晝夜連續(xù)照射LED紅藍光對不同品種生菜生長和品質(zhì)的影響*

查凌雁，劉文科

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晝夜連續(xù)照射LED紅藍光對不同品種生菜生長和品質(zhì)的影響*

查凌雁，劉文科**

（中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點實驗室，北京 100081）

為探究生菜對全生長期連續(xù)光照的響應(yīng)及品種差異性，在密閉式植物工廠內(nèi)，以LED紅藍光為光源研究了水培條件下常規(guī)光照（12h/12h，NL）與連續(xù)光照（24h/0h，CL）對5種生菜生長和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：與常規(guī)光照（NL）處理相比，連續(xù)光照（CL）處理顯著提高了除“大衛(wèi)”外其它4種生菜的地上部鮮重，其中“綠羅”生菜增加幅度最高。生長初期連續(xù)光照（CL）處理下5種生菜葉片葉綠素含量顯著高于常規(guī)光照（NL）處理，但在生長后期，5種生菜兩個處理下的葉綠素含量均無顯著差異。與常規(guī)光照處理相比，連續(xù)光照處理顯著提高了5種生菜可溶性糖、總酚和類黃酮含量，以及其中2種紫葉生菜的花青素含量。除“綠羅”外，其它4個品種連續(xù)光照處理下的抗壞血酸總量均略有或顯著升高，其中主要提高了還原型抗壞血酸的含量，對脫氫抗壞血酸含量的影響不顯著。總之，全生長期連續(xù)光照能顯著提高生菜的產(chǎn)量，促進可溶性糖和抗氧化物質(zhì)合成；5個品種生菜對連續(xù)光照的適應(yīng)性存在差異，其中“綠羅”的適應(yīng)性最強；全生長期連續(xù)光照運用于植物工廠生菜生產(chǎn)對提高產(chǎn)量和品質(zhì)的潛力較大。

光周期；葉色；生物量；抗氧化物質(zhì)；抗壞血酸；LED

光照是影響植物生長發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境因子。自然環(huán)境條件下（除極晝、極夜現(xiàn)象），植物都生長在明暗交替的光周期環(huán)境中。某種意義上，有限的光照時長一定程度限制了植物的最大生長潛力，適當延長光照時間能夠提高植物產(chǎn)量，設(shè)施園藝作物生產(chǎn)中尤其具有應(yīng)用價值。在人工光植物工廠中，利用人工光源可實現(xiàn)延長光照時長，甚至可采納連續(xù)光照栽培。通常，連續(xù)光照是指打破植物24h明暗期交替的光照模式，給植物提供連續(xù)24h的光照條件[1-2]。適宜條件的連續(xù)光照能夠最大限度地提高作物光合碳同化和干物質(zhì)積累。研究證實，連續(xù)光照能夠顯著提高設(shè)施栽培作物的產(chǎn)量[3-4]和品質(zhì)[5-6]，在植物工廠生產(chǎn)中具有潛在應(yīng)用價值。近年來，LED光源因其光譜純度高和可控性的優(yōu)點，在植物工廠中得到廣泛應(yīng)用。利用LED進行連續(xù)光照時，可按生產(chǎn)需求調(diào)制光質(zhì)和光強，能更好地研究連續(xù)光照下園藝作物對連續(xù)光照的生理響應(yīng)機理，其研究結(jié)果也能為制定LED光照配方和照明策略提供生物學依據(jù)。

