李聰聰，吉家曾，陳增舉，丁慧霞，彭旭

(廣州市八斗農(nóng)業(yè)科技有限公司，廣東 廣州 510000)

光作為植物生長發(fā)育必不可少的環(huán)境因子，對(duì)蔬菜生長發(fā)育和品質(zhì)有重要影響。其中，光質(zhì)是光環(huán)境的重要組成部分，對(duì)植物的生長發(fā)育[1]，形態(tài)建成[2]，生理生化特性[3]，產(chǎn)量和品質(zhì)[4]等均有調(diào)控作用，紅光和藍(lán)光是植物生長所需最主要的兩種單色光[5]。研究表明，紅藍(lán)復(fù)合光比單色光更能促進(jìn)植物的生長發(fā)育[6-8]。關(guān)于不同比例紅藍(lán)光組合光對(duì)小白菜[9]、黃瓜[10]、番茄[11]、生菜[12]等蔬菜的生長影響均有報(bào)道。

紫葉生菜和紅葉生菜是植物工廠中大規(guī)模種植的一類重要生菜，其相比于普通綠葉生菜具有獨(dú)特的營養(yǎng)成分，營養(yǎng)價(jià)值更高，而且色澤鮮艷多變，觀賞性價(jià)值較好[13]。而光質(zhì)對(duì)生菜的顏色有很大影響，紅藍(lán)光[14-15]、UV-A及UV-B[16-17]對(duì)花青素含量會(huì)有較大的影響。因此，需要對(duì)有色生菜適宜光質(zhì)配方進(jìn)行研究。因此本試驗(yàn)以紅葉生菜和紫葉生菜為研究對(duì)象，通過不同的紅藍(lán)光質(zhì)配比，研究光質(zhì)對(duì)有色生菜生長，色澤及營養(yǎng)品質(zhì)的影響，為有色生菜在植物工廠的生產(chǎn)種植提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。

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(fā)，含紅光(650～660 nm)和藍(lán)光(450～460 nm)2種光質(zhì)，每種光質(zhì)燈珠均勻分布，并可單獨(dú)調(diào)控光強(qiáng)。

試驗(yàn)于2019年5月17日至6月10日在廣州市八斗農(nóng)業(yè)栽培實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。生菜種子在海綿塊上播種，15 d后選擇3葉1心的長勢(shì)一致幼苗移至水培槽中(55 cm×37 cm×7 cm)，每個(gè)水培槽種植6株。營養(yǎng)液選用華南農(nóng)業(yè)大學(xué)葉菜B配方。

1.2 處理設(shè)計(jì)

根據(jù)紅藍(lán)光質(zhì)配比(R/B)不同，設(shè)3個(gè)不同光質(zhì)處理，T1為R/B=4，T2為R/B=2，T3為R/B=1。各處理的總光強(qiáng)均為200 μmol·m-2·s-1。栽培實(shí)驗(yàn)室溫度保持在(25±1)℃，光照周期為12 h·d-1。每處理重復(fù)3次，24 d后取樣測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

每處理隨機(jī)選取3株生菜，分別測(cè)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(shù)，花青素含量測(cè)定參照徐金瑞[18]的方法?？扇苄蕴呛繙y(cè)定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法，Vc含量測(cè)定采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定，游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法，均參照文獻(xiàn)[19]，每處理測(cè)定3次。采用Excel 2007和SAS8.2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)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(lán)光比例的增加而顯著減少，3個(gè)處理間差異顯著。地下鮮重及地上干重均隨著藍(lán)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(gè)處理差異顯著。地下鮮重，地上干重及地下干重三個(gè)處理間均無顯著差異。

表1 不同光質(zhì)配比對(duì)2種葉色生菜的生物量的影響

注：同品種同列數(shù)據(jù)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(duì)兩種葉色生菜生長指標(biāo)的影響

由表2可知，紅邊生菜株高隨著藍(lán)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(shí)最大，與T2、T3之間差異顯著。胭脂生菜的株高隨著藍(lán)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(zhì)對(duì)葉寬影響不顯著。光質(zhì)變化對(duì)2種生菜的葉片數(shù)均無顯著影響。

表2 不同光質(zhì)配比對(duì)兩種葉色生菜生長指標(biāo)的影響

2.3 對(duì)兩種葉色生菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表3可知，光質(zhì)對(duì)兩種葉色生菜品質(zhì)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?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量隨藍(lán)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(lán)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(lán)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(shí)顯著低于T1、T2；可溶性蛋白含量隨藍(lán)光比例增加而增加，T1與T3之間差異顯著；Vc含量隨著藍(lán)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(zhì)配比對(duì)兩種葉色生菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.4 對(duì)兩種葉色生菜花青素含量的影響

