防蛾燈照射對大白菜生長及營養品質的影響

蔣月麗 呂春芳 郝超群 李彤 苗進 鞏中軍 段云 武予清

摘要：【目的】探究綠黃波段防蛾燈照射對大白菜生長指標、產量及營養品質的影響，為防蛾燈的應用和大面積推廣提供科學依據。【方法】分別以565～585 nm波段黃光和515～535 nm波段綠光的防蛾燈照射大白菜幼苗，以不進行光處理為對照，測定大白菜生長指標、成熟期產量及光合色素和代謝產物的含量。【結果】綠黃光照射對大白菜生長指標（根長、株高、葉片數、葉面積、鮮重、干重和成熟期產量）、葉綠素及可溶性糖含量無明顯影響，各指標與對照相比無顯著差異（P>0.05，下同）;與對照相比，綠光和黃光照射處理極顯著提高了大白菜葉片中維生素C含量（P<0.01），分別增加了36.54%和15.00%;游離氨基酸含量以黃光照射處理最高，分別顯著高于對照和綠光照射處理33.00%和29.50%（P<0.05，下同）;可溶性蛋白含量以綠光照射處理最高，顯著高于對照28.34%，較黃光處理高24.28%，但差異不顯著;綠、黃光照射處理后大白菜葉片中粗纖維含量顯著增加，分別較對照增加5.1%和5.6%。【結論】綠黃光防蛾燈照射對大白菜生長、產量及營養品質均無負面影響，且可在一定程度上改善大白菜的營養品質，可在大白菜生產中推廣應用防蛾燈。

關鍵詞： 大白菜;綠黃光;生長指標;光合色素;代謝產物

中圖分類號： S634.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2020）02-0370-06

Effects of moth expelling lights irradiation on the growth and nutrient quality of Chinese cabbage

JIANG Yue-li1， LYU Chun-fang2，HAO Chao-qun3， LI Tong1， MIAO Jin1，

GONG Zhong-jun1， DUAN Yun1， WU Yu-qing1*

（1Institute of Plant Protection，Henan Academy of Agricultural Sciences/Henan Key Laboratory of Crop Pests Control of Henan Province/IPM Key Laboratory in South of North-China，Ministry of Agriculture and Rural Areas， Zhengzhou 450002， China; 2College of Life Science， Henan Agricultural University， Zhengzhou? 450002， China; 3Henan Academy

of Agricultural Sciences， Zhengzhou? 450002， China）

Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to study the effect of green and yellow lights irradiation on growth indexes， yield and nutrient quality of Chinese cabbage， in order to provide a theoretical basis for moth pests control by green and yellow light. 【Method】The growth indexes， yield， photosynthetic pigment content and metabolites of Chinese cabbage were investigated by irradiating under yellow light of 565-585 nm and green light of 515-535 nm， and no light treatment was as control. 【Result】The results showed that the effect of green and yellow light irradiation on the growth index（root length， plant height， leaf number， leaf area， fresh weight， dry weight and yield at mature stage）， photosynthetic pigment and soluble sugar content of Chinese cabbage was not significantly different compared with control group（P>0.05，the same below）. Compared with control group， green and yellow light extremely improve the content of vitamin C in Chinese cabbage leaves（P<0.01） improved by 36.54% and 15.00% respectively. The content of free amino acid in yellow light was the highest and were 33.00% and 29.50% higher than control group and green light treatment（P<0.05，the same below）. The content of soluble protein in green light treatment was the highest， and was significantly higher than control（28.34% higher than control）， but was not significantly different from yellow light treatment（24.28% higher than yellow light）. The content of crude fiber in leaves of Chinese cabbage increased significantly by 5.1% and 5.6% in green light treatment and yellow light treatment. 【Conclusion】The results show that the influence of green and yellow lights on the growth， yield and nutritional quality of Chinese cabbage is different， but there is no negative effect， and the quality of Chinese cabbage is improved to some extents. So the light can be promoted in Chinese cabbage planting.

