間歇供光模式下光照度和光周期對(duì)水培臭菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響

劉赫 趙靜 李天宇 周福君

摘 ? ?要：為了探究間歇供光模式下，LED紅藍(lán)燈光照度與光周期對(duì)水培臭菜生長(zhǎng)特性及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，設(shè)置了4種光照度（幼苗期/生長(zhǎng)期）：100 μmol·m-2·s-1/300 μmol·m-2·s-1、150 μmol·m-2·s-1/300 μmol·m-2·s-1、200 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1、250 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1和3種光周期梯度5 h/7 h、6 h/6 h、7 h/5 h，采用雙因素完全隨機(jī)試驗(yàn)對(duì)臭菜進(jìn)行水培，共12組處理。結(jié)果表明，水培臭菜在光周期7 h/5 h，光照度（幼苗期/生長(zhǎng)期）為250 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1條件下可溶性蛋白含量最高。但綜合考慮能源消耗與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，水培臭菜在光暗周期7 h/5 h，以及光照度（幼苗期/生長(zhǎng)期）200 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1的條件下鮮質(zhì)量最大，維生素C含量高（0.43 mg·g-1），且30 d總耗能僅為47.0 kW·h，因此可以作為綜合最優(yōu)生產(chǎn)方案。研究結(jié)果對(duì)水培臭菜的智能植物工廠化生產(chǎn)具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：臭菜；LED；間歇供光；光照度；光周期

中圖分類號(hào)：S649 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2023）06-98-08

Effects of light intensity and photoperiod on growth and quality of hydroponically grown arugula（Eruca sativa Mill.）under intermittent light supply mode

LIU He1; ZHAO Jing2; LI Tianyu1; ZHOU Fujun3

（1. Northeast Agricultural University， Harbin 150030， Heilongjiang， China; 2. North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou 450045， Henan， China; 3. Beibu Gulf University， Qinzhou 535011， Guangxi， China）

Abstract： To investigate the effects of LED red and blue light intensity and photoperiod on the growth characteristics and nutritional quality of hydroponically grown arugula （Eruca sativa Mill.）under intermittent light supply mode. Four light intensities（seedling/growing stage）were set： 100 μmol·m-2·s-1/300 μmol·m-2·s-1， 150 μmol·m-2·s-1/300 μmol·m-2·s-1， 200 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1， 250 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1 and three photoperiod gradients： 5 h/7 h， 6 h/6 h， and 7 h/5 h， and 12 groups of treatments were obtained by using a two-factor completely randomized experiment for hydroponics of arugula. The results showed that the soluble protein content of the hydroponically grown arugula were higher than those of other groups under the photoperiod 7 h/5 h and light intensity（seedling/growing stage）of 250 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1. However， considering the energy consumption and economic value， hydroponic arugula had the highest fresh mass at 7 h/5 h photoperiod and 200 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1 light level（seedling stage/growing stage）， with vitamin C content of 0.43 mg·g-1 and total energy consumption of only 47.0 kW·h for 30 days. It can be used as an integrated optimal production scheme. The results of the study have some reference significance for the smart plant production of hydroponically grown arugula.

Key words： Arugula; LED; Intermittent for light; Lighting intensity; Photoperiod

臭菜（Eruca sativa Mill.）為十字花科植物，也是生長(zhǎng)在中國(guó)東北和華北地區(qū)的一種一年生草本植物[1]，原產(chǎn)于歐洲南部，近幾年作為一種新興蔬菜被推廣種植。臭菜具有濃烈的芝麻香味，不僅營(yíng)養(yǎng)豐富，而且葉片和根部還具有極高的藥用價(jià)值，有健脾利尿和緩解胃部不適以及止咳功效，也有較強(qiáng)的防癌、抗癌作用，在中醫(yī)學(xué)中也是作為治療尿頻的一味藥材[2]。臭菜生長(zhǎng)周期短、生長(zhǎng)環(huán)境簡(jiǎn)單、且市場(chǎng)需求量巨大，臭菜的生產(chǎn)逐漸工業(yè)化[3]，臭菜生產(chǎn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也決定了其未來(lái)的市場(chǎng)前景比較可觀。

