光質(zhì)對(duì)不同紫葉生菜生長(zhǎng)及光合色素的影響

陳鵬濤，夏木鳳，申寶營(yíng)，李 瑩，彭澤波，陳春霞

(福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州 350002)

光質(zhì)對(duì)不同紫葉生菜生長(zhǎng)及光合色素的影響

陳鵬濤，夏木鳳，申寶營(yíng)*，李 瑩，彭澤波，陳春霞

(福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州 350002)

為探究不同紫葉生菜生長(zhǎng)適宜光質(zhì)配比，本試驗(yàn)采用4種LED燈光質(zhì)配比處理(紅∶藍(lán)為2∶1，2R1B；紅∶藍(lán)為1∶1，1R1B；紅∶藍(lán)為1∶2，1R2B；LED白光作為對(duì)照組(CK)進(jìn)行人工光照。結(jié)果表明，不同光質(zhì)處理下對(duì)不同品種紫葉生菜的生長(zhǎng)發(fā)育影響顯著，其中紅藍(lán)光對(duì)紫葉生菜的株高、整株鮮重、地下干物質(zhì)積累、光合色素含量有顯著促進(jìn)作用。2R1B處理下紅油阿拉斯的整株鮮重、地上部分干物質(zhì)積累與對(duì)照組有顯著的差異，并且壯苗指數(shù)較高。

葉用萵苣； 葉綠素； 發(fā)光二極管； 生長(zhǎng)； 光譜成分

光照是植物生長(zhǎng)發(fā)育最基礎(chǔ)的環(huán)境因素之一[1]，不僅作為能量源為光合作用提供輻射能，而且還作為信號(hào)源對(duì)植物的形態(tài)建成、物質(zhì)代謝、色素合成、生物量積累等生理活動(dòng)起到調(diào)控作用[2]。植物的生長(zhǎng)發(fā)育主要對(duì)光照環(huán)境的光照強(qiáng)度、光質(zhì)(光譜能量分布)和光周期3個(gè)因素產(chǎn)生響應(yīng)[3]，其中光質(zhì)對(duì)植物的形態(tài)建成、物質(zhì)代謝、色素合成、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)等方面有著廣泛的作用[4]。光合色素含量的大小直接影響植物的光合作用，而光合作用的強(qiáng)弱將直接影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育，并與產(chǎn)量與品質(zhì)密切相關(guān)。紅光和藍(lán)光是植物光合色素系數(shù)的主要光質(zhì)，影響植物光合作用的同時(shí)，也對(duì)植物形態(tài)建成以及植物形態(tài)有較大影響[5]，綠光被植物光合色素吸收的比率較低[6]。生菜(LactucasativaL.)，又稱葉用萵苣，屬菊科萵苣屬一年生或二年生草本，是設(shè)施栽培中主要葉菜類作物，其食用價(jià)值高，營(yíng)養(yǎng)豐富，尤其是紫葉生菜富含花青素，可以有效消除人體自由基。有研究表明，紅藍(lán)組合光對(duì)紫色小白菜的品質(zhì)具有明顯的促進(jìn)作用[7]。

發(fā)光二極管(light emitting diode，LED)作為第4代新型照明光源可以有效地把電能轉(zhuǎn)化成電磁能并且能發(fā)出特定光譜，被廣泛用作設(shè)施栽培人工補(bǔ)光光源[8]。相比較于其他人工光源LED具有以下優(yōu)點(diǎn)：直流電，供電電壓較低；冷光源，可近距離照射植物；節(jié)能高效；耐沖擊，無污染；使用壽命長(zhǎng)。因此運(yùn)用LED燈源進(jìn)行人工光照成為了一種新的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。然而，如何高效合理地利用LED光源調(diào)控生菜的生長(zhǎng)和光合還缺乏深入的研究，本試驗(yàn)以不同紅藍(lán)光配比的LED光源為生菜生長(zhǎng)的輻射光源，以探究不同光質(zhì)對(duì)不同品種紫葉生菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響，為生菜的工廠化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

以生菜為試驗(yàn)材料，選取3個(gè)品系：Ⅰ(紫葉生菜)、Ⅱ(韓育)、Ⅲ(紅油阿拉斯)。于2016年在福建農(nóng)林大學(xué)設(shè)施實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行試驗(yàn)。

