不同比例LED光源对生菜生长相关特性的影响_潘江伟.pdf

不同比例 LED 光源对生菜生长相关特性的影响潘江伟1,廖 敏1,武 恒2,吕梦冉1,张永梅1,田胜尼1(1.安徽农业大学生命科学学院,安徽合肥 230036;2.安徽农业大学林学与园林学院,安徽合肥 230036)摘要 以生菜为试验材料,以 LED 灯板为人工灯源,探究红、蓝、白、绿光源在 3 种不同组合和比例下(T1,RB W=313;T2,R B W=311;T3,RBG=831)对生菜水培品质、形态以及光合特性的影响。结果表明,T3模式下生菜地上部重量、地下部重量、叶片数、全株重量高于其他模式。总体而言 T3模式下生菜的生长情况最佳;T2模式下的生菜叶绿素 a 含量、叶绿素 b 含量、叶绿素总含量、类胡萝卜素含量以及净光合速率高于其他模式,而生菜的胞间二氧化碳浓度 T3模式高于其他模式,生菜的蒸腾速率以及气孔导度 T1模式高于其他模式,说明 T2模式下生菜的光合特性最佳。T2模式下生菜的可溶性蛋白含量最高,T3模式下生菜的可溶性糖含量最高,总体而言T3模式下生菜的品质显著高于其他处理。综合分析得出 T3模式(RBG=831)的光源处理是生菜生产最佳的组合。关键词 LED;生菜;品质;光合特性中图分类号 S626 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2023)03-0034-03doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2023.03.007 开放科学(资源服务)标识码(OSID):Effects of Different Proportions of LED Light on Growth-related Characteristics of LettucePAN Jiang-wei1,LIAO Min1,WU Heng2 et al(1.College of Life Sciences,Anhui Agricultural University,Hefei,Anhui 230036;2.School of Forestry and Landscape Architecture,Anhui Agricultural University,Hefei,Anhui 230036)Abstract Lettuce was used as experimental material and LED light board was used as artificial light source.The effects of red,blue,white and green light sources(T1,RBW=313;T2,R BW=311;T3,RBG=831)on the hydroponic quality,morphology and photosyn-thetic characteristics of lettuce were studied.The results showed that aboveground weight,underground weight,leaf number and whole plant weight of lettuce in T3 mode were higher than those in other modes.In general,the growth of lettuce was the best in T3 mode.The chlorophyll a content,chlorophyll b content,total chlorophyll content,carotenoid content and net photosynthetic rate of lettuce in T2 mode were higher than those in other modes,while the intercellular carbon dioxide concentration of lettuce in T3 mode was higher than those in other modes,and the transpiration rate and air pore conductivity of lettuce in T1 mode were higher than those in other modes.It showed that the photosynthetic characteristics of lettuce were the best in T2 mode.The soluble protein content of lettuce in T2 mode was the highest,and the soluble sugar of lettuce in T3 mode was the highest.In general,the quality of lettuce in T3 mode was significantly higher than that in other treatments.Comprehensive analysis shows that the light source treatment of T3 mode(RBG=831)is the best combination treatment for lettuce pro-duction.Key words LED;Lettuce;Quality;Photosynthetic characteristics基金项目 湿地生态保护与修复安徽省重点实验室(安徽大学)开放基金(AKLWEPR-K-2020-03);安徽省重点研究与开发项目(806136580060)。作者简介 潘江伟(1995),女,安徽安庆人,硕士研究生,研究方向:农艺与种业。通信作者,副教授,博士,从事植物资源开发与利用研究。