蔬菜中含有糖、礦質(zhì)元素和多種抗氧化物質(zhì)，其含量決定了蔬菜生理代謝狀態(tài)和營養(yǎng)品質(zhì)高低。尤其是蔬菜中抗氧化物質(zhì)，如抗壞血酸、維生素E、類黃酮、花青素、酚類和類胡蘿卜素等，營養(yǎng)保健價值非常高。由于這些抗氧化物質(zhì)人類無法自身合成，只能通過蔬菜水果獲取。因此，提高蔬菜中這些抗氧化物質(zhì)的含量具有重大意義。研究表明，光還可作為脅迫因子激活蔬菜體內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)，進而合成抗氧化物質(zhì)[7-8]。張歡等[9]研究發(fā)現(xiàn)，延長光周期可以顯著提高油葵芽苗菜抗壞血酸含量。96h的連續(xù)光照能夠顯著提高豌豆幼苗中β胡蘿卜素的含量[10]。周晚來等[11]研究了熒光燈連續(xù)光照72h對水培生菜品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)生菜硝酸鹽含量顯著降低，同時生菜所含可溶性糖和抗壞血酸含量顯著提高，并與硝酸鹽含量呈負相關(guān)。但也有研究表明，連續(xù)光照對一些植物產(chǎn)生脅迫傷害，包括光合能力降低，葉片褪綠萎黃等[12-13]。連續(xù)光照對植物的影響效果受連續(xù)光照時長、品種等因素影響。因此，要想實現(xiàn)連續(xù)光照的最優(yōu)利用，必須明確植物所能忍耐的連續(xù)光照條件。但目前關(guān)于長期乃至全生長期連續(xù)光照對生菜的影響及品種差異性未見報道。本試驗擬在環(huán)境可控的LED植物工廠進行，研究利用LED紅藍光全生長期連續(xù)光照處理對5種水培生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，探究全生長期連續(xù)光照對水培生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控作用，以及不同生菜品種對連續(xù)光照適應(yīng)性的差異，以期為全生長期連續(xù)光照運用于水培生菜植物工廠栽培的可行性提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年10?11月在中國農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所密閉植物工廠內(nèi)完成。以生菜（L.）為試材。供試品種有“大衛(wèi)118”、“綠羅”、“意大利耐抽薹”、“咖啡麥當菜”和“臺灣圣菊218”（分別簡稱為“大衛(wèi)”、“綠羅”、“意大利”、“咖啡”、“圣菊”），其中前3個品種為綠葉生菜，后2個品種為紫葉生菜。2016年10月19日播種，以蛭石為基質(zhì)在玻璃溫室內(nèi)自然光照條件下育苗。待生菜幼苗長至兩葉一心時，移栽至水培槽（38cm×18cm×10cm）中水培并開始進行光照處理。營養(yǎng)液配方（mmol·L?1）：0.75K2SO4、0.5KH2PO4、0.1KCl、0.65MgSO4·7H2O、1.0×10?3H3BO3、1.0×10?3MnSO4·H2O、1.0×10?4CuSO4·5H2O、1.0×10?3ZnSO4·7H2O、5×10?6（NH4）6Mo7O24·4H2O、0.1EDTA-Fe、5Ca（NO3）2·4H2O，營養(yǎng)液pH5.90：EC1.24mS·cm?1。試驗期間植物工廠內(nèi)晝/夜溫度為25±1℃/22±1℃，空氣相對濕度60%～70%，CO2濃度與外界大氣CO2濃度一致。

1.2 試驗設(shè)計

選用LED紅藍光組合燈板（50cm×50cm）進行光照處理，紅光（R）主波長619nm，藍光（B）主波長為458nm。燈板懸掛于水培槽上方45cm處。每個品種設(shè)置2個光照處理：常規(guī)光照（normal light，NL）和連續(xù)光照（continuous light，CL）（見表1）。采用LI 1500輻射照度測量儀和LI-190R光合有效輻射傳感器（美國產(chǎn)）測定栽培槽中心上方5cm處（生菜葉片冠層）的光合有效輻射強度，通過調(diào)節(jié)旋鈕先將藍光光合有效輻射強度調(diào)至60μmol·m?2·s?1，再調(diào)節(jié)紅光，直至總光合有效輻射強度達240μmol·m?2·s?1。

表1 各處理光周期、光強和光質(zhì)設(shè)置

注：光質(zhì)為紅光與藍光的光照強度之比。

Note: Light quality is the ratio of red light and blue light intensity.