光源采用LED植物生長(zhǎng)燈，LED處理光質(zhì)配比為紅∶藍(lán)為2∶1(2R1B)；紅∶藍(lán)為1∶1,(1R1B)；紅∶藍(lán)為1∶2,(1R2B)；其中LED白光為R∶G∶B為1∶1∶1(W)作為對(duì)照組(CK)，每個(gè)處理的光照強(qiáng)度均為(90±5)μmol·m-2·s-1，光照時(shí)長(zhǎng)為12 h(7：00—19：00)。紅光波長(zhǎng)為(635±10)nm，綠光波長(zhǎng)為(520±10)nm，藍(lán)光波長(zhǎng)為(460±10)nm。

1.2 方法

生菜種子于2016年10月10日播種，在LED白光光質(zhì)處理下培養(yǎng)至3葉1心后選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的3種紫葉生菜幼苗移栽至自行設(shè)計(jì)的LED光源水培架上，每個(gè)處理16株幼苗，每天光照時(shí)間設(shè)置為12 h(7：00—19：00)。采用營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)，營(yíng)養(yǎng)液配方采用華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的葉菜B營(yíng)養(yǎng)液配方。處理28 d之后進(jìn)行采樣調(diào)查，每個(gè)處理隨機(jī)取樣10株進(jìn)行測(cè)試分析，主要測(cè)試指標(biāo)有株高(根頸部到頂部之間的距離)、莖粗(用游標(biāo)卡尺測(cè)量)、下胚軸長(zhǎng)度(用游標(biāo)卡尺測(cè)量)、整株鮮重、整株干重(地上部分干重、地下部分干重)、葉綠素含量(采用葉綠素浸提法[9])、壯苗指數(shù)[10](壯苗指數(shù)=莖粗/株高×整株干重)

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析采用SPSS 13.0軟件，用Duncan分析方法做多重比較分析，作圖采用Excel 2007軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)

由表1可以看出，對(duì)于品種Ⅰ，不同光質(zhì)配比對(duì)生菜株高、植株干重、鮮重和壯苗指數(shù)影響顯著；光質(zhì)配比2R1B處理下生菜株高最高，顯著高于其他處理。植株干鮮重和壯苗指數(shù)以光質(zhì)配比1R2B處理最大，顯著高于其他處理，1R2B對(duì)生菜生物量增加的促進(jìn)作用顯著。

對(duì)于品種Ⅱ，不同光質(zhì)配比處理下，生菜株高、植株鮮重和壯苗指數(shù)差異顯著。株高在2R1B處理下顯著大于其他處理，植株鮮重和壯苗指數(shù)以1R1B處理最大，而與1R2B無顯著差異，顯著大于對(duì)照和2R1B處理。

表1 不同LED光質(zhì)配比對(duì)3種紫葉生菜的生長(zhǎng)的影響

注：表中同類數(shù)據(jù)后無相同小寫字母表示0.05水平差異顯著。表2同。

生菜品種Ⅲ在不同光質(zhì)配比處理下，株高、植株鮮重、地上部干重和壯苗指數(shù)差異顯著。株高以2R1B和1R1B處理最大，2個(gè)處理間無顯著差異，均顯著大于對(duì)照和1R2B處理；植株鮮重以2R1B處理最大，顯著大于其他處理；壯苗指數(shù)1R1B最小，顯著小于其他處理，而其他3個(gè)處理間無顯著差異。2R1B處理對(duì)3個(gè)品種生菜的株高均有顯著的促進(jìn)作用，不同光質(zhì)配比對(duì)生菜生物量的影響在不同品種間存在差異，而壯苗指數(shù)3個(gè)品種均以1R2B處理較優(yōu)，說明1R2B能夠促進(jìn)生菜壯苗指數(shù)的增加。

從圖1中可以看出，在同一光質(zhì)處理下，品種之間的差異導(dǎo)致對(duì)光質(zhì)的敏感程度不同。生菜品種Ⅰ壯苗指數(shù)隨著藍(lán)光比例增加而呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，在1R2B處理下壯苗指數(shù)與W對(duì)照組相比增幅最大，達(dá)到2.76倍。品種Ⅱ在1R1B處理下和品種Ⅲ在1R2B處理下壯苗指數(shù)最高。