由圖1可知，隨著藍(lán)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(zhì)配比對(duì)兩種葉色生菜花青素含量的影響

3 小結(jié)與討論

對(duì)于大多數(shù)作物來說，紅光和藍(lán)光是最基本的生長光譜，因此，對(duì)植物生物量非常重要。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩種葉色生菜地上鮮重均在R/B=4時(shí)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(fā)現(xiàn)，相比白光處理，紅藍(lán)復(fù)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(fā)現(xiàn)，青菜鮮重在以紅光為主的紅藍(lán)復(fù)合光下明顯高于以藍(lán)光為主的紅藍(lán)復(fù)合光；余意等[23]發(fā)現(xiàn)綠葉生菜在紅藍(lán)光比例相同時(shí)鮮重最大；陳鵬濤等[24]發(fā)現(xiàn)紅光比例大于藍(lán)光時(shí)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(guān)，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(fā)育。劉丹等[25]研究不同紅藍(lán)比光質(zhì)對(duì)溫室黃瓜幼苗生長的影響發(fā)現(xiàn)，增加紅光比例能增大葉面積；張珂嘉等[26]研究發(fā)現(xiàn)，紅光處理下奶油生菜葉面積最大。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，紅光比例最高時(shí)，葉片長寬均最大，與上述研究結(jié)果類似，也進(jìn)一步表明紅光可通過提高葉面積來增加生物量。光質(zhì)對(duì)植株的株高有著重要調(diào)控作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種生菜的株高均隨著藍(lán)光比例的增加而顯著性增加。已有研究表明，紅光能促進(jìn)莖的伸長，并可引起植株徒長，藍(lán)光抑制株高增加[27]。紅光比例大于藍(lán)光比例時(shí)有利于株高增加，藍(lán)光比例大于紅光時(shí)有利于增加莖粗[28]。

光質(zhì)能影響植物的許多生理過程，從而對(duì)植物的營養(yǎng)品質(zhì)有較大影響。通常認(rèn)為，紅光有利于碳水化合物的積累，促進(jìn)可溶性糖含量的合成，但不利于可溶性蛋白的積累，而藍(lán)光能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)合成[29-30]。本試驗(yàn)研究也發(fā)現(xiàn)，隨著藍(lán)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(zhì)及游離氨基酸含量增加。胭脂生菜在R/B=1時(shí)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(guān)酶活性，影響作物對(duì)碳水化合物的吸收，從而提高可溶性糖含量[31]。藍(lán)光促進(jìn)了線粒體呼吸和初級(jí)氮代謝酶活性，為蛋白質(zhì)合成提供了充足的碳架和氮源，從而促進(jìn)了可溶性蛋白質(zhì)含量[32]。高勇等[33]研究發(fā)現(xiàn)，紫葉胭脂生菜Vc含量隨藍(lán)光增加而增加。本試驗(yàn)結(jié)果與之有差異，紫葉胭脂生菜Vc含量隨藍(lán)光比例增加略微上升，紅邊生菜Vc含量隨藍(lán)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(guān)，且花青素具有強(qiáng)的抗氧化能力，可幫助人類預(yù)防癌癥等疾病[34]，因此，花青素含量對(duì)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(jìn)植物體內(nèi)花青素含量的增加，這可能是因?yàn)榧t光促進(jìn)可溶性糖含量的積累，而花青素大部分結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因的表達(dá)都受到糖的調(diào)控[33]。藍(lán)光是調(diào)控花青素基因的有效光質(zhì)。劉曉英[35]研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光可誘導(dǎo)類黃酮和花青素的積累，增大藍(lán)光比例能促進(jìn)番茄果實(shí)中番茄紅素和類黃酮的形成。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著藍(lán)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(lán)光比例的影響。現(xiàn)已有研究表明，UV-A、UV-B[16-17]對(duì)植物的花青素含量及其他抗氧化物質(zhì)均有顯著影響，因此，需要探討在紅藍(lán)復(fù)合光中添加一定的紫外光對(duì)觀賞性生菜的影響。

綜上所述，兩種葉色生菜在R/B為4時(shí)生物量最大，株高最高，可溶性糖含量最高。在R/B為1時(shí)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(chǎn)過程中，需根據(jù)不同目的在不同階段選擇適宜的光配方。