LED光源在蕎麥芽苗脫殼上的應(yīng)用研究

吳中波

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 閔行 200240）

芽苗菜是一種活體蔬菜，口感脆嫩，香味獨(dú)特，安全衛(wèi)生，深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)[1]。蕎麥芽苗菜富含蘆丁，可增強(qiáng)血管功能，市場(chǎng)消費(fèi)量較大[2]。光照、溫度、濕度等環(huán)境因素共同影響蕎麥芽苗菜的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程[3]。在春季和秋季，氣候條件適宜時(shí)，太陽(yáng)光可直接作為蕎麥芽苗生長(zhǎng)的光源；在冬季和夏季，溫度不利于蕎麥芽苗生長(zhǎng)，芽苗菜必須在人工栽培室內(nèi)種植，但栽培室中的光照條件往往達(dá)不到蕎麥芽苗脫殼的要求。發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）是第四代照明光源，重量輕，體積小，使用壽命長(zhǎng)，具有發(fā)熱少、亮度高、輻射低、效率高、光質(zhì)純、波長(zhǎng)類(lèi)型豐富、光譜能量調(diào)制便捷等優(yōu)勢(shì)[4]。我們選用LED光源組合多個(gè)光質(zhì)配方，開(kāi)展各光質(zhì)組合對(duì)蕎麥芽苗脫殼影響的試驗(yàn)，現(xiàn)將試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蕎麥品種為芽苗菜專(zhuān)用品種，由安徽荃銀超大種業(yè)有限公司提供。LED燈具采用頂光模組系列產(chǎn)品，由飛利浦照明有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)紅白中藍(lán)模組（DRW MB）、紅白模組（DRW VISION）、紅白遠(yuǎn)紅外模組（DRWFR）和紅白遠(yuǎn)紅外高光模組（DRWFR HO）光質(zhì)組合（不同光組的光質(zhì)組成見(jiàn)表1，不同光組的光譜圖見(jiàn)圖1），以自然光為對(duì)照。除自然光處理，每個(gè)光質(zhì)組合處理光源與蕎麥距離分別設(shè)45 cm、65 cm和85 cm間距，試驗(yàn)共設(shè)13個(gè)處理。光源固定在蕎麥芽苗上部，不同類(lèi)型的燈組四周用遮光布遮擋，以免相互影響。將洗凈后的蕎麥種子放入50℃水中浸泡30 min，再用清水浸泡16 h，每4 h換水1次，然后將蕎麥種子均勻撒播在芽苗生產(chǎn)專(zhuān)用種植籃中，種植籃長(zhǎng)415 mm、寬600 mm，籃內(nèi)分20小格，底部鋪無(wú)紡布。每個(gè)種植籃播8 000粒（約280 g）種子，每個(gè)處理播3個(gè)種植籃。將種植籃放置于溫度為22±2℃的栽培室中，在黑暗環(huán)境下發(fā)芽3 d。第4 d，蕎麥芽長(zhǎng)約1 cm時(shí)，取3個(gè)種植籃移出栽培室擺放在溫室內(nèi)栽培，溫室內(nèi)保持白天溫度20～27℃、夜間15～20℃，此3個(gè)種植籃作對(duì)照（ck）；將其余種植籃按試驗(yàn)設(shè)計(jì)放置在栽培室內(nèi)，光照時(shí)間為12 h（每天7：00～19：00）。播種后第6 d調(diào)查各處理蕎麥芽苗的戴殼株數(shù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行分析。

表1 各光組的光質(zhì)組成

圖1 各光組光譜圖

2 結(jié)果與分析

不同處理對(duì)牙苗戴殼率的影響見(jiàn)表2、圖2。

由表2可知，不同光組處理均表現(xiàn)為距離光源越近光照強(qiáng)度越大；同一光組處理，光照強(qiáng)度越大蕎麥芽苗戴殼率越低；各光組處理中，光源距離蕎麥芽苗45 cm處理芽苗的戴殼率最低。自然光條件下，蕎麥芽苗的戴殼率為3.4%。各光組距離蕎麥芽苗間距45 cm處理中，紅白遠(yuǎn)紅外模組處理的光照強(qiáng)度小于紅白中藍(lán)模組處理，但其蕎麥芽苗戴殼率（2.2%）遠(yuǎn)低于紅白中藍(lán)模組處理（48.93%）。

表2 各處理光照強(qiáng)度和芽苗戴殼率

由圖2可知，不同光組處理蕎麥芽苗的戴殼率差異較大，紅白遠(yuǎn)紅外模組和紅白遠(yuǎn)紅外高光模組處理的蕎麥芽苗戴殼率顯著低于紅白中藍(lán)模組和紅白模組，并不是光照強(qiáng)度越大蕎麥芽苗戴殼率越低，蕎麥芽苗戴殼率與光質(zhì)組成有關(guān)，且光質(zhì)的影響要遠(yuǎn)大于光強(qiáng)。

圖2 不同處理對(duì)芽苗戴殼率的影響

3 結(jié)論與討論

在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，光具有特殊重要的作用，影響著植物幾乎所有的生長(zhǎng)階段[5]。光對(duì)植物的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是為植物光合作用提供輻射能，二是作為信號(hào)調(diào)節(jié)植物整個(gè)生命周期的許多生理過(guò)程[6]。光信號(hào)度對(duì)植物的形態(tài)、生長(zhǎng)發(fā)育、生理以及品質(zhì)有著廣泛的調(diào)節(jié)作用，不同光譜波段的光信號(hào)對(duì)植物的影響不同。為了感知周?chē)墓鈴?qiáng)、光質(zhì)、光向和光周期，植物還進(jìn)化出了光受體（色素蛋白質(zhì)）系統(tǒng)。植物中最主要的光受體是吸收紅光/遠(yuǎn)紅光的光敏色素（phytochrome）[7]，光敏色素以紅光吸收型（Pr）和遠(yuǎn)紅外吸收型（Pfr）兩種不同的形式存在。植物受紅光照射后Pr吸收紅光轉(zhuǎn)變?yōu)镻fr，受遠(yuǎn)紅光照射后Pfr吸收遠(yuǎn)紅光轉(zhuǎn)變?yōu)镻r，兩種光吸收型在紅光和遠(yuǎn)紅光照射下可以進(jìn)行互相逆轉(zhuǎn)。光敏色素的相關(guān)研究表明，光敏色素可影響植物的種子萌發(fā)、去黃化、莖的伸長(zhǎng)、葉的擴(kuò)展、遮陽(yáng)作用以及開(kāi)花誘導(dǎo)[8]。

光敏色素廣泛分布于植物的各個(gè)器官，其中尤以分生組織（莖尖、根尖生長(zhǎng)點(diǎn)）含量較高。在自然光條件下，紅光比例大，同時(shí)存在少量遠(yuǎn)紅光，光敏色素可使蕎麥芽苗順利脫殼。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)盡量模擬日光中R/FR比例，從而調(diào)控植物體內(nèi)多種酶的合成和作用，使蕎麥按照日光下的生長(zhǎng)習(xí)性進(jìn)行生長(zhǎng)，促進(jìn)葉片張開(kāi)，從而降低蕎麥芽苗的戴殼率。