LED光源紅藍(lán)光配比對(duì)生菜光合作用及能量利用效率的影響

王 君，仝宇欣,2，楊其長(zhǎng),2

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LED光源紅藍(lán)光配比對(duì)生菜光合作用及能量利用效率的影響

王 君1，仝宇欣1,2※，楊其長(zhǎng)1,2

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；2. 農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

為了提高植物光能及電能利用效率，降低植物工廠光源的投入產(chǎn)出比，該文從不同紅藍(lán)光配比（R/B）對(duì)生菜光合作用影響機(jī)理入手，分析不同R/B對(duì)生菜光能及電能利用效率的影響。以熒光燈處理（FL）作為對(duì)照，通過設(shè)置不同紅藍(lán)光配比（R/B）共7個(gè)處理進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定不同R/B下生菜的RuBisCo羧化速率和氧化速率、光合電子流分配以及葉氮分配。結(jié)果表明：1）當(dāng)R/B≥8時(shí)，增大藍(lán)光比例顯著降低了總電子傳遞速率向參與光呼吸的光合電子流的分配，促進(jìn)了葉氮向羧化系統(tǒng)和生物能學(xué)系統(tǒng)中的投入，提高了葉片的光合作用；2）當(dāng)R/B≤8時(shí)，生菜電能利用效率（electric-energy use efficiency, EUE）和光能利用效率（light use efficiency, LUE）隨著R/B增加而顯著增大，R/B≥8處理間EUE無(wú)顯著性差異，但R/B=12處理下LUE較R/B=8處理高12.5%。綜上所述，在光強(qiáng)為200mol/(m2·s) 的紅藍(lán)LED植物工廠中，R/B為8是影響生菜光合作用、光能及電能利用效率的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；為保證生菜高效生產(chǎn)，以紅藍(lán)光配比不小于8為宜。

光合作用；作物；光源；能量利用效率；紅藍(lán)光；光合電子流分配；葉氮分配

0 引 言

人工光植物工廠因其生產(chǎn)環(huán)境高度可控、周年連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)及產(chǎn)品安全可靠等諸多優(yōu)勢(shì)正在世界各國(guó)迅猛發(fā)展。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，植物工廠栽培多以可食率高、生產(chǎn)周期較短的葉菜類植物或育苗等為主。而生菜作為植物工廠的一種適栽蔬菜，是目前植物工廠生產(chǎn)量最大的葉菜之一，由于其既可生食，又可烹飪，也是在世界各地最受歡迎的一種葉菜。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)道[1]，2016年生菜和菊苣的世界生產(chǎn)量為26.8百萬(wàn)t，僅中國(guó)就高達(dá)14.9百萬(wàn)t。因此，生菜作為人工光植物工廠的生產(chǎn)對(duì)象具有較好的市場(chǎng)前景。

人工光植物工廠葉菜生產(chǎn)中應(yīng)用最多的光源為熒光燈和LED，而LED作為一種電光轉(zhuǎn)換效率高、散熱量低、壽命長(zhǎng)、環(huán)境友好型人工光源[2]，被認(rèn)為是葉菜生產(chǎn)最有前途的光源，正廣泛應(yīng)用于人工光植物生產(chǎn)系統(tǒng)中[3]。紅光和藍(lán)光作為葉綠素吸收最多的光，較其他光質(zhì)能更有效地促進(jìn)植物葉片的光合作用[4]。因此，很多LED光源以熒光粉激發(fā)或芯片的形式集成紅藍(lán)光作為植物生長(zhǎng)的光源。截至目前，已經(jīng)有大量關(guān)于紅藍(lán)光對(duì)植物生長(zhǎng)[5-6]、生理[7-8]及品質(zhì)[9-10]等影響的研究報(bào)道，絕大多數(shù)研究結(jié)果表明紅藍(lán)混合光比純紅光或藍(lán)光更有利于植物生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)提升。其中，有關(guān)紅藍(lán)光對(duì)生菜影響的文章也已經(jīng)很多，但紅藍(lán)光對(duì)生菜光合作用的影響機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。因此，本文從RuBisCo羧化速率和氧化速率、光合電子流分配及葉氮分配等層面定量分析不同紅藍(lán)光配比對(duì)生菜葉片光合作用的影響，進(jìn)而揭示不同紅藍(lán)光配比對(duì)光能及電能利用效率的影響，為L(zhǎng)ED植物工廠中生菜節(jié)能高效生產(chǎn)提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以奶油生菜（L.）作為栽培對(duì)象，蛭石：草炭=3∶1（V/V）的混合物作為育苗基質(zhì)，熒光燈作為育苗光源，其光強(qiáng)為150mol/(m2·s) 。當(dāng)?shù)?片葉完全展開后，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗進(jìn)行隨意分配，定植到7套完全相同的水培系統(tǒng)中。試驗(yàn)處理中，采用波峰為657 nm的紅光（R）和波峰為450 nm的藍(lán)光（B）結(jié)合的LED光源，試驗(yàn)處理分別表述為R、R/B=12、R/B=8、R/B=4、R/B=1和B，光譜詳見圖1，以熒光燈處理（FL, R/B/G=1.2∶1.0∶1.3, G為綠光）作為對(duì)照。試驗(yàn)期間，光強(qiáng)和光周期分別為200mol/(m2·s)和16 h/d；明期和暗期空氣溫度分別為24和20 ℃，相對(duì)濕度為60%，CO2濃度為400mol/mol；采用日本山崎營(yíng)養(yǎng)液配方，pH≈5.8，EC≈1.5 mS/cm。生菜定植30 d后收獲，該試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行2次。

