LED光質(zhì)和光強對藜蒿生長和品質(zhì)的影響

周華+劉淑娟+劉騰云+李彥強+黃勇+余發(fā)新

摘要：為了探究LED不同光質(zhì)和光強處理對藜蒿（Artemisia selengensis）生長和品質(zhì)的影響，試驗設置了紅光、藍光、紅光∶藍光=8∶1、紅光∶藍光=4∶1、紅光∶藍光∶綠光=4∶1∶1和紅光∶藍光∶紫外光=20∶5∶1 6種光質(zhì)，60、100、140 μmol/（m2·s） 3種光強對藜蒿進行人工光源的水培研究。結(jié)果表明，與其他光質(zhì)相比，藍光照射處理下藜蒿2個莖的高度、粗度和單株新增部分地上鮮重和地上干重均為最高，且培養(yǎng)25 d時莖高顯著高于其他光照處理。藍光處理下，藜蒿莖中可溶性蛋白質(zhì)含量顯著高于其他處理，紅∶藍=4∶1處理下，藜蒿莖中可溶性糖含量最高，紅光∶藍光∶紫外光=20∶5∶1處理下，藜蒿莖中維生素C含量最高。3種光強下藜蒿在莖高、莖粗、單株新增部分地上鮮重和地上干重指標上均無顯著差異。綜上所述，藍光照射有利于藜蒿生長，可改善部分營養(yǎng)品質(zhì)，試驗光強對藜蒿生長無顯著影響。

關(guān)鍵詞：藜蒿（Artemisia selengensis）；光質(zhì)；光強；生長；品質(zhì)

中圖分類號：Q949.783.5 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）17-3305-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.17.029

Effects of LED Quality and Intensity on Growth and Nutrition

Quality of Artemisia selengensis

ZHOU Huaa，b，LIU Shu-juana，b，LIU Teng-yuna，b，LI Yan-qianga，b，HUANG Yongc，YU Fa-xina，b

（a. Institute of Biology and Resources； b. Genetic Improvenment of Ornanmental Plants of Jiangxi；

c. Institute of Scientific and Technological Strategy， Jiangxi Academy of Sciences， Nanchang 330096， China）

Abstract： To explore the effects of light emitting diode（LED） with different qualities and intensities on the processing of growth and quality of Artemisia selengensis，six LED light qualities including red（R），blue（B），8R/1B，4R/1B，4R/1B/1Green（G） and 20R/5B/1UV-B， and three LED light intensities including 60， 100， 140 μmol/（m2·s） in hydroponic were set up. Results showed that， under blue light treatment， the stem height， stem diameter of two stems and fresh ground weight and dry ground weight per plant attained the max， and significantly increased in the stem height in 25 days； there was significant increase in soluble protein content in stem than other light quality treatments. The soluble sugar content was the peak value under 4R/1B light quality treatment and the vitamin C content was the peak value under 20R/5B/1UV-B in stem. There was no significant difference from the three light intensities in the height， diameterof the two stems， fresh ground weight and dry ground weight per plant. In conclusion， the light quality of blue was conducive to the growth and improved some of the nutrition quality of A. selengensis， and there no significant difference among the three light intensities.

Key words： Artemisia selengensis； light quality； light intensity； growth； nutrition quality

藜蒿（Artemisia selengensis）又名水蒿、蔞蒿，為菊科蒿屬多年生草本植物，有清熱解毒、袪風濕、健脾胃、預防牙痛、喉痛等功效，同時還富含維生素、氨基酸、礦物質(zhì)和微量元素等多種營養(yǎng)成分，兼具藥用和食用價值[1]。目前，藜蒿已經(jīng)開始大面積人工設施栽培，以風味獨特、鮮嫩可口、營養(yǎng)豐富的特色深受人們歡迎，成為冬春季節(jié)的一種重要蔬菜[2]。endprint

光對植物個體的發(fā)育十分重要，不同的光譜分布和光強對植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成以及營養(yǎng)品質(zhì)具有顯著影響[3]。發(fā)光二極管（Light-emitting diode，LED）能夠發(fā)出植物所需要的單色光，并且可以按照不同植物的需要將單色光自由組合利用，提高植物對光能的利用效率[4]。據(jù)報道，設施栽培中通過調(diào)節(jié)LED光質(zhì)和光強可以有效地提高生菜、黃瓜、芽苗菜等蔬菜的光合效率，促進蔬菜生長，提高蔬菜品質(zhì)[5-7]。目前，有關(guān)LED光照對藜蒿生長發(fā)育的影響研究還未見報道。為此，試驗利用LED作為完全人工光，初步探究了不同光照（光質(zhì)和光強）對藜蒿生長和品質(zhì)的影響，以期為藜蒿設施栽培生產(chǎn)中光環(huán)境調(diào)控技術(shù)的研究和應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

