光質對不同紫葉生菜生長及光合色素的影響

陳鵬濤，夏木鳳，申寶營，李 瑩，彭澤波，陳春霞

(福建農林大學 園藝學院，福建 福州 350002)

光質對不同紫葉生菜生長及光合色素的影響

陳鵬濤，夏木鳳，申寶營*，李 瑩，彭澤波，陳春霞

(福建農林大學 園藝學院，福建 福州 350002)

為探究不同紫葉生菜生長適宜光質配比，本試驗采用4種LED燈光質配比處理(紅∶藍為2∶1，2R1B；紅∶藍為1∶1，1R1B；紅∶藍為1∶2，1R2B；LED白光作為對照組(CK)進行人工光照。結果表明，不同光質處理下對不同品種紫葉生菜的生長發育影響顯著，其中紅藍光對紫葉生菜的株高、整株鮮重、地下干物質積累、光合色素含量有顯著促進作用。2R1B處理下紅油阿拉斯的整株鮮重、地上部分干物質積累與對照組有顯著的差異，并且壯苗指數較高。

葉用萵苣； 葉綠素； 發光二極管； 生長； 光譜成分

光照是植物生長發育最基礎的環境因素之一[1]，不僅作為能量源為光合作用提供輻射能，而且還作為信號源對植物的形態建成、物質代謝、色素合成、生物量積累等生理活動起到調控作用[2]。植物的生長發育主要對光照環境的光照強度、光質(光譜能量分布)和光周期3個因素產生響應[3]，其中光質對植物的形態建成、物質代謝、色素合成、物質轉運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，而光合作用的強弱將直接影響植株的生長發育，并與產量與品質密切相關。紅光和藍光是植物光合色素系數的主要光質，影響植物光合作用的同時，也對植物形態建成以及植物形態有較大影響[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，是設施栽培中主要葉菜類作物，其食用價值高，營養豐富，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，紅藍組合光對紫色小白菜的品質具有明顯的促進作用[7]。

發光二極管(light emitting diode，LED)作為第4代新型照明光源可以有效地把電能轉化成電磁能并且能發出特定光譜，被廣泛用作設施栽培人工補光光源[8]。相比較于其他人工光源LED具有以下優點：直流電，供電電壓較低；冷光源，可近距離照射植物；節能高效；耐沖擊，無污染；使用壽命長。因此運用LED燈源進行人工光照成為了一種新的農業發展模式。然而，如何高效合理地利用LED光源調控生菜的生長和光合還缺乏深入的研究，本試驗以不同紅藍光配比的LED光源為生菜生長的輻射光源，以探究不同光質對不同品種紫葉生菜生長發育的影響，為生菜的工廠化生產提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

以生菜為試驗材料，選取3個品系：Ⅰ(紫葉生菜)、Ⅱ(韓育)、Ⅲ(紅油阿拉斯)。于2016年在福建農林大學設施實驗室中進行試驗。

光源采用LED植物生長燈，LED處理光質配比為紅∶藍為2∶1(2R1B)；紅∶藍為1∶1,(1R1B)；紅∶藍為1∶2,(1R2B)；其中LED白光為R∶G∶B為1∶1∶1(W)作為對照組(CK)，每個處理的光照強度均為(90±5)μmol·m-2·s-1，光照時長為12 h(7：00—19：00)。紅光波長為(635±10)nm，綠光波長為(520±10)nm，藍光波長為(460±10)nm。

1.2 方法

生菜種子于2016年10月10日播種，在LED白光光質處理下培養至3葉1心后選擇長勢一致的3種紫葉生菜幼苗移栽至自行設計的LED光源水培架上，每個處理16株幼苗，每天光照時間設置為12 h(7：00—19：00)。采用營養液循環系統，營養液配方采用華南農業大學的葉菜B營養液配方。處理28 d之后進行采樣調查，每個處理隨機取樣10株進行測試分析，主要測試指標有株高(根頸部到頂部之間的距離)、莖粗(用游標卡尺測量)、下胚軸長度(用游標卡尺測量)、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[10](壯苗指數=莖粗/株高×整株干重)