近年來(lái)，隨著發(fā)光二極管（LED）技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)LED照明進(jìn)行了深入的探究，追求更加高效節(jié)能的動(dòng)態(tài)LED供光模式[4]，并試圖將這些新型供光模式應(yīng)用在植物工廠中，從而提高植物工廠內(nèi)的蔬菜生長(zhǎng)效率[5]。光照度和光周期均為影響植株光合作用以及干物質(zhì)累積的重要因素，光照度和光周期所決定的每日光照積分（DLI）也與LED光源的電能輸入密切相關(guān)[6]，因此有必要確定光照度和光周期的最佳組合，以便于在植物工廠中高效生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的水培臭菜。

低光照度環(huán)境下，葉菜類植株會(huì)通過(guò)增大葉片面積以及增加根系長(zhǎng)度來(lái)減緩弱光脅迫作用，不斷增加光照度后，植株產(chǎn)量會(huì)有所增加，但若超過(guò)光飽和點(diǎn)，反而會(huì)產(chǎn)生抑制作用[7]。王奇等[8]比較了不同LED紅藍(lán)組合光照度對(duì)水培生菜生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)幼苗期200 μmol·m-2·s-1的光照度處理下生菜地上部鮮質(zhì)量明顯高于100 μmol·m-2·s-1光照度處理，而生長(zhǎng)期350 μmol·m-2·s-1的光照度處理下生菜產(chǎn)量和品質(zhì)明顯高于200 μmol·m-2·s-1光照度處理。光周期則直接影響植株的光化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，光照時(shí)間如果過(guò)長(zhǎng)，植株葉片會(huì)出現(xiàn)脫水、枯黃等現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)造成能源浪費(fèi)[9]。黃碧陽(yáng)等[10]比較了不同LED紅藍(lán)組合光周期變化對(duì)菠菜的影響，發(fā)現(xiàn)光照時(shí)長(zhǎng)大于12 h·d-1的光照處理下，菠菜中可溶性糖和可溶性蛋白含量相對(duì)于其他試驗(yàn)組有明顯增高。因此，植物工廠中確實(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)光照度和光周期來(lái)提高葉菜類植株的產(chǎn)量和品質(zhì)。

植物在細(xì)胞水平上具有內(nèi)源性生物鐘功能，晝夜節(jié)律約為24 h周期。利用植物工廠內(nèi)的光環(huán)境調(diào)控進(jìn)行間歇供光，改變植株的光照節(jié)律可以調(diào)節(jié)植株體內(nèi)的生物鐘節(jié)律，從而在一定程度上提高植株的光能利用率[11]。與此同時(shí)，LED光源的光照度和光照時(shí)間也會(huì)對(duì)設(shè)備消耗和電能損耗造成影響，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)臭菜的研究?jī)?nèi)容較少，仍然停留在大棚臭菜的種植與營(yíng)養(yǎng)研究階段，加強(qiáng)智能工廠化水培臭菜的研究迫在眉睫。與此同時(shí)，大多數(shù)研究仍選擇連續(xù)供光模式進(jìn)行試驗(yàn)，間歇式供光在水培蔬菜種植中的應(yīng)用實(shí)例較少，需要填補(bǔ)這一供光模式下的研究空白。因此，筆者探究在間歇供光模式下，光照度和光周期對(duì)水培臭菜生長(zhǎng)特性和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響規(guī)律，旨在為水培臭菜的智能植物工廠化生產(chǎn)提供一定價(jià)值的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與生長(zhǎng)條件