藜蒿為野生栽培種，原產(chǎn)于江西鄱陽湖，利用珍珠巖進行扦插，待生根后移至江西省科學院生物資源研究所植物工廠內(nèi)進行水培。

1.2 試驗設置

水培條件下設置6種光質(zhì)，分別為紅光（R）、藍光（B）、紅光（R）∶藍光（B）=8∶1、紅光（R）∶藍光（B）= 4∶1、紅光（R）∶藍光（B）∶綠光（G）=4∶1∶1，紅光（R）∶藍光（B）∶紫外光（UV-B）=20∶5∶1，其中紅光的波長為（660±10） nm，藍光的波長為（450±10） nm，綠光的波長為（520±10） nm，紫外光的波長為（300±10） nm，光質(zhì)試驗中光強均為100 μmol/（m2·s）。光強設置3種，分別為60、100、140 μmol/（m2·s），此時光質(zhì)均為紅光∶藍光=4∶1。每種光質(zhì)和光強均處理藜蒿36株，3次重復。植物工廠內(nèi)溫度為20～23℃，濕度為80%，水培采用Hogland營養(yǎng)液，光照時間為14 h/d。

1.3 指標的測定

藜蒿生根后，插穗均保留2個芽進行生長，光質(zhì)試驗中，待藜蒿生長至15 d和25 d時，進行地上部分生長指標的測定，第25天測定莖的品質(zhì)；光強試驗中，待生長到20 d時進行地上部分生長指標的測定。以上地上部分生長指標為莖1高、莖1粗、莖2高、莖2粗、新增地上部分鮮重和新增地上部分干重。采用直尺測量莖高，采用游標卡尺測量莖粗，地上部分鮮重和地上部分干重用電子分析天平測量。品質(zhì)測定是將2個莖剪下，混合后測定植物的可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、硝酸鹽、維生素C含量?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍G-250染色法[8]，可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[8]、硝酸鹽含量測定采用紫外分光光度法[9]。維生素C含量測定采用滴定法[10]，由于氧化作用產(chǎn)生色素干擾滴定顏色的變化，因此維生素C含量測定使用烘干后樣品，其余指標均采用鮮樣進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理，利用Ducan分析方法進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對藜蒿生長的影響

不同光質(zhì)處理下，藜蒿在15 d和25 d的生長情況見表1。從表1可以看出，第15天時，藍光處理下，藜蒿莖1高表現(xiàn)最優(yōu)，紅光處理其次，兩者處理下莖1高顯著高于各復合光處理，各復合光處理下莖1高無顯著差異；莖2高仍然是在藍光照射下最高，且顯著高于紅光處理，紅光處理顯著高于各復合光處理，紅光∶藍光∶紫外光=20∶5∶1下莖2高值為最低；莖1和莖2粗度仍舊是在藍光處理下值最高，但莖1粗在各光照處理下未呈現(xiàn)顯著差異；莖2粗在紅光和藍光處理下無顯著差異，但顯著高于各復合光處理，莖2粗在各復合光處理下無顯著差異；對于單株新增地上部分的總鮮重和總干重，第15天時各光照處理下均未呈現(xiàn)顯著差異。待藜蒿生長至第25天時，莖1高和莖2高在各光質(zhì)處理下變化相同，均表現(xiàn)為藍光處理下莖高最高，顯著高于紅光，而紅光處理下莖1高和莖2高又顯著高于復合光處理，各復合光處理間無顯著差異；莖1粗在藍光處理下值最高，但除紅光∶藍光=4∶1處理外，其余光質(zhì)處理間未呈現(xiàn)出顯著差異；莖2粗在藍光處理下表現(xiàn)最優(yōu)，其次是紅光∶藍光∶紫外光=20∶5∶1處理，兩者未呈現(xiàn)顯著差異，紅光∶藍光=4∶1處理下莖2粗度值為最低；對于單株新增地上部分總鮮重和總干重，藍光處理下表現(xiàn)最優(yōu)，其次是紅光∶藍光=8∶1處理，接下來是紅光處理，除藍光處理外，其余光照處理間新增地上部分總鮮重和總干重無顯著差異。綜上所述，藍光對于藜蒿地上部分的綜合生長表現(xiàn)最優(yōu)。

2.2 不同光質(zhì)對藜蒿品質(zhì)的影響

對不同光質(zhì)下藜蒿生長25 d的食用品質(zhì)指標進行了檢測，結(jié)果見表2。從表2可以看出，藍光處理下，藜蒿莖中可溶性蛋白質(zhì)含量最高，顯著高于紅光和各復合光處理，紅光和各復合光處理間無顯著差異；藜蒿莖中可溶性糖含量在紅光∶藍光=4∶1處理下含量最高，藍光處理的其次，緊接著是紅光∶藍光=8∶1處理，以上3種處理間無顯著差異，紅光∶藍光=4∶1和藍光處理下可溶性糖含量顯著高于其余光處理（紅光∶藍光=8∶1處理除外）；對于維生素C含量，紅光∶藍光∶紫外光=20∶5∶1處理下的藜蒿莖的維生素C含量最高，其次是紅光∶藍光=4∶1，兩處理間無顯著差異，紅光∶藍光∶紫外光=20∶5∶1處理維生素C含量顯著高于藍光、紅光處理與其余各復合光處理（紅光∶藍光=4∶1處理除外）；藜蒿莖中的硝酸鹽含量均在1 000 mg/kg左右，其中藍光照射下硝酸鹽含量最高，紅光∶藍光∶紫外光=20∶5∶1照射下含量最低，但各光質(zhì)處理下硝酸鹽含量未呈現(xiàn)顯著差異。

