氮硫互作对水培韭菜生长、营养及风味品质的影响

摘    要：为探究氮硫互作对韭菜生长适应性、理论产量、营养和风味品质的影响，以及氮素和硫素在同化过程中的响应情况，试验以京韭1号品种韭菜为试材，采用水培模式种植，试验设定3个氮浓度（N1、N2、N3分别为6、12、18 mmol·L^-1），3个硫浓度（S1、S2、S3分别为2、4、8 mmol·L^-1）随机区组试验设计。结果表明，与对照相比（N1S1），合理氮硫配施（N2S1）能够不同程度提高韭菜株高、叶长、最大叶宽、假茎粗、叶片数、干鲜质量和理论产量，并对韭菜叶片可溶性糖、可溶性蛋白、总酚、类黄酮、游离氨基酸等的含量有一定的增促效果。氮素、硫素单一因素对韭菜生长及品质影响远低于元素间交互作用，隶属函数法综合评价以中氮低硫（N2S1）处理韭菜综合品质最佳，隶属函数值最高，为0.912。综合分析可见，氮素浓度12 mmol·L^-1（N2）、硫素浓度2 mmol·L^-1（S1）为水培条件下韭菜最适施肥水平。该结论为韭菜水培氮素、硫素合理配施提供理论参考依据。

关键词：韭菜；氮；硫；互作效应；隶属函数

中图分类号：S633.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）05-096-08

Effects of nitrogen and sulfur interaction on growth， nutrition and flavor quality of hydroponic Chinese chives

ZHANG Yeda TONG Jing WU Zhanhui WANG Liping WANG Baoju LIU Ning

（1. College of Landscape and Ecological Engineering， Hebei University of Engineering， Handan 056038， Hebei， China; 2. Beijing Vegetable Research Institute， Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Beijing 100097， China; 3. Key Laboratory of Urban Agriculture of North China， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Beijing 100097， China）

Abstract： In order to explore the effects of nitrogen and sulfur interaction on the growth adaptability， theoretical yield， nutrition and flavor quality of Chinese chive， the response of nitrogen and sulfur in the assimilation process was studied. The experiment used Jingjiu No.1 variety of Chinese chive as the test material， and was planted in a hydroponic mode. Three nitrogen concentrations（N1， N2， N3 = 6， 12， 18 mmol·L^-1）and three sulfur concentrations（S1， S2， S3 = 2， 4， 8 mmol·L^-1）were set in a randomized block design. The results showed that compared with the control（N1S1）， reasonable nitrogen and sulfur application（N2S1）could improve the plant height， leaf length， leaf width， pseudostem diameter， leaf number， dry and fresh weight and theoretical yield of Chinese chives to varying degrees， and had a certain effect on the content of soluble sugar， soluble protein， total phenols， flavonoids and free amino acids in Chinese chives leaves. The effects of single factor of nitrogen and sulfur on the growth and quality of Chinese chives were much lower than the interaction between elements. The comprehensive quality of Chinese chives treated with medium nitrogen and low sulfur（N2S1）was the best， and the membership function value was 0.912. Comprehensive analysis showed that nitrogen concentration of 12 mmol·L^-1（N2）and sulfur concentration of 2 mmol·L^-1（S1）were the optimal fertilization levels for leek under hydroponic conditions. This conclusion provides a theoretical reference for the rational application of nitrogen and sulfur in hydroponic Chinese chive.

Key words： Chinese chives; Nitrogen; Sulfur; Interaction effect; Membership function

氮素是植物生长发育所需最多的营养元素，是构成蛋白质、维生素、植物激素、生物碱等重要活性物质的必需元素，在参与能量代谢和生物氧化、维系正常生命活动等方面具有重要作用[1-3]。硫素在同化过程中与氮素在生长调节、生理生化方面作用相似，是酶化反应活性中心的必需元素，在合成营养物质和代谢产物等方面发挥重要作用[4-8]。大量研究结果表明，氮硫素代谢之间存在强关联，两者中一种元素的缺乏势必会阻碍另一种元素的吸收和同化[9-11]。许建等[12-14]研究表明，氮硫互作在不同生长阶段对大蒜植株和鳞茎的干鲜质量等生长指标均有不同程度的增促效果，且不同程度地提高了大蒜鳞茎中可溶性蛋白、维生素C、游离氨基酸等品质指标的含量，大蒜鳞茎品质受到氮、硫单一因素影响远低于氮硫交互作用。孔灵君等[15]在对越冬大葱研究中也得到相同结果，氮、硫对大葱生长及产量品质存在显著的互作效应，同时对大葱各器官氮、磷、钾、硫元素的转运与分配产生显著影响[16]。