注：R和B分別代表紅光處理和藍(lán)光處理；R/B代表某一特定比例紅光與藍(lán)光的處理；FL代表熒光燈處理。下同。

1.2 試驗(yàn)儀器及測(cè)量方法

光源耗電量采用北電儀表（PowerBay-SSM，精度：0.1W，中國(guó)）測(cè)得。光強(qiáng)和光譜分別通過Li-1500（Li-Cor, Lincoln, NE, USA）和USB 200 spectrometer（Ocean Optics, Dunedin, FL, USA）測(cè)得。

植物葉片中氮濃度利用元素分析儀（Isoprime GC5, Italy）采用杜馬斯燃燒法進(jìn)行測(cè)定[11]。

CO2響應(yīng)曲線采用便攜式光合儀（Li-6400, Li-Cor, Lincoln, NE, USA）對(duì)自上而下完全展開的第2片葉進(jìn)行測(cè)定。CO2響應(yīng)曲線測(cè)定過程中，起始CO2濃度設(shè)定為400mol/mol，之后分別為200、150、100、50、400、400、600、800和1200mol/mol。采用10%藍(lán)光和90%紅光的LED光源，光強(qiáng)為200mol/(m2·s)。葉室溫度為24 ℃，飽和空氣壓差為1.1 kPa。當(dāng)光合速率（photosynthetic rate,P）達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)記錄數(shù)據(jù)。每個(gè)處理選擇一個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定順序?yàn)镽、R/B=12、R/B=8、R/B=4、R/B=1、B和FL，然后再重復(fù)此過程2次。利用CO2響應(yīng)曲線擬合最大羧化速率（maximum RuBisCo carboxylation rate,cmax）和最大電子傳遞速率（maximum electron transport rate,max）。

1.3 計(jì)算方法

RuBisCo氧化速率（RuBisCo oxidation rate,V）、羧化速率（RuBisCo carboxylation rate,V）及氧化速率與羧化速率之比（ratio of RuBisCo oxidation rate and carboxylation rate,）的計(jì)算方法見式（1）-（5）[12-13]。

式中為大氣壓下CO2補(bǔ)償點(diǎn)，mol/mol；為沒有暗呼吸時(shí)的CO2補(bǔ)償點(diǎn)，mol/mol；為外界大氣壓，100.8 kPa；為羧化部位的CO2濃度，取值為0.6C[13]，C為植物工廠內(nèi)CO2濃度，mol/mol；為空氣溫度，℃；R為暗呼吸速率mol/(m2s)，詳見參考文獻(xiàn)[14]。

參與光呼吸的光合電子流（Partitioning of electron flow to photorespiration, J）的計(jì)算方法見式（6）[15]。

總電子傳遞速率（J）的計(jì)算方法見式（7）[16]。

式中PSII為實(shí)際光化學(xué)量子效率（此數(shù)據(jù)見參考文獻(xiàn)[14]）；PAR為植物群體冠層處光照強(qiáng)度，200mol/(m2·s)；PSII為PSII吸收光能所占的比率，取0.5；а為葉片光能吸收率，取0.84[17]。