1.3 取樣與測定方法

定植23d后（采收期），每個處理隨機選擇長勢一致的植株測定地上部鮮重，稱取鮮重后每個植株取4片完全展開新葉經(jīng)液氮處理后進行可溶性糖、抗壞血酸、總酚、類黃酮和花青素的測定。抗壞血酸測定參照Gillespie等[14]的方法；可溶性糖含量測定參照曹建康等[15]的方法；總酚、類黃酮與花青素含量測定采用曹建康等[15]甲醇-鹽酸浸提比色法。分別在定植后9d（生長初期）和23d（生長后期）采用SPAD-502葉綠素含量測定儀測定生菜葉片葉綠素含量，每株選取第一片和第二片完全展開真葉進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

采用Microsoft Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行處理和繪圖，采用SPSS 18.0統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗（LSD法，α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 連續(xù)光照對不同品種生菜地上部生物量的影響

由圖1可見，在LED紅藍光（3R:1B）下，常規(guī)光照處理（NL）23d后5種生菜地上部鮮重間差異不顯著，在15.6～18.8g；相同光強光質(zhì)條件下，連續(xù)光照處理（CL）23d后5種生菜的地上部鮮重出現(xiàn)了明顯差異，其中，綠葉生菜中“綠羅”的地上部鮮重最大（34.4g），且相對于NL處理的增幅最大，達100%，其次為兩種紫葉生菜“圣菊”和“咖啡”，分別為26.4g和24.5g，分別比NL處理增加52%和69%，另外一種綠葉生菜“意大利”增幅較小，僅33%，而綠葉生菜“大衛(wèi)”的地上部鮮重最小，與NL處理差異不顯著。可見，不同生菜品種對延長光照時間的反應(yīng)不同，綠葉生菜“綠羅”最敏感，增產(chǎn)效果最明顯，其次為兩種紫葉生菜“咖啡”和“圣菊”以及綠葉生菜“意大利”，綠葉生菜“大衛(wèi)”基本無反應(yīng)。

圖1 LED紅藍光常規(guī)光照（12h/12h，NL）與連續(xù)光照（24h/0h，CL）水培23d后5種生菜地上部鮮重的比較

注：小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性；誤差線為標準誤；“大衛(wèi)”、“綠羅”和“意大利”為綠葉生菜, “咖啡”和“圣菊”為紫葉生菜。下同。

Note: Lowercase indicates the difference significance among treatments at 0.05 level. Vertical bars are standard error. ‘Dawei’, ‘Lvluo’ and ‘Yidali’ were green-leaf lettuces, ‘Kafei’ and ‘Shengju’ were purple-leaf lettuces. The same as below.

2.2 連續(xù)光照對不同品種生菜葉片葉綠素和可溶性糖含量的影響

表2為試驗期間不同時期5種生菜的葉片葉綠素含量。由表可見，無論是在生長前期和生長后期，NL處理下“大衛(wèi)”和“綠羅”的葉綠素含量均顯著高于其它品種，且各品種間均差異顯著。其中，“綠羅”葉片葉綠素含量最高，其SPAD值在41.2～49.1。在生長前期，CL處理顯著提高了5種生菜的葉綠素含量。相比NL處理，CL處理下5種生菜葉綠素含量增幅由高到低依次是，“咖啡”（34%）、“圣菊”（32%）、“意大利”（26%）、“大衛(wèi)”（22%）、“綠羅”（19%）。且CL處理下，前3個品種無顯著差異。在生長后期，CL處理下5種生菜的葉綠素含量雖高于NL處理，但除“意大利”外其余4個品種兩個處理間差異均不顯著。同時，相比生長初期，NL處理下5個品種生菜的葉綠素含量維持不變或有所增加，而CL處理下“大衛(wèi)”和“綠羅”葉綠素含量降低。光照和品種對5種生菜葉片葉綠素含量的影響均達到極顯著水平，而二者的交互作用則無顯著影響；NL處理下，僅“綠羅”的可溶性糖含量顯著高于“意大利”生菜，其余品種間無顯著差異。CL處理下5種生菜的可溶性糖含量均有所升高，且除“咖啡”品種外CL和NL處理間差異均達到顯著水平。與NL處理相比，CL處理下5種生菜可溶性糖含量的增幅由高到低依次是，“大衛(wèi)”（344%）、“意大利”（309%）、“圣菊”（168%）、“綠羅”（93%）、“咖啡”（44%）。可見，光照、品種及二者的交互作用對5種生菜葉片可溶性糖含量的影響均達到極顯著水平。

