供应水平差异对野生植物生长和抗氧化代谢的影响探讨 供应量受什么影响
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该研究对土壤和无土中生长的野生芝麻菜叶子进行了研究,以检查生长条件和矿物施肥剂量对品质、矿物质含量、酶促和非酶抗氧化剂以及氧化应激的影响。
该实验在塑料温室中进行,分为两个独立的部分,一个用于土壤栽培,另一个用于无土栽培。与低投入施肥计划相比,该作物受到了高施肥计划的影响。
使用离子交换色谱法、分光光度法和微生物学技术,土壤结合处理增加了鲜重、叶片数量、氯化物含量和微生物负荷。
其中外源施用较高氮水平,则显著提高了抗坏血酸和过氧化氢水平,无土条件下生长的野生火箭,显示出了较高的硫酸盐和多酚含量。
除此之外,抗氧化酶脱氢抗坏血酸还原酶和单脱氢抗坏血酸还原酶的活性增强,施肥量和耕作系统并没有改变硝酸盐的含量。
系统解决方案
为了更直接的减小影响,我们在采用高施肥方案处理的无土系统中,硝酸盐含量略高于监管限值。
我们通过将适当的肥料剂量与生长系统(无土或土壤)相结合并提供建议的施肥管理,可以提高野生火箭的产量和整体质量。
施肥和水的可用性是调节植物生长、产量和次生代谢物生物合成的关键因素,这些次生代谢物涉及人类消费产品的营养质量。
根据Evans和Fischer的定义,作物的潜在产量是在植物适应的环境中、非生物和生物胁迫得到控制时可获得的最大产量。
尽管实际产量通常远低于可达到的最高产量,但改进作物管理实践和育种技术是减轻水和养分缺乏负面影响的重要策略。
优化施肥是促进植物生长发育、提高矿物质、植物化学物质和维生素的营养质量和水平的关键管理措施之一。
氮(N)是植物生长所需的最重要的常量营养素之一,参与核酸、蛋白质、叶绿体以及次生代谢物的生物合成,如生物碱、非蛋白质氨基酸、芥子油苷(GLS)、和氰苷。
据报道,施氮肥可以对生产力和营养质量产生广泛的影响,多项研究表明,叶绿素含量、叶面积和光合能力随着氮供应的增加而增加。
植物吸收更高的氮利用率也,被证明可以增加植物中番茄红素、胡萝卜素和维生素B 1的含量,另一方面,GLS、总酚和抗坏血酸(ASC)含量发现当应用较高的氮浓度时显着较低。
因此充足的施氮,对于确保园艺作物的最佳营养和功能质量,并避免硝酸盐(NO 3)在可食用组织和土壤中积累至关重要。
尽管硝酸盐摄入量对人类健康的有益或有害影响仍不确定且极具争议性,因为膳食摄入过量硝酸盐可能会使某些目标人群(素食者、婴儿和老年人)患癌症的风险增加。
相关报道称,旨在增加或减少硝酸盐含量的调节被认为是一种新的农艺方法,以获得用于特定营养目的的定制产品。
而氮被认为在植物的生长和发育中发挥着至关重要的作用,有证据表明,氮与其他常量营养素,其中包括磷(P)、钾(K)、硫(S)和钙(Ca)之间的相互作用和平衡,可以通过增强对环境压力、养分的适应能力来改善作物性能。
吸收和植物化学物质的生产,一些研究强调了常量营养素相互作用,在植物生长和次生代谢物产生中的功效,以及营养素的同时限制如何影响植物的适应性,质疑最小值定律的有效性,该定律指出增长受到最稀缺资源(限制因素)的限制。
植物组织的生理作用
为了了解每种营养素在各种植物组织和细胞器中的生理作用,人们付出了巨大的努力,然而更多常量营养素的组合对作物生产力、营养质量和植物细胞氧化还原状态的调查不充分。
在这种背景下,无土栽培系统在温室园艺领域的使用不断增加,与传统的土壤栽培相比,用于鲜切行业的几种叶类蔬菜的水培是首选解决方案耕方法。
因为它可以克服与土传疾病和土壤肥力相关的问题,并提高作物生产力和质量,鲜切产品的微生物质量是决定其整体质量的关键参数,因为微生物生长可能会改变叶子的营养成分及其物理外观。
野生沙拉,特别是Diplotaxistenuifolia 物种越来越受欢迎,并且这种植物的种植正在进一步扩大,无论是在温室还是露天条件下。
不同的种植技术与生长周期持续时间的可变性和具有农业意义的物种的具体特征有关。
然而有关栽培系统和营养液成分,对这些物种的营养品质和具有抗氧化活性的植物化学物质含量影响,已经在几个方面进行了研究。
我们比较了属于十字花科的三种火箭沙拉物种与不同生长系统、土壤和无土以及作物管理的GLS概况和含量。
之后我们又进行了另一项研究,结果表明在水培栽培的苜蓿中,总GLS、叶绿素、类胡萝卜素和硝酸盐浓度随着电导率值的升高而增加。
除了硫代葡萄糖苷外,芝麻菜沙拉还含有多种促进健康的植物营养素,包括抗坏血酸、类黄酮和多酚。
