采用营养液栽培方法，以不加温为对照（CK），设置T1（20℃）、T2（25℃）、T3（30℃）和T4（35℃）处理，探究不同根区温度对菜心的生长发育、营养品质和硝酸盐含量的影响。

试验结果表明，25℃处理菜心的株高、茎粗、叶绿素含量、地上部分干鲜质量和经济产量均明显大于其他3个处理和对照，而35℃处理显著降低。

25℃处理菜心的维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖等指标显著高于其他处理，而35℃处理的各指标明显下降。菜心的硝酸盐含量随着根区温度的升高，呈现先降低后升高的趋势，其中25℃处理最低。

综上所述，在菜心的营养液栽培过程中，根区温度控制在25℃时最适宜其生长发育和品质形成；35℃的根区温度抑制菜心的正常生长。

菜心（Brassica campestris L. ssp. chinensis var.utilis Tsen et Lee）是十字花科芸薹属芸薹种中的一二年生草本植物，是华南地区种植面积和产量最大的特产蔬菜。其生长期短，复种指数高，既适合内销，又可出口创汇。另外，菜心具有丰富的种质资源，不同品种在熟性、生长状况及营养品质等方面具有基因型差异。

华南地区的菜心生产，时常受到冬春季低温和夏秋季高温的影响。温度是蔬菜营养液栽培中的重要影响因子之一。植物的生理功能受许多因素影响，温度就是其一，而且植物对根区温度比对地上部温度更为敏感。

根区温度对植株体内干物质的积累及分配具有重要的作用，显著影响蔬菜的产量和品质。随着科技的进步和设施农业的发展，实现对根系环境的控制不仅成为可能，而且具有节能、可操作性等优点。

迄今为止，前人在莴苣、生菜、黄瓜、甜椒和番茄等作物研究上发现，通过控制气温或根温可以获得更好的生产效益。目前在根区温度对菜心生长与品质影响方面的研究并不多见，本试验对菜心进行不同根区温度处理，从生物量、经济产量、品质角度探究不同根区温度对菜心生长发育的影响机理，以揭示根区温度对设施蔬菜生产的重要性，为蔬菜生产中温度的控制和管理提供理论指导。

1   材料与方法

1.1   试验材料

供试菜心材料为广东省农业科学院选育的四九菜心。水培根部加热棒为仟湖艾柯（AquaZonic）第2代，功率100 W。通气泵功率20 W，配备相同口径的导气管和密度适宜且相同的砂头若干。普通蓝色水培箱规格为60.0 cm×42.0 cm×16.5 cm（长×宽×高）。

栽培泡沫板规格为60 cm×42 cm×2 cm，钻小孔9个（口径3 cm，3行3列）。

1.2   试验方法

试验于2020年12月至2021年1月在广东省广州市华南农业大学园艺学院温室进行。试验期间温室内温度为10~25℃。挑选籽粒饱满、大小相近的种子，消毒浸种催芽后播种于海绵块中，培养至3叶1心期，将长势相近的健壮幼苗带海绵块移栽到带有小孔的泡沫板上，后放置到15 L的水培箱上。

营养液采用1/2霍格兰营养液配方，微量元素采用通用配方。营养液pH 值调整为6.0~6.5，水培期间用通气泵连续24 h每隔30 min通气15 min。

试验采用单因素设计，设4个根区温度梯度处理，即20℃（T1）、25℃（T2）、30℃（T3）、35℃（T4），及1个常温（17±2℃）对照处理。通过在营养液中置入自动控温的电热棒进行设定温度的控制，24 h实际测定的营养液温度（即根区温度）如图1所示。

根区温度在14：00时达到最高，4：00~6：00降至最低，但总体相对均匀稳定，处理间的实际温度差值符合试验要求。每处理各1盘，每盘9株，设3次重复，共15盘。

1.3   形态指标和品质指标的测定

2021年1月18日，80%菜心达采收标准时进行采样。每小区随机选3株，每处理共选9株，擦干植株表面水分备用。用直尺测定菜心株高（第1片叶到花薹的垂直距离），用游标卡尺测定菜薹的茎粗（第3片和第4片叶间的茎）。

分别称取地上部和地下部鲜质量。称取第4片叶以上的菜薹鲜质量，记为经济产量。植株地上部和地下部烘干至恒重获得干质量。叶片叶绿素含量用SPAD 502叶绿素仪测定。

菜薹用液氮研磨后测定品质指标。维生素C含量采用钼蓝比色法测定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，可溶性糖采用蒽酮比色法测定，硝酸盐采用硝基水杨酸比色法测定。

1.4   数据分析

采用SPSS 17.0对数据进行统计分析，采用Duncan's新复极差法进行多重比较（P<0.05）。

2   结果与分析

2.1   不同根区温度对菜心生长及产量的影响

由表1可知，与CK相比，随着根区温度的增高，菜心的各项生长指标表现出先上升后下降的趋势，其中以T2处理的菜心综合表现最佳，且在茎粗、地上部干质量、地下部干质量、经济产量上与CK 存在显著差异，其株高、茎粗、地上部鲜质量、地上部干质量、地下部鲜质量、地下部干质量和经济产量分别比CK高3.43%、11.50%、23.91%、21.76%、10.40%、28.57%和28.70%。

