不同LED光质对生菜生长和营养品质的影响

摘要：在玻璃温室条件下，采用土培盆栽的方法栽培生菜，于采收前在人工光照培养箱内用不同光质的发光二极管（LED）光源进行6 d连续光照处理（光周期为24 h），探讨了采收前不同光质LED连续光照处理对土培生菜生长及营养品质的影响。结果表明，白光处理下生菜的地上部生物量最小，蓝光处理的地上部生物量最大，红光居中。不同光质处理对生菜叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均无显著影响。与白光相比，红光和蓝光处理显著降低了生菜地上部分硝酸盐的含量，而红蓝光处理的生菜地上部分硝酸盐的含量略低于白光处理。4种光质处理中，以红蓝光处理的VC含量最高，红光处理次之，白光和蓝光处理最低。另外，与白光处理相比，红光处理显著提高了生菜地上部的花青素含量，蓝光处理生菜地上部花青素含量最低，白光处理与红蓝光处理略高。总之，采收前以LED红光或红蓝光进行连续光照处理，对提高设施土培生菜的营养品质的效果较好。

关键词：发光二极管（LED）；光质；连续光照；营养品质；采收前

在设施栽培条件下，叶菜（菠菜、生菜、韭菜、油菜等）常因氮肥用量大、弱光寡照频发等原因导致硝酸盐累积、叶菜产品的营养品质低劣，对人们的饮食健康造成严重的危害。研究表明，增加光照，尤其是采收前增加光照有利于降低土培叶菜的硝酸盐含量，提高营养品质[1-2]。McCall和Willumsen[1]研究了补光对温室土培生菜生长和硝酸盐含量的影响，结果表明补光促进了生菜的生长，降低了生菜的硝酸盐含量。究其原因，高光强下硝酸还原酶的活性较高，有利于降低叶菜中硝酸盐的积累水平；同时，高光强条件下光合产物蔗糖浓度增加，可替代生菜汁液中的硝态氮离子调节渗透势，促进了累积硝态氮离子的同化代谢。周晚来等[2]采用荧光灯对水培生菜在采收前进行3 d的连续光照处理，结果表明连续光照处理提高了水培生菜的营养品质和产量。因此，采收前连续光照处理是降低叶菜硝酸盐含量，提高叶菜营养品质的有效方法。然而，不同光质采收前的连续光照处理对叶菜营养品质的研究较少。

发光二极管（Light emitting diode，LED）作为第4代新型照明光源，不仅具有体积小、寿命长、耗能低、低发热等优点[3-4]，而且还能根据植物生长需要进行发光光谱的精确配置，实现传统光源无法替代的节能、环保和空间高效利用等功能[5]，被认为是21世纪农业与生物领域最有前途的人工光源[6]。周晚来[7]在采收前2～3 d，采用LED光源对水培生菜进行连续光照处理，结果使生菜硝酸盐含量显著降低，VC和可溶性糖含量提高，大幅度地提高了生菜的营养品质。然而，有关不同LED光质对土培叶菜硝酸盐含量和营养品质调控作用的研究尚无报道。为了明确不同LED光质采收前连续光照处理对土培生菜营养品质的影响，笔者设置了4种光质进行采收前连续光照处理，研究对土培生菜生长和营养品质的影响，以期为设施叶菜的优质高效生产提供科学依据。

