不同強度UV-B對紫葉生菜生長及品質的影響

李聰聰 吉家曾 陳增舉

摘要 ? ?為了探討UV-B在植物工廠紫葉生菜水培種植中的應用，本試驗在紅藍組合光中添加不同強度的UV-B，研究其對紫葉生菜生長及品質的影響。結果表明，隨著UV-B強度的增加，紫葉生菜株高及地上鮮重受到顯著抑制;高強度的UV-B輻射會降低紫葉生菜可溶性糖和VC含量，顯著增加花青素及總酚含量，提高抗氧化能力。綜上可知，UV-B輻射可以加深紫葉生菜顏色，但會抑制鮮重增長，可能需要進一步縮短輻射時間。

關鍵詞 ? ?UV-B;紫葉生菜;生物量;營養(yǎng)品質

中圖分類號 ? ?S636.2 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）15-0069-01 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract ? ?In order to study the application of UV-B in the hydroponic cultivation of red wave lettuce in plant factory， the growth and quality of red wave lettuce was studied by adding different intensities of UV-B in the red blue combination light in this experiment. The results showed that the plant height and fresh weight of red wave lettuce were significantly inhibited with the increase of UV-B intensity. Under high intensity， UV-B radiation could reduce the content of soluble sugar and VC， significantly increase the content of anthocyanin and total phenol， and improve the antioxidant capacity. In all， UV-B radiation could deepen the color of red wave lettuce， but could inhibit the increase of fresh weight， which may need to further reduce the radiation time.

Key words ? ?UV-B; red wave lettuce; biomass; nutritional quality

紫外線根據(jù)波長的不同，由長至短可分為UV-A、UV-B和UV-C。臭氧層能夠吸收波長短于300 nm的太陽輻射，所以只有少部分的UV-B能夠到達地面。研究表明，植物的生長發(fā)育、形態(tài)結構、生理代謝、膜系統(tǒng)和類黃酮含量等會受到UV-B輻射的影響[1]。目前，LED燈已應用在大多數(shù)人工光植物工廠中。其中，LED紅藍光組合是植物工廠中基本使用的燈光組合[2]。隨著紫外LED技術的逐漸成熟，UV-B對設施園藝作物品質的改善作用逐漸受到關注[3]。紫葉生菜色澤多變、營養(yǎng)價值高，是植物工廠中生產(chǎn)的一類重要蔬菜[4]。但目前關于UV-B對水培紫葉生菜的影響研究較少。有研究表明，UV-B照射可提高紫葉生菜的花青素含量及可溶性糖含量[5]。本試驗以胭脂紫葉生菜為材料，通過在紅藍光LED光源中添加不同強度的UV-B，探討UV-B對紫葉生菜生長、品質及顏色的影響，以期為UV-B在植物工廠生菜生產(chǎn)中的應用研究提供參考。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?供試材料

供試生菜品種為胭脂紫葉生菜，購于山東壽禾種業(yè)。LED燈板由廣州騰龍電子科技有限公司研發(fā)，含紅光（650～660 nm）、藍光（450～460 nm）和UV-B（310 nm±5 nm）3種光質，每種光質燈珠均勻分布，且可以單獨調控光強。

1.2 ? ?試驗方法

試驗于2019年9月13日至10月22日在廣州市八斗農(nóng)業(yè)科技有限公司水培實驗室進行。生菜種子采用海綿塊播種，15 d后選擇3葉1心、長勢一致的幼苗移至水培槽（55 cm×37 cm×7 cm）中，每個水培槽種植6株。營養(yǎng)液選用華南農(nóng)業(yè)大學葉菜B配方。試驗共設4個處理，分別為UV-B 0.48 W/m2（T1）、0.64 W/m2（T2）、0.80 W/m2（T3）、0 W/m2（CK）。所有處理總光強均為200 μmol/（m2·s），紅光藍光比=4。栽培實驗室溫度保持在（25±1）℃，3種光質光照周期均為12 h/d，同時開關。每個處理3次重復，24 d后取樣測定。

1.3 ? ?測定項目及方法

每個處理隨機選取3株生菜，用刻度直尺測定株高（莖基部至最高處）、最大功能葉葉長及葉寬，用千分之一電子天平測量地上鮮重及地下鮮重;然后將鮮樣在105 ℃干燥箱中殺青30 min，再置于75 ℃恒溫烘箱中48 h，用電子天平稱量地上干重及地下干重。根冠比為地下干質量/地上干質量。

