【研究意义】海藻肥是从大型经济藻类中提取的富含多种无机和有机成分的天然提取物。海藻肥含有丰富的氨基酸、矿物质、多糖 、维生素等[1]。此外，海藻肥中还存在多种促进植物生长的物质，如生长素、细胞分裂素和甜菜碱等，这些物质有利于根系发育、增加植株鲜质量、提高植物对病原物的抗性等。生菜是人们的日常消费蔬菜，也是目前设施栽培的主要的蔬菜之一。在无土栽培过程中过低的营养液浓度会影响蔬菜产量和品质，使生产效益下降；过高的浓度不仅造成肥料利用率低，增加水培成本，还可能降低蔬菜品质，甚至由于渗透胁迫造成蔬菜生长受到抑制。因此，在不影响设施作物产量和质量的前提下，尽量减少无土栽培过程中化肥的使用量，节约成本，使营养液吸收利用效率达到最大等研究日益受到关注[2]。【前人研究进展】近年来，海藻肥在提高农产品的产量及品质方面发挥着重要作用[3]。海藻提取液稀释200倍处理对小油菜的增产效果最明显,稀释400倍处理对韭菜的增产效果最显著,可明显提高其营养品质[4]。Kumari等[5]研究表明，分别对番茄喷施、根施和同时喷施根施马尾藻提取液均能提高番茄植株株高，促进根的伸长，增加其分支数以及单株鲜质量，显著提高了番茄光合色素、蛋白质、酚类以及番茄红素的含量。同时，研究发现，营养液添加海藻肥可以降低生菜中的硝酸盐含量，并增加生菜的鲜质量、还原糖、蛋白质含量[6]。别之龙等[7]发现2个单位浓度山崎生菜配方处理下硝酸盐含量最高，1/4单位浓度下生菜的产量最低，而1/2单位山崎生菜配方是最适合生菜水培的营养液浓度。较高浓度（1.0剂量山崎生菜营养液配方）营养液促进生菜生长发育[8]；较低浓度（0.5剂量）不利于生菜品质的形成，但明显减少硝酸盐积累。因此，适宜的营养液浓度是无土栽培蔬菜产量和品质的保证。【拟解决的关键问题】本研究旨探讨不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥对生菜生长发育、产量及品质的影响，研究海藻肥能否在减少化肥使用量基础上保证生菜的产量及品质，以期为生菜的设施高效栽培提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2017年11月至2018年1月在华南农业大学园艺学院试验塑料大棚进行。供试品种为意大利生菜。供试海藻肥（广州申晶雅农业科技有限公司生产）主要成分为：海藻酸21 g/L，其他海藻活性功能物质80～130 g/L。根据生产厂家推荐在生产上采用的浓度，本试验添加海藻肥的浓度为稀释1 000倍。大量元素使用1/2霍格兰全硝配方，浓度为:Ca（NO3）2·4H2O 590 mg/L、KNO3 253 mg/L、KH2PO3 68 mg/L、MgSO4·7H2O 346.5 mg/L；微量元素采用通用配方:EDTA-Na2Fe 30 mg/L、H3BO3 2.86 mg/L、MnSO4·4H2O 2.13 mg/L、ZnSO4·7H2O 0.22 mg/L、CuSO4·5H2O 0.08 mg/L、（NH4）6Mo7O24·4H2O 0.02 mg/L。
1.2 试验方法
试验于11月30日播种育苗，待苗长到三叶一心时，选取生长均一的健壮幼苗，移栽到水培槽（长55 cm，宽38 cm）定植。试验设4个处理：1/2倍霍格兰营养液（CK）、1/2倍霍格兰营养液+稀释1 000倍海藻肥（T1）、3/8倍霍格兰营养液+稀释1 000倍海藻肥（T2）、1/4倍霍格兰营养液+稀释1 000倍海藻肥（T3），每个处理3次重复，每个重复12株。每7 d更换1次营养液，生菜移栽30 d后取样进行形态及产量测定。
1.3 测定指标及方法
每个重复取6株生菜进行形态及产量的测定。株高用直尺测量；测量地上部及根系鲜质量，放入烘箱，105 ℃杀青2 h，然后在75 ℃下烘干至恒重，测定其质量为干质量。
每个生理指标3次重复，光合色素含量测定采用丙酮乙醇混合法、可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法、硝酸盐含量测定采用紫外分光光度法[9]。多酚含量采用Folin-Cioealteu法[10]测定，类黄酮含量采用Mashiba法[11]测定，DPPH自由基清除率参照Tadolini等的方法[12]测定。
试验数据统计分析采用Spss22.0，作图采用Excel 2013绘制。采用Duncan法多重比较单因子方差（One-Way ANOVA）检验。
2 结果与分析
2.1 不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥对生菜生长的影响
由表1可知，1/2霍格兰营养液添加1 000倍海藻肥（T1处理）能够提高生菜鲜质量，差异不显著，但显著增加干物质的积累；与CK相比，生菜地上部、根系和植株鲜质量无显著差异；地上部、根系和植株干质量及干物质百分比分别增加65.81%、61.31%、112.25%和64.31%。T2处理与CK相比，植株鲜质量无显著差异，地上部、根系、植株干质量及干物质百分比分别增加55.81%、54.77%、75.00%和66.67%。由于养分不足而导致T3处理正常生长过程受阻，说明添加海藻肥处理提高了生菜干物质百分比，在降低1/8霍格兰营养液浓度情况下，添加稀释1 000倍海藻肥能够保持生菜的生长不受影响，促进生菜干物质的积累；而降低1/4霍格兰营养液浓度时添加1 000倍海藻肥会显著影响生菜的生长。
表1 不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥对生菜生长的影响
Table 1 Effect of different concentrations of nutrient solutions with seaweed extract on the growth of lettuce
