不同LED光質對小白菜品質的影響

樊小雪，宋 波，徐 海，索 歡，徐志剛，袁希漢，陳龍正*

(1.江蘇省農業(yè)科學院蔬菜研究所，江蘇南京 210014；2.南京農業(yè)大學農學院，江蘇南京 210095)

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不同LED光質對小白菜品質的影響

樊小雪1，宋 波1，徐 海1，索 歡1，徐志剛2，袁希漢1，陳龍正1*

(1.江蘇省農業(yè)科學院蔬菜研究所，江蘇南京 210014；2.南京農業(yè)大學農學院，江蘇南京 210095)

摘要[目的]研究不同LED光質對小白菜品質的影響，為提高葉菜類的營養(yǎng)品質提供理論支持。[方法] 以鏑燈為對照，設置4種不同光譜能量分布的LED光質處理，即紅光、藍光、綠光、紅藍組合光(紅光∶藍光=6∶1)處理，觀測不同處理下的小白菜生長情況。[結果]紅藍組合光處理下，小白菜鮮重和干重最大，磷、鉀含量最高，亞硝酸鹽含量最低；粗蛋白含量在藍光處理下最高。[結論] 紅藍組合光是適合小白菜生長的光源，可應用于作物的生產栽培中。

關鍵詞LED；光質；小白菜；品質

蔬菜是人們日常生活中不可缺少的植物性食物，它為人類提供多種必需的氨基酸以及豐富的維生素、礦物質和纖維素。同時，蔬菜也是一種亞硝酸鹽含量較高的作物，是人類吸收亞硝酸鹽的主要來源，尤其是莖葉類蔬菜[1]。根據其周期生產和設施栽培的特點，調控設施環(huán)境逐漸成為降低硝酸鹽含量的重要手段。光是設施栽培中的限制環(huán)境因素之一，因此研究光照這一特定影響因子對小白菜品質的影響，對葉菜設施化栽培的周期生產具有重要意義。目前，國內外學者對降低蔬菜硝酸鹽含量的方法研究主要集中在調節(jié)植物養(yǎng)分供應，如改變氮素濃度和氮素形態(tài)[2]、調節(jié)氮磷鉀比例[3]、添加微量元素[4]等方面。但是以上肥料措施調節(jié)降低蔬菜硝酸鹽含量存在許多不足之處，例如氮肥施用時間十分重要[5]，施肥和收獲之間需要有一個合適的安全間隔期，追施氮肥需要尋找到不同蔬菜收獲上市的安全期[6]。雖然施用鉀可以減少蔬菜硝酸鹽含量，但是鉀的作用只有在氮和鉀平衡時才能發(fā)揮[7]。葉菜中亞硝酸鹽含量的高低已成為評估其安全價值的重要指標[8]。光質是影響葉菜品質指標的重要因素之一，借助現(xiàn)代設施中光源調控技術提高植株對硝酸鹽的同化能力，從而獲得低硝酸鹽積累產品是十分有效的方法[9]。目前關于光質對葉菜中亞硝酸鹽含量及其他品質的影響報道較少，鑒于此，筆者以小白菜為材料，研究不同LED光質對其品質的影響，旨在為安全有效地提高葉菜類的營養(yǎng)品質提供理論支持。

1材料與方法

1.1試驗材料供試小白菜品種為“特矮青”，由南京綠領種苗有限公司提供。當幼苗第2片真葉完全展開時，選取形態(tài)、長勢一致的幼苗移栽入營養(yǎng)缽(長6 cm×寬6 cm×高10 cm)中，基質選用草炭+蛭石+珍珠巖(1V∶1V∶1V)，置于不同LED光源下，以鏑燈為對照。保持溫度為20～26 ℃，光照強度為150 μmol/(m2·s)，光周期為12 h/ d。每天用園試配方營養(yǎng)液進行澆灌，每缽澆80 ml營養(yǎng)液。生長30 d待測。

1.2試驗設計LED光源系統(tǒng)由南京農業(yè)大學農學院研制，以日光色鏑燈(LZ400D/H)作為對照，設置不同光譜能量分布的LED光質處理，即紅光、藍光、綠光、紅藍組合光(紅光∶藍光=6∶1)處理，各處理光譜能量分布的技術參數(shù)見表1。

1.3測定項目與方法隨機選取5株植物樣品，設3次重復。干重測定是將植株置85 °C烘箱中烘干至恒重，用電子天平進行稱重；測定粗蛋白含量時先用微量凱氏定氮法測定樣品中全氮含量[10]，然后換算成粗蛋白的質量分數(shù)(干重)，換算因數(shù)采用6.25[11]；亞硝酸鹽含量測定根據秦遂初[12]的方法；全磷含量和全鉀含量測定根據南京農業(yè)大學生命科學院中心實驗室的方法，使用島津 ICP-1000Ⅱ光譜儀進行測定。

1.4數(shù)據處理采用Microsoft excel 2003和SPSS 16.0系統(tǒng)進行一維方差分析(ANOVA)，采用Tukey和Duncan法進行差異顯著性分析。