在过去的十年中,D.tenuifolia,被称为野生作物,因其保质期长和生长周期快而在鲜切行业中非常受欢迎和赞赏。
尽管其目前作为即食沙拉很重要,但仍然需要对无土野生作物进行适当的营养管理,并对受营养液和培养物成分影响的生理,和可能的氧化应激反应进行更深入的研究系统。
我们的工作假设如下:与土壤栽培相比,无土栽培可以保持作物生产力,以及质量低投入施肥率足以提高D.tenuifoliacvDallas的营养质量,而无需引起硝酸盐积累,以确保符合最大限制。
在这项研究中,不同的种植技术(土壤结合和无土栽培)和不同水平的养分供应(低和高投入施肥)对石斛叶子的生长参数、阴离子含量、氧化应激和微生物负荷的影响。
我们对tenuifolia cvDallas进行了调查,该品种目前是意大利南部地区种植最广泛的品种,我们还评估了抗坏血酸和多酚等非酶抗氧化剂,以及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR),以及单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)等抗氧化酶的活性。
植物材料和一般生长条件
为了提高抗氧化酶的火星,我们将实验安排在国家研究委员会食品生产科学研究所的“LaNoria”实验农场进行。
其中野生芝麻菜在塑料温室中栽培成两个独立的部分,一个用于土壤栽培,另一个用于无土栽培。
结果发现,这两种处理的作物管理实践(例如疾病和虫害控制)相同,并且基于当地实践。在两种生长条件情况下与低投入施肥计划相比,作物均接受了高投入施肥计划。
按照野生芝麻菜沙拉的常见做法,作物周期包括随后的收获和重新拍摄,出于本研究的目的,植物在2021年4月28日至5月10日期间收获,此时不同处理的植物达到商业收获阶段。
在不同阶段中,无土处理的生长期为17天,土壤结合处理的生长期为21天。采收前植株复梢期,平均气温18.3℃,最低气温2.8℃,最高气温41.5℃,空气相对湿度15.8%~94.9%,平均值为59.5%。
在土壤结合部分,土壤是典型的地中海“TerraRossa”粘土,根据农业土壤分类法分类为Alfisols:有机质1.08%;pH值7.8;EC2.4dSm -1。
我们使用收集的雨水通过滴灌浇灌植物,在SB-HF处理中,通过滴灌施肥以硝酸钙的形式施用60kgha -1氮,发现SB-LF处理中氮肥用量减少了30kgha -1。
其他植物在4.5L塑料盆中的泥炭,珍珠岩(3:1)混合物中生长,将可溶性肥料盐与预先收集的雨水混合配制而成的营养液(NS)。
按照由计时器控制的预先设定的灌溉时间表(根据植物需水量的变化定期调整时间表),通过滴灌向植物提供营养液(NS)。
在SL-LF处理中,使用含有N(11.0mM)、磷(1.0mM)、钾(4.4mM)、镁(1.7mM)、钙(3.2mM)、硫(2.1mM)的NS施肥。
在SL-HF处理中,使用含有N(15.0mM)、磷(1.0mM)、钾(6.0mM)、镁(2.0mM)、钙(5.0mM)、硫(2.9mM)的NS。
而这两种处理均在NS中添加铁(20μM)、锰(5μM)、锌(2μM)、硼(25μM)、铜(0.5μM)和钼(0.1μM),使其作为微量营养素。
本研究中使用的所有化学品,均为现有最高等级的化学品,超纯水由Milli-Q系统84生产,并使用BeckmanCoulterDU800进行分光光度分析。
我们的所有处理均在商业阶段收获,此时叶片长度达到10-12厘米,确定叶片数量、鲜重和叶面积后,每个实验单位约100g的子样品,在65°C的强制通风烘箱中干燥,直至恒重并测定干物质。
之后将干燥的样品精细研磨并用于测定氯化物、硝酸盐和硫酸盐含量,根据D'Imperio的说法,这些是通过离子交换色谱技术和电导检测器测定的。
简而言之,用Na2+溶液处理干燥的蔬菜材料,2 CO 3 (3.5mM)和NaHCO 3 (1mM),在室温下持续30分钟。
紧接着使用0.45µm(RC)稀释提取物并过滤,然后使用DionexOnGuardIIP过滤,以去除有机化合物。
在获得溶液后,我们通过带有电导检测器的离子色谱(IC-DionexDX120)进行分析,使用IonPacAG14预柱和IonPacAS14分离在35°C的阈值内。
此外,我们使用有证标准物质(CRM)SPIN–1_spinach评估了NO 3化学分析的准确度和精密度。NO3离子的回收率为102±6%。
最终在多项研究的进行下,我们得出了最有效的方法,并且成功将不同养分的供应水平,在对野生植物生长和抗氧化代谢时的影响化作最小。