Key words： Chinese cabbage; green and yellow light; growth index; photosynthetic pigment; metabolite

Foundation item： National Key Research and Development Project（2018YFD0201008，2017YFD0200907）

0 引言

【研究意義】利用昆蟲趨光性防治害蟲一直是害蟲物理防治的一種重要手段，具有悠久的應用歷史。防蛾燈主要指波長500～590 nm的綠黃光燈，是利用蛾類昆蟲復眼對綠—黃光感受器敏感的習性所研制。夜出型蛾類昆蟲復眼一般在白天日光照射下處于明適應即“亮眼”狀態，復眼被屏蔽色素覆蓋，而夜晚處于暗適應即“暗眼”狀態，覆蓋復眼的屏蔽色素消失。而夜出型蛾類昆蟲的覓食、求偶、交尾和產卵等活動均發生在夜間的暗適應狀態下，因此當夜間給予一定光照強度的綠黃光照射時，其復眼會維持在明適應狀態，從而干擾夜出型蛾類昆蟲的日節律，影響其覓食、求偶、交尾、產卵及存活壽命等生物學習性，起到控制其種群繁衍和發展的作用。如棉鈴蟲成蟲在夜間給予505、540和590 nm 3種波長LED光照后，其明適應保持率維持在75%～100%;590 nm的LED光照使其交尾率由對照組的89.1%降至52.5%，從而控制棉鈴蟲種群的發展（段云等，2009）。大白菜在我國各省大部分地區均有種植，小菜蛾是其種植期間為害較頻繁的蟲害之一，對大白菜生產造成較大影響，因此，分析防蛾燈照射對大白菜幼苗生長指標及營養品質的影響，對大白菜的生產及防蛾燈的推廣均具有重要意義。【前人研究進展】目前，防蛾燈已在日本設施農業和園藝農業生產中大面積推廣，很多農作物使用后在防治蛾類害蟲方面取得了顯著效果（Shimoda and Honda，2013）。近年來我國也陸續開展了防蛾燈在蛾類害蟲防治中的研究和應用（蔣月麗等，2018）。防蛾燈是利用蛾類昆蟲對波長500～590 nm的光較敏感的習性，以及Beggs等（1986）依據光譜光照對植物生長發育的影響論述而設計。因此，理論上應用防蛾燈防治蛾類害蟲期間對植物的生長發育無影響，然而，有少數研究發現，黃色熒光燈光照強度過強會影響某些植物（如菊科）的花芽分化，而LED燈因光譜很窄不會對植物花芽分化造成影響（武予清等，2009）。但根據Beggs等（1986）的研究論述，波長在500～520 nm的綠光可能會在一定程度上影響植物的生理生長，而我國研究者曾報道波長505 nm的綠光燈對蛾類害蟲的生物學習性相對黃光有較好的干擾效果（蔣月麗等，2008）。根據Beggs等（1986）的研究，波長在520～590 nm的綠黃光照對植物的生理影響非常小，但亦非無影響。此外，Shimoda和Honda（2013）報道綠色熒光燈與黃色熒光燈相比對植物生理的影響不盡相同。光是植物生長最重要的環境因子之一，對植物生長、生理生化反應、形態建成及營養品質均有重要影響。近年來，有關不同光質對植物影響的研究報道較多，而多數研究集中在植物最敏感波段的藍光和紅光，認為給予小白菜補充一定強度的紅光和藍光，可增強葉片光系統II的活性，提高其光合性能（周成波等，2017）;方臨志等（2018）研究紅光和藍光組合光質及單獨藍光對菜用大豆的影響，結果發現對其根系生長和生物量的積累均起到明顯的促進作用;劉明飛等（2018）利用藍、紅光質處理茄子幼苗后發現，其在一定程度上促進了茄子幼苗的生長;孟力力等（2018）通過研究單色光紅光和藍光、組合光紅藍黃光和紅藍光處理對彩葉草的影響，發現紅藍光組合更有利于其植株生長、光合色素合成及植株色彩的表達。綜上所述，給植物補充適當的光照，對植物的生理生長及營養品質改善具有很好的促進作用。【本研究切入點】目前對于植物不太敏感的綠黃波段光對大白菜生理生長及營養品質影響的研究鮮有報道，因此綠黃波段的防蛾燈對大白菜的影響尚不清楚，而在防蛾燈防治蛾類害蟲期間進行防蛾燈對作物生長發育及產量品質影響的評估，對于防蛾燈的推廣至關重要。【擬解決的關鍵問題】采用綠黃波段LED燈模擬防蛾燈照射大白菜幼苗，通過對比測定大白菜幼苗生長指標、成熟期產量、光合色素及代謝產物含量，以評估防蛾燈照射對大白菜生長及營養品質的影響，為防蛾燈的應用和大面積推廣提供科學依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗在河南省農業科學院人工氣候室內進行。供試作物為大白菜，品種為新鄉小包，購于河南省新鄉九圣禾新科種業有限公司。挑選大小一致的白菜種子在清水中浸泡4～8 h，播種于蛭石∶草炭∶土=1∶1∶1的基質中。環境條件：自然光照，溫度（20±2）℃，相對濕度70%～90%。待大白菜真葉長至3～4葉時置于綠黃防蛾燈下培養。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 試驗設計 試驗以2種不同防蛾燈綠黃光光質為處理組：黃光波長565～585 nm（Y）、綠光波長515～535 nm（G），光強度約100 lx，以不進行光處理為對照。光源距離植株高度20 cm，保持室內溫度20～22 ℃，相對濕度50%～60%，光照時間為19：00—次日7：00，每處理6個重復，每盆10株作為一個重復，共18盆。為避免位置對不同重復的影響，每隔3 d各處理隨機調換花盆的位置。大白菜進行常規管理。