1?材料和方法

1.1?试验材料

生菜品种为意大利生菜。土壤取自大兴区庞各庄镇农田，风干过筛后备用。

1.2?试验方法

试验共设4个处理，包括白光、红光、蓝光和红蓝光（红光与蓝光光强比例为4∶1）处理，每个处理重复3次，共12盆。出苗后间留5株，培养期间浇灌含有7.5 mmol/L硝态氮的全营养液，使得施用到土壤中的硝态氮累积浓度达到200 mg/kg水平。营养液基础营养组成为（mmol/L）：0.5 Ca（NO3）2，0.75 K2SO4，0.5 KH2PO4，0.1 KCl，0.65 MgSO4，1.0×10-3 H3BO3，1.0×10-3 MnSO4，1.0×10-4 CuSO4，1.0×10-3 ZnSO4，5×10-6 （NH4）6Mo7O24，0.1×10-6 EDTA-Fe。生菜于2012年4月14日种植，每盆用土2.9 kg。培养到6月5日，随机选取3盆移入人工光照培养箱进行LED光质处理。连续光照处理6 d，生菜不同光质的受光强度均为200 ?mol/（m2·s）。6月12日取样测定各项指标。

生菜收获后测定地上部生物量，地上部叶片光合色素含量的测定采用80%丙酮浸提-分光光度法。地上部硝酸盐含量采用浓硫酸-水杨酸法测定，VC含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定[8]。类黄酮与花青素含量的测定采用甲醇-盐酸浸提比色法，其含量以吸光度值与鲜质量的比值来表示（OD/g），类黄酮含量用OD325/g来表示，花青素含量用OD530/g与OD600/g的差值来表示，即（ΔOD）/g[9]。

2?结果与分析

2.1?不同光质处理对生菜生长与叶片光合色素含量的影响

由表1可知，不同光质处理影响了生菜的地上部生长，白光处理的生菜地上部生物量最小，蓝光处理的地上部生物量最大，红光居中。不同光质处理对生菜叶片的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均无显著影响。

2.2?不同光质处理对营养品质的影响

由表2可知，不同光质处理对生菜地上部营养品质指标如硝酸盐、VC和花青素含量具有显著影响，但对类黄酮含量无显著影响。数据表明，与白光相比，红光、蓝光处理显著降低了生菜地上部分硝酸盐的含量，而红蓝光处理的生菜地上部分硝酸盐含量略低于白光处理。4种光质处理中，红蓝光处理的VC含量最高，红光处理次之，白光处理和蓝光处理最低。与白光处理相比，红光处理显著提高了生菜地上部分的花青素含量，4种光质处理中蓝光处理生菜地上部花青素含量最低，白光与红蓝光略高。

3?结论

研究结果表明，采收前对设施土培生菜进行连续光照处理，有利于提高叶菜营养品质；不同LED光质连续光照处理对调控土培生菜的效果影响不同，采用红光或红蓝光进行连续光照处理对提高设施土培生菜的营养品质效果最好。

参考文献

[1] McCall D， Willumsen J. Effects of nitrogen availability and supplementary light on the nitrate content of soil-grown lettuce[J].The Journal of Horticultural Science & Biotechnology，1999，74（4）：458-463.

[2] 周晚来，刘文科，闻婧，等.短期连续光照下水培生菜品质指标变化及其关联性分析[J].中国生态农业学报，2011，19（6）：1319-1323.

[3] Choi Y W， Ahn C K， Kang J S， et al. Growth， photomorphogenesis， and photosynthesis of perilla grown under red， blue light emitting diodes and light intensities[J]. Horticultural Science，2003，44（3）：281-286.

[4] Guo S X， Liu W， Ai Y， et al. Development of an improved ground-based phototype of space plant-growing facility[J]. Advances in Space Research，2008，41（5）：736-741.

[5] 杨其长.LED在农业与生物产业的应用与前景展望[J].中国农业科技导报，2008，10（6）：42-47.

[6] Kim S J， Hahn E J， Heo J W， et al. Effects of LEDs on net photosynthetic rate， growth and leaf stomata of chrysanthemum plantlets in vitro[J]. Scientia Horticulturae，2004，101：143-151.

[7] 周晚来.采收前短期连续光照降低水培生菜硝酸盐含量的效果研究[D].北京：中国农业科学院研究生院，2011.

[8] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000：125-127.

[9] 曹建康，姜微波，赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京：中国轻工业出版社，2007.