收稿日期 2022-03-25 光在植物生长过程中起着关键作用,决定它们的光形态发生和光合作用速率1。同时,光作为植物的最终能源与信号物质,影响设施内蔬菜的生长发育、形态建成、生理代谢、产量和品质等2。到达植物的光谱成分通过植物感光细胞的参与影响它们的生长和发育3。随着发光二极管的出现及其在园艺设施中的广泛应用,使用固态照明系统的绿、黄光的功能已经逐渐显现3。目前作物栽培的光源采用基于发光二极管的红蓝组合光源,能有效地促进叶片光合作用。然而,缺乏绿灯可能对作物生长不利,因为绿灯在植物发育中起着重要作用4。生菜(Lactuca sativa var.ramosa)是一种全球性蔬菜,在植物工厂中应用广泛5。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6。笔者以LED 红蓝绿白光为试验光源,研究不同光源配比对生菜生长及生理特性的影响,探究在红蓝光中介入绿光对生菜的影响,旨在为生菜在植物工厂中光组合的选择提供理论依据。1 材料与方法1.1 试验材料 供试材料为生菜种子,于 2021 年 9 月 1 日从寿禾种业种子公司购入。1.2 试验方法 以生菜种子为试验材料,营养液采用霍格兰配方营养液,播种日期为 2021 年 9 月 8 日,定植 LED 栽培架时间为9 月14 日。光强设置为100 cd,LED 光质配比分别为 RBW=313、RBW=311、RB G=831这 3 个模式。光照培养架层高为 30 cm 的栽培架。光源固定于培养架顶部,距离植株 30 cm。培养架之间不透光,每个光源之间用纸板隔开遮挡,以防止外界光源对试验产生影响。每天照光 12 h(08:0020:00),白天温度不高于 24,夜间温度不低于 18。待生菜长到第 24 天,随机取样,每个处理重复 3次进行形态指标、生理指标以及光合特性的测定。1.3 测定项目与方法1.3.1 生长指标。用直尺测量株高(根茎部到生长点的距离)、根长;记录生菜植株的叶片数;用感量为 0.000 1 g 的电子分析天平测定各处理生菜植株地上部和地下部鲜干质量。1.3.2 品质指标。选取生长点往下第 34 片鲜叶,采用蒽酮比色法7测定可溶性糖含量,采用考马斯亮蓝 G-250 染色法7测定可溶性蛋白含量,采用定糖比色法7测定纤维素含量。安徽农业科学,J.Anhui Agric.Sci.2023,51(3):34-361.3.3 光合指标。每处理随机选取 5 株,取生长点往下第 4 片功能叶测量相关指标。叶绿素含量、类胡萝卜素含量测定采用乙醇提取法8;光合参数采用 Li-6800 光合仪测量,稳定 10 min 后记录其净光合速率(Pn)、胞间 CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)。1.4 数据处理 采用 Excel 2021 和 SPSS 25.0 统计分析软件对试验数据进行整理和统计分析。2 结果与分析2.1 不同光质比例对生菜生长的影响 由表 1 可知,不同比例的光质处理对生菜生长影响存在差异,叶片数、地上部重量、地下部重量、全株重量均以 T3最大。株高表现为 T2T1T3。说明红蓝光中加入绿光可以促进生菜叶片数的增加,增加生菜重量。表 1 不同光质配比对生菜生长的影响Table 1 Effects of different light quality ratio on lettuce growth处理Treatment 株高Plant heightcm叶片数Number of blades张/株地上部重量Aboveground weightg/株地下部重量Underground weightg/株全株重量Weight of whole plantg/株T114.400.54 a17.401.67 b17.551.80 a6.070.53 a23.631.98 aT214.802.28 a15.001.22 c9.264.33 b4.470.55 b13.744.82 bT312.901.14 a21.801.30 a22.044.88 a6.640.35 a28.694.69 a 注:同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(PT1T2。蒸腾速率表现为 T1T2T3。气孔导度表现为 T1T2T3。说明减少白光的比例可以增加植物的光合作用和叶绿素、类胡萝卜素含量,红光比例过多可能会减少植物的光合作用以及叶绿素和类胡萝卜素的含量。表 2 不同光质配比对生菜光合特性的影响Table 2 Effects of different light quality ratio on photosynthetic characteristics of lettuce处理Treatment 叶绿素 a 含量Chlorophyll a contentmg/g叶绿素 b 含量Chlorophyll b contentmg/g叶绿素总含量Total chlorophyll contentmg/g类胡罗素卜含量Content of carotenoidmg/g净光合速率Net photosynthetic ratemol/(m2 s)胞间二氧化碳Intercellular carbon dioxidemol/mol蒸腾速率Transpiration rateg/(m2 h)气孔导度Stomatal conductancemol/(m2s)T1194.890.01 b395.003.07 a589.893.08 b24.514.86 b0.700.19 ab261.3319.00 b0.520.00 a0.019 70.000 6 aT2206.260.01 a397.043.07 a603.303.08 a34.671.78 a0.900.09 a173.665.13 c0.510.03 a0.011 70.002 2 bT3148.191.81 c243.371.56 b391.561.96 c29.271.97 ab0.620.00 b417.00