試驗(yàn)于2020年12月至2022年5月在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)北方寒地現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)施園藝研究室和華北水利水電大學(xué)設(shè)施園藝研究室進(jìn)行。以產(chǎn)地為黑龍江、哈爾濱金龍農(nóng)業(yè)有限公司提供的大葉臭菜（Eruca sativa Mill.）作為供試材料。

將大葉臭菜種子在40 ℃水浴條件下進(jìn)行12 h的浸種處理，育苗盤上層為潮濕潔凈紗布，下層注入清水，處理后的種子平鋪在育苗盤上方，在恒溫箱中進(jìn)行30 ℃恒溫催芽[12]。待幼苗生長(zhǎng)至2葉1心時(shí)，將幼苗根系用離子水沖洗3次后移栽進(jìn)入垂直水培植物培養(yǎng)架（圖1）。

單個(gè)培養(yǎng)架由4個(gè)栽培床和1個(gè)溶液槽組成，每個(gè)栽培床（1200 mm×900 mm×70 mm）含有20個(gè)種植孔（直徑為20 mm）。試驗(yàn)過(guò)程中，移栽后的臭菜幼苗被置于濕潤(rùn)海綿塊（25 mm×25 mm×25 mm）中，5 d內(nèi)，臭菜幼苗的根系生長(zhǎng)至逐漸穿透海綿，接觸到營(yíng)養(yǎng)液。

試驗(yàn)在封閉環(huán)境中進(jìn)行，為保證試驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)架各層光照互不影響，且試驗(yàn)環(huán)境整體不受到外界因素干擾，每層培養(yǎng)架均采用PET材質(zhì)的膜紙進(jìn)行遮光隔熱處理。移栽30 d后，臭菜植株成熟，進(jìn)入采收期進(jìn)行收獲。

試驗(yàn)過(guò)程中使用的營(yíng)養(yǎng)液由奧瑪農(nóng)業(yè)科技有限公司提供，營(yíng)養(yǎng)液采用霍格蘭配方[13]，其成分組成及含量參見表1。營(yíng)養(yǎng)液通過(guò)水泵和導(dǎo)管在4個(gè)栽培床和溶液槽之間實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)，循環(huán)流速為5.5 L·min-1。營(yíng)養(yǎng)液的pH值始終維持在6.0～6.5。

臭菜處于幼苗期時(shí)，EC值維持在500～600 μS·cm-1，臭菜進(jìn)入成長(zhǎng)期后，EC值維持在1000～1200 μS·cm-1。

試驗(yàn)期間營(yíng)養(yǎng)液每5 d更新1次，水培架恒溫控制在（25±1）℃，空氣相對(duì)濕度維持在70%～75%，CO2濃度維持在（800±50）μmol·mol-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與光照處理

試驗(yàn)采用光質(zhì)為紅、藍(lán)光（數(shù)量比為7∶1）的管狀LED燈[14]（RB-LED7/1-16W，天津光之韻照明電器有限公司，中國(guó)），將其安裝在栽培床上方35 cm處。LED光源的光譜分布使用光纖光譜儀（S2000-VIS，杭州賽曼有限公司，中國(guó)）在距離光源15 cm處進(jìn)行測(cè)量，有效波長(zhǎng)范圍為350～900 nm。光源由0.1%紫外光（350～399 nm）、12.7%藍(lán)光（400～500 nm）、83.9%紅光（610～709 nm）和3.3%遠(yuǎn)紅光（710～800 nm）組成，其主要紅藍(lán)光波峰分別為660和455 nm，光譜分布如圖2所示。

