不同光質(zhì)對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)發(fā)育的影響

陳增舉， 吉家曾， 譚曉文

(中山市八斗農(nóng)業(yè)科技有限公司， 廣東 中山 528400)

引言

光照是影響設(shè)施園藝作物生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境因子之一，光照不足和光質(zhì)分布不均等現(xiàn)象會(huì)直接影響植株的光合作用，導(dǎo)致產(chǎn)量、品質(zhì)明顯降低[1]，而人工光源可以扭轉(zhuǎn)這種情況。近年來(lái)，LED被廣泛推廣并應(yīng)用于設(shè)施園藝之中。與傳統(tǒng)光源相比，新型LED光源具有使用年限長(zhǎng)、發(fā)光效率高、可精確調(diào)制光譜能量分布等諸多優(yōu)勢(shì)[2]。

光質(zhì)、光強(qiáng)、光周期是光照三要素，其中光質(zhì)作為重要的光環(huán)境因素，近年來(lái)受到人們?nèi)找婷芮械年P(guān)注，以紅藍(lán)復(fù)合光研究較多，主要表現(xiàn)為紅藍(lán)比≥1時(shí)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)：7R∶3B處理更有利于生菜幼苗的生長(zhǎng)[3]，在紅藍(lán)光(6∶1)下芹菜光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均在最高[4]，70%R+30%B處理更利于櫻桃番茄幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育[5]；紅藍(lán)比<1抑制株高，生菜[6]、番茄和黃瓜[7]，但能夠提高植物品質(zhì)：藍(lán)光占60%處理促進(jìn)番茄果實(shí)中番茄紅素，可溶性固形物，游離氨基酸和類黃酮的形成[8]；紅藍(lán)光質(zhì)比為1∶3最有利于茶葉功能成分的積累[9]。

櫻桃蘿卜是十字花科蘿卜屬的小型蘿卜，肉質(zhì)細(xì)嫩、生長(zhǎng)周期短、色澤美麗、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，深受人們的歡迎[10]。紅藍(lán)光是植物光合作用的主要吸收波段，不同光質(zhì)對(duì)櫻桃蘿卜影響的研究較少。在植物工廠等園藝設(shè)施中進(jìn)行櫻桃蘿卜栽培，收獲蘿卜的肉根鮮質(zhì)量是栽培目標(biāo)，也是重要的產(chǎn)量指標(biāo)，根鮮重構(gòu)成因素是如何響應(yīng)光質(zhì)進(jìn)而影響產(chǎn)量(根鮮重)，目前研究少有分析。

因此，本試驗(yàn)通過(guò)研究白光、不同光質(zhì)(紅藍(lán)比例，紅藍(lán)+綠光)對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)的影響，試圖得出適合櫻桃蘿卜生長(zhǎng)的光質(zhì)條件，旨在為櫻桃蘿卜設(shè)施工廠化栽培和高產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年10月至11月，在某栽培實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)材料為特級(jí)荷蘭紅星櫻桃蘿卜，選擇1/2霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行水培。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以不同光質(zhì)為試驗(yàn)處理，分為7個(gè)處理：W(白光)、A(200藍(lán)光)、B(40紅光+160藍(lán)光)、C(80紅光+120藍(lán)光)、D(120紅光+80藍(lán)光)、E(200紅光)、F(96紅光+64藍(lán)光+40綠光)。櫻桃蘿卜進(jìn)行常規(guī)水培育苗，四葉期進(jìn)行處理，運(yùn)用藍(lán)盤(長(zhǎng)560 mm×寬370 mm×高80 mm)，每個(gè)處理9株，重復(fù)3次。光強(qiáng)為200 μmol·m-2·s-1，光周期12 h/12 h，用通氣泵間歇式供氧，在處理28 d后進(jìn)行取樣測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

株高(直尺測(cè)量)、株幅(直尺測(cè)量)、葉片數(shù)、葉面積(數(shù)格子法)、總鮮重(電子天平稱量)、地上部鮮重(電子天平稱量)、肉質(zhì)根鮮重(電子天平稱量)、肉質(zhì)根橫縱徑(游標(biāo)卡尺測(cè)量)、肉質(zhì)根體積(浸水法)、葉綠素(SPAD葉綠素儀)；蘿卜紅色素參考王啟明等[11]方法，稍作修改：將櫻桃蘿卜洗凈后，用刀片刮下蘿卜表皮，混合取樣，稱取0.2 g于試管中，加入60%乙醇溶液(pH=6)8 mL，密封避光靜置24 h后，在520 nm下測(cè)定吸光值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用WPS2016和SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對(duì)櫻桃蘿卜株高、株幅、總鮮重的影響

由圖1可知，隨著紅藍(lán)比例的增加，櫻桃蘿卜株高呈增大趨勢(shì)。A、B、C為高藍(lán)光處理，其株高均小于W(對(duì)照)處理，且有顯著性差異，其中A處理下株高4.33 cm最低，減少了36.97%。D、E為高紅光處理，其株高均大于W(對(duì)照)處理，且有顯著性差異，其中D處理下株高9.77 cm最高，增加了42.21%。F為添加綠光處理，與W(對(duì)照)相比兩者株高相當(dāng)，差異不顯著；與相同紅藍(lán)比例3∶2的D相比，F(xiàn)株高為7.13 cm，降低了27.02%，且有顯著性差異。株高由大到小進(jìn)行排位：D>E>F>W>B>C>A。

