LED補光對‘新六號’苦苣品質(zhì)的試驗研究＊

劉 洋，張 悅，蔡尚宸，李權智，陳建軍,3**

（1.華中農(nóng)業(yè)大學理學院，武漢 430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院，武漢 430070；3.華中農(nóng)業(yè)大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究中心，武漢 430070）

近年來，植物工廠栽培多采用LED燈，圍繞植物光合作用和光形態(tài)建設的研究也越來越多[1]。LED人工光源作為新一代應用于農(nóng)業(yè)種植的人工光源，與傳統(tǒng)種植中常用的白熾燈等人工光源相比，具有光質(zhì)可調(diào)、冷質(zhì)光源、環(huán)保無污染等特點[2]。紅藍光是植物光合作用吸收的主要光源。紅光不僅影響蔬菜作物的生長發(fā)育，還對其品質(zhì)的形成具有較大影響。藍光也是作物生長過程中不可缺少的重要光質(zhì)，且對植株的生長及品質(zhì)有顯著影響[3]。劉文科等[4]研究了采收前LED紅藍光連續(xù)光照(CL)對不同光質(zhì)與氮形態(tài)水培生菜生長及營養(yǎng)元素吸收的影響。趙明偉等[5]研究不同紅藍光照時間對冰菜生長發(fā)育的影響，分析其生長發(fā)育規(guī)律。發(fā)現(xiàn)冰菜在紅藍光比例為3:1時，光照時間為14 h能更有利于冰菜的生長以及改善其營養(yǎng)品質(zhì)。任旭妍等人研究不同紅藍LED光照強度對紫葉生菜生長及營養(yǎng)品質(zhì)的影響[6]。閆征南等[7]研究白紅與紅藍LED光照環(huán)境對兩種生菜生長、品質(zhì)和能量利用效率的影響。目前關于光質(zhì)對各類蔬菜的生長品質(zhì)影響條件主要設置為單色光與除白光外的不同顏色光組成的混合光質(zhì)，或不同的紅藍光比例，此外對于苦苣的光照條件研究較少。本研究以‘新六號’苦苣種子為試驗材料，將白光加入紅藍光質(zhì)中，探究不同比例的LED紅白藍光質(zhì)對苦苣生長的影響，為種植更高品質(zhì)的苦苣提供參考。

苦苣(Cichorium endiviaL.)原產(chǎn)于亞洲印度和歐洲南部，常以植株的嫩葉炒、煮或涼拌食用，含有豐富的VC、胡蘿卜素、鈣、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，具有清熱去火，利尿止咳等功效，營養(yǎng)價值、藥用價值極高。苦苣具有抗逆性強，易栽培、不易產(chǎn)生病蟲害等特點，從而受到農(nóng)民的廣泛選擇[8]。但隨著人們生活水平不斷提升，對于蔬菜品質(zhì)的要求也越來越高，營養(yǎng)含量更高的商品也更容易受到人們的青睞。為滿足市場對于高品質(zhì)苦苣的需求，研究使苦苣產(chǎn)生更優(yōu)生理學指標的生長光照條件具有較高的經(jīng)濟意義。

材料與方法

試驗材料

選用細葉苦苣‘新六號’為供試材料。

試驗設計

按照射光質(zhì)顏色紅(R)白(W)藍(B)組成比例不同分為三個試驗組與一個對照組，試驗組1(T1)5R:7W:8B，試驗組2(T2)6R:7W:7B，試驗組3(T3)為5.5R:6.5W:8B，對照組(CK)為白光，培養(yǎng)室光照強度120 μmol/(m2.s)，光照時間是白天:黑暗=12 h:12 h，燈管與植株的照射間距為30 cm，溫度25±1℃，每個處理3次重復。

試驗過程

選取大小相近的‘新六號’苦苣種子，用水浸潤24 h，以解除休眠，促使種子萌發(fā)，挑選發(fā)芽的種子移植到育苗海綿塊，清水、熒光燈下培育，2葉1心時期，選取長勢一致、無病蟲害的健壯幼苗植株進行移栽，根據(jù)試驗設計配比LED光照，選用1/2霍格蘭營養(yǎng)液培養(yǎng)，如圖1所示成株后隨機從每組中選取大小基本一致的植株進行葉片數(shù)量、地上干重鮮重、地下干重鮮重、葉綠素、胡蘿卜素，可溶性糖等指標檢測。

圖1 細葉苦苣‘新六號’實物圖

指標測定

采用紫外分光光度法測苦苣的葉綠素含量，VC與胡蘿卜素含量，采用蒽酮比色法測可溶性糖含量[9]。

數(shù)據(jù)處理

用WPS進行數(shù)據(jù)分析整理，使用SPSS 23統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)方差分析(P<0.05)，使用S-N-K法進行假定性方差檢驗。然后用GraphPad Prism 5軟件進行制作圖表。數(shù)據(jù)結果以平均值±標準差表示。

結果與分析

苦苣的葉片數(shù)量

由表1中數(shù)據(jù)得出，對于葉片數(shù)量，T2(79±7.81片)，T3(81±3片)均高于對照組CK(65±10.44片)，但由于CK組中標準差較大，在T1組平均數(shù)與之相同情況下數(shù)據(jù)提升并不明顯。T2與T3有明顯提升。對于苦苣地上鮮重、地上干重，T2和對照組CK相差不大，但T2與T3相比CK沒有提升。對于苦苣地下鮮重、地下干重數(shù)量，T2和對照組CK相差不大，T2與T3相比CK沒有提升。

