申健 劉德江 楊志 叢慧穎 田立娟

摘要 為了研究光照條件對(duì)龍芽楤木莖段水培中嫩芽生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響，先采用單因素試驗(yàn)進(jìn)行光照時(shí)間、光照強(qiáng)度及光質(zhì)對(duì)嫩芽生長(zhǎng)的研究，通過對(duì)萌芽時(shí)間、芽長(zhǎng)、鮮重和葉綠素含量的比較，篩選出較適宜光照條件。然后在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)，通過比較嫩芽鮮重、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性總糖和維生素C含量?jī)?yōu)化水培光照條件。結(jié)果表明，采用補(bǔ)光措施可以使嫩芽的萌發(fā)時(shí)間提前3 d，但光照時(shí)間、光照強(qiáng)度及光質(zhì)的不同對(duì)嫩芽萌發(fā)時(shí)間無顯著影響。光照強(qiáng)度是鮮重的主要影響因素，當(dāng)光照時(shí)間10 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)2∶1時(shí)，鮮重最大，為46.07 g。光質(zhì)是可溶性蛋白質(zhì)和可溶性總糖的主要影響因素，光照時(shí)間6 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)1∶2時(shí)，可溶性蛋白質(zhì)含量最大，為8.5 g/kg。光照時(shí)間10 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)2∶1時(shí)，可溶性總糖含量最大，為23.55 g/kg。光照時(shí)間是維生素C的主要影響因素，光照時(shí)間8 h、光照強(qiáng)度180 μmol/（2·s）、紅藍(lán)1∶2時(shí)，維生素C含量最大，為187.6 mg/kg。綜合考慮影響各指標(biāo)關(guān)鍵因素，可將龍芽楤木莖段水培光照條件設(shè)為光照時(shí)間8 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)2∶1或紅藍(lán)1∶2，培養(yǎng)30 d后采收。

關(guān)鍵詞 光照;龍芽楤木;水培;鮮重;品質(zhì)

中圖分類號(hào) S647? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）13-0044-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.13.012

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Light on the Growth and Quality of Hydroponics Buds in Stem of Aralia elata（Miq）Seem

SHEN Jian1，LIU De jiang1，YANG Zhi2 et al

（1. Life Sciences College，Jiamusi University，Jiamusi，Heilongjiang? 154007;2. Liaoning Agricultural Technical College，Yingkou，Liaoning? 115009）

Abstract In order to study the effects of light on the growth and quality of buds in stem of Aralia elata（Miq）Seem， the effects of light time， light intensity and light quality on the growth of buds were studied by single factor test. Through the comparison of germination time， bud length， fresh weight and chlorophyll content， more suitable light conditions were selected. Then， based on the results of single factor test， orthogonal test was used to optimize the light condition of hydroponics by comparing the fresh weight， soluble protein， soluble total sugar and vitamin C content. The results showed that light supplementation could advance the germination time by 3 days， but the light time， light intensity and light quality had no significant effect on the germination time. Light intensity was the main influencing factor of fresh weight. When the light time was 10 h， the light intensity was 150 μmol/（m2·s）， and the red and blue intensity was 2∶1， the fresh weight was the largest， which was 46.07 g. Light quality was the main factor affecting soluble protein and soluble total sugar. When the light time was 6 h， the light intensity was 150 μmol/（m2·s） and red and blue 1∶2， the soluble protein content was the largest， which was 8.5 g/kg. When the light time was 10 h， the light intensity was 150 μmol/（m2·s） and red and blue were 2∶1， the soluble total sugar content was the highest， which was 23.55 g/kg. Light time was the main factor affecting vitamin C. When the light time was 8 h，the light intensity was 180 μmol/（m2·s） and red and blue 1∶2， the content of vitamin C was the largest， which was 187.6 mg/kg. After comprehensive consideration of the key factors affecting each indicator， the light conditions of hydroponics in the stem of Aralia elata（Miq）Seem could be set as light time 8h， light intensity 150 μmol/（m2·s）， red and blue 2∶1 or red and blue 1∶2， and it could be harvested after 30 days of culture.

