生菜是世界上消费量较大、种植非常广泛的叶用蔬菜，原产于地中海沿岸，是欧洲三大无土栽培蔬菜之一，因其味道鲜美，口感爽脆，且富含多种维生素、纤维素及矿物质等营养成分，也逐渐成为我国蔬菜的主栽类型之一^[1-2]。随着经济的飞速发展，人们生活水平不断提升，对食用蔬菜也实现了从“求量”到“求质”的转变。有机蔬菜凭借其无污染、无化肥农药残留，且口感佳、营养价值高而受到更多消费者的青睐，因此，随着有机蔬菜的需求日益增加，急需通过栽培技术和手段来提高有机蔬菜的产量和品质^[3]。

近年来随着化肥过度使用造成的食品安全和环境问题日益严重，因此，减施化肥，实现有机肥的合理应用，仍是我国农业的重大问题。大量研究表明，施用有机肥不仅可以满足作物的正常生长需求，还能提高作物的产量和品质，尤其是有机液肥，使用富含氮、磷、钾等营养物质的作物秸秆、禽畜粪便、动物残体等为原料，经过发酵获得的水肥浸提液，不仅含有大量的有益微生物^[4]，且具有养分含量高、施肥方式灵活、能直接被农作物吸收等优点^[5]。使用有机液肥不仅降低了化肥的使用，还实现了废弃资源的循环利用，有很好的经济和生态效益。同时，有机液肥中包括作物生长所必需的矿质元素及小分子物质，可为作物生长提供营养，保持植株体内活性，有利于养分吸收和营养转化，对作物的生长发育、提高产量及改善品质均有积极的影响^[6-9]。在以有机肥为底肥的栽培条件下，施用有机液肥可最大程度取代化学肥料，提高作物的产量和品质，从而实现经济和生态效益双丰收^[10]。

合理的水肥灌溉是农业上实现高效生产的基础，通过调控灌溉下限是确定适宜作物灌溉的重要手段之一。在农业生产上，当灌溉下限较小时，会导致水分和养分的运移受阻，容易产生胁迫条件；而灌溉下限较高时，会影响好气微生物的分解作用，不利于植物根部呼吸，对作物生长不利^[11-12]。调控灌溉下限决定了水肥的灌溉量和灌溉频次，适宜的灌溉下限不仅可以保证植株正常的生长和产量，同时可以提高水肥利用效率，减少生产成本。

以往的研究主要集中在无机化肥与水分的耦合效应及其对设施蔬菜生长发育、产量及水分利用效率的影响，以及单一类型粪肥浸提液或由不同粪肥浸提液混合的有机营养液对不同蔬菜生长的影响方面的研究^[13-16]，而综合有机液肥浓度和灌溉下限两方面，研究其对设施蔬菜的生长、产量及品质等研究的相关报道较少。本试验以生菜为试验材料，草炭土、蛭石、珍珠岩混合基质中配施鸡粪，研究不同浓度有机液肥及灌溉下限对生菜的生长、产量及品质的影响，探索有机液肥配施底肥，适于生菜生长的有机灌溉方案，为生菜的优质高产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与试验材料

本试验于 2021 年 6—9 月在北京市农林科学院智能装备技术研究中心多功能温室内进行。供试生菜品种为“富兰德里”（Lactuca sativa ‘Flandria’），购自瑞克斯旺公司。采用盆栽方式，试验中所用基质由草炭土∶蛭石∶珍珠岩 =2∶1∶1（V/V）混合配制而成，通过理化性质试验测得本基质的最大持水系数为 0.525。在基质中配施 20 kg·m^-3 鸡粪，鸡粪的全氮含量为 12.14 g·kg^-1、有效磷含量为 0.26 g·kg^-1、速效钾含量为 5.68 g·kg^-1，有机质≥45%，每个栽培盆填装 8 L 基质。于 2021 年 6 月 10 日将生菜幼苗定植，每个栽培盆定植 4 株，定植后在栽培盆的表面覆盖塑料薄膜，防止水分蒸发。