試驗(yàn)中將臭菜生長(zhǎng)分為幼苗期和生長(zhǎng)期2個(gè)階段，移栽后0～10 d為臭菜的幼苗期，移栽后11～30 d為臭菜的生長(zhǎng)期。在臭菜2個(gè)不同的生長(zhǎng)階段，為其提供不同的光照度，設(shè)置4個(gè)光照度梯度L1、L2、L3、L4（幼苗期/生長(zhǎng)期）分別為100 μmol·m-2·s-1/300 μmol·m-2·s-1、150 μmol·m-2·s-1/300 μmol·m-2·s-1、200 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1、250 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1。試驗(yàn)對(duì)臭菜進(jìn)行間歇式供光，設(shè)置3種光周期梯度（光照/黑暗）5 h/7 h（T1）、6 h/6 h（T2）、7 h/5 h（T3）。在這3種梯度的處理下，24 h內(nèi)光照總時(shí)長(zhǎng)分別為10、12、14 h·d-1。采用雙因素完全隨機(jī)試驗(yàn)，共計(jì)得到12組組合處理（表2）。

1.3 測(cè)量與計(jì)算

1.3.1 形態(tài)學(xué)和生物量的測(cè)量 生長(zhǎng)期間每2 d對(duì)臭菜形態(tài)學(xué)進(jìn)行測(cè)量，每種處理下隨機(jī)選取5株臭菜樣本，使用游標(biāo)卡尺測(cè)量其株高增長(zhǎng)量、莖粗、葉寬，并使用精度為0.001 g的電子天平（ZG-TP203，杭州松竫有限公司，中國(guó)）測(cè)量臭菜可食用部分鮮質(zhì)量，測(cè)量后取其均值，以此來(lái)觀測(cè)臭菜在不同階段的生長(zhǎng)狀況。

臭菜移栽后30 d進(jìn)行采收，然后將臭菜可食用部分放入105 ℃的烘箱中干燥3 h，隨后在75 ℃條件下烘干，直至恒質(zhì)量，從而測(cè)定其可食用部分干質(zhì)量。

1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)與葉綠素含量 使用多功能植物效率儀（M-PEA-2）測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)，采用分光光度法檢測(cè)葉綠素含量，選取植株中心葉中第3片展開的葉子，利用80%丙酮提取出葉片內(nèi)的葉綠素，用分光光度計(jì)（UV-3150）在波長(zhǎng)645 nm和663 nm處測(cè)得溶液的吸光度，再計(jì)算葉綠素含量。

1.3.3 維生素C含量 采用液相色譜法[15]測(cè)得維生素C含量，稱取混合均勻的適量樣品于50 mL容量瓶中，加入20 g·L-1偏磷酸溶液40 mL，超聲30 min，定容至50 mL，過(guò)0.22 μm濾膜，上機(jī)測(cè)定。

1.3.4 可溶性蛋白含量 采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定可溶性蛋白含量，參照蔡永萍等[16]的方法，測(cè)量溶液在波長(zhǎng)595 nm處的吸光度，得到可溶性蛋白質(zhì)含量。

1.3.5 硝酸鹽含量 采用水楊酸濃硫酸比色法[17]測(cè)定硝酸鹽含量。取3 g新鮮臭菜樣品，加入1 mL的4%醋酸鋅溶液進(jìn)行充分研磨，將所得研磨液置入離心管中70 ℃水浴加熱30 min，冷卻至室溫后離心。取0.4 mL上層清液置入10 mL比色管中，加入5%水楊酸濃硫酸溶液，顯色后用8%氫氧化鈉溶液定容至10 mL，冷卻后測(cè)量溶液在波長(zhǎng)410 nm處的吸光度，得到硝酸鹽含量[18]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2018和Origin pro 9.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖。采用SPSS 21.0軟件（IBM，Inc，Chicago，IL，USA）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（ANOVA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照度和光周期對(duì)臭菜幼苗期生長(zhǎng)量的影響

由圖3可知，臭菜在移栽后0～10 d的幼苗期階段，T1和T2條件下隨著光照度逐漸遞增，株高增長(zhǎng)量呈先增加后減少的趨勢(shì)，T3條件下株高增長(zhǎng)量呈先減少后增加的趨勢(shì)。在株高增長(zhǎng)量方面，L2T2、L1T3、L4T3 3組株高增長(zhǎng)量高于其他處理組，分別為38.88、38.68、37.75 mm。相較株高增長(zhǎng)量最低的L1T1組，L2T2、L1T3、L4T3的株高增長(zhǎng)量分別顯著提高了25.62%、24.98%、21.97%。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，光照度增加對(duì)株高增長(zhǎng)量有促進(jìn)作用。

