樊小雪，宋 波，徐 海，索 歡，徐志剛，袁希漢，陳龍正*

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，江蘇南京 210014；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇南京 210095)

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不同LED光質(zhì)對(duì)小白菜品質(zhì)的影響

樊小雪1，宋 波1，徐 海1，索 歡1，徐志剛2，袁希漢1，陳龍正1*

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，江蘇南京 210014；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇南京 210095)

摘要[目的]研究不同LED光質(zhì)對(duì)小白菜品質(zhì)的影響，為提高葉菜類的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)提供理論支持。[方法] 以鏑燈為對(duì)照，設(shè)置4種不同光譜能量分布的LED光質(zhì)處理，即紅光、藍(lán)光、綠光、紅藍(lán)組合光(紅光∶藍(lán)光=6∶1)處理，觀測(cè)不同處理下的小白菜生長(zhǎng)情況。[結(jié)果]紅藍(lán)組合光處理下，小白菜鮮重和干重最大，磷、鉀含量最高，亞硝酸鹽含量最低；粗蛋白含量在藍(lán)光處理下最高。[結(jié)論] 紅藍(lán)組合光是適合小白菜生長(zhǎng)的光源，可應(yīng)用于作物的生產(chǎn)栽培中。

關(guān)鍵詞LED；光質(zhì)；小白菜；品質(zhì)

蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹参镄允澄铮鼮槿祟愄峁┒喾N必需的氨基酸以及豐富的維生素、礦物質(zhì)和纖維素。同時(shí)，蔬菜也是一種亞硝酸鹽含量較高的作物，是人類吸收亞硝酸鹽的主要來(lái)源，尤其是莖葉類蔬菜[1]。根據(jù)其周期生產(chǎn)和設(shè)施栽培的特點(diǎn)，調(diào)控設(shè)施環(huán)境逐漸成為降低硝酸鹽含量的重要手段。光是設(shè)施栽培中的限制環(huán)境因素之一，因此研究光照這一特定影響因子對(duì)小白菜品質(zhì)的影響，對(duì)葉菜設(shè)施化栽培的周期生產(chǎn)具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)降低蔬菜硝酸鹽含量的方法研究主要集中在調(diào)節(jié)植物養(yǎng)分供應(yīng)，如改變氮素濃度和氮素形態(tài)[2]、調(diào)節(jié)氮磷鉀比例[3]、添加微量元素[4]等方面。但是以上肥料措施調(diào)節(jié)降低蔬菜硝酸鹽含量存在許多不足之處，例如氮肥施用時(shí)間十分重要[5]，施肥和收獲之間需要有一個(gè)合適的安全間隔期，追施氮肥需要尋找到不同蔬菜收獲上市的安全期[6]。雖然施用鉀可以減少蔬菜硝酸鹽含量，但是鉀的作用只有在氮和鉀平衡時(shí)才能發(fā)揮[7]。葉菜中亞硝酸鹽含量的高低已成為評(píng)估其安全價(jià)值的重要指標(biāo)[8]。光質(zhì)是影響葉菜品質(zhì)指標(biāo)的重要因素之一，借助現(xiàn)代設(shè)施中光源調(diào)控技術(shù)提高植株對(duì)硝酸鹽的同化能力，從而獲得低硝酸鹽積累產(chǎn)品是十分有效的方法[9]。目前關(guān)于光質(zhì)對(duì)葉菜中亞硝酸鹽含量及其他品質(zhì)的影響報(bào)道較少，鑒于此，筆者以小白菜為材料，研究不同LED光質(zhì)對(duì)其品質(zhì)的影響，旨在為安全有效地提高葉菜類的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)提供理論支持。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試小白菜品種為“特矮青”，由南京綠領(lǐng)種苗有限公司提供。當(dāng)幼苗第2片真葉完全展開(kāi)時(shí)，選取形態(tài)、長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽入營(yíng)養(yǎng)缽(長(zhǎng)6 cm×寬6 cm×高10 cm)中，基質(zhì)選用草炭+蛭石+珍珠巖(1V∶1V∶1V)，置于不同LED光源下，以鏑燈為對(duì)照。保持溫度為20～26 ℃，光照強(qiáng)度為150 μmol/(m2·s)，光周期為12 h/ d。每天用園試配方營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行澆灌，每缽澆80 ml營(yíng)養(yǎng)液。生長(zhǎng)30 d待測(cè)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)LED光源系統(tǒng)由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制，以日光色鏑燈(LZ400D/H)作為對(duì)照，設(shè)置不同光譜能量分布的LED光質(zhì)處理，即紅光、藍(lán)光、綠光、紅藍(lán)組合光(紅光∶藍(lán)光=6∶1)處理，各處理光譜能量分布的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法隨機(jī)選取5株植物樣品，設(shè)3次重復(fù)。干重測(cè)定是將植株置85 °C烘箱中烘干至恒重，用電子天平進(jìn)行稱重；測(cè)定粗蛋白含量時(shí)先用微量凱氏定氮法測(cè)定樣品中全氮含量[10]，然后換算成粗蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(干重)，換算因數(shù)采用6.25[11]；亞硝酸鹽含量測(cè)定根據(jù)秦遂初[12]的方法；全磷含量和全鉀含量測(cè)定根據(jù)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室的方法，使用島津 ICP-1000Ⅱ光譜儀進(jìn)行測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)處理采用Microsoft excel 2003和SPSS 16.0系統(tǒng)進(jìn)行一維方差分析(ANOVA)，采用Tukey和Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同LED光質(zhì)對(duì)小白菜生物量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響由表2可知，不同LED光質(zhì)對(duì)小白菜生物量的影響有顯著差異。植株鮮量和干量在紅藍(lán)組合光處理下最大，其數(shù)量均是對(duì)照的2倍之多。鮮重在對(duì)照下最小，干重在綠光處理下最小。植株粗蛋白含量在藍(lán)光處理下顯著高于其他處理，表現(xiàn)為藍(lán)光處理>紅藍(lán)組合光處理>紅光處理>對(duì)照>綠光處理，說(shuō)明藍(lán)光LED促進(jìn)小白菜粗蛋白含量增加效果最顯著。磷和鉀是植物體內(nèi)重要的礦質(zhì)元素，藍(lán)光及紅藍(lán)組合光處理下磷、鉀含量均顯著高于對(duì)照。紅光LED和綠光LED處理下鉀的含量均顯著低于對(duì)照，磷的含量與對(duì)照差異不顯著。

