营养液浓度与种植密度对水培叶用芹菜（Apium graveolens L. var. secalinum Alef.）婴叶产量、品质及采后保鲜的调控研究

《Scientia Horticulturae》：Suitability of Apium graveolens L . var. secalinum Alef . to hydroponic cultivation for baby leaf production

本研究针对消费者对富含营养保健成分的创新绿叶蔬菜需求，探讨了叶用芹菜（Apium graveolens L. var. secalinum Alef.）在水培潮汐式系统中生产婴叶的可行性。研究人员通过评估两个生长季节（冬春/春夏）、两种种植密度（615/947株 m?2）及三种营养液浓度（0%/仅水、50%/半量、100%/全量）对叶用芹菜婴叶生长、产量、营养品质及采后货架期的影响。结果表明，冬春季节结合全量营养液可获得最高产量（5.25 kg m?2），婴叶在经最小化加工和4°C冷藏后货架期超过14天，且营养品质稳定。该研究为叶用芹菜这一高价值新型鲜切蔬菜的商业化水培生产提供了关键技术和理论依据。

　　

在当今追求健康饮食的潮流中，消费者越来越青睐那些富含维生素、必需营养素、膳食纤维、类胡萝卜素和类黄酮等功能性成分的新鲜、便捷食品。鲜切绿叶蔬菜作为“即食”色拉的重要组成部分，正好满足了这一市场需求。为了进一步丰富鲜切产品种类，挖掘并利用那些营养价值高但尚未被充分开发的蔬菜作物变得至关重要。叶用芹菜（Apium graveolens L. var. secalinum Alef.），又称小芹菜，正是这样一种具有潜力的候选者。与常见的西芹（茎用芹菜）相比，叶用芹菜体型更小，叶片更短，叶柄更细，香气更为浓郁，并且具备收割后再次生长的能力。研究表明，它含有丰富的生物活性化合物，包括具有抗氧化和抗炎作用的黄酮类（如芹菜素、木犀草素）和苯酞类化合物，其维生素C含量也高于其他芹菜变种。然而，尽管叶用芹菜在亚洲市场已有传统应用，但其栽培目前仍局限于特定地区的土壤种植，尤其缺乏针对水培婴叶生产及其作为鲜切产品的采后冷链储藏的系统性农艺管理知识。这限制了其作为高品质、标准化鲜切蔬菜的广泛应用。

为了填补这一知识空白，来自意大利巴勒莫大学农业、食品和森林科学系的研究团队在《Scientia Horticulturae》上发表了一项研究，首次系统评估了叶用芹菜在水培潮汐式（Ebb-and-flow）系统中生产婴叶的可行性。研究团队旨在为这种新型作物制定一个可商业化的、可持续的多茬收割水培生产方案。

研究人员开展了两季试验（S1冬春季和S2春夏季），探究了种植密度（615株/平方米 vs. 947株/平方米）和营养液浓度（仅供水、半量营养液-HS、全量营养液-FS）对叶用芹菜婴叶生长的影响。每季进行两次收割，以考察其再生能力。首次收割后，对叶片进行最小化加工，并在4°C下冷藏21天，定期评估其整体品质、失重率和叶色变化，以确定货架期。

研究结果揭示了不同因素对叶用芹菜婴叶生产的复杂影响。在产量方面，冬春季节（S1）的生长条件明显优于春夏季（S2），其总鲜重产量显著更高。全量营养液（FS）在所有处理中 consistently 带来了最高的生物量积累，而半量营养液（HS）则在冬春季表现出最高的氮利用效率（NUE）。提高种植密度能增加单位面积产量，但会降低单株生物量。重要的是，叶用芹菜展现了强大的再生能力，第二次收割的产量甚至高于第一次。

在品质方面，婴叶保持了良好的维生素和矿物质含量，且在生长季节和收割次数间表现稳定。感官分析显示，其整体接受度较高，风味特征在不同季节间仅有微小差异。最关键的发现之一是，所有处理下的鲜切婴叶在4°C冷藏条件下，货架期均能超过14天，显示出优异的采后保鲜潜力。

这项研究的意义在于，它首次证实了叶用芹菜非常适合水培婴叶生产。通过优化种植密度和营养供应，可以实现高产、优质且货架期长的鲜切产品。这为叶用芹菜作为一种高价值、特色鲜切蔬菜进入市场提供了坚实的技术支撑，尤其适用于受控环境农业（CEA），为实现可持续、高效率的蔬菜生产提供了新的作物选择。

关键技术与方法

本研究采用潮汐式水培系统。实验材料为西西里地方品种的叶用芹菜种子。研究核心涉及两个生长季节（S1, S2）、两种种植密度（低、高）和三种营养液浓度（0%， HS, FS）的多因子试验设计。关键评估指标包括婴叶的形态（株高、叶数、叶面积）、生物量（鲜重、干重）、生理指标（比叶面积-SLA、水分利用效率-WUE、氮利用效率-NUE）、营养品质（蛋白质、纤维、糖、维生素A、B2、C，矿物质K、Na、Ca、Mg、P、Fe、Cu、Zn含量）、感官属性（色泽L*、色度Chroma、色调角Hue°、总体评分）以及最小化加工后在4°C下储存21天期间的品质变化（失重率、整体品质评分）。数据采用三因素方差分析（ANOVA）和LSD检验进行统计学处理。