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著。
Note: Different lowercase letters in the same column represent significant differences.
处理Treatment鲜质量Fresh weight（g/plant）植株Whole plant CK 79.13±2.01a 5.05±0.46a 84.18±2.22a 1.99±0.1b 0.16±0.01c 2.15±0.1b 2.55±0.11c T1 79.52±2.21a 5.87±0.42a 85.38±2.52a 3.21±0.12a 0.34±0.03a 3.56±0.14a 4.19±0.23a T2 73.32±1.54b 5.53±0.74a 78.85±1.52a 3.08±0.17a 0.28±0.01b 3.35±0.18a 4.25±0.20a T3 60.62±2.00c 4.75±0.20a 65.37±2.08b 1.91±0.14b 0.15±0.01c 2.06±0.14b 3.16±0.20b地上部Shoot根系Root植株Whole plant地上部Shoot干质量Dry weight（g/plant） 干物质百分比Dry matter percentage（%）根系Root
2.2 不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥对生菜光合色素的影响
由表2可知，相比于CK，T1处理光合色素含量降低，然而在T2处理叶绿素a、b及类胡萝卜素含量显著高于CK。添加海藻肥后生菜光合色素含量随着营养液浓度的提高呈先增后减的趋势，T2处理叶绿素a、b及类胡萝卜素含量最高，比CK分别增加22.04%、6.80%和18.39%；T3处理叶绿素a含量比CK增加8.49%，叶绿素b和类胡萝卜素含量与CK无显著差异。说明营养液浓度与海藻肥耦合会影响生菜光合色素的合成，在适宜的营养液浓度添加海藻肥能促进生菜光合色素的合成。
表2 不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥对生菜光合色素的影响
Table 2 Effect of different concentrations of nutrient solutions with seaweed extract on the photosynthetic pigment content of lettuce
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著。
Note: Different lowercase letters in the same column represent significant differences.
处理Treatment叶绿素含量Chlorophyll content（mg/g）a b a+b类胡萝卜素含量Carotenoid content（mg/g）CK 0.424±0.005c 0.136±0.004b 0.566±0.006c 0.115±0.006b T1 0.383±0.003d 0.123±0.004c 0.513±0.007d 0.085±0.005c T2 0.517±0.008a 0.145±0.002a 0.670±0.010a 0.129±0.003a T3 0.460±0.001b 0.133±0.001b 0.600±0.002b 0.110±0.001b
2.3 不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥对生菜营养品质的影响
从表3可以看出，添加海藻肥处理生菜可溶性糖含量相比于CK均显著增加，其中T3处理可溶性糖含量达到最大值。随着营养液浓度的降低，生菜可溶性糖含量呈上升趋势，T1、T2、T3处理生菜可溶性糖含量较CK分别增加5.93%、17.40%和32.06%。营养液浓度太高，不利于糖分积累，降低作物品质。
在不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥处理可溶性蛋白含量均显著低于CK，相比于CK，T1、T2、T3处理生菜可溶性蛋白含量分别降低4.91%、12.35%和13.64%。
不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥能影响生菜的硝酸盐含量（表3），其中T1处理硝酸盐含量与CK无显著差异，而T2、T3处理硝酸盐含量显著低于CK，分别降低42.9%和42.59%。表明生菜硝酸盐含量主要受营养液浓度的影响，随着营养液浓度下降而显著下降，海藻肥对生菜硝酸盐含量的影响不明显。
表3 不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥对生菜营养品质的影响
Table 3 Effect of different concentrations of nutrient solutions with seaweed extract on the nutritional quality of lettuce
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著。
Note: Different lowercase letters in the same column represent significant differences.