表2 LED紅藍光常規(guī)光照（12h/12h，NL）與連續(xù)光照（24h/0h，CL）下5種生菜葉片葉綠素和可溶性糖含量的比較（平均值±標準誤）

注：同列不同小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性；*代表P＜0.05，**代表P＜0.01，ns代表差異不顯著。

Note: Different lowercase in the same column indicates the difference significance among treatments at 0.05 level. ns indicate nonsignificant,*and**indicate significant at 0.05 or 0.01, respectively.

2.3 連續(xù)光照對不同品種生菜葉片抗氧化物質(zhì)含量的影響

由圖2可知，在紅藍光NL處理下，5個品種的總酚含量與類黃酮含量表現(xiàn)較為一致，均表現(xiàn)為“咖啡”最高，其次是“綠羅”和“圣菊”，最低的是“大衛(wèi)”和“意大利”。光照時長延長至24h（CL），5種生菜葉片的總酚、類黃酮含量均顯著升高，但不同品種響應(yīng)程度有所差異。5個品種CL下總酚含量相對NL增幅由大到小分別為，“意大利”（288%）、“大衛(wèi)”（204%）、“咖啡”（123%）、“圣菊”（105%）和“綠羅”（85%）。不同品種類黃酮含量增幅與總酚不同，由高到低分別為，“大衛(wèi)”（304%）、“意大利”（110%）、“圣菊”（109%）、“咖啡”（97%）和“綠羅”（83%）。5個品種中僅2種紫葉生菜葉片中含有花青素，NL處理下，二者花青素含量無顯著差異。CL顯著提高了2種生菜的花青素含量，且CL下“咖啡”顯著高于“圣菊”。5個品種中“咖啡”的抗氧化物質(zhì)含量最高。

圖2 LED紅藍光常規(guī)光照（12h/12h，NL）與連續(xù)光照（24h/0h，CL）水培23d后5種生菜總酚（a）、類黃酮（b）和花青素（c）含量的比較

2.4 連續(xù)光照對不同品種生菜葉片抗壞血酸含量的影響

如圖3所示，不同品種生菜抗壞血酸含量受CL影響程度有所不同，同時不同形態(tài)抗壞血酸對CL的響應(yīng)也存在差異。CL對5種生菜還原型抗壞血酸（AsA）和總抗壞血酸（總AsA）含量的影響較為一致。NL處理下，除“圣菊”外，4種生菜的AsA和總AsA含量均無顯著差異，“圣菊”的AsA和總AsA含量顯著高于“大衛(wèi)”和“意大利”生菜。光照時長延長至24h（CL）后，不同品種的表現(xiàn)有所差異。“圣菊”生菜在CL處理下AsA和總AsA含量顯著高于NL處理，“大衛(wèi)”和“意大利”CL處理下略有升高，“綠羅”則在兩種處理下無顯著差異，CL處理下“咖啡”品種的AsA和總AsA含量分別顯著和略有升高。由圖還可見，CL處理后兩種紫葉生菜的AsA和總AsA含量顯著高于3種綠葉品種。5種生菜不同光照處理下葉片脫氫抗壞血酸（DHA）則均無顯著差異。其中“大衛(wèi)”和“意大利”品種CL處理下DHA含量略高于NL處理，“綠羅”表現(xiàn)則相反，其余兩個品種DHA含量無差異。

圖3 LED紅藍光常規(guī)光照（12h/12h，NL）與連續(xù)光照（24h/0h，CL）水培23d后5種生菜還原型抗壞血酸（a）、脫氫抗壞血酸（b）和總抗壞血酸（c）含量的比較

