紅藍光質配比對兩種葉色生菜生長及品質的影響

李聰聰，吉家曾，陳增舉，丁慧霞，彭旭

(廣州市八斗農業科技有限公司，廣東 廣州 510000)

光作為植物生長發育必不可少的環境因子，對蔬菜生長發育和品質有重要影響。其中，光質是光環境的重要組成部分，對植物的生長發育[1]，形態建成[2]，生理生化特性[3]，產量和品質[4]等均有調控作用，紅光和藍光是植物生長所需最主要的兩種單色光[5]。研究表明，紅藍復合光比單色光更能促進植物的生長發育[6-8]。關于不同比例紅藍光組合光對小白菜[9]、黃瓜[10]、番茄[11]、生菜[12]等蔬菜的生長影響均有報道。

紫葉生菜和紅葉生菜是植物工廠中大規模種植的一類重要生菜，其相比于普通綠葉生菜具有獨特的營養成分，營養價值更高，而且色澤鮮艷多變，觀賞性價值較好[13]。而光質對生菜的顏色有很大影響，紅藍光[14-15]、UV-A及UV-B[16-17]對花青素含量會有較大的影響。因此，需要對有色生菜適宜光質配方進行研究。因此本試驗以紅葉生菜和紫葉生菜為研究對象，通過不同的紅藍光質配比，研究光質對有色生菜生長，色澤及營養品質的影響，為有色生菜在植物工廠的生產種植提供理論依據和技術參數。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試生菜品種為紅邊生菜和胭脂生菜。LED燈板由廣州騰龍電子科技有限公司研發，含紅光(650～660 nm)和藍光(450～460 nm)2種光質，每種光質燈珠均勻分布，并可單獨調控光強。

試驗于2019年5月17日至6月10日在廣州市八斗農業栽培實驗室進行。生菜種子在海綿塊上播種，15 d后選擇3葉1心的長勢一致幼苗移至水培槽中(55 cm×37 cm×7 cm)，每個水培槽種植6株。營養液選用華南農業大學葉菜B配方。

1.2 處理設計

根據紅藍光質配比(R/B)不同，設3個不同光質處理，T1為R/B=4，T2為R/B=2，T3為R/B=1。各處理的總光強均為200 μmol·m-2·s-1。栽培實驗室溫度保持在(25±1)℃，光照周期為12 h·d-1。每處理重復3次，24 d后取樣測定。

1.3 測定方法

每處理隨機選取3株生菜，分別測定地上鮮重、根鮮重、地上干重、根干重、株高、最大功能葉葉長和葉寬、葉片數，花青素含量測定參照徐金瑞[18]的方法。可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍法，Vc含量測定采用鉬藍比色法測定，游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法，均參照文獻[19]，每處理測定3次。采用Excel 2007和SAS8.2軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 對兩種葉色生菜生長量的影響

由表1可知，紅邊生菜地上鮮重隨著藍光比例的增加而顯著減少，3個處理間差異顯著。地下鮮重及地上干重均隨著藍光比例的增加而減少，T1與T3處理間差異顯著。地下干重各處理間無顯著差異。胭脂生菜的地上鮮重以T1處理最大，與其余2個處理差異顯著。地下鮮重，地上干重及地下干重三個處理間均無顯著差異。

表1 不同光質配比對2種葉色生菜的生物量的影響

注：同品種同列數據后無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。表2～3同。

2.2 對兩種葉色生菜生長指標的影響

由表2可知，紅邊生菜株高隨著藍光比例的增加逐漸降低，3處理間差異顯著；葉長及葉寬均在T1處理時最大，與T2、T3之間差異顯著。胭脂生菜的株高隨著藍光比例的增加逐漸降低，3處理之間差異顯著；葉長在T1處理最大，與T3差異顯著；光質對葉寬影響不顯著。光質變化對2種生菜的葉片數均無顯著影響。

表2 不同光質配比對兩種葉色生菜生長指標的影響

2.3 對兩種葉色生菜營養品質的影響

由表3可知，光質對兩種葉色生菜品質有明顯影響。紅邊生菜可溶性糖含量隨著紅光比例的降低而減少，且T1與T3之間差異顯著。可溶性蛋白質含量隨藍光比例的增加而增加，T3處理最大，與T1、T2處理差異顯著。Vc含量隨著藍光比例增加減少，T1與T3之間差異顯著。游離氨基酸含量隨著藍光比例增加而增加，各處理間差異顯著。胭脂生菜可溶性糖含量在T3處理時顯著低于T1、T2；可溶性蛋白含量隨藍光比例增加而增加，T1與T3之間差異顯著；Vc含量隨著藍光比例增加略微上升，處理間無顯著差異。各處理間游離氨基酸含量無顯著差異。