1. 2. 2 生長指標測定 大白菜生長至60 d時（幼苗期），在每小區內隨機選取3株大白菜進行生長指標分析：用直尺測量根長、株高、葉長和葉寬，計算葉面積;用電子天平測定地上部分和根系的鮮重，然后在105 ℃殺青15 min，75 ℃下烘干至恒重后測定干重。待大白菜成熟后，每小區隨機選取3株進行測產，按照上述方法分別測定其鮮重和干重。

1. 2. 3 葉綠素含量測定 參照劉萍和李明軍（2007）的浸提法測定大白菜葉綠素含量。稱取0.2 g去脈的大白菜葉片并剪碎置于25 mL容量瓶中，加入25 mL丙酮—乙醇混合液（丙酮與無水乙醇的體積比為1∶1），將容量瓶置于40 ℃水浴中浸提24 h，此時葉片呈白色，溶液呈綠色，冷卻至室溫，搖勻后測定溶液在波長645、652和663 nm下的吸光值，依據公式計算葉綠素含量。

1. 2. 4 可溶性糖含量測定 參考王學奎（2006）的方法用蒽酮硫酸比色法測定可溶性糖含量，以1%標準蔗糖液制作標準曲線。

1. 2. 5 游離氨基酸含量測定 參考王學奎（2006）的方法用茚三酮試劑顯色法測定游離氨基酸含量，用標準氨基酸制作標準曲線。

1. 2. 6 可溶性蛋白含量測定 采用Bradford法測定可溶性蛋白含量，用牛血清蛋白制作標準曲線。

1. 2. 7 維生素C和粗纖維含量測定 委托河南省農業科學院質量檢測中心對綠黃光照下大白菜的維生素C和粗纖維含量進行測定，測定方法參照國家標準（GB 5009.86—2016和GB/T 5009.10—2003）。

1. 3 統計分析

采用Excel 2010進行數據整理，運用SPSS 22.0進行單因素方差分析（One-way ANOVA）和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2. 1 綠黃光照射對大白菜生長的影響

由表1可看出，不同光處理下大白菜幼苗期的根長、株高、葉片數、葉面積、鮮重、干重和成熟期產量等各生長指標均無顯著差異（P>0.05，下同）。表明綠光和黃光照射對大白菜生長均無顯著影響。

2. 2 綠黃光照射對大白菜幼苗葉綠素含量的影響

光合色素是植物進行光合作用的物質基礎，其含量和組成對植物生長和發育具有重要影響。圖1顯示，大白菜葉片葉綠素a、葉綠素b含量和葉綠素總量在各光照處理間均無顯著差異。表明綠光和黃光照射對大白菜葉綠素含量無顯著影響。

2. 3 綠黃光照射對大白菜幼苗葉片光合產物代謝的影響

圖2顯示，綠黃光照射對大白菜葉片游離氨基酸含量存在顯著影響，其中以黃光照射處理最高，顯著高于對照和綠光處理（P<0.05，下同），其游離氨基酸含量分別較對照和綠光處理高33.00%和29.50%，而對照與綠光處理間無顯著差異;綠黃光照射對大白菜葉片可溶性蛋白含量存在一定影響，其中以綠光照射處理最高，顯著高于對照28.34%，較黃光處理高24.28%，但差異不顯著，黃光照射處理與對照差異也不顯著;綠黃光照射對大白菜葉片可溶性糖含量無明顯影響。綜上，綠黃光照射可提高大白菜葉片游離氨基酸和可溶性蛋白含量，而對可溶性糖含量無顯著影響。