P為葉氮在羧化系統(tǒng)（主要是在RuBisCo中）的分配系數(shù)；P為葉氮在生物能學(xué)組分（即光合電子傳遞和光合磷酸化組分）中的分配系數(shù)；P為葉氮在捕光色素蛋白復(fù)合體中的分配系數(shù)。photo為葉氮在光合機(jī)構(gòu)中的分配系數(shù)。計(jì)算方法見式（8）-（11）[18-19]。

式中org為單位葉面積下有機(jī)氮含量，g/m2。cr、mc和C分別代表單位RuBisCo蛋白的CO2固定活性（葉溫為25 ℃時(shí)為20.78mol/(g·s)[20]）、細(xì)胞色素f的最大電子傳遞速率（葉溫為25 ℃時(shí)為155.65mol/(mol·s)[21]）和結(jié)合在PSI、PSII和LCHII中的葉綠素（取值5.79 mmol/g[22]）；C為葉綠素濃度，mmol/g；6.25為氮轉(zhuǎn)換成蛋白的系數(shù)[18]，g/g；8.06為氮素與細(xì)胞色素f之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)[21]，mol /g。

式中acq為光合機(jī)構(gòu)中葉氮用于光捕獲的比例；uti為光合機(jī)構(gòu)中葉氮用于光利用的比例[23]。

電能利用效率（electric-energy use efficiency, EUE, %）是累積地上干物質(zhì)量的化學(xué)能與光源消耗電能的比值[24]。

光能利用效率（light use efficiency, LUE, %）是累積地上干物質(zhì)量的化學(xué)能與植物群體冠層處接收累積光能的比值[24]。

式中PAR為植物群體冠層處接收的累積光能，J/m2。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，利用SAS 9.1（SAS Institute Inc. 9.1, Cary, NC, USA）軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，采用鄧肯氏多重比較，顯著水平≤0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紅藍(lán)光配比對(duì)RuBisCo羧化速率和氧化速率的影響

對(duì)于R/B≥8的處理，V和V隨著R/B減小而顯著增大（圖2a），而R/B≤8的處理，除FL處理顯著最低外，其他各處理之間均無(wú)顯著性差異。與參考文獻(xiàn)[14]中P隨R/B變化的趨勢(shì)相反，在R處理下最大（圖2b）。對(duì)于R/B≥8的處理，隨著R/B減小V和V增加，而減小的結(jié)果表明，R/B減小對(duì)V的增加效果要高于V。對(duì)于V和V，F(xiàn)L處理與R/B=12處理之間無(wú)顯著差異。

注：圖中誤差線為標(biāo)準(zhǔn)誤差，不同大寫和小寫字母表示處理間在 0.05 水平上差異顯著。下同。

2.2 不同紅藍(lán)光配比對(duì)光合電子流分配的影響

圖3為不同紅藍(lán)光配比對(duì)光合電子流分配的影響。從圖3可以看出，對(duì)于R/B≥8的處理，J和J/J隨著R/B減小而顯著減小，在R處理下最大。因此，在純紅光基礎(chǔ)上適當(dāng)增加藍(lán)光可以有效地降低光合電子傳遞速率向參與光呼吸的光合電子流的分配，提高葉片光合作用。而對(duì)于R/B≤8的處理，除FL處理下顯著最大外，其他各處理間J和J/J均無(wú)顯著性差異。J和J/J隨R/B變化的趨勢(shì)一致（圖3），均與參考文獻(xiàn)[14]中P隨R/B變化的趨勢(shì)相反。對(duì)于J和J/J，F(xiàn)L處理與R/B=12處理之間沒有顯著性差異。

圖3 不同紅藍(lán)光配比對(duì)光合電子流分配的影響

2.3 不同紅藍(lán)光配比對(duì)葉氮分配的影響

表1為不同紅藍(lán)光配比對(duì)葉氮分配的影響。除FL處理下單位面積有機(jī)氮含量最低外，其他不同R/B處理并沒有對(duì)其產(chǎn)生顯著影響。熒光燈中綠光成分可能是造成FL處理下單位面積有機(jī)氮含量降低的原因。但不同R/B對(duì)葉氮在光合器官中的分配產(chǎn)生了影響。對(duì)于P和P，R/B=12處理顯著高于R處理（表1），與R/B≥8時(shí)V隨R/B減小而增加（圖2）和J/J隨R/B減小而減?。▓D3）的結(jié)果相呼應(yīng)。R處理下更多葉氮用于光捕獲，而B處理下葉片表現(xiàn)完全相反，更多葉氮用于光利用。盡管FL處理的熒光燈中藍(lán)光的存在引起有機(jī)氮在光合器官中的分配系數(shù)顯著高于R處理，但由于其含有的綠光成分不易被葉片吸收，導(dǎo)致該處理下葉片同樣表現(xiàn)出更多葉氮用于光捕獲。

表1 不同紅藍(lán)光配比對(duì)葉氮分配的影響

注：同一行不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

Notes: Different lowercase letters in each row indicate significant differences at the level of 0.05.