1.2 有机液肥的制备

采用北京市农林科学院智能装备技术研究中心设施工程实验室设计的发酵系统装置，以豆饼、米糠、玉米秸秆等为基本原料（表1），进行为期 15 d 的有机液肥好氧发酵。有机液肥的全氮含量为 899 mg·L^-1、有效磷含量为 114 mg·L^-1、速效钾含量为 828 mg·L^-1。

1.3 试验设计与方法

试验设置清水为对照（CK），3 个灌溉液处理：N1 为电导率（EC）为 1.8 mS·cm^-1 营养液（霍格兰营养液配方，N 224 mg·L^-1、P 62 mg·L^-1、 K 235 mg·L^-1。），N2 为低浓度有机液肥（EC 为 1.2 mS·cm^-1），N3 为高浓度有机液肥（EC 为 1.8 mS· cm^-1）；3 个灌溉下限处理：G1、G2、G3 分别为基质最大持水量的 60%、70%、80%，将液肥和灌溉下限两种因素共组合成 12 个处理，G1CK、G2CK、 G3CK、G1N1、G2N1、G3N1、G1N2、G2N2、G3N2、 G1N3、G2N3、G3N3。于每天 17：00—19：00 使用 EC-5 传感器测定各处理的基质含水量，对已至灌溉下限的各处理植株进行灌溉，至灌溉上限为止，灌溉上限为基质最大持水量的 95%，试验处理设计见表2。

1.4 测定项目及方法

生长指标的测定：每个处理选取 3 株长势均匀的生菜植株，用直尺测定植株的株幅、叶长和叶宽；用 SPAD-502 便携式叶绿素仪测定生菜叶片的 SPAD 值；采收后测定其单株产量、叶面积； 30 min 105℃杀青后，85℃烘干至恒重测定其生物量；并计算水分利用效率，公式如下：

水分利用效率 = 单株产量 / 单株灌溉量，计算公式为 WUE=Y/I。

品质指标的测定：维生素 C 含量采用钼蓝比色法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，硝酸盐含量采用水杨酸法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定^[17]。

1.5 数据分析

试验数据采用 Excel2016 和 SPSS 22.0 进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度有机液肥与灌溉下限对基质培生菜株幅的影响

由表3 可知，在整个生长期内各处理生菜的株幅均呈增长的趋势，不同浓度有机液肥与灌溉下限对生菜株幅的影响有所差异。整体分析来看，与 CK 相比，N1、N2 处理均可以促进生菜株幅的增长。随灌溉下限的升高，N1、N2、N3 处理的生菜株幅均呈增长趋势，N1、N2 处理增长不显著，但在处理第 20 d，G1N3 处理的生菜株幅显著低于其他处理，而 G3N3 生菜株幅却为 24.42 cm，与 G1N3 相比增长了 12.28%，差异性显著，说明高浓度有机液肥在灌溉不充分条件下会减缓生菜株幅的增长，当灌溉充足时会促进生菜株幅的增长，而营养液和低浓度有机液肥在低灌溉条件下对生菜株幅的影响不显著。因此，灌溉营养液和低浓度有机液肥均可以促进生菜株幅的增长，随灌溉下限的升高，灌溉量的增加对生菜株幅的增长有积极影响，其中高浓度有机液肥只有在灌溉充分条件下才能增加株幅。

注：同列数据后小写字母不同表示在 P<0.05 水平差异显著。下同。

2.2 不同浓度有机液肥与灌溉下限对生菜叶面积的影响

叶片是植物进行光合作用的重要场所，叶片的大小是影响植物生长的关键因素。从图1 可以看出，N1、N2 处理的生菜叶面积均优于 CK，其中 G2N1 处理的生菜叶面积最大，为 2149.31 cm²；N3 处理的叶面积较 CK 有所降低，G2N3 与 G2CK 相比降低了 14.48%，差异性显著。整体来看，G2 灌溉处理更有助于生菜叶面积的增长，但差异性不显著。由此表明，灌溉营养液和低浓度有机液肥均可以促进生菜叶面积的增长。