韭菜（Allium tuberosum Rottl. ex Spr.）是百合科典型的多年生葱属植物，因其特殊的芳香气味和独特的风味品质，在我国蔬菜市场占据重要地位。传统韭菜生产多以土壤栽培为主，易受到韭蛆等病虫危害而使农药被过量使用，导致农药残留超标和食品安全问题。同时，由于肥料的不合理施用，致使韭菜硝酸盐含量超标，并伴随着韭菜产量与品质不稳定、不可控等问题。笔者使用安心韭菜水培技术[17]，搭载北京市农林科学院蔬菜研究所自主研发的低成本韭菜漂浮栽培系统，可以彻底解决韭蛆问题，达到农药零排放、零残留，实现韭菜周年安全生产。同时，韭菜水培技术也能精准调控肥料用量，确保试验数据科学准确。目前，针对氮硫互作对水培韭菜产量及品质调控的研究鲜有报道，笔者的研究基于韭菜新型水培系统，利用模糊评价隶属函数法建立模型，得出水培韭菜肥料最佳氮硫素配比，旨在为韭菜低成本绿色优质栽培提供施肥依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试韭菜品种为京韭1号，是由国家蔬菜工程技术研究中心育成，经北京京研益农科技发展中心生产的韭菜品种。该品种为791替代品种，具有耐寒、耐运输、生产适应性强等特性。

1.2 试验设计

试验于2022年8月19日至10月14日在北京市农林科学院蔬菜研究所连栋玻璃温室内进行。选取没有产生分蘖现象且生长一致韭菜割去前茬后移栽至水培槽中（茬口地上部分均统一在0.5 cm，保证茬次间长势一致），水培槽容积约80 L。架床使用72孔无底栽培格盘（54 cm × 28 cm），每盘面积为0.151 2 m²，每个处理在水培槽水平放置4个格盘，单处理小区面积约为0.6 m²，韭菜株行距控制在2～4 cm。在2022年9月15日收获第一茬，10月14日收获第二茬，用于生长、营养和风味品质的测定与检测。

试验采用2因子3水平原则，设置营养液不同氮硫素浓度随机区组试验设计，营养液使用优化后的日本千叶农试葱配方并用蒸馏水配制，除氮、硫素浓度外，其余离子浓度为Ca²⁺：1.0 mmol·L^-1，K⁺：6 mmol·L^-1，Mg²⁺：1 mmol·L^-1，PO₄^3–：2 mmol·L^-1，微肥为通用配方。试验设3个氮浓度（用NaNO₃控制）和3个硫浓度（用Na₂SO₄控制）不同配施共9个处理。营养液中总氮素浓度设置为6、12、18 mmol·L^-1（记作N1、N2、N3），总硫素浓度分别为2、4、8 mmol·L^-1（记作S1、S2、S3），并以最低营养液浓度N1S1为对照（CK）。试验中不同处理NO₃^-、NH₄⁺的物质的量之比为2∶1，营养液控制在pH=6.0±0.2。试验期间每周更换营养液，防止盐分积累，除氮、硫含量不同外，其余均按常规管理。

1.3 项目测定与方法

1.3.1 生长指标测定 每个处理按照随机原则在4个格盘内选取10株韭菜，并选择长势一致的植株进行测量，设置3次重复。用直尺测量韭菜株高、叶长，观察叶片数，用电子游标卡尺测量韭菜假茎粗（地上茎叶片生长点部位）、最大叶宽；韭菜地上部鲜质量和干质量采用电子天平进行称质量，将植株置于烘箱105 ℃下杀青20 min，随即在75 ℃下烘干至恒质量并称量，每次称量10株韭菜，每个处理3次重复。

1.3.2 产量测定 单位面积理论产量是将收获的4个栽培格盘（每盘面积0.151 2 m²）内的韭菜产量进行估算，计算公式如下。

理论产量/（kg·667 m^-2）=[单个栽培格盘韭菜质量（kg）×667 m²]/单个格盘面积（0.151 2 m²）。

1.3.3 生理与品质指标测定 样品采收时每个处理随机选取10株韭菜，剪取植株地上茎部上方2～4 cm韭菜中段叶片并设置3次重复。采用硫酸-蒽酮比色法[18]测定韭菜叶片可溶性糖含量；采用2，6-二氯酚靛酚钠滴定法[19]测定韭菜叶片维生素C含量；采用考马斯亮蓝G-250法[20]测定韭菜叶片可溶性蛋白含量；采用水杨酸法[20]测定硝酸盐含量；采用紫外分光光度法[21]测定类黄酮和总酚含量；采用试剂盒法测定游离氨基酸和纤维素含量，试剂盒购买于上海优选生物科技有限公司。