硝酸盐含量Nitrate content（μg/g）CK 0.252±0.002d 12.987±0.027a 496.102±0.861a T1 0.267±0.001c 12.349±0.012b 473.522±0.389a T2 0.296±0.004b 11.383±0.004c 286.290±0.198b T3 0.333±0.005a 11.214±0.003c 284.812±1.289b处理Treatment可溶性糖含量Soluble sugar content（mg/g）可溶性蛋白含量Soluble protein content（mg/g）
2.4 不同浓度霍格兰营养液添加海藻肥对生菜抗氧化能力的影响
从表4可以看出，添加海藻肥处理生菜多酚含量显著高于CK。多酚含量T1处理较CK显著提高19.30%，而T2、T3处理多酚含量比CK分别增加65.99%和65.06%。可见添加海藻肥可显著提高生菜体内多酚的积累，在低浓度营养液添加效果更明显。
除T3处理外，各处理生菜类黄酮含量无显著差异（表4），而T3处理类黄酮含量显著高于CK，增幅达到62.10%。表明较高营养液添加海藻肥对生菜类黄酮含量没有显著影响，而低浓度营养液添加海藻肥会明显增加生菜类黄酮的积累。
营养液添加海藻肥显著提高生菜的抗氧化能力（表4）。海藻肥处理生菜DPPH自由基清除率均显著高于CK，尤其是以T3处理的含量最高，T3、T2、T1处理分别比CK提高75.77%、72.49%和51.49%。说明无机营养液添加海藻肥可以显著提高生菜DPPH自由基清除率。
表4 不同浓度霍格兰营养液中添加海藻肥对生菜抗氧化能力的影响
Table 4 Effect of different concentrations of nutrient solutions with seaweed extract on the antioxidant ability of lettuce
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著。
Note: Different lowercase letters in the same column represent significant differences.
类黄酮Flavonoids content（mg/g，FW）CK 48.438±2.236b 0.535±0.040c 1.292±0.043b T1 73.377±8.075a 0.728±0.061b 1.320±0.008b T2 83.551±0.320a 0.888±0.095a 1.344±0.064b T3 85.140±0.852a 0.883±0.008a 2.094±0.035a处理Treatment DPPH自由基清除率DPPH free radical scavenging rate（%）多酚Polyphenol content（mg/g，FW）
3 讨论
海藻肥含有丰富的矿物质元素、有机物质，以及大量的活性物质，能够促进植物对营养物质的吸收、转运及利用，进而促进植物生长[13]。施用海藻肥能促进油菜地上部和根系的生长[14]，显著提高马铃薯块茎氮含量以及可溶性固形物和蛋白质含量[15]。在辣椒、番茄、黄瓜、茄子上喷施2.0 g/L海藻肥比喷施清水对照前期产量分别增加27.4%、11.2%、19.2%、10.8%[16]。添加海藻肥可显著提高菠菜、黄瓜及大蒜的产量, 使其分别增产42.8%、13.3%和20.0%[17]。海藻肥对植物生长的促进作用可能是由于氨基酸、维生素、细胞分裂素、生长素和脱落酸等成分影响植物的细胞代谢[18]。本试验发现，T1处理能够提高生菜的生物量，显著增加干物质的积累；T2处理能够保持生菜的产量不受影响，生菜植株鲜质量无显著差异，而干质量显著增加，而T3处理会显著抑制生菜的生长。低浓度营养液中N、P、K供应水平不足，会影响植物正常生长[19]。添加海藻肥处理均提高了生菜干物质百分比，说明降低营养液浓度后，海藻肥能够部分代替无机营养液促进生菜生长。