2.5 連續(xù)光照對不同品種生菜外觀品質(zhì)的影響

圖4為收獲時生長在NL和CL處理下的5種生菜，由圖可以看出，CL處理對5種生菜的外觀產(chǎn)生了一定的影響。相比NL處理，在CL處理下的5種生菜株型較緊湊，且葉片較厚。CL處理下葉色變化表現(xiàn)為3種綠葉生菜葉片顏色與NL處理差異不大，僅“意大利”生菜葉片出現(xiàn)少量黃色斑點，2種紫葉生菜的葉色明顯變深。整體而言，5種生菜在CL處理下呈現(xiàn)正常的外觀品質(zhì)。

圖4 LED紅藍光常規(guī)光照（12h/12h，NL）與連續(xù)光照（24h/0h，CL）水培23d后5種生菜的外觀品質(zhì)

3 討論與結(jié)論

對設(shè)施園藝作物而言，光照時長是植物生物量增加的一個限制因子，光照時長決定植物進行光合作用、生成光合產(chǎn)物的時間。大量研究表明，延長光照時長可增加作物光合時間，促進光合產(chǎn)物的積累，提高產(chǎn)量[2]。前人研究表明，延長光照時間能夠增加生菜的生物量[16-17]。連續(xù)光照最大程度地延長了光照時長，適宜條件的連續(xù)光照理論上能夠增加設(shè)施作物產(chǎn)量[18]。本研究結(jié)果表明，除“大衛(wèi)”外其余4個品種生菜的地上部鮮重在連續(xù)光照（CL）條件下顯著升高，其中“綠羅”升高近一倍。有研究表明，在相同的光照強度下，將光照時間從16h延長至24h可使生菜干重增加25%～100%[19]。吳澤英等[20]也發(fā)現(xiàn)，全光期比半光期下番茄植株干物質(zhì)累積增加近1倍。說明適宜條件的連續(xù)光照能夠在一定程度上提高多種植物的生物量。連續(xù)光照下，植物葉面積增大和單位面積的葉綠素含量顯著升高可能是連續(xù)光照促進一些植物生物量增加的重要原因[21]。此外，連續(xù)光照下生菜鮮重增加的更深層次的原因，可能是因為連續(xù)光照增加了光合作用的時間，促進葉綠素合成，從而提高了同化產(chǎn)物的形成。但是本試驗研究結(jié)果表明，在光照時間延長1倍的條件下，5個品種中僅“綠羅”生菜生物量的增加幅度能夠匹配增加的光能投入。說明在連續(xù)光照下，生菜的生物量雖然提高，但是其對光能的利用效率卻降低了。究其原因，可能是因為長期連續(xù)光照會導致植物光合速率降低和葉片褪綠[12-13]。本試驗結(jié)果也表明，在生長后期，CL處理下“大衛(wèi)”和“綠羅”生菜的葉綠素含量相對生長初期有所降低。