圖1 不同光質(zhì)下櫻桃蘿卜株高的變化情況Fig.1 Variation of cherry radish plant height under different light quality

株幅大小是植物的主要外部形態(tài)之一，由圖2可知，高藍(lán)光(A>B>C)下隨著藍(lán)光含量降低櫻桃蘿卜株幅呈先升后降趨勢(shì)。單獨(dú)藍(lán)光(A)處理與W處理下櫻桃蘿卜株幅大小相當(dāng)，C處理下櫻桃蘿卜株幅最小，降低了16.31%。D、E處理株幅均比W(對(duì)照)處理高，且有顯著性差異，高紅光(D

圖2 不同光質(zhì)下櫻桃蘿卜株幅的變化情況Fig.2 Variation of cherry radish plant width in different light quality

由圖3可知，隨著紅光含量增加櫻桃蘿卜總鮮重呈先升后降趨勢(shì)。其中B處理總鮮重7.41 g最低，相比W處理有顯著性差異，降低了47.82%；D處理總鮮重26.55 g最高，相比W處理差異顯著，增加了87.10%。紅藍(lán)比例相同下F(96紅光+64藍(lán)光+40綠光)處理與D(120紅光+80藍(lán)光)相比，F(xiàn)處理總鮮重降低，降低了51.11%。綜上，櫻桃蘿卜總鮮重由大到小排位：D>E>W>F>C>A>B。

圖3 不同光質(zhì)下櫻桃蘿卜總鮮重的變化情況Fig.3 Changes of total fresh weight of cherry radish under different light quality

由圖4可以看出，隨著紅光比例(A

圖4 不同光質(zhì)下櫻桃蘿卜生長(zhǎng)情況Fig.4 Growth of cherry radish under different light quality

2.2 不同光質(zhì)對(duì)櫻桃蘿卜葉片的影響

由表1可知，各處理間葉片數(shù)變化范圍在5～7片，變化幅度不大。但最大葉面積方面，隨著紅光占比增加，最大葉面積呈遞增趨勢(shì)，其中E處理葉面積40.67 cm2與W(對(duì)照)相比，增加了38.67%。最大葉面積由大到小排列依次為：E>D>W>F>C>B>A。葉綠素方面，W、B、C、D各處理間無(wú)顯著性差異，W和F處理間差異不顯著。而A和E處理與W(對(duì)照)相比，均有顯著性差異，說(shuō)明單獨(dú)藍(lán)光、單獨(dú)紅光不利于葉綠素的合成。

表1 不同光質(zhì)下櫻桃蘿卜葉片的影響

2.3 不同光質(zhì)對(duì)櫻桃蘿卜肉質(zhì)根生長(zhǎng)的影響

由表2可知，隨著紅光量(A

表2 不同光質(zhì)下櫻桃蘿卜肉質(zhì)根生長(zhǎng)指標(biāo)的比較

櫻桃蘿卜由于呈球形，肉質(zhì)根的橫徑和縱徑變化趨勢(shì)一致，隨著紅光量(A

蘿卜紅素與吸光值呈正相關(guān)，因此，吸光值大小可以反映出櫻桃蘿卜的蘿卜紅素含量高低。由圖5可知，蘿卜紅色素在光質(zhì)下變化趨勢(shì)不一，但與W(對(duì)照)相比，其余處理下蘿卜紅色素的吸光值均降低。其中，添加綠光的F處理降幅最小，C處理降幅最大。

圖5 不同光質(zhì)下櫻桃蘿卜的蘿卜紅素變化情況Fig.5 Changes of radish pigment in cherry radish under different light quality

2.4 不同光質(zhì)下櫻桃蘿卜根鮮重與根鮮重構(gòu)成因素相關(guān)性

由表3可知，不同光質(zhì)處理下櫻桃蘿卜根鮮重與根鮮重構(gòu)成因素之間存在不同程度的相關(guān)性，其相關(guān)性由大到小依次為總鮮重、根體積、根橫徑、株高、根縱徑、葉面積、葉片數(shù)、蘿卜紅色素、葉綠素。蘿卜紅色素和葉綠素因素與櫻桃蘿卜根鮮重呈正相關(guān)，但差異不顯著，其余8個(gè)因素與櫻桃蘿卜根鮮重呈極顯著正相關(guān)。外觀品質(zhì)方面，蘿卜紅色素與葉綠素呈負(fù)相關(guān)、但不顯著，與其他因素呈正相關(guān)，也不顯著。

3 討論與結(jié)論

據(jù)前人研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜生長(zhǎng)和形態(tài)產(chǎn)生受光質(zhì)的影響[12]。本研究對(duì)比了不同比例的紅藍(lán)處理對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)的影響發(fā)現(xiàn)，光強(qiáng)200 μmol·m-2·s-1下，D(120紅光+80藍(lán)光)處理下，櫻桃蘿卜株高、株幅、總鮮重等生長(zhǎng)指標(biāo)最佳，與W(對(duì)照)相比差異顯著，紅藍(lán)組合光質(zhì)對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)有很大的影響。

