王涛 兰婕 陈永快

摘要：以意大利生菜为试材，在植物工厂光照培养架上，以红蓝光R ∶ B=1 ∶ 1作为对照，红蓝光配比分别设为 R ∶ B=6 ∶ 3、R ∶ B=5 ∶ 4、R ∶ B=4 ∶ 5、R ∶ B=3 ∶ 6、R ∶ B=2 ∶ 7等5个水平，设置光强为 150 μmol/（m2·s），每天照光12 h，研究不同红蓝光配比对生菜生长及生理特性的影响。结果表明，在相同红蓝光配比条件下，随着处理天数的延长，生菜的生物量、光合色素、可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、硝态氮含量都显著提高，而类胡萝卜素含量呈现下降趋势。在同一光强条件下，红光比例最大的处理生物量积累显著优于其他处理，还有利于促进叶绿素a及可溶性糖的积累，而增加蓝光则有利于叶绿素b、可溶性蛋白及维生素C含量的累积。R ∶ B=6 ∶ 3时最有利于生菜生长。

关键词：LED;红蓝光配比;生菜;生长;生理

中图分类号： S636.201  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）22-0199-05

植物整个生长周期都离不开光的参与与调节，通过调节光质配比，控制植株生长发育，是设施栽培领域中一项重要技术。光为植物生长提供了辐射能，并提供信号用于调节植物生长，主要是通过影响光形态建成、光合特性、光周期效应、物质代谢等[1-2]。光照影响植物形态建成，如茎的高低、叶的展开度等。同时光照还能影响植物的发芽率，大部分情况下，种子受光后促进其萌发，但需暗种子受到光照则会抑制其萌发作用。植物在整个生长过程中一直处在一个多变的光环境下，在漫长的进化过程中，不仅适应了光环境的改变，而且还能与光环境互相作用，相辅相成[3-4]。

植物工厂内光环境的调节对植物生长有着重要影响，是提高果实产量和品质的先决条件。利用光环境调控技术不仅高效节能、环保经济，并在实际生产应用中简单易行，在植物生长过程中具有显著优势[5]。植物工厂通过高精度的环境控制，实现周年生产，是未来农业产业化的重要发展方向之一[6]。发光二极管LED作为新型光源，与传统光源比较，具有体积小、能效高、发热量低、光谱窄、使用寿命长、无污染等特点，可近距离照射植物，能显著减少能耗，降低成本[7-8]。迄今，LED已成功运用于生菜[9]、黄瓜[10]、番茄[11]、金线莲[12]等作物，并取得了重要的成果。

生菜是一种全球性蔬菜，在植物工厂中应用广泛[13]。生菜不仅富含多种营养成分，而且具有抗衰老、降血压、防止癌细胞形成等保健功能，深受消费者欢迎[14]。目前不少学者进行光质配比对植物生长发育的研究，余意等研究表明，短期的LED红蓝光连续光照可以提高生菜的生物量及产量品质[15];谢景等研究表明，红蓝光配比为R ∶ B=6 ∶ 3时，叶绿素a、叶绿素b含量显著升高[16];李伟等研究表明，在同一光质配比下总叶绿素和类胡萝卜素的含量都显著上升[17];刘振威等研究表明，不同光质配比对植物幼苗处理的可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量都显著提高[18];楊其长研究表明，红蓝光配比为R ∶ B=4 ∶ 1，连续光照下生菜中的硝态氮含量随光照强度的增加而降低[19]。

本试验以LED红蓝光为试验光源，研究不同光质配比对生菜生长及生理特性的影响，以期为生菜在植物工厂中红蓝光组合的选择上提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

福建省农业科学院玻璃温室内植物工厂及生理生化实验室。

1.2 试验条件

以意大利全年耐抽薹生菜为试验品种，播种日期为2018年4月17日，定植LED栽培架时间为5月10日。光强设置为150 μmol/（m2·s），红蓝光配比设置分别为R ∶ B=6 ∶ 3、R ∶ B=5 ∶ 4、R ∶ B=4 ∶ 5、R ∶ B=3 ∶ 6、R ∶ B=2 ∶ 7等5个水平，以红蓝光R ∶ B=1 ∶ 1作为对照，包括对照共组成6个处理组合。光照培养架为层高为30 cm的栽培架，光源固定于培养架顶部，距离植株 25 cm。培养架内层各层之间不透光，每层层架周边用黑色塑料布遮挡，以防止外界光源对试验产生影响。每天照光9 h，植物工厂温度采用中央空调调节，白天温度不高于28 ℃，夜间温度不低于18 ℃。LED层架培养7、14、21 d各取样1次，随机取样，每个处理重复3次，进行形态指标和生理指标的测定。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 形态指标 株高（根茎部到生长点）、展开度、根长用直尺测量;记录生菜植株的叶片数;用感量为0.000 1 g的电子分析天平测出各处理生菜植株地上部和地下部的鲜干质量。根冠比=植物地下部分鲜质量/地上部鲜质量。