注：小写字母不同表示在 P<0.05 水平差异显著。下同。

2.3 不同浓度有机液肥与灌溉下限对生菜生物量的影响

由图2 可知，与 CK 相比，N1、N2 处理的生菜生物量均无显著性差异，不同灌溉条件下的各处理稍有不同，其中 G2N1 处理的生菜生物量最高，为 6.81 g，N3 处理的生物量在各灌溉条件下均低于其他处理，其中 G2N3 与 G2CK 处理相比，其生物量显著降低了 23%。以上说明，在 70% 灌溉下限，灌溉营养液更有利于生菜生物量的形成，但高浓度有机液肥会抑制生物量的累积。

2.4 不同浓度有机液肥与灌溉下限对生菜 SPAD 值的影响

SPAD 值反映了植物叶片的叶绿素含量，叶绿素含量的提高可以增加用于吸收光能的集光色素蛋白的相对含量，从而保证叶片吸收更多的光能用于光合作用。从表4 可以看出，不同灌溉液及灌溉下限对生菜 SPAD 值的影响差异显著，且随着生育期的推进，灌溉清水整体呈现降低的趋势，而其他处理与之相反。在处理第 20 d，不同灌溉液处理中， N1、N2、N3 处理的 SPAD 值均高于 CK，其中 N2 处理的生菜 SPAD 值相对更高，N3 次之，G2N2 处理的生菜 SPAD 值最高，且与 G2CK 相比增加了 16.66%，差异性显著；不同灌溉下限处理对生菜的 SPAD 值影响不显著。由此表明，与灌溉清水相比，灌溉营养液和有机液肥均可以提高生菜的 SPAD 值，其中 EC 为 1.2 mS·cm^-1 的有机液肥更有利于提高叶片的 SPAD 值，促进植株进行光合作用。

2.5 不同浓度有机液肥与灌溉下限对生菜产量和水分利用效率的影响

不同浓度有机液肥与灌溉下限对生菜单株产量的影响如表5 所示，相同灌溉下限，N1、N2 处理的生菜单株产量均高于 CK，且 N1 处理的生菜产量更优，在 G1、G2、G3 灌溉处理下，N1 处理的生菜产量较 CK 分别增加了 12.06%、19.60%、 10.93%，其中，G2N1 处理下的生菜单株产量最高。而 N2 处理较 CK 在各灌溉条件下的生菜单株产量均较高，但差异性不显著。相反，在各灌溉条件下，N3 处理的生菜单株产量均低于其他处理，且 G2N3 与 G2CK 相比，生菜产量降低了 22.99%，差异性显著。整体来看，G2 灌溉条件下，各处理的生菜产量更高。由此表明，灌溉营养液会促进生菜产量的增加，与此同时，在 70% 灌溉下限灌溉更能使其产量显著增加；其次是 EC 为 1.2 mS·cm^-1 的有机液肥在 70% 灌溉下限更有利于生菜产量的形成。当有机液肥 EC 为 1.8 mS·cm^-1 时，生菜的生长会受到抑制，生物量的积累与形成受阻，产量显著降低，而相同 EC 浓度的普通营养液并不会抑制生菜的生长，分析原因可能是有机液肥中的钾肥较高，磷肥较低，钾和磷互相拮抗，造成植物细胞分裂迟缓，植株生长缓慢。

水分利用效率是衡量作物产量与用水量的重要指标。从表5 可以看出，不同浓度有机液肥与灌溉下限对生菜的水分利用效率影响显著。同种灌溉条件下，N1、N2 处理的水分利用效率均高于 CK，其中 G2N1 处理的水分利用效率最高，比同灌溉条件下的 CK 增加了 22.22%，差异性显著；G1、G2 灌溉条件下，N2 处理的水分利用效率较 CK 增加了 22.47%、16.95%，差异性显著；G1N3 处理的水分利用效率较同灌溉条件下的 CK 增加了 19.32%，差异性显著。由此表明，灌溉营养液和有机液肥均会提高水分的利用效率，且在 70% 灌溉下限灌溉营养液生菜的水分利用效率最高，当 EC 为 1.2 mS·cm^-1 的有机液肥在 60%、70% 灌溉下限也有助于提高生菜的水分利用效率。

