 mmol/L 硫濃度和2 mmol/L 硫濃度處理產(chǎn)量較高，但2 mmol/L 硫濃度與3 mmol/L 硫濃度處理間差異不顯著，分別比1表 2 不同硫素濃度下韭菜光合色素含量 (mg/g, FW)Table 2 Contents of the photosynthetic pigment of Chinese chives under different levels of sulfur supply硫素濃度 (S mmol/L)Sulfur concentration葉綠素 aChlorophyll a葉綠素 bChlorophyll b類胡蘿卜素Carotenoid葉綠素 a + bChlorophyll a + b葉綠素 a/bChlorophyll a/b1 0.6624 0.0290 b 0.2019 0.0217 a 0.1389 0.0121 a 0.8643 0.0312 c 3.3155 0.4269 a2 0.7409 0.0426 ab 0.2295 0.0206 a 0.1500 0.0130 a 0.9705 0.0401 ab 3.2539 0.4022 a3 0.7883 0.0783 a 0.2427 0.0245 a 0.1609 0.0208 a 1.0310 0.0982 a 3.2563 0.2319 a4 0.7010 0.0552 b 0.2300 0.0458 a 0.1427 0.0111 a 0.9310 0.0368 bc 3.1651 0.7809 a5 0.6966 0.0787 b 0.2060 0.0201 a 0.1424 0.0242 a 0.9027 0.0891 bc 3.3946 0.3956 a注（Note）：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著 ( = 0.05) Values followed by different lowercase letters within the same columnindicate significant difference at 0.05 level.baab ab abba ab abab00.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 00.51.01.52.02.53.03.54.01 2 3 4 5GDry biomass(g)RGFresh biomass(g).3P# Sulfur concentration (mmol/L)RG Fresh biomassG Dry biomass圖 1 不同硫素濃度下韭菜單株重量Fig. 1 Single fresh and dry biomass of Chinese chivesunder different sulfur levels注（Note）：柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著 ( = 0.05)Different lowercase letters above the bars indicate significant differenceat 0.05 level.1 2 3 4 5.3P# Sulfur concentration (mmol/L)c bac c050100150200250i3+#kTTC mg/(gh), FWRootactivity圖 2 不同硫素濃度下韭菜根系活力比較Fig. 2 Effect of different levels of sulfur on root activity ofChinese chives注（Note）：柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著 ( = 0.05)Different lowercase letters above the bars indicate significant differenceat 0.05 level.4 期季延海，等：不同濃度硫素對韭菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響1115 mmol/L 硫濃度處理提高了3.6%、5.6%。3 討論與結(jié)論硫素作為蔬菜必需的營養(yǎng)元素之一，對蔬菜的生長發(fā)育起著重要的作用。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，適宜的硫素濃度可以促進(jìn)韭菜的生長、提高韭菜的營養(yǎng)品質(zhì)并增加產(chǎn)量。研究表明，硫素營養(yǎng)在植物光合作用中的作用主要表現(xiàn)在以下幾方面：以硫脂方式組成葉綠體基粒片層；硫氧化蛋白半胱氨酸-SH在光合作用中傳遞電子；形成鐵氧還蛋白的鐵硫表 3 不同硫素濃度下韭菜揮發(fā)性物質(zhì)含量 (%)Table 3 Contents of volatile matter of Chinese chives under different levels of sulfur supply含硫化合物Sulfur containing compound硫素濃度 Sulfur concentration (S mmol/L)1 2 3 4 5異丙基二硫 Disulfide, bis(1-methylethyl) 0.23 0.19 0.18 烯丙基甲基二硫醚 Disulfide, methyl 2-propenyl 16.10 9.30 8.54 8.40 17.92硫化丙烯 Propylene sulfide 2.04 1.31 0.90 1.43 3.22甲硫醇 Methanethiol 4.40 3.58 2.50 3.20 4.43甲基烯丙基三硫醚 Trisulfide, methyl 2-propenyl 0.06甲基烯丙基硫醚 Sulfide, allyl methyl 0.94 0.50 0.21 0.26 0.58甲基硫代乙酸烯丙酯 Methyl allylthioacetate 0.12 0.49 0.56 0.64 甲基丙烯基二硫醚 Disulfide, methyl 1-propenyl 17.47 17.54 17.05 甲基丙基二硫醚 Disulfide, methyl propyl 6.99 8.37 7.38 8.25 6.57二烯丙基四硫醚 Tetra sulfide, di-2-propenyl 3.00 3.25二烯丙基三硫醚 Trisulfide, di-2-propenyl 4.95 3.30 3.78 3.87 0.43二烯丙基硫醚 Diallyl sulfide 0.44 0.49 0.38 0.49 0.22二烯丙基二硫 Diallyl disulphide 9.91 9.62 9.27 10.79 19.38二甲基四硫醚 Tetrasulfide, dimethyl 0.78 0.32 0.19 0.33 0.14二甲基三硫 Dimethyl trisulfide 7.09 6.99 7.27 8.25 2.23二甲基二硫 Disulfide, dimethyl 5.95 7.39 8.78 6.10 13.72丙硫醇 1-Propanethiol 0.76 1.84 0.74 0.35 1.163-硫代5-己烯酸甲酯 Methyl allylthioacetate 0.40 0.37 0.20 0.35 0.173-甲硫基-(E)2-丙烯酸乙酯 Ethyl 3-(methylthio)-(E)-2-propenoate 0.04 3,5-二乙基-1,2,4-三硫雜環(huán)戊烷 