Key words Light;Aralia elata（Miq）Seem;Hydroponics;Fresh weight;Quality

龍芽楤木（Aralia elata （Miq）Seem），又名遼東楤木、刺老芽、刺嫩芽等，是五加科楤木屬多年生落葉小喬木或灌木植物[1]。龍芽楤木耐寒性強(qiáng)，適應(yīng)范圍廣，在我國(guó)多分布于黑龍江、吉林、遼寧、北京、河北等地，朝鮮、俄羅斯和日本也有少量分布[2]。龍芽楤木是一種藥食兩用植物。龍芽楤木的嫩芽營(yíng)養(yǎng)豐富，含蛋白質(zhì)、粗纖維、脂肪、糖類、維生素、微量元素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[3]，屬于山野菜中的珍品。龍芽楤木藥用保健價(jià)值極高，具有抗癌、活血化瘀、補(bǔ)氣安神、利尿消腫等功效，可以用來治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、糖尿病、慢性胃炎、肝炎及心肌缺血等疾病[4]。

龍芽楤木的嫩芽可以通過春季采摘和冬季莖段反季節(jié)生產(chǎn)2種途徑獲得。由于近年來野生資源逐漸減少，已經(jīng)無法滿足人們的需求，因此，越來越多的農(nóng)戶開始進(jìn)行人工栽培。在東北地區(qū)，人工栽培一般在4—5月采摘自然生長(zhǎng)的嫩芽，11—12月采用莖段水培技術(shù)，實(shí)行反季節(jié)生產(chǎn)[5]。這種人工栽培，兩季生產(chǎn)的模式，具有成本投入少、操作過程簡(jiǎn)單、易于推廣、見效快且經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

光是調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)重要的環(huán)境因子之一，不僅是植物生長(zhǎng)發(fā)育的能量來源，而且作為信號(hào)因子調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育。光周期、光照強(qiáng)度和光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成和積累均具有重要作用[6]。筆者采用普通熒光燈和LED組合燈作為光源，研究光照時(shí)間、光照強(qiáng)度和紅藍(lán)光質(zhì)的變化對(duì)龍芽楤木莖段水培芽的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)成分的影響，來探討適合其水培的光照條件，以期為龍芽楤木莖段反季節(jié)水培生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 供試材料為黑龍江省佳木斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)田種植3年的龍芽楤木植株。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 莖段采集與處理。

11月中旬，截取健壯、外皮完好、頂芽飽滿的枝條。挑選莖段粗細(xì)約1.2 cm的枝條剪成40 cm長(zhǎng)，保濕備用。試驗(yàn)前放入90 mg/kg赤霉素中浸泡24 h，然后10根捆綁成一捆，放入清水中以待萌發(fā)新芽[7]。

1.2.2 光照條件

1.2.2.1 光照時(shí)間。

以普通熒光燈作為光源，光照強(qiáng)度設(shè)定為100 μmol/（m2·s）。分別設(shè)置光照時(shí)間為0、4、8、12、16 h 5個(gè)處理，每個(gè)處理10根莖段，3次重復(fù)。

1.2.2.2 光照強(qiáng)度。以普通熒光燈作為光源，光照時(shí)間設(shè)定為8 h。分別設(shè)置光照強(qiáng)度為50、100、150、200、250 μmol/（m2·s）5個(gè)處理，每個(gè)處理10根莖段，3次重復(fù)。

1.2.2.3 光質(zhì)。以LED組合燈和普通熒光燈作為光源，光照強(qiáng)度設(shè)定為100 μmol/（m2·s），光照時(shí)間為8 h。分別設(shè)置光質(zhì)為紅藍(lán)1∶1、紅藍(lán)2∶1、紅藍(lán)1∶2、普通熒光燈4個(gè)處理，每個(gè)處理10根莖段，3次重復(fù)。

1.2.2.4 正交試驗(yàn)。

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用正交試驗(yàn)法，以光照時(shí)間、光照強(qiáng)度和光質(zhì)作為3個(gè)因素，選取3個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)。采用L9（33）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，具體因素與水平見表1。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

控制室內(nèi)溫度（20±2）℃，每隔3 d換1次水。觀察嫩芽萌發(fā)時(shí)間，以50%枝條發(fā)芽記為發(fā)芽時(shí)間。水培30 d后，每個(gè)處理隨機(jī)取5根枝條，用直尺測(cè)量嫩芽長(zhǎng)度，用電子天平測(cè)量嫩芽鮮重，用研磨法測(cè)定葉綠素含量，用考馬斯亮藍(lán)G250法測(cè)定可溶性蛋白含量，用蒽酮-硫酸比色法測(cè)定可溶性總糖含量，用紫外分光光度快速測(cè)定法測(cè)定維生素C含量[8-11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析 用 Excel 2007 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，用 SPSS 16.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照時(shí)間對(duì)龍芽楤木莖段水培芽生長(zhǎng)的影響 對(duì)水培龍芽楤木莖段進(jìn)行不同光照時(shí)間處理，觀察及測(cè)量嫩芽生長(zhǎng)情況，結(jié)果見表2。由表2可知，龍芽楤木室內(nèi)冬季水培時(shí)，采用普通熒光燈進(jìn)行補(bǔ)光，能夠縮短萌芽時(shí)間，促進(jìn)芽長(zhǎng)、鮮重和葉綠素含量的增加。額外補(bǔ)光可以使嫩芽萌發(fā)提前3 d，但光照時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)萌芽時(shí)間無顯著影響。隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，芽長(zhǎng)和鮮重呈先升后降的變化趨勢(shì)。光照時(shí)間8 h時(shí)，芽長(zhǎng)最長(zhǎng)，為16.8 cm，顯著高于其他處理。光照時(shí)間8和12 h 2個(gè)處理鮮重最大，顯著高于其他處理。葉綠素含量隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸上升，但8、12和16 h 3個(gè)處理間無顯著差異。綜合考慮，每天8 h為適宜的光照時(shí)間。