葉綠素是植物進行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，葉綠素含量的變化與植物接收的光能密切相關(guān)。光在刺激葉片擴展和葉肉細胞分化的同時，促進原質(zhì)體或黃化體向葉綠體的轉(zhuǎn)化[22]。延長光周期可以提高厚皮甜瓜[23]、茄子[24]等植物幼苗的色素含量。本研究表明，在生長初期（定植9d）CL處理顯著增加了5種生菜的葉片葉綠素含量，但隨著光照處理時間的增加，在生長后期（定植23d后）CL處理下5種生菜的葉綠素含量與常規(guī)光照（NL）處理無顯著差異。同時相比生長初期，CL下“大衛(wèi)”和“綠羅”葉綠素含量甚至出現(xiàn)下降，而NL處理仍保持穩(wěn)定增加。當植物光合器官吸收的光能超過光合作用所能利用的能量，則會引起光氧化，從而導致光合色素降解[25]。因此，隨著CL處理時間的增加，CL對葉綠素含量的促進作用逐漸減弱的原因可能是CL處理使生菜接收過量的總光能，引發(fā)活性氧的產(chǎn)生，使葉綠體結(jié)構(gòu)或葉綠素遭到破壞導致的。糖是光合作用的產(chǎn)物，延長光周期增加了作物進行光合作用的時長。20℃恒溫下，隨著光周期的增加，生菜可溶性糖含量顯著增加[26]。可溶性糖是合成淀粉的底物，延長光周期也可以顯著提高油葵芽苗菜中淀粉含量[9]。本研究也表明，CL處理顯著提高了除“紫珊”外4種生菜的可溶性糖含量。CL提高生菜等植物可溶性糖含量的原因可能是，連續(xù)光照既增加了生菜光合作用的時間，同時也促進了生菜生長前期葉綠素含量的提高，從而促進生菜光合作用產(chǎn)物的形成。且在5種生菜中，“大衛(wèi)”、“意大利”和“圣菊”的可溶性糖含量增幅均超過了1倍，甚至達3倍以上。可能是因為連續(xù)光照能夠提高植物的干物質(zhì)比例[19]，因而單位鮮重葉片的可溶性糖增加倍數(shù)超過光照時間增加倍數(shù)。

類黃酮等酚類物質(zhì)是所有高等植物中含有的次生代謝物，具有很強的自由基清除能力，對植物適應(yīng)環(huán)境脅迫以及人體健康起著非常重要的作用[27]。光是調(diào)節(jié)植物產(chǎn)生次生代謝物質(zhì)的基本因素之一，在所有影響花青素類物質(zhì)合成的外界因素中，光尤為重要[28]。本試驗中CL顯著提高了5種生菜葉片的總酚、類黃酮含量及2種紫葉生菜的花青素含量。抗壞血酸也是植物體內(nèi)一種重要的水溶性抗氧化劑，能夠清除活性氧對植物的損傷[29]。本試驗中除“綠羅”外，其余4種生菜的總AsA含量在CL下均略有或顯著增加，CL主要是提高了AsA的含量，對DHA含量的影響不顯著。近年來的研究表明，抗壞血酸合成代謝中多種酶編碼基因也具有光誘導性，強光條件下，均能檢測到這些基因的誘導表達和相應(yīng)酶活性的增加，從而使AsA合成代謝加快[30]。L–半乳糖內(nèi)酯脫氫酶（GLDH）是植物AsA生物合成途徑中最后一步的關(guān)鍵酶[31]。不少研究表明，光通過調(diào)控GLDH基因，從而影響植物AsA庫[31-32]。張歡等[9]研究發(fā)現(xiàn)，延長光周期可以顯著提高油葵芽苗菜AsA含量。大量研究表明，總酚、類黃酮、花青素及抗壞血酸均與植物的抗氧化能力相關(guān)[33]。相關(guān)研究中指出，CL處理會促進包括生菜在內(nèi)的多種植物生成活性氧，從而產(chǎn)生光氧化傷害[2]。本試驗CL下抗氧化物質(zhì)顯著增加，可能是CL下生菜通過生成次生代謝物質(zhì)來抵御CL引起的光氧化傷害。光可作為脅迫因子激活蔬菜體內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)，進而合成抗氧化物質(zhì)[7-8]。