海藻肥中含有大量的细胞分裂素、生长素和甜菜碱，可提高叶片中的叶绿素浓度，增加叶绿体的数量和大小，促进基粒的发展,海藻肥含量丰富的镁离子也有利于叶绿素的合成[20]。喷施海藻肥可以促进番茄植株的生长,提高叶片叶绿素的含量,增强光合速率[21]。在本试验中，添加海藻肥后生菜的光合色素含量随着营养液浓度的提高呈先增后减的趋势，T1处理生菜的光合色素含量均低于CK，而T2处理光合色素含量较CK显著提高。可见，过高的营养液浓度会抑制叶绿素的合成。
施用海藻肥可以使通心菜、花椰菜、台湾小番茄可溶性糖含量分别提高9.6%、29.3%、29.1%[22]，也可提高大棚洋香瓜的可溶性糖含量[23]。本试验中，添加海藻肥的3个处理可溶性糖含量比CK分别增加5.93%、17.40%、32.06%。生菜可溶性糖含量增加可能是由于海藻肥中镁的存在，镁离子促进叶绿素的合成，从而增加光合速率，促进了碳水化合物的积累[24]。可溶性糖含量随着营养液浓度的降低呈现增加的趋势，这可能是因为高浓度营养液添加海藻肥后，EC值偏高，使得生菜可溶性糖含量下降。
豇豆中可溶性蛋白和可溶性糖含量随着海藻肥浓度的提高呈先增后减的趋势[25]。添加海藻肥能提高紫油菜可溶性低蛋白含量，同时降低其可溶性糖含量[24]。本试验中，在不同营养液中添加海藻肥会降低可溶性蛋白的积累，而增加可溶性糖的积累。可能原因是海藻肥与较高浓度营养液混合后，营养液中氮源种类和浓度发生了改变，而不同作物对这种改变的响应不同。
蔬菜中硝酸盐含量的高低被看作是蔬菜质量的一个重要指标。不同浓度不同氮源的海藻肥降低生菜硝酸盐含量程度不一[5]，氨基酸粉海藻肥稀释3 000倍、鱼蛋白海藻肥稀释2 000倍、胺态氮（尿素）海藻肥稀释1 800倍时硝酸盐含量分别降低60.31%、57.96%、15.09%。本试验T1 、T2、T3处理硝酸盐含量较CK分别降低4.55%、38.54%和39.85%。添加海藻肥能降低生菜硝酸盐含量可能是由于海藻肥中有机成分的存在，或是随着可溶性糖的积累，硝酸盐不断被同化[27]。生菜硝酸盐含量随着营养液浓度的升高而升高，这是因为硝酸盐含量与氮元素供应呈正相关关系。海藻肥添加于高浓度营养液后，氮素供应充分，生菜硝酸盐积累没有减少。
生菜中的抗氧化物质能够提高人体的抗氧化能力，具有延缓衰老、抑菌、抗肿瘤等多种生理功能[28]。在菠菜、线菊和海桐栽培中施加海藻肥其酚类和类黄酮含量、抗氧化能力和脂质过氧化能力均有显著提高[29-30]。施用海藻肥能提高Ironman和Red Admiral西兰花中酚类和类黄酮类化合物的含量，分别提高2.2、1.5倍和2.3、2.6倍[31]。海藻肥处理显著增加番茄合成黄酮类物质的关键酶——查尔酮异构酶的活性[4]。本试验发现添加海藻肥处理的生菜多酚含量、DPPH自由基清除率均显著高于CK，T3处理总抗氧化能力最高，其次为T2处理。T3处理生菜类黄酮含量显著高于CK，其他处理类黄酮含量与CK差异不显著。海藻肥处理后植物自由基清除率和酚类含量的增加可能是由于海藻肥促进了植物对必需营养元素的吸收和体内活性物质活性提高的结果[32]。
4 结论
本试验对各处理生菜光合色素、抗氧化能力、可溶性糖、可溶性蛋白和硝酸盐含量的分析发现，T2、T3处理对生菜产量和品质提升效果较好。综合考虑生物量与施用成本，3/8浓度霍格兰营养液添加1 000倍海藻肥（T2处理）比较适合水培生菜的高效优质栽培。
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