2.4 不同紅藍(lán)光配比對(duì)光能及電能利用效率的影響

EUE和LUE是衡量植物對(duì)人工光源所消耗電能和冠層處接收光能利用程度的重要指標(biāo)[24]。當(dāng)R/B≤8時(shí)，葉面積指數(shù)（leaf area index, LAI）隨著R/B增加而增加。 EUE和LUE均與LAI呈正相關(guān)關(guān)系，具有較高的擬合系數(shù)，且LUE隨LAI增大而增加的速度要遠(yuǎn)大于EUE，在該擬合結(jié)果中不包含F(xiàn)L處理下數(shù)據(jù)。R/B=12處理下EUE和LUE均達(dá)到最大（表2），但R/B=8、R/B=12和R處理間EUE不存在顯著性差異。并且R和R/B=12處理之間LUE亦無(wú)顯著差異，但后者較R/B=8處理下LUE高12.5%。盡管FL處理下生菜具有較高的LAI，但EUE最小，顯著低于紅藍(lán)單色光或混合光處理；LUE僅顯著大于B處理。

表2 不同紅藍(lán)光配比對(duì)能量利用效率和葉面積指數(shù)的影響

注：能量利用效率與葉面積指數(shù)的擬合關(guān)系中不包含F(xiàn)L處理下數(shù)據(jù)。同一列不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

Note: The relationships between energy use efficiency and leaf area index were not related to data under FL treatment; Different lowercase letters in each column indicated significant differences at the level of 0.05.

3 討 論

本文從RuBisCo羧化速率和氧化速率、光合電子流分配以及葉氮分配等層面揭示不同R/B對(duì)生菜葉片光合作用的影響，并進(jìn)一步闡述不同R/B對(duì)生菜光能及電能利用效率的影響。

3.1 R/B≥8對(duì)生菜葉片光合作用的影響

RuBisCo羧化能力是影響植物葉片光合作用高低的主要因子之一。對(duì)于R/B≥8的處理，減小R/B同時(shí)提高了RuBisCo羧化速率和氧化速率，且對(duì)羧化速率的增加效果要大于對(duì)氧化速率的影響（圖2），從而提高了光合作用。

光合電子流主要用于碳同化和光呼吸，但在二者之間的分配較為復(fù)雜，會(huì)受到環(huán)境因素的影響[25]。當(dāng)R/B≥8時(shí)，參與光呼吸的光合電子流隨著R/B增加而顯著增加，且占總電子傳遞速率的比例亦隨著R/B增加而顯著增加（圖3），表明光質(zhì)是調(diào)控光合電子流在碳同化和光呼吸分配比例的重要環(huán)境因子；并且，在紅光背景下，加入少量藍(lán)光即可有效地減少參與光呼吸的光合電子流及占總電子傳遞速率的比例，從而增加了碳同化的光合電子流，進(jìn)一步提高了光合作用。

葉氮含量與光合能力有很強(qiáng)的正相關(guān)性[17]。本試驗(yàn)結(jié)果中各處理間單位面積有機(jī)氮含量無(wú)顯著差異的結(jié)果表明，有機(jī)氮含量并不是限制紅藍(lán)混合光處理下葉片光合作用差異的原因。植物調(diào)控葉氮分配到光合器官的能力在一定程度上能夠解釋其對(duì)不同R/B的適應(yīng)機(jī)制。在本試驗(yàn)中，對(duì)于P、P和photo，R/B=12處理下葉片均顯著高于R處理（表1），即紅光背景下加入藍(lán)光會(huì)提高葉氮向羧化系統(tǒng)和生物能學(xué)系統(tǒng)的投入，從而促進(jìn)光合作用。P隨著R/B減小而增加的結(jié)果與張亞杰等[26]發(fā)現(xiàn)的在低光強(qiáng)下P隨著光強(qiáng)增加而增加的結(jié)果類似，因此，隨著R/B減小植株可能表現(xiàn)出陽(yáng)生植物特性。