綜合來看，不同品種生菜對CL的響應(yīng)都存在一定的差異。CL處理下不同品種的生物量、葉綠素含量、可溶性糖及抗氧化物質(zhì)雖均有一定程度的增加，但增加幅度因品種而異，且每個品種不同指標對CL處理的響應(yīng)也不盡一致。此外，CL處理下各品種間的差異性相比NL處理下更為顯著。不同種類或品種植物對連續(xù)光照的響應(yīng)差異可能是因為光能利用能力或?qū)^量光能的耗散能力不同。相比番茄，辣椒耗散過量光能的能力更高，因而辣椒對連續(xù)光照的適應(yīng)性更強[34]。Velez-Ramirez等[35]研究發(fā)現(xiàn)，捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白基因是番茄野生品種適應(yīng)連續(xù)光照的主要因子，且該蛋白在平衡光系統(tǒng)I和光系統(tǒng)II捕獲的光能中起重要作用。但不同品種對CL響應(yīng)的差異性機理有待進一步研究。綜合生物量及品質(zhì)等指標可以看出，5個品種中“綠羅”對CL的響應(yīng)表現(xiàn)較特殊，其地上部鮮重增加的比率最高，而總酚、類黃酮和抗壞血酸增加的比率均為最低。且NL和CL處理下，葉片葉綠素含量均為5個品種中最高。說明5個品種中“綠羅”生菜對CL的適應(yīng)性最強。究其原因可能是因為“綠羅”生菜葉綠素含量較高，具有較強的光能利用能力，在CL下不會因為光能過多生成大量的活性氧，因而也無需產(chǎn)生過多的總酚、類黃酮和抗壞血酸等抗氧化物質(zhì)來清除活性氧，避免光氧化傷害。

綜上所述，LED紅藍光全生長期CL能夠提高水培生菜的產(chǎn)量、葉綠素含量、可溶性糖及多種抗氧化物質(zhì)（總酚、類黃酮、花青素、抗壞血酸）的含量，且不同品種生菜的產(chǎn)量及上述品質(zhì)指標對CL的響應(yīng)存在差異性，5個品種中“綠羅”生菜對CL的適應(yīng)性最強。從經(jīng)濟效益角度來看，5個品種中僅“綠羅”生菜在全生長期CL條件下生菜增產(chǎn)幅度與電能消耗增加幅度相匹配。

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Effect of Continuous Light with Blue and Red LED on Growth and Quality of Different Lettuce Cultivars

ZHA Ling-yan, LIU Wen-ke

（Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Lab of Energy Conservation and Waste Management of Agricultural Structures, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China）

In order to explore lettuce responses to whole growth period continuous light and diverse responses among cultivars, an experiment was conducted in an environmentally-controlled plant factory equipped with red plus blue LED lamps to investigate the effects of normal lighting (12h/12h, 6：00?18：00, NL) and continuous lighting (24h/0h, 6：00?6：00, CL) on the yield and quality of five hydroponic lettuce cultivars. The results showed that the shoot fresh weights of five lettuce cultivars except ‘Dawei’ cultivar were significantly improved under CL treatments compared with NL treatment. ‘Lvluo’ cultivar showed the greatest amplification among five cultivars. At early growth stage, the leaf chlorophyll contents of five cultivars grown under CL were significantly higher than those grown under NL. While no significant difference of five cultivars’ leaf chlorophyll contents was observed betweenNL and CL treatments at harvest. Compared to NL treatment, CL treatment significantly increased the soluble sugar, total phenolic and flavonoid contents of five cultivars and anthocyanin contents of two purple cultivars.CL treatment slightly or significantly increased total ascorbic acid content of all lettuce cultivars except ‘Lvluo’ cultivar, and mainly increased in reduction state. CL had no significant effect on dehydroascorbic acid of five cultivars. In short, CL could significantly enhance the yield and biosynthesis of soluble sugar and antioxidant substance. The adaptability of five lettuce cultivars to CL was different, and ‘Lvluo’ cultivar was the most adaptable cultivar. CL during whole growth period has the potential to enhance yield and quality of lettuce in plant factory production.

Photoperiod；Leaf color；Biomass；Antioxidant substances；Ascorbic acid；LED

10.3969/j.issn.1000-6362.2018.07.003

查凌雁,劉文科.晝夜連續(xù)照射LED紅藍光對不同品種生菜生長和品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2018,39(7):453-461

2017?11?27

。E-mail: liuwenke@caas.cn

國家自然科學基金面上項目（31672202）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（BSRF201702；BSRF201711）

查凌雁（1991?），女，博士生，主要從事設(shè)施園藝光生物學研究。E-mail：zhaly2013@163.com