研究结果

3.1. 产量与形态生理特性

3.1.1. 第一次收割

总植株鲜重（FW）通常随营养液（NS）浓度增加而增加，但该趋势受生长季节和种植密度的影响。冬春季（S1）的产量显著高于春夏季（S2）。仅供水（0 NS）的处理植株生长严重受阻。全量营养液（FS）在低密度（615株 m?2）和S1季节组合下获得最高总生物量（3.46 g 株?1）。茎鲜重受密度和NS浓度影响，低密度或高NS浓度下更高。叶鲜重变化趋势与总鲜重类似。干物质积累趋势与鲜重一致。叶片的干物质百分比在S1季节、低密度和使用FS NS时最低（9.2%），而在营养受限时升高。叶片数量在S1季节、低密度和使用FS NS时最多（平均6.2片）。

3.1.2. 第二次收割

第二次收割的总植株鲜重仍以S1季节为高。植株生物量随密度增加而减少。NS浓度显著影响总FW积累，其效果取决于生长季节和密度。在S1季节或低密度下，增加营养含量的效果更明显。尽管响应速率不同，615-FS和947-FS处理间的最终产量无显著差异。第二次收割的叶片干重也显示了类似的趋势。

3.2. 婴叶的生化与感官特性

3.2.1. 生化特性

生化成分测定主要针对HS和FS处理（0 NS处理植株不具商品价值）。蛋白质含量受实验因素影响，在第二次收割中，NS浓度的影响因季节和密度而异。纤维含量在两次收割中平均值为1.41 g 100 g?1 FW，变化不大。可溶性糖含量受处理影响较小。维生素含量变化较小，维生素A含量在第一次收割中平均为238.3 μg 100 g?1 FW，第二次收割中为223.7 μg 100 g?1 FW。维生素C含量在S1季节较高（平均33.6 mg 100 g?1 FW），在S2季节使用FS NS时显著下降。矿物质含量（K, Na, Ca, Mg, P, Fe, Cu, Zn）被测定，其中K、Ca含量受季节和处理影响，Fe含量在S2季节使用FS NS时降低。

3.3. 感官评价

婴叶的感官特性在两个季节间相似，仅总体外观在S1季节评分显著更高。不同密度和NS组合对感官参数有轻微影响。例如，947-HS处理对总体外观有负面影响，而FS NS通常导致更高的色泽评分。总体而言，婴叶的感官接受度良好。

3.4. 婴叶的最小化加工与冷藏

仅对HS和FS处理的叶片进行了最小化加工和冷藏评估。在21天的冷藏期间，失重率持续增加，且在S2季节的最后一周失重更严重（5.46%）。半量营养液（HS NS）导致冷藏期间失重更高。整体品质随储存时间下降，但在14天内仍保持在可销售阈值以上。叶色在储存期间发生变化，亮度（L*）在S1季节增加（表明褪绿），而色度（Chroma）和色调角（Hue°）也在储存末期发生显著变化，表明新鲜度下降。使用FS NS的叶片在冷藏期间能更好地保持色泽和整体品质。

4. 讨论与结论

本研究首次系统地评估了叶用芹菜在水培潮汐系统中生产婴叶的可行性，并量化了在不同关键季节和资源管理变量下这种新型作物的产量、营养稳定性和采后寿命。

研究表明，生长季节是影响产量的最主要因素，冬春季节（S1）的温和气候条件更有利于叶用芹菜积累生物量。营养液浓度至关重要，全量营养液（FS）能最大化产量，但半量营养液（HS）在冬春季能实现更高的氮利用效率（NUE），这表明在追求高产和资源高效利用之间存在平衡点。种植密度增加能提高单位面积产量，但会牺牲单株生物量，体现了“最终产量恒定法则”的影响。叶用芹菜表现出强大的再生能力，第二次收割的产量高于第一次，这对其作为多茬收割作物的经济性非常有利。

在品质方面，叶用芹菜婴叶含有丰富的维生素和矿物质，其营养价值在不同季节和收割间保持稳定。感官品质良好，鲜切产品在4°C下能保持超过14天的货架期，这为其商业化提供了重要保障。讨论部分还指出，潮汐系统可能导致基质中盐分积累，因此营养液浓度的管理需要精细调控，以避免盐胁迫。

综上所述，该研究成功验证了叶用芹菜作为一种新型水培婴叶作物的潜力。通过优化生长季节、种植密度和营养供应，可以实现叶用芹菜婴叶的高产、优质和长货架期生产。这项工作为丰富鲜切蔬菜市场品种、推动受控环境农业（CEA）的发展提供了重要的理论和实践依据，特别适用于在资源受限的环境（如城市农业）中生产高价值特色蔬菜。未来的研究可侧重于优化水培系统（如浮板系统）以减轻暖季热应激，实现更稳定的周年生产。