3.2 R/B≤8對(duì)生菜葉片光合作用的影響

對(duì)于Chl[14]、Chla/b[14]、、P、P、P和photo，除了FL處理外，R/B≤8的處理之間均不存在顯著差異，與R/B≤8的處理之間光合作用無(wú)顯著差異（R/B=1處理除外）的結(jié)果一致。以上試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)光強(qiáng)為200mol/(m2·s) 時(shí)，在紅光基礎(chǔ)上加入11%的藍(lán)光即可顯著提高葉片光合作用，繼續(xù)增大藍(lán)光比例對(duì)于提高生菜葉片光合作用的效果不明顯。

在R和B處理間單位面積有機(jī)氮含量無(wú)顯著差異的情況下，B處理下生菜投入更多葉氮用于光利用，而R處理下生菜投入更多葉氮用于光捕獲（表1），可以解釋藍(lán)光比紅光更有利于提高葉片光合作用。Munner等[27]也發(fā)現(xiàn)藍(lán)光處理下生菜葉片較紅光處理表現(xiàn)出顯著較高的P，類似的結(jié)果還發(fā)現(xiàn)在黃瓜苗[28]、玉米[29]和水稻[30]上。

對(duì)于FL處理，其光源光譜組分為R/B/G=1.2∶1.0∶1.3，盡管與R/B=1處理的R/B值比較接近，但由于熒光燈中包含大量的綠光成分，會(huì)減小氣孔導(dǎo)度，以及與光合作用密切相關(guān)的葉氮含量（表1），限制藍(lán)光對(duì)光合作用的促進(jìn)作用，造成P（FL處理下為7.2mol/(m2·s)）與R/B=1處理[14]相比有所降低。FL處理與R/B=12處理下P最為接近[14]，可以從兩處理下葉片V（圖2）、光合電子流分配（圖3）以及葉氮分配（表1）無(wú)顯著性差異進(jìn)行解釋。

3.3 不同紅藍(lán)光配比對(duì)生菜光能及電能利用效率的影響

在相同光強(qiáng)下，對(duì)于紅藍(lán)混合光處理，隨著R/B增加而增大的LAI抵消了減小的P[14]（B處理除外）所造成的不利影響，從而增加了植物冠層截獲的光合有效輻射，進(jìn)而提高了光能及電能利用效率（表2）。

FL處理下V低于R/B≤1處理（圖2），J高于R/B≤1處理（圖3）的結(jié)果表明，F(xiàn)L處理下葉片表現(xiàn)出光合性能不如R/B≤1處理。盡管葉片吸收的綠光對(duì)于驅(qū)動(dòng)光合作用沒有藍(lán)光有效，但LUE卻顯著大于B處理，其原因?yàn)镕L處理下生菜表現(xiàn)出更為松散的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，較B和R/B=1處理LAI分別提高了64.4%和49.9%，故而截獲的光合有效輻射也隨之增加。由于熒光燈的電光轉(zhuǎn)換效率顯著低于LED[3]，故FL處理下EUE最低（表2）。

4 結(jié) 論

針對(duì)人工光植物工廠即使采用節(jié)能的紅藍(lán)LED作為植物生長(zhǎng)光源，仍然存在光源電能消耗較高的問題，本文通過研究不同紅藍(lán)光配比對(duì)生菜光合作用、光能及電能利用效率的影響，在光強(qiáng)為200mol/(m2·s)下，得出以下結(jié)論：

1）R/B=8是影響生菜光合作用、電能及光能利用效率的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；當(dāng)R/B≥8時(shí)，不同R/B對(duì)電能利用效率沒有顯著影響，且R/B≥8處理下生菜電能利用效率顯著大于R/B<8的處理。故為保證生菜節(jié)能高效生產(chǎn)，紅藍(lán)光配比以不小于8為宜；

2）當(dāng)R/B≥8時(shí)，減小R/B可以有效提高葉氮向羧化系統(tǒng)和生物能學(xué)組分的分配，以及RuBisCo羧化效率，從而提高單個(gè)葉片的光合作用。

雖然單個(gè)葉片在一定程度上可以反映光質(zhì)對(duì)光合作用的影響，但仍需對(duì)植株整體的光合能力進(jìn)行研究，才能對(duì)工廠化生產(chǎn)具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