臭菜在移栽后0～10 d的幼苗期階段，L3T3組和L4T3組莖粗均為1.79 mm，這2組處理莖粗相比較來(lái)說(shuō)大于其他處理組，比莖粗最低的L1T2處理組顯著提高了69.70%。光周期為T3時(shí)，一定范圍內(nèi)，光照度增加能夠促進(jìn)莖粗生長(zhǎng)，但當(dāng)光照度超過(guò)L3后，光照度的增加不再促進(jìn)莖粗生長(zhǎng)。結(jié)果表明，光周期對(duì)臭菜幼苗期莖粗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響無(wú)明顯規(guī)律。

在T1和T2光周期處理下，隨著光照度增加，臭菜幼苗期葉寬呈先增加后減少的趨勢(shì)。在T3光周期處理下，隨著光照度增加，臭菜幼苗期葉寬呈先減少后增加的趨勢(shì)。這是由于光周期超過(guò)一定范圍后，葉片通過(guò)減小葉面積降低光吸收率抑制生長(zhǎng)。L1T3、L2T2、L4T3 3組葉寬優(yōu)于其他處理組，葉寬分別為19.96、19.55、19.55 mm。對(duì)比葉寬最小的L4T1組，L1T3、L2T2、L4T3組，葉寬分別顯著提高了52.72%、49.58%、49.58%。結(jié)果表明，在T1和T2短周期供光條件下，一定范圍內(nèi)提高光照度能夠促進(jìn)葉寬生長(zhǎng)，但超過(guò)這個(gè)范圍后，增加光照度反而會(huì)對(duì)臭菜幼苗期葉寬增長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。

由圖3可知，在T1和T2光周期處理下，隨著光照度增加，臭菜幼苗期鮮質(zhì)量呈先增加后減少的趨勢(shì)。在T3光周期處理下，光照度對(duì)臭菜幼苗期鮮質(zhì)量的影響無(wú)明顯規(guī)律。L3T3組鮮質(zhì)量為30.00 g，顯著高于其他處理組。相較鮮質(zhì)量最小的L4T1組，L3T3組鮮質(zhì)量提高了53.06%。結(jié)果表明，短周期供光的條件下，一定范圍內(nèi)提高光照度能夠促進(jìn)臭菜幼苗期的生長(zhǎng)，但超過(guò)這個(gè)范圍后，增加光照度反而會(huì)對(duì)臭菜生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，在長(zhǎng)周期供光的條件下，光照度對(duì)臭菜的生長(zhǎng)并不會(huì)產(chǎn)生較大影響。

2.2 光照度和光周期對(duì)臭菜生長(zhǎng)期生長(zhǎng)量的影響

2.2.1 對(duì)生長(zhǎng)期株高的影響 由表3可知，光照度對(duì)臭菜株高增長(zhǎng)量有一定影響，在相同光周期條件下，隨著光照度的增加，臭菜的株高增長(zhǎng)量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。L4T2和L4T3株高增長(zhǎng)量高于其他處理組。相較株高增長(zhǎng)量最低的L1T1，L4T2的株高增長(zhǎng)量顯著提高了25.55%，L4T3的株高增長(zhǎng)量顯著提高了28.60%。F檢驗(yàn)結(jié)果表明，光照度和光周期處理之間的交互影響不顯著。