單獨(dú)紅光處理(E)也能夠促進(jìn)櫻桃蘿卜的生長(zhǎng)，在株高、株幅、總鮮重等指標(biāo)方面均比W(對(duì)照)要高，這一結(jié)果與文獻(xiàn)[13]中的研究表明“蘿卜在單獨(dú)紅光下能夠生長(zhǎng)，但會(huì)造成植株徒長(zhǎng)”不同，或許與研究方法、使用材料等不同有關(guān)。本研究結(jié)果也表明隨著紅光的增加櫻桃蘿卜的株高、株幅等生長(zhǎng)指標(biāo)呈先升后降趨勢(shì)，而且這些指標(biāo)與根鮮重呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明紅光能夠促進(jìn)櫻桃蘿卜的植高、株幅等增加，提高根鮮重和產(chǎn)量，這一結(jié)論與Cope等[14]研究結(jié)果相似。

在蘿卜生長(zhǎng)過(guò)程中，地上部與地下部的生長(zhǎng)同步進(jìn)行，且地上部的生長(zhǎng)影響肉質(zhì)根的膨大[15]。本研究表明，根鮮重與葉綠素呈正相關(guān)但不顯著，與葉片數(shù)、葉面積呈極顯著正相關(guān)，從葉片各種指標(biāo)可以看出，隨著紅光的增加葉面積、葉片數(shù)呈遞增趨勢(shì)，說(shuō)明紅光能夠促進(jìn)地上部葉片生長(zhǎng)，根鮮重得到極大提升。蘿卜肉質(zhì)根的發(fā)育必須以健壯的蓮座葉作為基礎(chǔ)，葉片長(zhǎng)勢(shì)越好，肉質(zhì)根獲得營(yíng)養(yǎng)也就越多，從而增加根鮮重，產(chǎn)量才能得到提高。

文獻(xiàn)[13]中的研究表明，補(bǔ)充藍(lán)光能夠促進(jìn)非結(jié)構(gòu)性碳水化合物在地上部和貯藏根的分配，從而促進(jìn)貯藏根的增粗。從本研究也能得出這一結(jié)果，單獨(dú)紅光E處理下根徑和根體積都不如紅藍(lán)光組合的D處理，但隨著藍(lán)光增加櫻桃蘿卜的根徑、根體積等肉質(zhì)根指標(biāo)呈先升后降趨勢(shì)，說(shuō)明在紅光基礎(chǔ)上增加適量的藍(lán)光能夠促進(jìn)蘿卜的根徑和根體積增加，另外根徑、根體積與根鮮重呈極顯著正相關(guān)，進(jìn)而提高櫻桃蘿卜的產(chǎn)量。不同紅藍(lán)光比例對(duì)蘿卜生長(zhǎng)的影響可能是由于紅藍(lán)光影響植物體內(nèi)激素的產(chǎn)生和分布。Drozdova 等[16]研究光質(zhì)對(duì)蘿卜源庫(kù)關(guān)系的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)純紅光提高地上部赤霉素濃度，從而提高庫(kù)活力，純藍(lán)光刺激細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素在下胚軸中的合成，促進(jìn)下胚軸生長(zhǎng)發(fā)育，而細(xì)胞分裂素經(jīng)常被認(rèn)為能夠刺激塊莖的形成。

在紅藍(lán)比3∶2基礎(chǔ)上添加綠光F處理(96紅光+64藍(lán)光+40綠光)與D(120紅光+80藍(lán)光)相比說(shuō)明：綠光不利于肉質(zhì)根的生長(zhǎng)，降低了櫻桃蘿卜的根鮮重，產(chǎn)量下降。

作為天然色素，蘿卜紅色素具有安全系數(shù)大、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品、化妝、醫(yī)藥等領(lǐng)域[17]。另外，蘿卜紅色素能夠提高櫻桃蘿卜外觀品質(zhì)。因此，探討不同光質(zhì)對(duì)蘿卜紅色素的影響是必要的。本研究表明，不同光質(zhì)對(duì)蘿卜紅色素有一定的影響，紅藍(lán)光組合不利于蘿卜紅色素的合成，添加綠光后蘿卜紅色素含量又達(dá)到W(對(duì)照)水平，但變化趨勢(shì)不一。蘿卜紅色素與葉綠素呈負(fù)相關(guān)、但不顯著，與其他因素呈正相關(guān)、也不顯著，說(shuō)明與其有關(guān)的潛在指標(biāo)還有待探究。

綜上所述，高比例紅光極大提高了櫻桃蘿卜株高、株幅等指標(biāo)，提高了肉質(zhì)根的鮮重。在設(shè)施栽培中，采用光配比為D(120紅光+80藍(lán)光)照射或者補(bǔ)光處理，對(duì)于產(chǎn)量有顯著促進(jìn)作用。照射W(白光)或者添加一定綠光對(duì)于櫻桃蘿卜外觀著色有一定的積極效果。