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Effect of LED light with different ratios of red to blue light on photosynthesis and energy use efficiency for lettuce

Wang Jun1, Tong Yuxin1,2※, Yang Qichang1,2

(1.,,100081,; 2.,,100081,)

Compared with traditional plant production systems, the advantage of plant factory with LED (light emitting diode) lighting for plant production is annually planned plant production with high quality/quantity and less energy consumption. However, commercial promotion of plant factory with artificial lighting is still limited since LED is used as the sole light source for plant growth and the operation cost is quite high. To reduce the operation cost of the plant factory with artificial lighting, improving electric-energy use efficiency (EUE) and/or light use efficiency (LUE) by optimizing the ratio of red to blue light (R/B) was considered as a feasible way since the red and blue light are mainly absorbed by photosynthetic pigments and more effective for plant production than other wavelengths. In this study, the effects of different R/B on EUE and LUE were revealed by investigating the effects of different R/B on photosynthesis from the aspects of Rubisco carboxylation rate, partitioning of electron flow and leaf nitrogen in photosynthetic apparatus. In this experiment, lettuce plants (L.) were exposed to 200mol/(m2·s) irradiance for a 16 h/d photoperiod under the following 7 treatments: monochromatic red light (R, peak wavelength: 657 nm), monochromatic blue light (B, peak wavelength: 450 nm) and mixture of R and B with different R/B of 12, 8, 4, and 1, fluorescent lamps (FL, R/B/G=1.2:1.0:1.3, G was green light). Lettuce plants under FL treatment were set as the control. The results showed that: 1) Decreasing R/B until 8 significantly decreased the partitioning of electron flow to photorespiration and increased the partitioning of leaf nitrogen in carboxylation and bioenergetics system, resulting in increasing photosynthesisamong the treatments with R/B of higher than 8. 2) No significant differences were found in Rubisco carboxylation rate, the partitioning of electron flow and leaf nitrogen in photosynthetic apparatus among the treatments with R/B of lower than 8, except FL treatment. 3) EUE and LUE both increased with R/B increasing until up to 12 with the maximum values of 0.494% and 1.773%, respectively; there were no significant differences for EUE among the treatments with R/B of higher than 8; however, LUE under the treatment with R/B of 12 was 12.5% higher than that under the treatment with R/B of 8. Although photosynthesis decreased with the increasing of R/B until 8, leaf area index (LAI) increased with the increasing of R/B until 8. Increase in LAI offset the negative effect of increasing R/B on the leaf photosynthesis, resulting in capturing much more photosynthetic active radiation. 4) Leaf photosynthetic performance under FL treatment was the nearest to that under the treatment with the R/B of 12, which could be explained from the aspects of no significant differences between 2 treatments in Rubisco carboxylation rate, the partitioning of electron flow and leaf nitrogen in photosynthetic apparatus; however, although lettuce plants under FL treatment had high LAI, EUE was the lowest among all the treatments because of the lowest electro-optical conversion efficiency of fluorescent lamp. Based on the above results, R/B of 8 is the turning point for photosynthesis and EUE; it is concluded that R/B of lower than 8 is suitable for energy-saving and high-efficient production when lettuce plants are exposed to the combination of red light and blue light with light intensity of 200mol/(m2·s) in plant factory with LED lighting.

photosynthesis; crops; light source; energy use efficiency; red and blue light; partitioning of electron flow; partitioning of leaf nitrogen

王 君，仝宇欣，楊其長(zhǎng). LED光源紅藍(lán)光配比對(duì)生菜光合作用及能量利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(14)：234－240.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.14.030 http://www.tcsae.org

Wang Jun, Tong Yuxin, Yang Qichang. Effect of LED light with different ratios of red to blue light on photosynthesis and energy use efficiency for lettuce[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(14): 234－240. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.14.030 http://www.tcsae.org

2018-02-05

2018-05-30

用于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的LED關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范（2017YFB0403900）和科技部科技伙伴計(jì)劃資助（KY201702008）聯(lián)合資助

王 君，博士，主要從事設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程方面的研究。Email：wangjun112209@163.com

仝宇欣，博士，副研究員，主要從事設(shè)施園藝環(huán)境工程方面的研究。Email：tongyuxin@caas.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.14.030

S625.5

A

1002-6819(2018)-14-0234-07