不同光質配比對莧菜葉片光合作用的影響研究※

●張曦文（福建農林大學機電工程學院 福建 福州 350002）

莧菜（Amaranthus tricolorL.）是一種以嫩葉為產品的莧屬草本植物，其富含人體必需的各種微量元素，且葉片的抗壞血酸、鈣、煙酸的含量均為菠菜的3倍[1]，其礦物質濃度也高于一般蔬菜[2]。這些營養物質不僅能夠促進人體生長發育，還能防治多種疾病[3]。光是植物光合作用的首要條件，也是完成植物生命過程中大部分生理生化進程的關鍵調節信號。本試驗探究不同光質配比對莧菜光合作用的影響，為光質在莧菜上的光合作用效果提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用紅圓葉莧菜，由汕頭市金韓種業提供。試驗在福建農林大學光電子農業工程與技術研究中心溫室中開展。

1.2 試驗方法

莧菜種子催芽后播種到塑料盆內，基質為草炭灰、蛭石、珍珠巖比例為3∶1∶1的混合物。待長出4片葉時，挑選高度和營養狀況一致的幼苗移至植物培養箱，培養光光照強度為150 μmol·m-2·s-1，光照時長14 h/d，光質配比設置，見表1。

表1 培養光質設置

培養液配制方法參考華南農業大學葉菜類配方。共培養35 d，溫度、濕度分別控制在27℃和65%。挑選長勢一致的莧菜，取由上至下的第三或第四片已完全展開的葉片進行測定。光源為機器自帶LED光源，光照強度為800 μmol·m-2·s-1，環境溫濕度為27℃和65%，使用LI-6400XT光合儀測定光合作用指標，包括凈光合速率（Photo）、氣孔導度（Cond）、細胞間隙CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Trmmol），每個處理重復4次。

1.3 數據處理

用Excel和SPSS軟件進行數據整理和分析，用Origin軟件進行繪圖。

2 結果與分析

由圖1可見，除胞間二氧化碳濃度外，其他光合作用指標均表現為單質紅光影響最低、單質藍光影響最高。單質紅光的Photo值明顯低于對照組和其他試驗組，比對照組下降了27%，處理間差異顯著（P＜0.05），而單質藍光的Photo值顯著高于對照組和其他試驗組，比對照組上升72%，除單質紅光外，其他處理的Photo值均大于對照組。凈光合速率可表現出光合作用的強弱，結果表明紅藍、紅藍綠混合光的光合作用強度介于單質紅光和單質藍光之間，且都強于白光。

氣孔開放程度可以用氣孔導度表示，氣孔導度越大，說明氣孔開放程度越大，而氣孔導度影響光合作用、呼吸作用及蒸騰作用。氣孔導度越大，進入細胞的二氧化碳越多，細胞間二氧化碳就越少，而二氧化碳是光合作用的原料，所以細胞間二氧化碳越少，參與光合作用的二氧化碳越多，凈光合速率就越大。單質紅光的Cond值顯著低于紅-藍混合光和單質藍光處理，比對照組下降了36%，單質藍光的Cond值最大，比對照組上升了72%；單質紅、藍光的Ci值均顯著低于對照組。紅-藍光質配比R7∶B3，R3∶B7組合的Cond均大于對照組，分別上升了30%和12%，而紅-藍-綠光質配比組合的Cond值均小于對照組，這可能是由于綠光的加入導致了氣孔導度的降低。Photo值較低的R3∶B7處理和對照組的Ci值都很高，可能是這2個處理的二氧化碳利用率較低，也可能是儲存二氧化碳的能力較高；單質藍光的Ci出現最小值，比對照組下降25%，表明單質藍光處理提供給光合作用的原料最多。單質紅光的Trmmol值顯著低于對照組、紅-藍混合光及單質藍光，比對照組下降了66%；單質藍光的Trmmol值顯著高于對照組和其他試驗組，比對照組上升了27%。紅-藍、紅-藍-綠混合光的Trmmol值介于單質紅、藍光之間。綜上，單質紅光下莧菜的光合作用效果最差，且二氧化碳利用率較低；單質藍光下莧菜的光合作用效果最好，且二氧化碳利用率較高。

3 結論

本試驗對不同光質配比處理下溫室內莧菜光合作用效果進行研究。結果表明，單質藍光的凈光合速率顯著高于對照和其他試驗組（P＜0.05），比對照提升了72%；單質紅光的凈光合速率顯著低于對照組和其他試驗組（P＜0.05），比對照組降低了27%；而綠光對莧菜的光合作用影響較小，說明藍光是影響溫室內莧菜光合作用的重要因素。因此，增加藍光可以顯著提高莧菜葉片的光合能力。