水培系统中叶面喷施水杨酸对不同颜色瑞士甜菜生理及品质参数的调控机制研究

本研究针对水产养殖废水氮污染问题，创新性地将水培系统与叶面喷施水杨酸(SA)结合，探究其对瑞士甜菜(Beta vulgaris L.)生理及品质的影响。研究发现50/100+SA处理显著提升白色甜菜单株重量(45.7%)、总酚含量(17.3%)并降低脂质过氧化，而红色甜菜对SA耐受性较差。该研究为循环农业中作物品质调控提供了新策略。

　　

水产养殖业的快速发展带来了严重的氮污染问题，特别是硝酸盐(NO₃^-)的积累对水生生态系统构成威胁。传统的水产养殖系统每天需要更换5%-10%的水体来调节硝酸盐浓度，但排放的富营养化废水仍会造成环境污染。与此同时，全球对健康蔬菜的需求持续增长，如何实现资源高效利用与可持续农业生产成为重要课题。

针对这一系列问题，来自西班牙穆尔西亚大区农业食品发展研究院（IMIDA）的研究团队创新性地将水产养殖与水培系统相结合，并引入植物激素水杨酸(SA)的叶面喷施处理，系统研究了不同灌溉策略对瑞士甜菜(Beta vulgaris L. ssp. cicla)生理特性和品质参数的影响。这项研究成果发表在《Journal of Agriculture and Food Research》上，为发展环境友好型农业生产模式提供了重要理论依据。

研究人员采用了多项关键技术方法：建立循环水产养殖系统(RAS)培育尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)，设计三种灌溉方案（传统营养液100S、50%鱼水+50%排水混合液50F/50D、交替灌溉50/100），每周施用150 mg L^-1 SA叶面喷施处理，测定植物鲜重、光合色素含量、总酚化合物、ABTS抗氧化活性、脂质过氧化水平以及氨基酸组成等指标。

研究结果揭示了多项重要发现：

3.1. 鲜重
白色甜菜对50F/50D灌溉响应最佳，鲜重增加38.3%。50/100+SA处理使白色甜菜鲜重显著提升45.7%，而红色甜菜对SA表现出耐受性差的特点。

3.2. 光合色素
50/100处理导致两种甜菜叶绿素a和β-胡萝卜素含量降低11%-34.9%。SA处理使100S灌溉的白色甜菜叶绿素a降低9.1%，红色甜菜降低24.9%。

3.3. 总酚化合物
50/100+SA处理使白色甜菜总酚含量增加17.3%，而50F/50D+SA处理则降低16.7%。红色甜菜总酚含量不受处理显著影响。

3.4. ABTS
红色甜菜表现出更高的抗氧化活性(1649 μM Trolox g^-1 DW)，这可能与其富含甜菜红素有关。

3.5. 脂质过氧化
50/100处理使白色甜菜脂质过氧化降低30.6%，但SA处理使红色甜菜该指标升高27.9%-31.4%。

3.6. 氨基酸含量
研究首次系统分析了甜菜游离氨基酸谱，发现天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)含量最高。50/50处理使红色甜菜精氨酸(Arg)增加22.5%，这种半必需氨基酸对人体健康具有多重益处。

这项研究得出几个关键结论：白色甜菜对水培系统结合SA处理的适应性优于红色甜菜，50/100+SA处理能同时提高产量和品质；不同颜色甜菜对SA的响应存在基因型差异；水培系统废水再利用可有效减少氮污染。研究创新性地将水产养殖废弃物转化为植物生产资源，为发展循环农业提供了重要范例。特别是发现灌溉策略与SA处理的协同效应，为精准调控作物品质提供了新思路。未来研究可进一步优化SA浓度，特别是针对营养价值更高的红色甜菜品种，以充分发挥其在功能食品开发中的潜力。