表3 不同光質配比對兩種葉色生菜營養品質的影響

2.4 對兩種葉色生菜花青素含量的影響

由圖1可知，隨著藍光比例的增加，紅邊生菜和胭脂生菜花青素含量均隨之增加，且T3與T1之間差異顯著。

同品種柱上無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖1 不同光質配比對兩種葉色生菜花青素含量的影響

3 小結與討論

對于大多數作物來說，紅光和藍光是最基本的生長光譜，因此，對植物生物量非常重要。本試驗發現，兩種葉色生菜地上鮮重均在R/B=4時最高，表明增加紅光比例有利于生物量的增加。李慧敏等[20-21]研究發現，相比白光處理，紅藍復合光處理下黃秋葵和油菜幼苗的鮮重均有不同程度的提高；孫洪助[22]研究發現，青菜鮮重在以紅光為主的紅藍復合光下明顯高于以藍光為主的紅藍復合光；余意等[23]發現綠葉生菜在紅藍光比例相同時鮮重最大；陳鵬濤等[24]發現紅光比例大于藍光時生菜鮮重最高。究其原因，這可能與紅光能增加植株葉面積及光合色素有關，葉片生長狀況決定植物的光合作用能力，從而影響植物的生長發育。劉丹等[25]研究不同紅藍比光質對溫室黃瓜幼苗生長的影響發現，增加紅光比例能增大葉面積；張珂嘉等[26]研究發現，紅光處理下奶油生菜葉面積最大。本試驗研究發現，紅光比例最高時，葉片長寬均最大，與上述研究結果類似，也進一步表明紅光可通過提高葉面積來增加生物量。光質對植株的株高有著重要調控作用。本試驗結果表明，兩種生菜的株高均隨著藍光比例的增加而顯著性增加。已有研究表明，紅光能促進莖的伸長，并可引起植株徒長，藍光抑制株高增加[27]。紅光比例大于藍光比例時有利于株高增加，藍光比例大于紅光時有利于增加莖粗[28]。

光質能影響植物的許多生理過程，從而對植物的營養品質有較大影響。通常認為，紅光有利于碳水化合物的積累，促進可溶性糖含量的合成，但不利于可溶性蛋白的積累，而藍光能夠促進蛋白質合成[29-30]。本試驗研究也發現，隨著藍光比例的增加，紅邊生菜可溶性糖含量顯著降低，可溶性蛋白質及游離氨基酸含量增加。胭脂生菜在R/B=1時可溶性糖含量最低，可溶性蛋白含量最高。紅光能夠提高蔗糖代謝相關酶活性，影響作物對碳水化合物的吸收，從而提高可溶性糖含量[31]。藍光促進了線粒體呼吸和初級氮代謝酶活性，為蛋白質合成提供了充足的碳架和氮源，從而促進了可溶性蛋白質含量[32]。高勇等[33]研究發現，紫葉胭脂生菜Vc含量隨藍光增加而增加。本試驗結果與之有差異，紫葉胭脂生菜Vc含量隨藍光比例增加略微上升，紅邊生菜Vc含量隨藍光比例增加而降低，這可能因紅邊生菜的生物量大幅下降所致。

花青素作為植物中一類重要的水溶性色素，植物的顏色深淺與花青素含量呈正相關，且花青素具有強的抗氧化能力，可幫助人類預防癌癥等疾病[34]，因此，花青素含量對于觀賞性生菜極為重要。大量研究表明，紅光一定程度上能促進植物體內花青素含量的增加，這可能是因為紅光促進可溶性糖含量的積累，而花青素大部分結構基因和調節基因的表達都受到糖的調控[33]。藍光是調控花青素基因的有效光質。劉曉英[35]研究發現，藍光可誘導類黃酮和花青素的積累，增大藍光比例能促進番茄果實中番茄紅素和類黃酮的形成。本研究發現，隨著藍光比例增加，兩種葉色生菜的花青素含量均顯著提高，表明花青素含量受到紅藍光比例的影響。現已有研究表明，UV-A、UV-B[16-17]對植物的花青素含量及其他抗氧化物質均有顯著影響，因此，需要探討在紅藍復合光中添加一定的紫外光對觀賞性生菜的影響。

綜上所述，兩種葉色生菜在R/B為4時生物量最大，株高最高，可溶性糖含量最高。在R/B為1時花青素含量最高，顏色越深，觀賞性最高。因此，在兩種葉色生菜的生產過程中，需根據不同目的在不同階段選擇適宜的光配方。