2.6 不同浓度有机液肥与灌溉下限对生菜品质的影响

维生素 C 是维持人类健康所必需的维生素类物质之一，维生素 C 含量与果蔬的品质、营养价值及抗病力等直接相关。从图3 可以看出，N1、N2、 N3 处理生菜的维生素 C 含量均高于 CK，且 N3 处理的生菜维生素 C 含量更高，N2 次之。在 G1 灌溉条件下，各处理的维生素 C 含量值更高，G1N1、 G1N2、G1N3 与 G1CK 相比维生素 C 含量分别高出 41.44%、57.71%、87.74%，差异性显著。

由图4 可知，N1 处理的生菜硝酸盐含量显著高于其他处理，在 G1 灌溉条件下，N1 处理的生菜硝酸盐最高，比同灌溉条件下的 CK、N2、N3 处理分别高出 95.73%、105.74%、72.60%，差异性显著。N1、N2、N3 处理在 G2 灌溉条件下，其生菜的硝酸盐含量最低，其中 G2N1 与 G1N1 处理相比，生菜的硝酸盐含量显著降低了 28.86%，而 CK 处理随着灌溉下限的升高生菜的硝酸盐含量逐渐降低。

可溶性糖不仅为植物的生长发育提供能量和代谢中间产物，而且是体现果蔬口感及风味的重要品质指标之一。从图5 可以看出，N1 处理的生菜可溶性糖含量均高于其他处理，且在 G1 灌溉条件下，其可溶性糖含量最高，较 G1CK 高出 68.19%， N2 处理在 G2 灌溉条件下，其生菜可溶性糖含量与 G2CK 相比增加了 27.28%，差异性显著。

可溶性蛋白是重要的渗透调节物质和营养物质，也是筛选抗性的重要指标之一。从图6 可以看出，在相同灌溉条件下，各处理生菜的可溶性蛋白含量为：N3>N2>N1>CK，其中 N1、N2、N3 处理在 G1 灌溉条件下，其生菜可溶性蛋白含量更高，分别较 G1CK 处理高出 36.76%、50.21%、57.13%，说明灌溉无机液肥和有机液肥都会提高生菜中可溶性蛋白的含量，且有机液肥更有助于增加可溶性蛋白的含量，且随浓度的升高而增加。

由数据可得，与灌溉清水相比，灌溉液肥均可以提高生菜中维生素 C、可溶性糖、可溶性蛋白的含量，其中有机液肥更有助于增加生菜中的维生素 C、可溶性蛋白含量，且随浓度的增大而增加，当灌溉下限为 60% 时可以促进这些指标含量的累积。有机液肥中的氮肥多以有机氮形态存在，而营养液中的氮肥多为硝态氮，硝态氮肥会显著促进生菜中硝酸盐含量的累积，所以有机液肥可以显著降低生菜中的硝酸盐含量。在 70% 灌溉下限，当有机液肥 EC 为 1.2 mS·cm^-1 时，生菜中硝酸盐含量更低，说明适宜的灌溉也可以有效降低硝酸盐含量。由此表明，与无机液肥相比，有机液肥可以增加生菜中维生素 C、可溶性蛋白含量，降低硝酸盐含量，明显改善生菜的品质。

3 讨论

水分和养分对作物生长发育和产量品质起着重要作用，因此，合理的水肥灌溉是实现作物优质高产的关键原因^[18]。

本试验研究表明，从生菜的株幅、叶面积、生物量这些生长指标来看，与清水相比，灌溉营养液和有机液肥均能促进生菜的生长，与其他处理相比，营养液处理在 70% 灌溉下限生菜的生长状况最佳。当有机液肥处理 EC 为 1.2 mS·cm^-1 时可以有效促进生菜的生长，但当 EC 为 1.8 mS·cm^-1 时，生菜的生长会受到抑制，说明适量的有机肥可以促进植株的生长，但施用量过多或过少都不利于植株的生长。这与汤昀等^[19]、逯昀^[20]的研究结果一致，施入一定量的有机肥会对黄瓜的生长发育、产量和品质有所改善，但有机肥的配比过量则会抑制黄瓜的生长。灌溉营养液和有机液肥也可以提高生菜的 SPAD 值，促进植株进行光合作用，其中有机液肥处理 EC 为 1.2 mS·cm^-1 更有利于提高叶片的 SPAD 值。