1.3 數據處理

數據統計及分析采用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 結果與分析

2.1 生長

由表1可以看出，對于品種Ⅰ，不同光質配比對生菜株高、植株干重、鮮重和壯苗指數影響顯著；光質配比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以光質配比1R2B處理最大，顯著高于其他處理，1R2B對生菜生物量增加的促進作用顯著。

對于品種Ⅱ，不同光質配比處理下，生菜株高、植株鮮重和壯苗指數差異顯著。株高在2R1B處理下顯著大于其他處理，植株鮮重和壯苗指數以1R1B處理最大，而與1R2B無顯著差異，顯著大于對照和2R1B處理。

表1 不同LED光質配比對3種紫葉生菜的生長的影響

注：表中同類數據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在不同光質配比處理下，株高、植株鮮重、地上部干重和壯苗指數差異顯著。株高以2R1B和1R1B處理最大，2個處理間無顯著差異，均顯著大于對照和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1R1B最小，顯著小于其他處理，而其他3個處理間無顯著差異。2R1B處理對3個品種生菜的株高均有顯著的促進作用，不同光質配比對生菜生物量的影響在不同品種間存在差異，而壯苗指數3個品種均以1R2B處理較優，說明1R2B能夠促進生菜壯苗指數的增加。

從圖1中可以看出，在同一光質處理下，品種之間的差異導致對光質的敏感程度不同。生菜品種Ⅰ壯苗指數隨著藍光比例增加而呈現增長態勢，在1R2B處理下壯苗指數與W對照組相比增幅最大，達到2.76倍。品種Ⅱ在1R1B處理下和品種Ⅲ在1R2B處理下壯苗指數最高。

圖1 不同LED光質配比下生菜壯苗指數與對照的比值

2.2 光合色素

從表2可以看出，不同光質配比的LED光源處理生菜，葉綠素含量差異顯著。對于品種Ⅰ，葉綠素含量以2R1B和1R2B處理最高，2個處理間無顯著差異，均顯著大于對照和1R1B處理。光質配比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，顯著大于對照和2R1B處理。該品種對藍光響應較良好，藍光比例增加，葉綠素含量隨之增加。對于生菜品種Ⅲ1R2B處理下葉片的光合色素含量與對照接近，其余2種處理下光合色素含量均低于對照組。不同紅藍光處理之間，隨著藍光比例的增加，葉綠素含量逐漸增加。

表2 不同LED光質配比對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種紅藍光處理下葉綠素總量與對照相比均上升，而品種Ⅲ均低于對照。品種Ⅰ在2R1B處理下葉綠素總量增加最大，達到1.45倍；1R2B次之達到1.42倍。生菜品種Ⅱ和Ⅲ葉綠素總量均隨藍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照的比值

3 小結與討論

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

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

本文研究利用3種不同比例的紅藍光在光強(90±5)μmol·m-2·s-1處理3種不同品種的紫葉生菜，發現不同光照處理對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處理對品種Ⅱ生理指標和光合色素有一定的促進作用；2R1B和1R2B處理更有利于品種Ⅲ的生長，但是對其光合色素的合成有一定抑制作用。不同品種生菜對光質配比的響應存在差異，在利用人工光源進行生菜生產時，應根據品種特性選擇適宜的光質配比光源。

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(責任編輯：張 韻)

2017-09-03

福建省蔬菜產業重大農技推廣服務試點項目(KNJ152026)；福州市科技計劃項目(17-N-40)

陳鵬濤(1996—)，男，浙江奉化人，本科，研究方向為設施園藝學，E-mail：601389669@qq.com。

申寶營(1987—)，男，河南民權人，講師，博士，研究方向為設施園藝學，E-mail：shenby889@foxmail.com。

文獻著錄格式：陳鵬濤，夏木鳳，申寶營，等. 光質對不同紫葉生菜生長及光合色素的影響[J].浙江農業科學，2017，58(11)：1910-1912，1915.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171115

S636.2

A

0528-9017(2017)11-1910-03