T4处理的菜心的株高、茎粗、地上部鲜质量、地上部干质量、地下部鲜质量和经济产量均低于其他处理。可见，菜心不同根区温度处理后的总体生长趋势呈T2>T3>T1>CK>T4。

如图2所示，不同根区温度对叶绿素含量的影响不同。其中，T2处理的菜心叶绿素含量最高，显著高于CK；T1、T3处理的菜心叶绿素含量略高于CK，但差异不显著。T4处理的菜心叶绿素含量最低，较CK降低4.25%，叶片有黄化趋势。叶绿素含量具体表现为T2>T1>T3>CK>T4。

2.2   不同根区温度对菜心品质的影响

如表2可知，不同根区温度对菜心维生素C含量的影响差异显著。T2处理的菜心维生素C含量最高，比CK高60.22%；T4处理的菜心维生素C含量最低，比CK低3.17%。T1、T2、T3处理间差异不显著，但三者均显著高于T4处理，且CK和T4处理间差异不显著。各处理维生素C含量具体表现为T2>T1>T3>CK>T4。

不同根区温度对可溶性蛋白含量的影响差异显著。菜心叶片可溶性蛋白含量随根区温度的升高呈先升高后下降的趋势。T2处理的菜心可溶性蛋白显著高于其他4个处理，且比CK增加19.45%。T4处理的菜心可溶性蛋白含量最低，较CK低3.34%，各处理可溶性蛋白含量表现为T2>T3>T1>CK>T4（表2）。

根区高温显著影响菜心可溶性糖含量，菜心叶片可溶性糖含量随根区温度的升高呈先升高后下降的趋势。T2处理的菜心的可溶性糖含量显著高于其他4个处理，且比CK增加16.61%，而T4处理的菜心可溶性糖含量则比CK降低31.83%。各处理可溶性糖含量由高到低为T2>T3>T1>CK>T4（表2）。

菜心硝酸盐含量随根区温度的升高呈先降低后升高的趋势。以T2处理的菜心硝酸盐最低，显著低于其他4个组处理，且比CK下降38.32%。T4处理的菜心的硝酸盐含量最高，其次为CK，两者显著高于其他处理。各处理菜心硝酸盐含量由高到低表现为T4>CK>T1>T3>T2（表2）。

3   讨论与结论

3.1   根区温度对菜心生长的影响

植物的根系对温度特别敏感，不同根区温度会影响植物营养生长阶段干物质的积累。本试验表明，在营养液增温处理后，菜心的生长随着根区温度的升高而加快，在25℃时植株的生长达到最大值，但是进一步提高根区温度则减缓植物地上部和地下部的生长。这与水稻、莴苣和火箭菜的试验结果相吻合。

不同品种的最适宜生长温度不同，一品红的根部活动在根际温度超过26℃后便会停止。根际高温（30±2℃）抑制小麦根系的生长。除了总干质量外，16/8℃（昼/夜温度）低温对于水培甘蓝型油菜的生长会产生负面影响。类似的，Tan等在生菜和Dodd等在辣椒等作物上的研究证明，根系加温会抑制作物的光合作用，进而影响生长以及生物量的积累。

叶绿素作为植物叶绿体内参与光合作用的重要色素，它的功能是捕获光能并驱动电子转移到反应中心。本试验中加温处理使叶绿素含量出现先升后降的趋势，且在25℃时达到最高。这主要是由于冬季低温酶活力降低，叶绿素合成速度较慢，根系加温有利于提高酶活性，特别通过改变镁螯合酶的活性，从而提高叶绿素的合成。

3.2   根区温度对菜心品质的影响

生长介质的温度在植物的发育和生物学功能中起着重要作用，如影响植物的生长和质量。试验中根区加温对菜心维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响相似，呈现出先升后降的趋势，且在25℃时达到最大值。

这可能是因为根系受到高温胁迫后，增强了菜心叶片的呼吸作用，光合产物的分解减少，导致可溶性糖含量降低；另一方面，长期高温胁迫可打断蛋白质的多肽氢键，使蛋白分子的空间构型遭受破坏，蛋白质分子降解为氨基酸。相应的，游离的氨基酸含量增加，蛋白质含量减少。这与郝婷等对黄瓜育苗的高温研究得出结论一致。类似的，冬季进行营养液加温能显著提高番茄单株产量、果实品质和水分利用率。

硝酸盐在一定条件下能转化成强致癌物亚硝酸盐，对人体健康的危害较大，因此硝酸盐含量是蔬菜安全品质评价的一项重要指标。本试验中，菜心的硝酸盐含量随温度的升高呈现先降后升的趋势，在25℃根区温度处理下最低。

这与李润儒在生菜上的研究结果相反。这主要与试验设置的温度有关，试验加温处理属于菜心根系的适温，而根系处于亚适温的情况下根系活力大于室温，此外还可能与栽培方式、加温模式以及根系取材时间有关，具体原因有待进一步研究。

综上所述，菜心栽培中对营养液进行加温后，植株的长势均显著大于室温处理。根区温度为25℃时，菜心的生长形态和品质指标均优于其他处理，营养价值更高。因此在实际生产中，水培菜心根区温度控制在25℃较为适宜。

信息来自《长江蔬菜》2023年5月上

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