LED補(bǔ)光對‘新六號’苦苣品質(zhì)的試驗(yàn)研究＊

劉 洋，張 悅，蔡尚宸，李權(quán)智，陳建軍,3**

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，武漢 430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，武漢 430070；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究中心，武漢 430070）

近年來，植物工廠栽培多采用LED燈，圍繞植物光合作用和光形態(tài)建設(shè)的研究也越來越多[1]。LED人工光源作為新一代應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植的人工光源，與傳統(tǒng)種植中常用的白熾燈等人工光源相比，具有光質(zhì)可調(diào)、冷質(zhì)光源、環(huán)保無污染等特點(diǎn)[2]。紅藍(lán)光是植物光合作用吸收的主要光源。紅光不僅影響蔬菜作物的生長發(fā)育，還對其品質(zhì)的形成具有較大影響。藍(lán)光也是作物生長過程中不可缺少的重要光質(zhì)，且對植株的生長及品質(zhì)有顯著影響[3]。劉文科等[4]研究了采收前LED紅藍(lán)光連續(xù)光照(CL)對不同光質(zhì)與氮形態(tài)水培生菜生長及營養(yǎng)元素吸收的影響。趙明偉等[5]研究不同紅藍(lán)光照時(shí)間對冰菜生長發(fā)育的影響，分析其生長發(fā)育規(guī)律。發(fā)現(xiàn)冰菜在紅藍(lán)光比例為3:1時(shí)，光照時(shí)間為14 h能更有利于冰菜的生長以及改善其營養(yǎng)品質(zhì)。任旭妍等人研究不同紅藍(lán)LED光照強(qiáng)度對紫葉生菜生長及營養(yǎng)品質(zhì)的影響[6]。閆征南等[7]研究白紅與紅藍(lán)LED光照環(huán)境對兩種生菜生長、品質(zhì)和能量利用效率的影響。目前關(guān)于光質(zhì)對各類蔬菜的生長品質(zhì)影響條件主要設(shè)置為單色光與除白光外的不同顏色光組成的混合光質(zhì)，或不同的紅藍(lán)光比例，此外對于苦苣的光照條件研究較少。本研究以‘新六號’苦苣種子為試驗(yàn)材料，將白光加入紅藍(lán)光質(zhì)中，探究不同比例的LED紅白藍(lán)光質(zhì)對苦苣生長的影響，為種植更高品質(zhì)的苦苣提供參考。

苦苣(Cichorium endiviaL.)原產(chǎn)于亞洲印度和歐洲南部，常以植株的嫩葉炒、煮或涼拌食用，含有豐富的VC、胡蘿卜素、鈣、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，具有清熱去火，利尿止咳等功效，營養(yǎng)價(jià)值、藥用價(jià)值極高?？嘬木哂锌鼓嫘詮?qiáng)，易栽培、不易產(chǎn)生病蟲害等特點(diǎn)，從而受到農(nóng)民的廣泛選擇[8]。但隨著人們生活水平不斷提升，對于蔬菜品質(zhì)的要求也越來越高，營養(yǎng)含量更高的商品也更容易受到人們的青睞。為滿足市場對于高品質(zhì)苦苣的需求，研究使苦苣產(chǎn)生更優(yōu)生理學(xué)指標(biāo)的生長光照條件具有較高的經(jīng)濟(jì)意義。

材料與方法

試驗(yàn)材料

選用細(xì)葉苦苣‘新六號’為供試材料。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照射光質(zhì)顏色紅(R)白(W)藍(lán)(B)組成比例不同分為三個(gè)試驗(yàn)組與一個(gè)對照組，試驗(yàn)組1(T1)5R:7W:8B，試驗(yàn)組2(T2)6R:7W:7B，試驗(yàn)組3(T3)為5.5R:6.5W:8B，對照組(CK)為白光，培養(yǎng)室光照強(qiáng)度120 μmol/(m2.s)，光照時(shí)間是白天:黑暗=12 h:12 h，燈管與植株的照射間距為30 cm，溫度25±1℃，每個(gè)處理3次重復(fù)。