表1 不同比例光質(zhì)照射后成株苦苣的產(chǎn)量

苦苣的葉綠素與胡蘿卜素含量

圖2可知，苦苣的葉綠素含量，總體來說，T1組與T2組葉綠素含量提升，T3組葉綠素含量下降，T1組均值(1.091)與T2組均值(1.012)對比CK組的均值(0.834)有提升，T1(5R:7W:8B)，T2(6R:7W:7B)對苦苣葉綠素合成有明顯促進作用。綜合來看，6R:7W:7B光質(zhì)照射苦苣對可溶性糖含量提升效果最明顯，采用5R:7W:8B葉綠素含量提升效果最明顯。

圖2 不同LED光質(zhì)對苦苣葉綠素含量影響

由圖3可知，不同光質(zhì)下苦苣的胡蘿卜素含量變化與VC含量類似，總體呈現(xiàn)出階梯上升趨勢，T1組均值(0.071)稍大于CK組均值(0.061)，T1組最大值達到0.083。T2組均值(0.099)，且三個樣品數(shù)據(jù)均為0.099，與CK組相比顯著提升，T3組均值(0.113)，樣品最大值達到0.115，接近于CK組均值的兩倍，T1(5R:7W:8B)，T2(6R:7W:7B)，T3(5.5R:6.5W:8B)三種光照組合對苦苣胡蘿卜的合成有明顯促進作用，其中T3組的促進作用最為顯著。

圖3 不同LED光質(zhì)對苦苣胡蘿卜素含量影響

苦苣的VC與可溶性糖含量

由圖4可知，苦苣的VC含量，三個試驗組數(shù)據(jù)相較于對照組均有顯著提升。T1組均值(0.327)為CK組均值(0.129)的2.5倍左右，提升量更加顯著。T3組均值達到了(0.499)，是CK組均值(0.129)的3.9倍左右，大幅提升了VC的 含 量，T1(5R:7W:8B)，T2(6R:7W:7B)，T3(5.5R:6.5W:8B)3種光照組合對苦苣VC的合成有促進作用，其中T3組的促進作用極為顯著。

圖4 不同LED光質(zhì)對苦苣VC含量影響

由圖5可知，苦苣的可溶性糖含量，三個試驗組差異顯著，T1組與CK組相比略有下降，含量的平均值要低于對照組。T3組與CK組相比差距不大，平均值(2.793)較對照組(31.356)略有提升。T2組與CK組相比可溶性糖含量呈大幅提升趨勢，T2(6R:7W:7B)對苦苣可溶性糖合成有顯著的促進作用，T1(5R:7W:8B)及T3(5.5R:6.5W:8B)對苦苣可溶性糖合成作用不顯著。綜合來看，采用5.5R:6.5W:8B光質(zhì)照射苦苣對VC與胡蘿卜素含量提升效果最明顯。

圖5 不同LED光質(zhì)對苦苣可溶性糖含量影響

結論與討論

在植物生長發(fā)育過程中，光照是必不可缺少的因素之一，它影響著植物的生理及形態(tài)發(fā)生，光質(zhì)與植物的生長發(fā)育密切相關，在植物的生長、光形態(tài)發(fā)生、光合色素合成和營養(yǎng)物質(zhì)積累起著關鍵的作用[6]。不同光質(zhì)比LED燈對苦苣的生長及營養(yǎng)品質(zhì)指標產(chǎn)生不同的影響，試驗中光質(zhì)比為5.5R:6.5W:8B時對苦苣的VC與胡蘿卜素的合成有促進作用。這與譚仁豪等[11]的研究結果有相似之處。

苦苣主要食用其嫩葉，維生素等營養(yǎng)物質(zhì)主要含于葉片。試驗結果表明，光質(zhì)比為6R:7W:7B與5.5R:6.5W:8B時，有利于苦苣的葉片數(shù)量的增加。光質(zhì)比為6R:7W:7B與5R:7W:8B時有利于苦苣的葉綠素含量的增加，這說明適當增加藍光比例降低紅光比例更有利于葉綠素的合成，譚仁豪等[11]在研究不同藍紅光質(zhì)組合LED對綠豆芽苗菜生長的影響時也提及了這一點。

蔬菜中的可溶性糖主要包括葡萄糖、海藻糖、蔗糖等，在維持植物蛋白質(zhì)穩(wěn)定方面起到重要作用[8]，當光質(zhì)比為6R:7W:7B，苦苣的可溶性糖含量得到顯著提升，與5R:7W:8B對照推測紅光更有利于植物可溶性糖的合成，這與汪玉潔等[12]的研究結果一致。

VC為植物體內(nèi)的抗氧化物質(zhì)，含量高低可基本反映出植物體內(nèi)活性氧清除能力或抗氧化能力的強弱，對蔬菜的貯存有重要影響，試驗結果表明，在5.5R:6.5W:8B光質(zhì)下有利于苦苣VC含量的提高，汪玉潔等發(fā)現(xiàn)紅藍光的條件下隨紅光比例增加VC含量隨之增加[13]，本試驗發(fā)現(xiàn)6R:7W:7B對比發(fā)現(xiàn)紅光含量增加藍光含量下降維生素含量增加不顯著。

綜上所述，相比于單純白色光，紅白藍混合光可提升苦苣成株葉片數(shù)目，且5.5R:6.5W:8B光質(zhì)最有利于苦苣葉片數(shù)量、VC含量與類胡蘿卜素含量的提高。在6R:7W:7B光質(zhì)下最有利于苦苣可溶性糖含量的提高，在5R:7W:8B光質(zhì)下最有利于葉綠素含量的提高。這表明針對性培養(yǎng)具有不同優(yōu)良品質(zhì)的苦苣可選用不同類別不同比例的混合光照射。