硝酸鹽含量測定采用紫外分光光度計法，可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法，VC含量測定采用鉬藍比色法[6]?；ㄇ嗨睾繙y定參考徐金瑞等[7]的方法，準確稱取鮮葉片1.000 g剪碎，用20 mL pH值3.0的60%乙醇于60 ℃水浴中提取2 h后過濾，并用同樣條件的提取劑定容至20 mL，于535 nm處測定吸光度值。總酚含量測定參考李 ?藝等[8]的方法?？偪寡趸芰y定參照Benzie等[9]的方法（FRAP法）。

2 ? ?結果與分析

2.1 ? ?不同強度UV-B對紫葉生菜生物量的影響

由表1可知，隨著UV-B強度的逐漸增加，紫葉生菜地上鮮重、地上干重、葉片數(shù)均先增加后減少，株高和地下干重均逐漸減少。其中，處理T1地上鮮重稍高于CK，處理T2、T3地上鮮重分別較CK減少29.18%和55.31%;處理T1地上干重較CK增加2.33%，處理T2、T3地上干重分別較CK減少18.60%和40.47%;處理T2、T3地下鮮重均較CK顯著減少，但地下干重與CK差異不顯著;處理T2、T3株高與CK差異顯著;處理T3葉片數(shù)較CK顯著減少。

2.2 ? ?不同強度UV-B對紫葉生菜營養(yǎng)品質的影響

由表2可知，隨著UV-B強度的增加，紫葉生菜硝酸鹽含量逐漸增加，處理T3硝酸鹽含量較對照（CK）增加顯著，增幅為109.31%;處理T1、T2可溶性糖含量與CK無顯著差異，處理T3可溶性糖含量較CK減少22.84%;VC含量隨UV-B強度的增加逐漸減少，處理T1、T2、T3分別較CK減少34.89%、58.34%、64.64%。

2.3 ? ?不同強度UV-B對紫葉生菜次生代謝物含量及抗氧化能力的影響

由表3可知，紫葉生菜花青素含量隨UV-B強度的增加逐漸增加，處理T2、T3花青素含量分別較CK顯著增加了172.5%和255.0%。處理T2總酚含量最大，較CK顯著增加了31.58%;處理T3總酚含量次之，較CK增加了10.53%。處理T2抗氧化能力最強，較CK顯著提高了29.52%;處理T3抗氧化能力次之，較CK提高了23.19%。

3 ? ?結論與討論

研究表明，長時間高強度的UV-B輻射會抑制植物的株高生長[10-11]，不同強度的UV-B輻射均可顯著降低觀賞彩椒的株高[12]。本試驗研究亦發(fā)現(xiàn)，隨著UV-B強度的增加，紫葉生菜株高逐漸下降。Liu等[13]研究表明，節(jié)間縮短是UV-B輻射增強導致植株矮化的原因。許多作物受到高強度的UV-B輻射也會導致產(chǎn)量下降[14-15]。研究表明，UV-B輻射增強通過降解光合色素、破壞光反應等途徑降低光合速率，從而影響作物的光合作用，最終導致植物干物質和產(chǎn)量的減少[16]。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，高強度的UV-B輻射會導致生菜產(chǎn)量降低。

齊 ?艷等[17]利用光強為5 W/m2的UV-B處理甘藍幼苗6 h，花青素含量顯著提高。周 ?華等[12]發(fā)現(xiàn)，添加一定比例的UV-B會增加觀賞彩椒的花青素含量，提高觀賞彩椒果實中的VC含量。本試驗發(fā)現(xiàn)，長時間高強度的UV-B輻射會降低生菜的營養(yǎng)品質，但會增加紫葉生菜次生代謝物花青素和總酚的含量，增強抗氧化能力。植物能夠吸收UV-B，在細胞內不斷積累類黃酮和花青素等多種酚類化合物，消除活性氧，從而防御UV-B的傷害。

綜上，在植物工廠人工紅藍光中增加一定強度的UV-B能夠顯著提高紫葉生菜的花青素含量，加深其顏色。但由于本試驗采取的是全生育期照射，對紫葉生菜的鮮重及品質抑制比較明顯。因此，下一階段應研究在一定UV-B輻射強度下減少輻射時間對紫葉生菜的影響。

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