1.3.2 叶片生理指标 光合色素含量的测定采用混合液提取法[20]，可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[21]，可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250染色法[21]，维生素C含量的测定采用杨芳芳等的紫外分光光度法[22]，硝态氮含量的测定采用王学奎的紫外分光光度计法[23]。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel、DPS（7.05）软件进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 不同红蓝光配比对生菜生长的影响

由表1可知，随着栽培时间的延长，生菜的形态指标均增大。在株高上，栽培时间为21d时以处理R ∶ B=6 ∶ 3表现最好，可达29.73 cm，处理R ∶ B=5 ∶ 4次之，处理R ∶ B=2 ∶ 7 表现最差，仅24.83cm，最高处理与最低处理之间相差4.90 cm;在展开度方面，栽培时间21 d时，处理R ∶ B=6 ∶ 3>处理R ∶ B=5 ∶ 4>对照R ∶ B=1 ∶ 1>处理R ∶ B =4 ∶ 5>处理R ∶ B=3 ∶ 6>处理R ∶ B=2 ∶ 7，最高处理与最低处理之间相差3.37 cm;栽培时间为21 d时叶片数范围在8～12张之间，处理R ∶ B=6 ∶ 3叶片数最多;根系长度上，栽培时间为21d时以处理R ∶ B=6 ∶ 3表现最佳，处理R ∶ B=5 ∶ 4次之，处理R ∶ B=2 ∶ 7表现最差，仅12.83 cm。试验结果表明，在处理R ∶ B=6 ∶ 3红蓝光配比条件下，能够有效促进生菜的株高、展开度的生长，红光比例增大能够促进生菜叶片数和根长的增加。

2.2 不同红蓝光配比对生菜生物量的影响

由表2可知，在地上部鲜质量上，栽培时间为21 d时以处理R ∶ B=6 ∶ 3表现最好，比其余处理高了15.10%、1.28%、26.03%、28.95%、38.03%，与R ∶ B=5 ∶ 4以外的处理差异显著;地下部鲜质量以栽培时间为21 d的处理R ∶ B=6 ∶ 3表现最好，与R ∶ B=5 ∶ 4外其余处理（栽培时间为21 d）之间存在显著差异;地上部干质量和地下部干质量均以栽培时间为21 d的处理R ∶ B=6 ∶ 3表现最好，与其余处理（栽培时间为21 d）之间存在显著差异;栽培时间为21 d的根冠比范围在0.116%～0.172%之间，以处理R ∶ B=6 ∶ 3表现最好，与R ∶ B=5 ∶ 4外其余处理之间存在显著差异。结果表明，在R ∶ B=6 ∶ 3红蓝光配比条件下，生菜的地上部鲜质量、地下部鲜质量、地上部干质量、地下部干质量、根冠比均表现最佳，说明增加红光比例能显著提高生菜生物量的积累。

2.3 不同红蓝光配比对生菜叶片光合色素含量的影响

由表3可知，不同红蓝光配比对生菜叶片光合色素含量有不同的影响;叶绿素a含量随红光比例的增多而增加，栽培时间为21 d时以处理R ∶ B=6 ∶ 3表现最好，处理R ∶ B=5 ∶ 4 次之，处理R ∶ B=2 ∶ 7表现最差;叶绿素b含量随蓝光比例的增多而增加，叶绿素b含量最高的是栽培时间为 21 d 的处理R ∶ B=3 ∶ 6，处理R ∶ B=4 ∶ 5次之，对照R ∶ B=1 ∶ 1表现最差;叶绿素总量以栽培时间为21 d的处理 R ∶ B=3 ∶ 6表现最好，比栽培时间为21 d时的其余处理高了44.54%、35.17%、20.28%、13.91%、25.55%，差异显著;类胡萝卜素含量以栽培时间为7 d的处理R ∶ B=6 ∶ 3最高。试验结果表明，增加红蓝光配比中红光比例可以促进叶绿素a合成，而增加蓝光比例则有利于促进叶绿素b合成，但随着栽培时间的延长，类胡萝卜素的合成又受到抑制。

2.4 不同红蓝光配比对生菜叶片营养品质的影响

2.4.1 可溶性蛋白含量 由表4可知，在红蓝光配比条件相同的情况下，各栽培时间生菜叶片的可溶性蛋白含量呈逐渐上 升的趋势，在 21 d 时可溶性蛋白含量积累最多;其中在21 d 时，处理R ∶ B=2 ∶ 7可溶性蛋白含量最高，比其他处理提高11.35%、39.14%、36.52%、28.31%、2.83%，差异显著。试验结果表明，红蓝光配比中增大蓝光比例，可以促进生菜叶片中可溶性蛋白含量的累积，以处理R ∶ B=2 ∶ 7表现最好。