試驗(yàn)過程

選取大小相近的‘新六號’苦苣種子，用水浸潤24 h，以解除休眠，促使種子萌發(fā)，挑選發(fā)芽的種子移植到育苗海綿塊，清水、熒光燈下培育，2葉1心時(shí)期，選取長勢一致、無病蟲害的健壯幼苗植株進(jìn)行移栽，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)配比LED光照，選用1/2霍格蘭營養(yǎng)液培養(yǎng)，如圖1所示成株后隨機(jī)從每組中選取大小基本一致的植株進(jìn)行葉片數(shù)量、地上干重鮮重、地下干重鮮重、葉綠素、胡蘿卜素，可溶性糖等指標(biāo)檢測。

圖1 細(xì)葉苦苣‘新六號’實(shí)物圖

指標(biāo)測定

采用紫外分光光度法測苦苣的葉綠素含量，VC與胡蘿卜素含量，采用蒽酮比色法測可溶性糖含量[9]。

數(shù)據(jù)處理

用WPS進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整理，使用SPSS 23統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析(P<0.05)，使用S-N-K法進(jìn)行假定性方差檢驗(yàn)。然后用GraphPad Prism 5軟件進(jìn)行制作圖表。數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

結(jié)果與分析

苦苣的葉片數(shù)量

由表1中數(shù)據(jù)得出，對于葉片數(shù)量，T2(79±7.81片)，T3(81±3片)均高于對照組CK(65±10.44片)，但由于CK組中標(biāo)準(zhǔn)差較大，在T1組平均數(shù)與之相同情況下數(shù)據(jù)提升并不明顯。T2與T3有明顯提升。對于苦苣地上鮮重、地上干重，T2和對照組CK相差不大，但T2與T3相比CK沒有提升。對于苦苣地下鮮重、地下干重?cái)?shù)量，T2和對照組CK相差不大，T2與T3相比CK沒有提升。

表1 不同比例光質(zhì)照射后成株苦苣的產(chǎn)量

苦苣的葉綠素與胡蘿卜素含量

圖2可知，苦苣的葉綠素含量，總體來說，T1組與T2組葉綠素含量提升，T3組葉綠素含量下降，T1組均值(1.091)與T2組均值(1.012)對比CK組的均值(0.834)有提升，T1(5R:7W:8B)，T2(6R:7W:7B)對苦苣葉綠素合成有明顯促進(jìn)作用。綜合來看，6R:7W:7B光質(zhì)照射苦苣對可溶性糖含量提升效果最明顯，采用5R:7W:8B葉綠素含量提升效果最明顯。

圖2 不同LED光質(zhì)對苦苣葉綠素含量影響

由圖3可知，不同光質(zhì)下苦苣的胡蘿卜素含量變化與VC含量類似，總體呈現(xiàn)出階梯上升趨勢，T1組均值(0.071)稍大于CK組均值(0.061)，T1組最大值達(dá)到0.083。T2組均值(0.099)，且三個(gè)樣品數(shù)據(jù)均為0.099，與CK組相比顯著提升，T3組均值(0.113)，樣品最大值達(dá)到0.115，接近于CK組均值的兩倍，T1(5R:7W:8B)，T2(6R:7W:7B)，T3(5.5R:6.5W:8B)三種光照組合對苦苣胡蘿卜的合成有明顯促進(jìn)作用，其中T3組的促進(jìn)作用最為顯著。

圖3 不同LED光質(zhì)對苦苣胡蘿卜素含量影響

苦苣的VC與可溶性糖含量

由圖4可知，苦苣的VC含量，三個(gè)試驗(yàn)組數(shù)據(jù)相較于對照組均有顯著提升。T1組均值(0.327)為CK組均值(0.129)的2.5倍左右，提升量更加顯著。T3組均值達(dá)到了(0.499)，是CK組均值(0.129)的3.9倍左右，大幅提升了VC的 含 量，T1(5R:7W:8B)，T2(6R:7W:7B)，T3(5.5R:6.5W:8B)3種光照組合對苦苣VC的合成有促進(jìn)作用，其中T3組的促進(jìn)作用極為顯著。

