光照對龍芽楤木莖段水培芽生長與品質的影響

申健 劉德江 楊志 叢慧穎 田立娟

摘要 為了研究光照條件對龍芽楤木莖段水培中嫩芽生長及品質的影響，先采用單因素試驗進行光照時間、光照強度及光質對嫩芽生長的研究，通過對萌芽時間、芽長、鮮重和葉綠素含量的比較，篩選出較適宜光照條件。然后在單因素試驗結果的基礎上采用正交試驗，通過比較嫩芽鮮重、可溶性蛋白質、可溶性總糖和維生素C含量優化水培光照條件。結果表明，采用補光措施可以使嫩芽的萌發時間提前3 d，但光照時間、光照強度及光質的不同對嫩芽萌發時間無顯著影響。光照強度是鮮重的主要影響因素，當光照時間10 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍2∶1時，鮮重最大，為46.07 g。光質是可溶性蛋白質和可溶性總糖的主要影響因素，光照時間6 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍1∶2時，可溶性蛋白質含量最大，為8.5 g/kg。光照時間10 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍2∶1時，可溶性總糖含量最大，為23.55 g/kg。光照時間是維生素C的主要影響因素，光照時間8 h、光照強度180 μmol/（2·s）、紅藍1∶2時，維生素C含量最大，為187.6 mg/kg。綜合考慮影響各指標關鍵因素，可將龍芽楤木莖段水培光照條件設為光照時間8 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍2∶1或紅藍1∶2，培養30 d后采收。

關鍵詞 光照;龍芽楤木;水培;鮮重;品質

中圖分類號 S647? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）13-0044-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.13.012

開放科學（資源服務）標識碼（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，適應范圍廣，在我國多分布于黑龍江、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。龍芽楤木的嫩芽營養豐富，含蛋白質、粗纖維、脂肪、糖類、維生素、微量元素等多種營養物質[3]，屬于山野菜中的珍品。龍芽楤木藥用保健價值極高，具有抗癌、活血化瘀、補氣安神、利尿消腫等功效，可以用來治療風濕性關節炎、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生產2種途徑獲得。由于近年來野生資源逐漸減少，已經無法滿足人們的需求，因此，越來越多的農戶開始進行人工栽培。在東北地區，人工栽培一般在4—5月采摘自然生長的嫩芽，11—12月采用莖段水培技術，實行反季節生產[5]。這種人工栽培，兩季生產的模式，具有成本投入少、操作過程簡單、易于推廣、見效快且經濟效益顯著等優點，具有十分廣闊的發展前景。

光是調節植物生命活動重要的環境因子之一，不僅是植物生長發育的能量來源，而且作為信號因子調控植物生長發育。光周期、光照強度和光質對植物生長及營養物質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，研究光照時間、光照強度和紅藍光質的變化對龍芽楤木莖段水培芽的生長和營養成分的影響，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水培生產提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試材料為黑龍江省佳木斯大學實驗田種植3年的龍芽楤木植株。

1.2 試驗方法

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。挑選莖段粗細約1.2 cm的枝條剪成40 cm長，保濕備用。試驗前放入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新芽[7]。

1.2.2 光照條件

1.2.2.1 光照時間。

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

1.2.2.2 光照強度。以普通熒光燈作為光源，光照時間設定為8 h。分別設置光照強度為50、100、150、200、250 μmol/（m2·s）5個處理，每個處理10根莖段，3次重復。

1.2.2.3 光質。以LED組合燈和普通熒光燈作為光源，光照強度設定為100 μmol/（m2·s），光照時間為8 h。分別設置光質為紅藍1∶1、紅藍2∶1、紅藍1∶2、普通熒光燈4個處理，每個處理10根莖段，3次重復。

1.2.2.4 正交試驗。

在單因素試驗結果的基礎上，利用正交試驗法，以光照時間、光照強度和光質作為3個因素，選取3個水平進行試驗。采用L9（33）正交試驗設計，具體因素與水平見表1。

1.3 測定指標與方法

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

1.4 數據處理與分析 用 Excel 2007 對試驗數據進行計算，用 SPSS 16.0 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 光照時間對龍芽楤木莖段水培芽生長的影響 對水培龍芽楤木莖段進行不同光照時間處理，觀察及測量嫩芽生長情況，結果見表2。由表2可知，龍芽楤木室內冬季水培時，采用普通熒光燈進行補光，能夠縮短萌芽時間，促進芽長、鮮重和葉綠素含量的增加。額外補光可以使嫩芽萌發提前3 d，但光照時間延長對萌芽時間無顯著影響。隨著光照時間的延長，芽長和鮮重呈先升后降的變化趨勢。光照時間8 h時，芽長最長，為16.8 cm，顯著高于其他處理。光照時間8和12 h 2個處理鮮重最大，顯著高于其他處理。葉綠素含量隨著光照時間的延長逐漸上升，但8、12和16 h 3個處理間無顯著差異。綜合考慮，每天8 h為適宜的光照時間。

