不同光質(zhì)配比對(duì)莧菜葉片光合作用的影響研究※

●張曦文（福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 福建 福州 350002）

莧菜（Amaranthus tricolorL.）是一種以嫩葉為產(chǎn)品的莧屬草本植物，其富含人體必需的各種微量元素，且葉片的抗壞血酸、鈣、煙酸的含量均為菠菜的3倍[1]，其礦物質(zhì)濃度也高于一般蔬菜[2]。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不僅能夠促進(jìn)人體生長(zhǎng)發(fā)育，還能防治多種疾病[3]。光是植物光合作用的首要條件，也是完成植物生命過(guò)程中大部分生理生化進(jìn)程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)信號(hào)。本試驗(yàn)探究不同光質(zhì)配比對(duì)莧菜光合作用的影響，為光質(zhì)在莧菜上的光合作用效果提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用紅圓葉莧菜，由汕頭市金韓種業(yè)提供。試驗(yàn)在福建農(nóng)林大學(xué)光電子農(nóng)業(yè)工程與技術(shù)研究中心溫室中開展。

1.2 試驗(yàn)方法

莧菜種子催芽后播種到塑料盆內(nèi)，基質(zhì)為草炭灰、蛭石、珍珠巖比例為3∶1∶1的混合物。待長(zhǎng)出4片葉時(shí)，挑選高度和營(yíng)養(yǎng)狀況一致的幼苗移至植物培養(yǎng)箱，培養(yǎng)光光照強(qiáng)度為150 μmol·m-2·s-1，光照時(shí)長(zhǎng)14 h/d，光質(zhì)配比設(shè)置，見(jiàn)表1。

表1 培養(yǎng)光質(zhì)設(shè)置

培養(yǎng)液配制方法參考華南農(nóng)業(yè)大學(xué)葉菜類配方。共培養(yǎng)35 d，溫度、濕度分別控制在27℃和65%。挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的莧菜，取由上至下的第三或第四片已完全展開的葉片進(jìn)行測(cè)定。光源為機(jī)器自帶LED光源，光照強(qiáng)度為800 μmol·m-2·s-1，環(huán)境溫濕度為27℃和65%，使用LI-6400XT光合儀測(cè)定光合作用指標(biāo)，包括凈光合速率（Photo）、氣孔導(dǎo)度（Cond）、細(xì)胞間隙CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Trmmol），每個(gè)處理重復(fù)4次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，用Origin軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

由圖1可見(jiàn)，除胞間二氧化碳濃度外，其他光合作用指標(biāo)均表現(xiàn)為單質(zhì)紅光影響最低、單質(zhì)藍(lán)光影響最高。單質(zhì)紅光的Photo值明顯低于對(duì)照組和其他試驗(yàn)組，比對(duì)照組下降了27%，處理間差異顯著（P＜0.05），而單質(zhì)藍(lán)光的Photo值顯著高于對(duì)照組和其他試驗(yàn)組，比對(duì)照組上升72%，除單質(zhì)紅光外，其他處理的Photo值均大于對(duì)照組。凈光合速率可表現(xiàn)出光合作用的強(qiáng)弱，結(jié)果表明紅藍(lán)、紅藍(lán)綠混合光的光合作用強(qiáng)度介于單質(zhì)紅光和單質(zhì)藍(lán)光之間，且都強(qiáng)于白光。

氣孔開放程度可以用氣孔導(dǎo)度表示，氣孔導(dǎo)度越大，說(shuō)明氣孔開放程度越大，而氣孔導(dǎo)度影響光合作用、呼吸作用及蒸騰作用。氣孔導(dǎo)度越大，進(jìn)入細(xì)胞的二氧化碳越多，細(xì)胞間二氧化碳就越少，而二氧化碳是光合作用的原料，所以細(xì)胞間二氧化碳越少，參與光合作用的二氧化碳越多，凈光合速率就越大。單質(zhì)紅光的Cond值顯著低于紅-藍(lán)混合光和單質(zhì)藍(lán)光處理，比對(duì)照組下降了36%，單質(zhì)藍(lán)光的Cond值最大，比對(duì)照組上升了72%；單質(zhì)紅、藍(lán)光的Ci值均顯著低于對(duì)照組。紅-藍(lán)光質(zhì)配比R7∶B3，R3∶B7組合的Cond均大于對(duì)照組，分別上升了30%和12%，而紅-藍(lán)-綠光質(zhì)配比組合的Cond值均小于對(duì)照組，這可能是由于綠光的加入導(dǎo)致了氣孔導(dǎo)度的降低。Photo值較低的R3∶B7處理和對(duì)照組的Ci值都很高，可能是這2個(gè)處理的二氧化碳利用率較低，也可能是儲(chǔ)存二氧化碳的能力較高；單質(zhì)藍(lán)光的Ci出現(xiàn)最小值，比對(duì)照組下降25%，表明單質(zhì)藍(lán)光處理提供給光合作用的原料最多。單質(zhì)紅光的Trmmol值顯著低于對(duì)照組、紅-藍(lán)混合光及單質(zhì)藍(lán)光，比對(duì)照組下降了66%；單質(zhì)藍(lán)光的Trmmol值顯著高于對(duì)照組和其他試驗(yàn)組，比對(duì)照組上升了27%。紅-藍(lán)、紅-藍(lán)-綠混合光的Trmmol值介于單質(zhì)紅、藍(lán)光之間。綜上，單質(zhì)紅光下莧菜的光合作用效果最差，且二氧化碳利用率較低；單質(zhì)藍(lán)光下莧菜的光合作用效果最好，且二氧化碳利用率較高。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)對(duì)不同光質(zhì)配比處理下溫室內(nèi)莧菜光合作用效果進(jìn)行研究。結(jié)果表明，單質(zhì)藍(lán)光的凈光合速率顯著高于對(duì)照和其他試驗(yàn)組（P＜0.05），比對(duì)照提升了72%；單質(zhì)紅光的凈光合速率顯著低于對(duì)照組和其他試驗(yàn)組（P＜0.05），比對(duì)照組降低了27%；而綠光對(duì)莧菜的光合作用影響較小，說(shuō)明藍(lán)光是影響溫室內(nèi)莧菜光合作用的重要因素。因此，增加藍(lán)光可以顯著提高莧菜葉片的光合能力。