圖4 不同LED光質(zhì)對苦苣VC含量影響

由圖5可知，苦苣的可溶性糖含量，三個(gè)試驗(yàn)組差異顯著，T1組與CK組相比略有下降，含量的平均值要低于對照組。T3組與CK組相比差距不大，平均值(2.793)較對照組(31.356)略有提升。T2組與CK組相比可溶性糖含量呈大幅提升趨勢，T2(6R:7W:7B)對苦苣可溶性糖合成有顯著的促進(jìn)作用，T1(5R:7W:8B)及T3(5.5R:6.5W:8B)對苦苣可溶性糖合成作用不顯著。綜合來看，采用5.5R:6.5W:8B光質(zhì)照射苦苣對VC與胡蘿卜素含量提升效果最明顯。

圖5 不同LED光質(zhì)對苦苣可溶性糖含量影響

結(jié)論與討論

在植物生長發(fā)育過程中，光照是必不可缺少的因素之一，它影響著植物的生理及形態(tài)發(fā)生，光質(zhì)與植物的生長發(fā)育密切相關(guān)，在植物的生長、光形態(tài)發(fā)生、光合色素合成和營養(yǎng)物質(zhì)積累起著關(guān)鍵的作用[6]。不同光質(zhì)比LED燈對苦苣的生長及營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)產(chǎn)生不同的影響，試驗(yàn)中光質(zhì)比為5.5R:6.5W:8B時(shí)對苦苣的VC與胡蘿卜素的合成有促進(jìn)作用。這與譚仁豪等[11]的研究結(jié)果有相似之處。

苦苣主要食用其嫩葉，維生素等營養(yǎng)物質(zhì)主要含于葉片。試驗(yàn)結(jié)果表明，光質(zhì)比為6R:7W:7B與5.5R:6.5W:8B時(shí)，有利于苦苣的葉片數(shù)量的增加。光質(zhì)比為6R:7W:7B與5R:7W:8B時(shí)有利于苦苣的葉綠素含量的增加，這說明適當(dāng)增加藍(lán)光比例降低紅光比例更有利于葉綠素的合成，譚仁豪等[11]在研究不同藍(lán)紅光質(zhì)組合LED對綠豆芽苗菜生長的影響時(shí)也提及了這一點(diǎn)。

蔬菜中的可溶性糖主要包括葡萄糖、海藻糖、蔗糖等，在維持植物蛋白質(zhì)穩(wěn)定方面起到重要作用[8]，當(dāng)光質(zhì)比為6R:7W:7B，苦苣的可溶性糖含量得到顯著提升，與5R:7W:8B對照推測紅光更有利于植物可溶性糖的合成，這與汪玉潔等[12]的研究結(jié)果一致。

VC為植物體內(nèi)的抗氧化物質(zhì)，含量高低可基本反映出植物體內(nèi)活性氧清除能力或抗氧化能力的強(qiáng)弱，對蔬菜的貯存有重要影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，在5.5R:6.5W:8B光質(zhì)下有利于苦苣VC含量的提高，汪玉潔等發(fā)現(xiàn)紅藍(lán)光的條件下隨紅光比例增加VC含量隨之增加[13]，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)6R:7W:7B對比發(fā)現(xiàn)紅光含量增加藍(lán)光含量下降維生素含量增加不顯著。

綜上所述，相比于單純白色光，紅白藍(lán)混合光可提升苦苣成株葉片數(shù)目，且5.5R:6.5W:8B光質(zhì)最有利于苦苣葉片數(shù)量、VC含量與類胡蘿卜素含量的提高。在6R:7W:7B光質(zhì)下最有利于苦苣可溶性糖含量的提高，在5R:7W:8B光質(zhì)下最有利于葉綠素含量的提高。這表明針對性培養(yǎng)具有不同優(yōu)良品質(zhì)的苦苣可選用不同類別不同比例的混合光照射。