2.2 光照強度對龍芽楤木莖段水培芽生長的影響 對水培龍芽楤木莖段進行不同光照強度處理，觀察及測量嫩芽生長情況，結果見表3。

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

2.3 光質對龍芽楤木莖段水培芽生長的影響 對水培龍芽楤木莖段進行不同光質處理，觀察及測量嫩芽生長情況，結果見表4。由表4可知，不同紅藍光質比處理萌芽時間無顯著差異。不同紅藍光質比處理對芽長和葉綠素含量的影響相同，均表現為紅藍2∶1處理最好，顯著高于其他處理。紅藍1∶2處理結果最低，紅藍1∶1和普通熒光燈2個處理間無顯著差異。不同紅藍光質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2∶1，為45.72 g。綜合考慮，在龍芽楤木莖段水培中紅藍2∶1為適宜的光質處理。

2.4 正交試驗優化水培光照條件

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

由表5可知，RB>RA>RC，說明試驗所設3個因素中，對于嫩芽鮮重的影響順序為光照強度（B）>光照時間（A）>紅藍光質比（C）。最佳組合為A3B2C2，即光照時間10 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍2∶1時，鮮重最大，為46.07 g。

由表6可知，RC>RB>RA，說明試驗所設3個因素中，對于嫩芽可溶性蛋白質含量的影響順序為紅藍光質比（C）>光照強度（B）>光照時間（A）。最佳組合為A1B2C3，即光照時間6 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍1∶2時，可溶性蛋白質含量最大，為8.5 g/kg。

由表7可知，RC>RA>RB，說明試驗所設3個因素中，對于嫩芽可溶性總糖含量的影響順序為紅藍光質比（C）>光照時間（A）>光照強度（B）。最佳組合為A3B2C2，即光照時間10 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍2∶1時，可溶性總糖含量最大，為23.55 g/kg。

由表8可知，RA>RB>RC，說明試驗所設3個因素中，對于嫩芽維生素C含量的影響順序為光照時間（A）>光照強度（B）>紅藍光質比（C）。最佳組合為A2B3C3，即光照時間8 h、光照強度180 μmol/（m2·s）、紅藍1∶2時，維生素C含量最大，為187.6 mg/kg。

3 結論與討論

植物照明技術作為現代農業建設中重要組成部分，對植物的生長發育產生重要影響。LED作為新型光源，解決了傳統光源發光波長單一、能耗大等缺點。可以根據植物生長需求對光照時間、光照強度、光質等進行調控，形成適宜植物生長的最優環境。且LED屬于冷光源，發熱量小，可以有效保護植物不被灼傷[12]。LED作為補光光源，在植物室內培養中應用越來越廣泛。

該試驗結果表明，龍芽楤木莖段冬季水培時，光照時間、光照強度及光質3個因素對嫩芽的生長和營養成分均會產生一定的影響。單因素試驗結果表明，采用補光措施可以使嫩芽的萌發時間提前3 d，但光照時間長短、光照強度大小及光質的不同對嫩芽萌發時間早晚無顯著影響。趙佳明等[7]研究表明，對嫩芽萌發時間影響較大的因素是赤霉素浸泡時間和赤霉素濃度。說明采用赤霉素打破枝條休眠后即可萌發，光照條件對萌芽時間影響不大。光照時間、光照強度和光質對芽長、鮮重和葉綠素含量產生顯著影響。

正交試驗結果表明，光照強度是鮮重的主要影響因素，當光照時間10 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍2∶1時，鮮重最大，為46.07 g。Fu等[13]研究發現，生菜的地上部分鮮重隨著光強的增加先上升再下降，400～600 μmol/（m2·s）是較優區間。李思靜[14]研究發現LED紅藍復合光的100～150 μmol/（m2·s）光強是先鋒橙和紅桔的適宜光強范圍。孟淑娥等[15]研究表明在龍芽楤木整個水培期間給予弱光照，效果較好。不同植物適宜光照強度不同，差異較大。相比較而言，龍芽楤木莖段水培中需要的光照強度相對較低。

研究表明，紅色LED能夠通過促進植物可溶性糖、淀粉等碳水化合物的代謝和積累進而提高作物的生長量。而藍光多被認為參與植物葉綠體光合色素合成以及光形態建成等方面，有利于提高蛋白質和維生素C含量[16]。Lin等[17]研究表明，紅、藍、白光組合顯著提高了生菜的生長、發育、營養物質、外觀和食用品質等。該試驗結果表明光質是可溶性蛋白質和可溶性總糖的主要影響因素，光照時間6 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍1∶2時，可溶性蛋白質含量最大，為8.5 g/kg。光照時間10 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍2∶1時，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，而藍光比例高有利于可溶性蛋白質的形成。這與前人研究結果一致。

研究表明，采用藍光、紅光以及紅藍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]。然而該試驗結果表明，光照時間是維生素C的主要影響因素，作用大于光質。光照時間8 h、光照強度180 μmol/（m2·s）、紅藍1∶2時，維生素C含量最大，為187.6 mg/kg。

生產實踐中可以根據實際需要選擇適宜光照條件。綜合考慮各指標影響關鍵因素，可將龍芽楤木莖段水培光照條件設為光照時間8 h、光照強度150 μmol/（m2·s）、紅藍2∶1或紅藍1∶2，培養30 d后采收。

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