2.2.2 對(duì)生長(zhǎng)期莖粗的影響 由表3可知，在L2、L3、L4處理下，臭菜莖粗隨光照度的增加呈升高的趨勢(shì)。L3T3和L4T3處理組莖粗優(yōu)于其他處理組。相較莖粗最低的L1T1組，這2組的莖粗均顯著提高了33.33%。F檢驗(yàn)結(jié)果表明，光照度和光周期對(duì)莖粗的影響均呈顯著性差異，但二者之間的交互作用不顯著。結(jié)果表明，提高光照度和延長(zhǎng)光周期均有利于臭菜的莖稈增粗。

2.2.3 對(duì)生長(zhǎng)期葉寬的影響 由表3可知，在短周期光照下，臭菜的葉寬隨光照度的增加呈增加的趨勢(shì)，隨著光周期的延長(zhǎng)呈先增加后減少的趨勢(shì)。L4T2處理組葉寬高于其他處理組。相較葉寬最低的L1T3組，L4T2組葉寬顯著提高了20.26%。F檢驗(yàn)結(jié)果表明，光照度和光周期對(duì)臭菜葉寬的影響均呈顯著性差異，但其與二者的交互作用不顯著。

2.2.4 對(duì)生長(zhǎng)期鮮質(zhì)量的影響 由表3可知，光照度對(duì)臭菜的鮮質(zhì)量影響顯著。臭菜的鮮質(zhì)量在短周期光照下隨光照度的增加而呈升高的趨勢(shì)。L3T3處理組鮮質(zhì)量顯著高于其他處理組。相較鮮質(zhì)量最低的L2T3組，L3T3組鮮質(zhì)量顯著提高了41.14%。F檢驗(yàn)結(jié)果表明，光照度和光周期對(duì)臭菜鮮質(zhì)量的交互作用不顯著。

2.3 光照度和光周期對(duì)葉綠素含量的影響

由表4可知，當(dāng)光周期相同光照度由L1增加至L3時(shí)，葉綠素含量隨之增加，但隨著光照度繼續(xù)增加，葉綠素含量不增反減，L4處理下各組葉綠素含量低于L3處理。這表明當(dāng)生長(zhǎng)期光照度超過(guò)L3以后，葉綠素含量開始逐步降低，光照度過(guò)低或過(guò)高都不利于葉綠素的合成。在相同光照度處理下，隨著光周期的延長(zhǎng)，葉綠素含量呈上升趨勢(shì)。在L3T3處理下的葉綠素含量最高，高于其他處理組，相較于L1T1處理組，L3T3處理組的葉綠素含量顯著提高了86.59%。F檢驗(yàn)結(jié)果表明，光照度和光周期對(duì)葉綠素含量的影響均差異顯著，但其與二者的交互作用差異不顯著。

2.4 光照度和光周期對(duì)可溶性蛋白含量的影響

由表4可知，光照度對(duì)于可溶性蛋白含量的影響呈顯著差異，光照度增加有利于可溶性蛋白的合成。光周期對(duì)可溶性蛋白含量的影響差異不顯著，在光照度相同的條件下，T3組處理下可溶性蛋白含量較高。在L4T3和L4T2處理下的可溶性蛋白含量較高，相較可溶性蛋白含量最低的L1T1處理組，L4T3、L4T2處理組的可溶性蛋白含量分別顯著提高了28.60%、25.55%。F檢驗(yàn)結(jié)果表明，光照度對(duì)可溶性蛋白含量的影響顯著，但其和光周期及二者的交互作用差異不顯著。

2.5 光照度和光周期對(duì)維生素C含量的影響

由表4可知，光照度和光周期對(duì)維生素C含量的影響并未表現(xiàn)出特定的趨勢(shì)。在L3T3處理下的維生素C含量高于其他處理組，相較維生素C含量較低的L2T3處理組，L3T3處理組的維生素C含量提高了59.26%。F檢驗(yàn)結(jié)果表明，光照度和光周期對(duì)臭菜維生素C含量的影響均不顯著，但其與二者的交互作用差異顯著。