2.2 光照強(qiáng)度對(duì)龍芽楤木莖段水培芽生長(zhǎng)的影響 對(duì)水培龍芽楤木莖段進(jìn)行不同光照強(qiáng)度處理，觀察及測(cè)量嫩芽生長(zhǎng)情況，結(jié)果見表3。

由表3可知，不同光照強(qiáng)度對(duì)龍芽楤木莖段嫩芽萌發(fā)時(shí)間未產(chǎn)生不同影響，各處理萌芽時(shí)間均為6 d。芽長(zhǎng)隨著光照強(qiáng)度的增加逐漸降低，50和100 μmol/（m2·s） 2個(gè)處理芽長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于其他處理。鮮重和葉綠素含量均隨著光照強(qiáng)度的增加逐漸升高，但150、200和250 μmol/（m2·s） 3個(gè)處理間差異不顯著?？紤]到嫩芽過長(zhǎng)會(huì)提前放葉，生產(chǎn)中在嫩芽長(zhǎng)10～15? cm時(shí)采摘比較適宜。綜合考慮，150 μmol/（m2·s）為適宜的光照強(qiáng)度。

2.3 光質(zhì)對(duì)龍芽楤木莖段水培芽生長(zhǎng)的影響 對(duì)水培龍芽楤木莖段進(jìn)行不同光質(zhì)處理，觀察及測(cè)量嫩芽生長(zhǎng)情況，結(jié)果見表4。由表4可知，不同紅藍(lán)光質(zhì)比處理萌芽時(shí)間無顯著差異。不同紅藍(lán)光質(zhì)比處理對(duì)芽長(zhǎng)和葉綠素含量的影響相同，均表現(xiàn)為紅藍(lán)2∶1處理最好，顯著高于其他處理。紅藍(lán)1∶2處理結(jié)果最低，紅藍(lán)1∶1和普通熒光燈2個(gè)處理間無顯著差異。不同紅藍(lán)光質(zhì)比處理能顯著提高嫩芽的鮮重，各處理均顯著高于普通熒光燈處理。鮮重最大的處理是紅藍(lán)2∶1，為45.72 g。綜合考慮，在龍芽楤木莖段水培中紅藍(lán)2∶1為適宜的光質(zhì)處理。

2.4 正交試驗(yàn)優(yōu)化水培光照條件

采用正交試驗(yàn)，水培30 d后，在芽基部剪取嫩芽測(cè)量鮮重、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性總糖、維生素C含量等，結(jié)果見表5～8。

由表5可知，RB>RA>RC，說明試驗(yàn)所設(shè)3個(gè)因素中，對(duì)于嫩芽鮮重的影響順序?yàn)楣庹諒?qiáng)度（B）>光照時(shí)間（A）>紅藍(lán)光質(zhì)比（C）。最佳組合為A3B2C2，即光照時(shí)間10 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)2∶1時(shí)，鮮重最大，為46.07 g。

由表6可知，RC>RB>RA，說明試驗(yàn)所設(shè)3個(gè)因素中，對(duì)于嫩芽可溶性蛋白質(zhì)含量的影響順序?yàn)榧t藍(lán)光質(zhì)比（C）>光照強(qiáng)度（B）>光照時(shí)間（A）。最佳組合為A1B2C3，即光照時(shí)間6 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)1∶2時(shí)，可溶性蛋白質(zhì)含量最大，為8.5 g/kg。

由表7可知，RC>RA>RB，說明試驗(yàn)所設(shè)3個(gè)因素中，對(duì)于嫩芽可溶性總糖含量的影響順序?yàn)榧t藍(lán)光質(zhì)比（C）>光照時(shí)間（A）>光照強(qiáng)度（B）。最佳組合為A3B2C2，即光照時(shí)間10 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)2∶1時(shí)，可溶性總糖含量最大，為23.55 g/kg。

由表8可知，RA>RB>RC，說明試驗(yàn)所設(shè)3個(gè)因素中，對(duì)于嫩芽維生素C含量的影響順序?yàn)楣庹諘r(shí)間（A）>光照強(qiáng)度（B）>紅藍(lán)光質(zhì)比（C）。最佳組合為A2B3C3，即光照時(shí)間8 h、光照強(qiáng)度180 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)1∶2時(shí)，維生素C含量最大，為187.6 mg/kg。