2.4.2 可溶性糖含量 在同一红蓝光配比条件下，生菜叶片中可溶性糖含量随着栽培时间的延长呈现逐渐上升的趋势，其中，21 d时，处理R ∶ B=6 ∶ 3生菜叶片中可溶性糖含量最高，比其他处理分别提高了60.29%、40.17%、46.93%、28.85%，比處理R ∶ B=2 ∶ 7显著提高了129.45%。各处理生菜叶片中可溶性糖含量均在21 d时达到最大值（表4）。试验结果表明，通过延长栽培的时间，有利于生菜叶片中可溶性糖含量的积累，以处理R ∶ B=6 ∶ 3表现最好。

2.4.3 维生素C含量 在相同的红蓝光配比条件下，各栽培时间生菜叶片中的维生素C含量随着栽培时间延长呈现上升的趋势，在21 d时维生素C含量最高。在不同光质配比下，处理R ∶ B=2 ∶ 7维生素C含量最高，达到531.60 mg/g，比其他处理增加了23.84%、44.31%、17.63%、9.88%、6.39%（表4）。试验结果表明，红蓝光配比中增大蓝光比例，可以促进生菜叶片中维生素C含量的积累，且维生素C含量以处理R ∶ B =2 ∶ 7最高。

2.4.4 硝态氮含量 随着栽培时间的延长，生菜叶片中的硝态氮含量表现上升的趋势，并以处理21 d时最高。在不同光质配比下，21 d时，生菜叶片中硝态氮含量以处理R ∶ B=2 ∶ 7最高，比对照R ∶ B=1 ∶ 1提高了45.11%（P<0.05）。试验结果表明，生菜叶片中硝态氮含量随着蓝光比例的增加而呈上升趋势，蓝光促进生菜叶片中硝态氮含量的积累，以处理R ∶ B=2 ∶ 7含量最高（表4）。

3 讨论与结论

3.1 光质对生菜生长的影响

光质对蔬菜作物有着促进生长发育和提高产量的重要作用[24]。朱永卉研究表明，植物的光合器官长时间受到光的控制，红光影响植物农艺性状，蓝光则控制植物光合色素合成及叶绿体的发育过程[25]。本试验结果表明，在相同光强下，红蓝配比中增大红光比例，生菜的株高、展开度、叶片数、根长、地上部鲜干质量、地下部鲜干质量、根冠比等生长指标都显著提高，表明在光强一致的情况下，红光促进生菜生长发育，与陈文昊等在生菜栽培上得到的结论[26]相似。

3.2 光质对生菜叶片光合色素含量的影响

叶绿素含量高低是衡量植物生长发育的一项重要指标[27-28]。闻婧等研究表明，各试验组总叶绿素含量随处理天数增加有上升趋势[29]。本试验结果表明，在栽培7～21 d期间，生菜叶片中的光合色素含量均随着栽培时间的延长而增加，栽培21 d时，各色素指标均有所下降，这与林魁在生菜上测得的结果[30]相一致，说明适当地增加红蓝光配比中红光比例可以促进叶绿素a合成，增加蓝光比例则有利于叶绿素b合成，但随着时间的延长，类胡萝卜素合成受到抑制。

3.3 光质对生菜叶片营养品质的影响

本次试验结果表明，随着栽培时间延长，不同红蓝光配比下生菜各营养指标总体呈上升趋势，与刘莎莎等在菠菜上栽培上得到的结果[31]相似。不同红蓝光配比下，可溶性糖含量随红光比例增加而增大，说明红光有利于可溶性糖分的积累，可能是红光下生长植物有较高的光合作用以及蓝光对植物叶绿体光合片层结构的破坏，导致光合速率的降低，从而影响植物的碳同化作用，导致可溶性糖质量分数下降[32-34]，与林小苹等研究结论[35]一致。随着蓝光比例的增大，生菜叶片中可溶性蛋白、维生素C、硝态氮含量随之增加，这与黄碧阳等在菠菜上得到的结论[36]相一致。

相同红蓝光配比条件下，随着处理天数的延长，生菜生物量、营养品质都显著提高。不同红蓝光配比条件下，增大红光比例促进生菜叶片数和根长的增加，显著提高生菜生物量的积累，有利于促进叶绿素a合成和可溶性糖的积累，而增大蓝光比例有利于叶绿素b合成、可溶性蛋白和维生素C含量的累积。经筛选，处理R ∶ B=6 ∶ 3为最佳植物工厂生菜栽培光源组合。

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