在 70% 灌溉下限，营养液处理的生菜产量最高，其次是 EC 为 1.2 mS·cm^-1 的有机液肥更有利于生菜产量的形成。但当 EC 为 1.8 mS·cm^-1 时， 生菜的生长会受到抑制，产量显著降低。在 70%灌溉下限灌溉营养液生菜的水分利用效率最高，当 EC 为 1.2 mS·cm^-1 的有机液肥在 60%、70% 灌溉下限也有助于提高生菜的水分利用效率，这与付秋实等^[21]研究结果一致，足量的水肥在一定程度上能够增加产量，提高水肥利用率，但当水肥施用量超过一定范围，反而会抑制作物生长，且水肥利用率低。灌溉下限灌溉营养液生菜的水分利用效率最高，当 EC 为 1.2 mS·cm^-1 的有机液肥在 60%、70% 灌溉下限也有助于提高生菜的水分利用效率，这与付秋实等^[21]研究结果一致，足量的水肥在一定程度上能够增加产量，提高水肥利用率，但当水肥施用量超过一定范围，反而会抑制作物生长，且水肥利用率低。

有研究表明，施用有机肥可显著降低蔬菜的硝酸盐含量、增加蔬菜中维生素 C 含量^[22-23]。田小明等^[24]也指出，有机液肥的有机质含量高、养分全面、肥效长，能提高农产品的品质。本试验中，与灌溉清水相比，营养液和有机液肥均可以提高生菜中维生素 C、可溶性糖、可溶性蛋白的含量，其中有机液肥可以显著增加生菜中的维生素 C、可溶性蛋白含量，随着浓度的增加而增长，但随灌溉下限的升高而有所降低；灌溉有机液肥还可以有效降低生菜中硝酸盐含量，且在 70% 灌溉下限，有机液肥处理 EC 为 1.2 mS·cm^-1 生菜的硝酸盐含量最低。由此表明，与灌溉营养液相比，有机液肥可以增加生菜中维生素 C、可溶性蛋白含量，显著降低硝酸盐含量，明显改善生菜的品质。张钧恒等^[10] 也指出，与灌溉普通营养液相比，有机营养液可明显改善番茄果实的品质，随灌水量的增加，可以提高番茄产量，但果实品质会有所下降。

试验结果表明，在基质配施 20 kg·m^-3 鸡粪的条件下，不同有机液肥浓度与灌溉下限对生菜的生长、产量和品质影响差异显著。营养液处理在 70% 灌溉下限时其生菜生长状况最佳，灌溉水分利用效率最高。当有机液肥处理 EC 为 1.2 mS·cm^-1 可以有效促进生菜株幅、叶面积、生物量及 SPAD 值的增长，但当 EC 为 1.8 mS·cm^-1 时，生菜的生长会受到抑制。低浓度有机液肥不仅可以有效促进生菜的生长，提高灌溉水分利用效率，且显著增加了生菜中的维生素 C 和可溶性蛋白的含量，并有效降低了植株体内的硝酸盐含量，但当有机液肥浓度增加到一定程度时，会对生菜的生长及产量有一定的抑制作用。灌溉有机液肥不同灌溉下限对生菜产量影响不显著，但维生素 C 含量、可溶性蛋白含量以及硝酸盐含量随灌溉下限的增加呈现先减少后增加的趋势。

4 结论

从生菜的生长、产量、品质和灌溉水分利用效率等指标综合考虑，发现有机液肥浓度的影响最大，灌溉下限次之。在基质配施 20 kg·m^-3 鸡粪的条件下，灌溉下限为基质最大持水量的 70%，有机液肥处理 EC 为 1.2 mS·cm^-1 的有机液肥组合处理方案，在保证生菜产量的前提下，硝酸盐含量显著降低，品质优良，具有较高的灌溉水分利用效率，对设施叶菜高效优质的有机生产具有重要意义。

参考文献