3 結(jié)論與討論

植物照明技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)中重要組成部分，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生重要影響。LED作為新型光源，解決了傳統(tǒng)光源發(fā)光波長(zhǎng)單一、能耗大等缺點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)植物生長(zhǎng)需求對(duì)光照時(shí)間、光照強(qiáng)度、光質(zhì)等進(jìn)行調(diào)控，形成適宜植物生長(zhǎng)的最優(yōu)環(huán)境。且LED屬于冷光源，發(fā)熱量小，可以有效保護(hù)植物不被灼傷[12]。LED作為補(bǔ)光光源，在植物室內(nèi)培養(yǎng)中應(yīng)用越來越廣泛。

該試驗(yàn)結(jié)果表明，龍芽楤木莖段冬季水培時(shí)，光照時(shí)間、光照強(qiáng)度及光質(zhì)3個(gè)因素對(duì)嫩芽的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)成分均會(huì)產(chǎn)生一定的影響。單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，采用補(bǔ)光措施可以使嫩芽的萌發(fā)時(shí)間提前3 d，但光照時(shí)間長(zhǎng)短、光照強(qiáng)度大小及光質(zhì)的不同對(duì)嫩芽萌發(fā)時(shí)間早晚無顯著影響。趙佳明等[7]研究表明，對(duì)嫩芽萌發(fā)時(shí)間影響較大的因素是赤霉素浸泡時(shí)間和赤霉素濃度。說明采用赤霉素打破枝條休眠后即可萌發(fā)，光照條件對(duì)萌芽時(shí)間影響不大。光照時(shí)間、光照強(qiáng)度和光質(zhì)對(duì)芽長(zhǎng)、鮮重和葉綠素含量產(chǎn)生顯著影響。

正交試驗(yàn)結(jié)果表明，光照強(qiáng)度是鮮重的主要影響因素，當(dāng)光照時(shí)間10 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)2∶1時(shí)，鮮重最大，為46.07 g。Fu等[13]研究發(fā)現(xiàn)，生菜的地上部分鮮重隨著光強(qiáng)的增加先上升再下降，400～600 μmol/（m2·s）是較優(yōu)區(qū)間。李思靜[14]研究發(fā)現(xiàn)LED紅藍(lán)復(fù)合光的100～150 μmol/（m2·s）光強(qiáng)是先鋒橙和紅桔的適宜光強(qiáng)范圍。孟淑娥等[15]研究表明在龍芽楤木整個(gè)水培期間給予弱光照，效果較好。不同植物適宜光照強(qiáng)度不同，差異較大。相比較而言，龍芽楤木莖段水培中需要的光照強(qiáng)度相對(duì)較低。

研究表明，紅色LED能夠通過促進(jìn)植物可溶性糖、淀粉等碳水化合物的代謝和積累進(jìn)而提高作物的生長(zhǎng)量。而藍(lán)光多被認(rèn)為參與植物葉綠體光合色素合成以及光形態(tài)建成等方面，有利于提高蛋白質(zhì)和維生素C含量[16]。Lin等[17]研究表明，紅、藍(lán)、白光組合顯著提高了生菜的生長(zhǎng)、發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、外觀和食用品質(zhì)等。該試驗(yàn)結(jié)果表明光質(zhì)是可溶性蛋白質(zhì)和可溶性總糖的主要影響因素，光照時(shí)間6 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)1∶2時(shí)，可溶性蛋白質(zhì)含量最大，為8.5 g/kg。光照時(shí)間10 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)2∶1時(shí)，可溶性總糖含量最大，為23.55 g/kg。由此可知，紅光比例高有利于可溶性總糖的形成，而藍(lán)光比例高有利于可溶性蛋白質(zhì)的形成。這與前人研究結(jié)果一致。

研究表明，采用藍(lán)光、紅光以及紅藍(lán)組合光源均能不同程度上提高植物維生素C含量及其抗氧化活性[18-19]。然而該試驗(yàn)結(jié)果表明，光照時(shí)間是維生素C的主要影響因素，作用大于光質(zhì)。光照時(shí)間8 h、光照強(qiáng)度180 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)1∶2時(shí)，維生素C含量最大，為187.6 mg/kg。

生產(chǎn)實(shí)踐中可以根據(jù)實(shí)際需要選擇適宜光照條件。綜合考慮各指標(biāo)影響關(guān)鍵因素，可將龍芽楤木莖段水培光照條件設(shè)為光照時(shí)間8 h、光照強(qiáng)度150 μmol/（m2·s）、紅藍(lán)2∶1或紅藍(lán)1∶2，培養(yǎng)30 d后采收。

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