2. 4 綠黃光照射對大白菜幼苗葉片維生素C含量的影響

由圖3可看出，不同光處理下大白菜幼苗葉片維生素C含量存在極顯著差異（P<0.01），其中以綠光照射處理最高，其次為黃光照射處理，綠光和黃光照射處理與對照相比，維生素C含量分別提高36.54%和15.00%。可見，綠光和黃光處理均可提高大白菜葉片維生素C含量，且綠光效果更明顯。

2. 5 綠黃光照射對大白菜葉片粗纖維含量的影響

膳食纖維作為一類營養素，在維持人體生理功能和改善消化道功能方面具有重要作用。圖4顯示，與對照相比，綠光和黃光照射處理后的大白菜葉片中粗纖維含量顯著提高，分別比對照增加5.1%和5.6%，而綠黃光照射處理間的大白菜葉片粗纖維含量無顯著差異。表明綠黃光照射可顯著提高大白菜葉片的粗纖維含量。

3 討論

光照是高等植物重要的能量來源之一，是影響光合作用及光合色素含量的重要因子，光質的不同可能影響植物的生長、光合色素合成及營養品質等。如利用藍光、紅光和藍紅光對油菜幼苗補光，能不同程度促進油菜幼苗的生長（李慧敏和陸曉民，2015），藍光影響歐白芥、高粱和黃瓜（童哲，1989）、不結球白菜和陸地棉組培苗（Li et al.，2010）、水稻幼苗（郭銀生等，2011）、煙草（柯學等，2011;蘇俊等，2014）等的葉綠素積累及合成，在藍紅光基礎上添加單色的綠光和黃光可提高櫻桃番茄幼苗葉綠素含量（劉曉英等，2010）。Tanaka等（2015）發現紅光處理蘭科植物可促進其葉片生長，但葉綠素含量降低，而藍光處理后其葉綠素含量較高。也有少數研究發現黃光和綠光對植物光合色素存在明顯影響，如Casierra等（2014）發現用不同光質處理草莓后，黃光促使草莓葉片中類胡蘿卜素含量明顯升高，而藍、綠和紅光明顯降低了葉片中類胡蘿卜素含量。但不同植物在接受相同光照處理后的影響可能存在差異，本研究發現，白菜幼苗的葉綠素含量在經過綠黃光處理后，與對照相比無顯著性提高，說明綠黃光照射對大白菜幼苗的葉綠素含量并無明顯影響。截至目前，尚無關于綠黃光照射對大白菜光合色素影響的研究報道，因此本研究為首次報道，研究結果初步說明防蛾燈在白菜田防治蛾類害蟲期間，不會影響大白菜的葉綠素含量，然而對其他兩種光合色素的影響，以及增加綠黃光光照強度或改變綠黃光照射周期對大白菜光合色素的影響，還有待進一步探究。

蔬菜和水果中一般都含有可溶性糖、可溶性蛋白、多種維生素及其他營養物質。已有研究發現光質對高等植物中碳水化合物代謝及蛋白質生成有明顯調控作用（Kowallik，1982），對高等植物的生長及果實等產物的糖類和可溶性蛋白的生物合成具有顯著影響。光合產物的代謝與作物產量和品質相關，作為碳水化合物代謝和暫時貯藏的主要形式，可溶性糖含量的變化可反映植株的碳素代謝狀況（陳仕江等，2005），為植物的生長發育提供能量和代謝中間產物并具有信號功能（王嘉佳和唐中華，2014）。光質也調控著高等植物的氮代謝（陳仕江等，2005），如相對于其他光源，藍紅組合光下的番茄葉片可溶性蛋白含量最高（常濤濤等，2010）。Shen等（2014）研究發現藍紅光組合條件下生菜的碳水化合物和維生素C含量增高，而硝酸鹽濃度較低，總體上提升了生菜的營養品質。此外，補充藍光照射能顯著提高豌豆苗和蘿卜芽苗菜的維生素C含量（張歡等，2009;張立偉等，2010）。本研究結果表明，在綠黃光處理后，與對照相比大白菜的可溶性糖含量無顯著提高，維生素C含量極顯著升高，而黃光處理后游離氨基酸含量顯著提高，綠光處理后可溶性蛋白含量也顯著提升，從總體上提升了大白菜的營養品質。雖然本研究與前人研究所采用的光波不同，但與前人的研究結論一致，說明適當補光對大白菜營養品質的提升具有積極作用。

4 結論

應用防蛾燈防治大白菜田蛾類害蟲期間，防蛾燈照射對大白菜的生長指標、產量、光合產物及營養品質均無負面影響，且可在一定程度上改善大白菜的營養品質，可在大白菜生產中推廣應用防蛾燈。

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