表1　不同LED光譜能量分布的技術(shù)參數(shù)

2.2不同光質(zhì)對(duì)小白菜葉片亞硝酸鹽含量的影響由圖1可知，不同光質(zhì)處理的亞硝酸鹽含量差異顯著，紅藍(lán)組合光處理下亞硝酸鹽含量最低，對(duì)照的亞硝酸鹽含量最高；綠光LED處理下亞硝酸鹽含量與對(duì)照差異不顯著；紅光LED和藍(lán)光LED處理下亞硝酸鹽含量顯著降低。亞硝酸鹽含量表現(xiàn)為對(duì)照>綠光處理>紅光處理>藍(lán)光處理>紅藍(lán)組合光處理。

表2　不同LED光質(zhì)對(duì)小白菜生物量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases indicated significant differences among treatments(P<0.05).

圖1　不同LED光質(zhì)對(duì)小白菜亞硝酸鹽含量的影響Fig.1　Effects of LED light quality on the nitrite content of pakchoi

3結(jié)論與討論

(1)蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是構(gòu)成各種酶活性的重要成分。該研究發(fā)現(xiàn)小白菜粗蛋白含量在藍(lán)光處理下最高，其次是紅藍(lán)組合光處理，說(shuō)明這2種光處理對(duì)蛋白質(zhì)合成與積累有利。張立偉等[13]發(fā)現(xiàn)藍(lán)光下豌豆苗的可溶性蛋白含量最高，史宏志等[14]也認(rèn)為，提高藍(lán)光比例可以促進(jìn)煙葉的氮代謝，使葉片蛋白質(zhì)含量提高。

(2)磷在植物的能量代謝、糖分代謝、酶促反應(yīng)和光合作用等過(guò)程中起至關(guān)重要的作用[15]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，藍(lán)光及紅藍(lán)組合光處理下磷的含量均較高，這與陳嫻等[16]在韭菜上的研究結(jié)果是一致的。

(3)鉀能夠增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)外界環(huán)境的調(diào)節(jié)作用，有助于增加植物的抗逆性。該試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紅藍(lán)組合光及藍(lán)光處理對(duì)不結(jié)球白菜體內(nèi)鉀元素含量有明顯促進(jìn)作用，陳嫻等[16]在關(guān)于韭菜的研究中也有相似報(bào)道。

(4)亞硝酸鹽含量是一項(xiàng)評(píng)價(jià)蔬菜品質(zhì)的衛(wèi)生指標(biāo)，蔬菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與亞硝酸鹽含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。該試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，含有一定量的藍(lán)光光譜就可以促進(jìn)硝酸鹽代謝分解。紅藍(lán)組合光處理的光譜中含有紅光和藍(lán)光，可能是光敏色素和隱花色素共同協(xié)調(diào)控制的結(jié)果，有效激活亞硝酸鹽代謝過(guò)程的酶活和基因表達(dá)。

綜上所述，紅藍(lán)組合光處理的小白菜生物量及粗蛋白等各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量均較高，且安全品質(zhì)顯著提高，較對(duì)照及各種單色LED光處理有明顯優(yōu)勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，紅藍(lán)組合光是應(yīng)用于設(shè)施中綜合提高植物產(chǎn)品品質(zhì)的理想光源。

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Effects of Different LED Lights on the Quality of Pakchoi

FAN Xiao-xue, SONG Bo, XU Hai,CHEN Long-zheng*et a

(Jiangsu Academy of Agricultural Science, Nanjing, Jiangsu, 210014)

Abstract[Objective] To research the effects of different LED lights on the quality and safety of pakchoi, and to provide theoretical support for improving leafy vegetable nutrition and safety. [Method]With seedlings under dysprosium lamp as control, four LED light treatments were designed with different spectral energy distributions, which were red light, blue light, green light, and combination of red and blue light (red light∶blue light =6∶1).[Result]Under the treatment of combination of red and blue light, the fresh mass, dry mass and the content of phosphorus and potassium were the greatest, whereas the content of nitrite was the lowest. The content of crude protein was the highest under blue light. [Conclusion]The combination of red and blue light is the effective light source for growth of pakchoi, and can be used in the production and cultivation of crops.

Key wordsLED; Light quality; Pakchoi; Quality

基金項(xiàng)目農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201403032)。

作者簡(jiǎn)介樊小雪(1983- )，女，山東淄博人，博士，從事蔬菜育種與生理生態(tài)研究。*通訊作者，副研究員，博士，從事蔬菜遺傳育種研究。

收稿日期2016-02-22

中圖分類號(hào)S 634.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)10-018-02