圖1 不同LED光質(zhì)配比下生菜壯苗指數(shù)與對(duì)照的比值

2.2 光合色素

從表2可以看出，不同光質(zhì)配比的LED光源處理生菜，葉綠素含量差異顯著。對(duì)于品種Ⅰ，葉綠素含量以2R1B和1R2B處理最高，2個(gè)處理間無顯著差異，均顯著大于對(duì)照和1R1B處理。光質(zhì)配比1R1B處理下生菜僅有葉綠素b含量顯著提高，其余光合色素含量均有一定的增加，但是沒有達(dá)到顯著水平。生菜品種Ⅱ以1R2B處理最大，而與1R1B無顯著差異，顯著大于對(duì)照和2R1B處理。該品種對(duì)藍(lán)光響應(yīng)較良好，藍(lán)光比例增加，葉綠素含量隨之增加。對(duì)于生菜品種Ⅲ1R2B處理下葉片的光合色素含量與對(duì)照接近，其余2種處理下光合色素含量均低于對(duì)照組。不同紅藍(lán)光處理之間，隨著藍(lán)光比例的增加，葉綠素含量逐漸增加。

表2 不同LED光質(zhì)配比對(duì)3種紫葉生菜的光合色素影響

從圖2中看出，生菜品種Ⅰ和Ⅱ在3種紅藍(lán)光處理下葉綠素總量與對(duì)照相比均上升，而品種Ⅲ均低于對(duì)照。品種Ⅰ在2R1B處理下葉綠素總量增加最大，達(dá)到1.45倍；1R2B次之達(dá)到1.42倍。生菜品種Ⅱ和Ⅲ葉綠素總量均隨藍(lán)光比例的增加而增加。

圖2 各光處理下生菜葉綠素總量與對(duì)照的比值

3 小結(jié)與討論

光對(duì)植物生長(zhǎng)的間接作用就是通過光合作用制造有機(jī)物為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供物質(zhì)和能量，其直接作用是指光對(duì)植物形態(tài)建成的作用[11]。研究表明紅光能促進(jìn)植株莖的伸長(zhǎng)，水稻秧苗[12]和結(jié)球甘藍(lán)[13]在紅光處理下株高顯著增高。本研究結(jié)論與其基本一致，3種紫葉生菜品種在2R1B處理下株高最高。除對(duì)株高的影響外，紅光比例的增加對(duì)3種紫葉生菜的其他生物量促進(jìn)效果不顯著。在藍(lán)光比例增加的1R2B處理下，生菜品種Ⅰ的鮮重、干物質(zhì)積累量和壯苗指數(shù)等生物量顯著提高；品種Ⅱ和品種Ⅲ分別在1R1B和1R2B處理下壯苗指數(shù)達(dá)到最高，但差異水平不顯著。

光合色素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能的作用，其含量與組成決定了光合反應(yīng)的速率[14]。曹剛等[15]研究表明，藍(lán)光及紅藍(lán)復(fù)合光均對(duì)黃瓜幼苗葉片葉綠素合成有促進(jìn)作用。從研究結(jié)果來看，生菜品種Ⅰ和Ⅱ在3種紅藍(lán)光處理下葉綠素總量與對(duì)照相比均上升，而品種Ⅲ均低于對(duì)照。生菜品種Ⅱ和Ⅲ葉綠素總量均隨藍(lán)光比例的增加而增加。

本文研究利用3種不同比例的紅藍(lán)光在光強(qiáng)(90±5)μmol·m-2·s-1處理3種不同品種的紫葉生菜，發(fā)現(xiàn)不同光照處理對(duì)不同品種紫葉生菜影響均不相同，品種Ⅰ的最適宜的壯苗光源是1R2B；1R1B處理對(duì)品種Ⅱ生理指標(biāo)和光合色素有一定的促進(jìn)作用；2R1B和1R2B處理更有利于品種Ⅲ的生長(zhǎng)，但是對(duì)其光合色素的合成有一定抑制作用。不同品種生菜對(duì)光質(zhì)配比的響應(yīng)存在差異，在利用人工光源進(jìn)行生菜生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)品種特性選擇適宜的光質(zhì)配比光源。

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(責(zé)任編輯：張 韻)

2017-09-03

福建省蔬菜產(chǎn)業(yè)重大農(nóng)技推廣服務(wù)試點(diǎn)項(xiàng)目(KNJ152026)；福州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(17-N-40)

陳鵬濤(1996—)，男，浙江奉化人，本科，研究方向?yàn)樵O(shè)施園藝學(xué)，E-mail：601389669@qq.com。

申寶營(yíng)(1987—)，男，河南民權(quán)人，講師，博士，研究方向?yàn)樵O(shè)施園藝學(xué)，E-mail：shenby889@foxmail.com。

文獻(xiàn)著錄格式：陳鵬濤，夏木鳳，申寶營(yíng)，等. 光質(zhì)對(duì)不同紫葉生菜生長(zhǎng)及光合色素的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(11)：1910-1912，1915.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171115

S636.2

A

0528-9017(2017)11-1910-03