2.3 不同光強對藜蒿生長的影響

對不同光強下藜蒿地上部分生長指標進行了測定，結(jié)果見表3。從表3可以看出，莖1在100 μmol/（m2·s）光強下莖高最高，其次是140 μmol/（m2·s）光強處理，莖2在140 μmol/（m2·s）光強下莖高最高，其次是60 μmol/（m2·s）光強處理；莖1和莖2均在140 μmol/（m2·s）光強處理下最粗，其次是100 μmol/（m2·s）光強處理；單株新增地上部總鮮重和總干重也在140 μmol/（m2·s）光照處理下最重，其次是100 μmol/（m2·s）光強處理。但總體上，60、100、140 μmol/（m2·s） 3種光強下，藜蒿各生長指標間均無顯著差異，表明光強對于藜蒿地上部分生長的影響并不顯著。endprint

3 小結(jié)與討論

近年來，LED光源在農(nóng)業(yè)照明領域的市場應用愈來愈廣泛[11，12]。通過調(diào)控LED光質(zhì)，改善溫室內(nèi)光照條件，可以調(diào)控蔬菜作物的生長，實現(xiàn)增產(chǎn)、高效和優(yōu)質(zhì)目的[13，14]。藜蒿是一類重要的莖類蔬菜，但未見相關(guān)報道。試驗結(jié)果表明，與其他蔬菜相比，藜蒿的光質(zhì)需求是存在差異的。對于葉菜類蔬菜，如生菜，通常紅光處理促進植株長高，增加地上部分重量；藍光處理抑制長高，促進植株長粗[15，16]。而對于藜蒿，相比紅光，藍光處理下藜蒿莖的伸長和增粗均較明顯，單株新增地上部分鮮重和地下部分鮮重也明顯增加。除紅光和藍光外，近年來，對于其余光質(zhì)，如綠光、紫外光的加入，也會對植物的生長產(chǎn)生影響[4]。試驗中，紅光∶藍光=4∶1和紅光∶藍光∶綠光= 4∶1∶1兩種處理中，莖1粗（25 d）在紅光∶藍光∶綠光=4∶1∶1處理下較紅光∶藍光=4∶1處理下有顯著性提高；而紅光∶藍光=4∶1和紅光∶藍光∶紫外線=20∶5∶1兩種處理中，后者莖2高（15 d）顯著低于前者，莖1粗（25 d）和莖2粗（25 d）后者顯著高于前者，表明紫外線UV-B和綠光的加入，有利于藜蒿莖的增粗。

光質(zhì)對于作物品質(zhì)的形成也具有重要影響，大部分文獻認為紅光有利于植物體內(nèi)可溶性糖的積累，而藍光促進可溶性蛋白質(zhì)的合成，紫外線有利于維生素C含量的增加[16，17]。本研究結(jié)果表示，與紅光相比，藍光不但顯著提高藜蒿莖內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量，也顯著提高莖內(nèi)可溶性糖含量，與前人結(jié)果并不完全一致，這可能與藜蒿本身的特性有關(guān)。紅光∶藍光=4∶1處理下莖中的可溶性糖含量顯著高于紅光∶藍光∶綠光=4∶1∶1和紅光∶藍光∶紫外線=20∶5∶1處理，表明紫外線UV-B和綠光的加入會降低可溶性糖含量。維生素C含量是評價蔬菜營養(yǎng)價值的一個重要指標，試驗中藍光處理下藜蒿莖中的維生素C含量并未顯著增加，而組合光紅光∶藍光∶紫外光=20∶5∶1照射下，植株莖內(nèi)維生素C含量顯著增加，表明紫外光對于藜蒿維生素C含量的增加有顯著作用。

藜蒿對于光照的需求，普遍觀點認為其喜陽光充足的生長環(huán)境，但在強光條件下藜蒿嫩莖容易老化，在弱光條件下藜蒿生長細弱，莖稈變軟，風味變淡[18，19]。試驗結(jié)果表明，光強為60、100、140 μmol/（m2·s）各處理下，藜蒿的莖高、莖粗以及地上部分鮮重和干重均未呈現(xiàn)顯著差異，表明室內(nèi)光強只要達到60 μmol/（m2·s）以上，藜蒿就能正常生長，光強并不是影響藜蒿生長的關(guān)鍵因素，這對于人工栽培藜蒿設施內(nèi)光強的控制具有參考意義。

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