2.6 光照度和光周期對(duì)硝酸鹽含量的影響

由表4可知，光照度和光周期對(duì)硝酸鹽含量的影響也未表現(xiàn)出特定的趨勢(shì)。在L2T3處理下的硝酸鹽含量最低，對(duì)比硝酸鹽含量較高的L1T1處理組，L2T3處理組的硝酸鹽含量顯著降低了56.52%。F檢驗(yàn)結(jié)果表明，光照度和光周期對(duì)臭菜硝酸鹽含量的影響差異均不顯著，但其與二者的交互作用差異顯著。

2.7 光照度和光周期對(duì)葉綠素?zé)晒獾挠绊?/p>

由圖4可以看出，在T1和T2周期供光下，提高光照度后最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）無(wú)論在幼苗期還是生長(zhǎng)期，均呈先增高后降低的趨勢(shì)。不同的是，幼苗期最大光化學(xué)效率在L3T3組處理下為最高值，成熟期最大光化學(xué)效率在L2T2組處理下為最高值，表明在一定范圍內(nèi)，光照度偏弱或者偏高都會(huì)對(duì)臭菜產(chǎn)生光抑制作用。非光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)（NPQ）的值在幼苗期和生長(zhǎng)期均隨光照度的增加和光周期的延長(zhǎng)而呈上升的趨勢(shì)，在L4T3組處理下臭菜NPQ達(dá)到最大值。

這表明長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)光照射可能會(huì)增加PSⅡ天線色素將吸收的光能轉(zhuǎn)化為熱能的比例，而弱光短期照射則提高了臭菜的光能利用率。隨著光周期的延長(zhǎng)，幼苗期和生長(zhǎng)期臭菜光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）的值呈下降的趨勢(shì)。但在T1和T2處理下，幼苗期qP的值隨光照度增加呈先減少后增加再減少的趨勢(shì)。幼苗期和成熟期的qP均在L4T3組處理下達(dá)到最小值，這表明在中長(zhǎng)光周期處理下，光照度對(duì)PSⅡ天線色素將吸收光能用于光化學(xué)電子傳遞的效率產(chǎn)生了負(fù)面作用，但在弱光短周期的處理中，這種效率卻不斷提升。

3 討論與結(jié)論

從生長(zhǎng)分析的結(jié)果來(lái)看，一定時(shí)間內(nèi)強(qiáng)光照射可以促進(jìn)葉片生長(zhǎng)提高葉寬，Adams等[19]的研究表明80%以上的作物，光周期的延長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致一定范圍內(nèi)的葉面積增加，本研究結(jié)果與此相符。嚴(yán)宗山等[20]、周福君等[21]研究表明，光周期能夠促進(jìn)葉菜類莖稈粗壯，本研究結(jié)果與此相符。

從品質(zhì)分析的結(jié)果來(lái)看，葉綠素含量隨著光照度的增加而升高，這是由于低光照度條件使得葉綠素合成受阻[22]，同時(shí)葉片會(huì)顯現(xiàn)出發(fā)黃或發(fā)白的現(xiàn)象，光照度過(guò)高后葉綠素合成反而減弱，這可能是由于光照度過(guò)高導(dǎo)致葉片灼傷[23]。由此可見，適當(dāng)?shù)慕档凸庹斩饶軌驅(qū)θ~片起到一定的保護(hù)作用。研究表明，適當(dāng)延長(zhǎng)光周期有助于促進(jìn)葉片的色素積累，但會(huì)有一個(gè)閾值，如果超過(guò)閾值反而會(huì)降低色素含量，提高光照度有利于可溶性蛋白的合成，這一結(jié)果與王君等[24]研究結(jié)果一致。維生素C和硝酸鹽的含量則隨光周期和光照度的變化無(wú)明顯變化規(guī)律。劉杰等[25]研究表明，光照度和光周期對(duì)葉菜中硝酸鹽的累積交互作用顯著，本研究結(jié)果與其相符。