2結果與分析

2.1不同LED光質對小白菜生物量和營養(yǎng)品質的影響由表2可知，不同LED光質對小白菜生物量的影響有顯著差異。植株鮮量和干量在紅藍組合光處理下最大，其數(shù)量均是對照的2倍之多。鮮重在對照下最小，干重在綠光處理下最小。植株粗蛋白含量在藍光處理下顯著高于其他處理，表現(xiàn)為藍光處理>紅藍組合光處理>紅光處理>對照>綠光處理，說明藍光LED促進小白菜粗蛋白含量增加效果最顯著。磷和鉀是植物體內重要的礦質元素，藍光及紅藍組合光處理下磷、鉀含量均顯著高于對照。紅光LED和綠光LED處理下鉀的含量均顯著低于對照，磷的含量與對照差異不顯著。

表1　不同LED光譜能量分布的技術參數(shù)

2.2不同光質對小白菜葉片亞硝酸鹽含量的影響由圖1可知，不同光質處理的亞硝酸鹽含量差異顯著，紅藍組合光處理下亞硝酸鹽含量最低，對照的亞硝酸鹽含量最高；綠光LED處理下亞硝酸鹽含量與對照差異不顯著；紅光LED和藍光LED處理下亞硝酸鹽含量顯著降低。亞硝酸鹽含量表現(xiàn)為對照>綠光處理>紅光處理>藍光處理>紅藍組合光處理。

表2　不同LED光質對小白菜生物量和營養(yǎng)品質的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases indicated significant differences among treatments(P<0.05).

圖1　不同LED光質對小白菜亞硝酸鹽含量的影響Fig.1　Effects of LED light quality on the nitrite content of pakchoi

3結論與討論

(1)蛋白質是生命的物質基礎，是構成各種酶活性的重要成分。該研究發(fā)現(xiàn)小白菜粗蛋白含量在藍光處理下最高，其次是紅藍組合光處理，說明這2種光處理對蛋白質合成與積累有利。張立偉等[13]發(fā)現(xiàn)藍光下豌豆苗的可溶性蛋白含量最高，史宏志等[14]也認為，提高藍光比例可以促進煙葉的氮代謝，使葉片蛋白質含量提高。

(2)磷在植物的能量代謝、糖分代謝、酶促反應和光合作用等過程中起至關重要的作用[15]。該試驗結果表明，藍光及紅藍組合光處理下磷的含量均較高，這與陳嫻等[16]在韭菜上的研究結果是一致的。

(3)鉀能夠增強細胞對外界環(huán)境的調節(jié)作用，有助于增加植物的抗逆性。該試驗發(fā)現(xiàn)紅藍組合光及藍光處理對不結球白菜體內鉀元素含量有明顯促進作用，陳嫻等[16]在關于韭菜的研究中也有相似報道。

(4)亞硝酸鹽含量是一項評價蔬菜品質的衛(wèi)生指標，蔬菜的營養(yǎng)品質與亞硝酸鹽含量呈負相關關系。該試驗結果發(fā)現(xiàn)，含有一定量的藍光光譜就可以促進硝酸鹽代謝分解。紅藍組合光處理的光譜中含有紅光和藍光，可能是光敏色素和隱花色素共同協(xié)調控制的結果，有效激活亞硝酸鹽代謝過程的酶活和基因表達。

綜上所述，紅藍組合光處理的小白菜生物量及粗蛋白等各種營養(yǎng)物質含量均較高，且安全品質顯著提高，較對照及各種單色LED光處理有明顯優(yōu)勢。試驗結果表明，紅藍組合光是應用于設施中綜合提高植物產品品質的理想光源。

參考文獻

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Effects of Different LED Lights on the Quality of Pakchoi

FAN Xiao-xue, SONG Bo, XU Hai,CHEN Long-zheng*et a

(Jiangsu Academy of Agricultural Science, Nanjing, Jiangsu, 210014)

Abstract[Objective] To research the effects of different LED lights on the quality and safety of pakchoi, and to provide theoretical support for improving leafy vegetable nutrition and safety. [Method]With seedlings under dysprosium lamp as control, four LED light treatments were designed with different spectral energy distributions, which were red light, blue light, green light, and combination of red and blue light (red light∶blue light =6∶1).[Result]Under the treatment of combination of red and blue light, the fresh mass, dry mass and the content of phosphorus and potassium were the greatest, whereas the content of nitrite was the lowest. The content of crude protein was the highest under blue light. [Conclusion]The combination of red and blue light is the effective light source for growth of pakchoi, and can be used in the production and cultivation of crops.

Key wordsLED; Light quality; Pakchoi; Quality

基金項目農業(yè)部公益性行業(yè)(農業(yè))科研專項經費項目(201403032)。

作者簡介樊小雪(1983- )，女，山東淄博人，博士，從事蔬菜育種與生理生態(tài)研究。*通訊作者，副研究員，博士，從事蔬菜遺傳育種研究。

收稿日期2016-02-22

中圖分類號S 634.3

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)10-018-02