3,5-diethyl-1,2,4-Trithiolane 0.39 0.17 0.06 0.08 3-(異丙基) 硫代丙炔 3-(1-methylethyl)thio- 1-Propyne 0.06 0.073-(甲硫基) 丙基硫代異氰酸酯 1-isothiocyanato-3-(methylthio)- propane 0.34 1.65 0.55 1.68 0.162,2-雙 (甲硫基) 丙烷 2,2-Bis(methylthio)propane 2.18 1.09 0.61 0.64 0.671,3-丙二硫醇 1,3-Propanedithiol 0.241,2-二硫戊烷 1,2-Dithiolane 0.64 1.32 1.36 1.44 0.431,2-丙二硫醇 1,2-Propanedithiol 0.23 1,1-雙甲硫基乙烷 1,1-bis(methylthio)- ethane 0.13 0.04 (Z)-1-(甲硫基)-丙烯 Z-1-Methylthio-1-propene 0.49 0.60 0.55 0.63 0.15(E)-1-(甲硫醇)-丙烯 E-1-Methylthio-1-propene 0.62 0.84 0.79 0.18總含量 Total 68.66 77.28 71.79 75.30 75.38注（Note）：“ ”表示該處理此物質(zhì)未檢測出 Mean lower than detect limit.1116植 物 營 養(yǎng) 與 肥 料 學(xué) 報(bào)23 卷中心，參與暗反應(yīng)CO2的還原過程31。硫是鐵氧還蛋白的重要組分，在光合作用及氧化物如亞硝酸根的還原中起電子轉(zhuǎn)移作用32，硫素可以促進(jìn)葉綠素尤其是葉綠素a含量的顯著升高，因此硫有助于植物光合能力的改善及有機(jī)物的合成3334。本研究表明硫素濃度的增加，提高了葉綠素含量，特別是葉綠素a，本試驗(yàn)中葉綠素a、b、類胡蘿卜素均在硫素濃度為3 mmol/L時達(dá)到了最大值。本研究中韭菜硝酸鹽含量隨著硫素濃度的增加而降低，可溶性蛋白含量呈上升趨勢，可能的原因是，硫?yàn)榧琢虬彼?、半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸等含硫氨基酸的重要組成成分，其中甲硫氨酸在許多生化反應(yīng)中可作為甲基的供體35，是蛋白質(zhì)合成的起始物。此外，硫素的增加，提高了硝酸還原酶活性，進(jìn)而提高了蛋白質(zhì)含量3637。但硫素濃度超過一定限度時，韭菜營養(yǎng)品質(zhì)等指標(biāo)反而呈下降的趨勢，表明硫雖對韭菜生長有益，但實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)適量使用。韭菜揮發(fā)性物質(zhì)主要是二硫化物、三硫化物，主要存在于韭菜揮發(fā)油中，是韭菜具有特征性芳香氣味的主要原因38。藥理分析還證實(shí)，韭菜所含有的揮發(fā)性硫化物不僅使韭菜具有特殊香味，而且對于治療高血壓及冠心病也有一定的療效。雖然國內(nèi)外對韭菜的香味來源已有一些報(bào)道，但是在結(jié)果上存在分歧。本試驗(yàn)通過使用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用的方法，共檢測出多種有效含硫物質(zhì)，主要是二硫化物、三硫化物，并且揮發(fā)性硫化物的種類和含量隨著硫素濃度的增加表現(xiàn)出先增加后下降的趨勢，以2 mmol/L處理下檢測出物質(zhì)的相對百分含量最大。結(jié)合硫?qū)虏松L特性、品質(zhì)效應(yīng)和芳香物質(zhì)的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在韭菜的無土優(yōu)質(zhì)栽培生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)硫在韭菜生產(chǎn)中的應(yīng)用。在本試驗(yàn)條件下，以營養(yǎng)液硫濃度為23 mmol/L的效應(yīng)為佳。表 4 不同硫素濃度下韭菜營養(yǎng)成分比較Table 4 Effect of different levels of sulfur on quality of Chinese chive硫素濃度 (S mmol/L)Sulfur concentrationVc(mg/kg)可溶性糖 (%)Soluble sugar粗纖維 (%)Cellulose可溶性蛋白 (%)Soluble protein1 196.2 0.76 b 1.20 0.06 b 1.13 0.07 b 2.56 0.06 d2 222.4 1.40 a 1.20 0.06 b 1.22 0.08 ab 2.81 0.05 c3 233.0 0.91 a 1.41 0.05 a 1.24 0.25 ab 3.05 0.05 b4 205.2 0.74 ab 1.26 0.07 b 1.19 0.06 ab 3.12 0.08 b5 203.0 2.45 ab 1.41 0.14 a 1.38 0.19 a 3.23 0.12 a注（Note）：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著 ( = 0.05) Values followed by different lowercase letters within the samecolumn indicate significant difference at 0.05 level.1 2 3 4 5.3P# Sulfur concentration (mmol/L)abdc bc0500100015002000250030003500.G- GContent of Nitrate (mg/)圖 3 不同硫素濃度下韭菜硝酸鹽含量比較Fig. 3 Effect of different levels of sulfur on nitrate contentof Chinese chives注（Note）：柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著 ( = 0.05)Different lowercase letters above the bars indicate significant differenceat 0.05 level.1 2 3 4 5.3P# Sulfur concentration (mmol/L)b a a b b0500010000150002000025000GYield (kg/hm2 ) 圖 4 不同硫素濃度下的韭菜產(chǎn)量Fig. 4 Yield of Chinese chives under different levels ofsulfur supply注（Note）：柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著 ( = 0.05)Different lowercase letters above the bars indicate significant differenceat 0.05 level.4 期季延海，等：不同濃度硫素對韭菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響1117 參 考 文 獻(xiàn)：Singh M V, Saha J K. 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