在臭菜的生長(zhǎng)期中，光周期為14 h·d-1處理下，可以選取200～250 μmol·m-2·s-1的光照度用來(lái)提升水培臭菜中維生素C含量的同時(shí)降低硝酸鹽含量。王振等[26]發(fā)現(xiàn)了植物中的維生素C可消除自由基，保護(hù)植物細(xì)胞，減弱由于環(huán)境對(duì)植物細(xì)胞造成的損害，同時(shí)該研究也表明，光照度較低而光周期較長(zhǎng)時(shí)，維生素C含量更高，本研究的結(jié)論與其基本相符。光誘導(dǎo)可以通過(guò)影響基因表達(dá)以及蛋白質(zhì)的合成從而影響硝酸還原酶活性[27]，并且硝酸鹽的還原反應(yīng)是在葉綠體中完成的，因此光環(huán)境對(duì)硝酸鹽的合成具有一定程度的影響。

從葉綠素?zé)晒鈪?shù)[28]的分析結(jié)果來(lái)看，光照度和光周期能夠在一定范圍內(nèi)提高最大光化學(xué)效率，這一結(jié)果與Yang等[29]探究光照度對(duì)煙草葉光能利用率的試驗(yàn)中所得結(jié)果相符，且當(dāng)光照度超過(guò)一定值以后，反而使光化學(xué)效率降低，對(duì)臭菜生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。提高光照度能夠提高非光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)值，這一結(jié)果與胡彥波[30]對(duì)低溫和鹽堿脅迫下桑樹光合作用的適應(yīng)性研究結(jié)果相符。適當(dāng)提高光照度延長(zhǎng)光周期能有效降低臭菜的光化學(xué)猝滅系數(shù)值，這一結(jié)果與夏麗等[31]對(duì)鹽藻葉綠素?zé)晒夤饣瘜W(xué)猝滅產(chǎn)生的條件和主要組分的檢測(cè)研究結(jié)果相符。

近些年來(lái)，臭菜因極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值已經(jīng)成為備受青睞的新型蔬菜。在筆者的研究中，通過(guò)改變臭菜的光照度和供光模式，能夠生產(chǎn)出產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、高營(yíng)養(yǎng)、低毒害的臭菜。

水培臭菜在光周期14 h·d-1、光照度超過(guò)200 μmol·m-2·s-1的條件下生長(zhǎng)量更高，且在光照度250 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1時(shí)可溶性蛋白含量達(dá)到最高，但在這一條件下LED燈30 d耗能為50.4 kW·h，能耗過(guò)高。水培臭菜在光暗周期7 h/5 h，光周期14 h·d-1，以及光照度（幼苗期/生長(zhǎng)期）200 μmol·m-2·s-1/250 μmol·m-2·s-1的條件下鮮質(zhì)量最大，可溶性蛋白含量較高，維生素C和葉綠素含量最高，且30 d總耗能僅為47.0 kW·h，基于食用價(jià)值和能源損耗的綜合考慮，這一條件優(yōu)于其他試驗(yàn)組。在此處理下采收的成熟臭菜平均鮮質(zhì)量65.25 g、葉綠素含量1.53 mg·g-1、可溶性蛋白含量5.21 mg·g-1、維生素C含量0.43 mg·g-1、硝酸鹽含量1 641.20 μg·g-1。

因此，綜合考慮能耗和經(jīng)濟(jì)損失，采用幼苗期200 μmol·m-2·s-1、生長(zhǎng)期250 μmol·m-2·s-1且光周期為7 h/5 h L3T3，能夠大幅提高臭菜產(chǎn)量，豐富臭菜葉片內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，尤其是可溶性蛋白和維生素C含量，且降低有害硝酸鹽含量。研究結(jié)果不僅有利于促進(jìn)未來(lái)臭菜在植物工廠內(nèi)的工業(yè)化生產(chǎn)，且彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)目前對(duì)于臭菜的部分研究空白，具有一定價(jià)值的參考意義。

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