不同光質對植物工廠生菜干燒心及品質的影響.pdf

10 Vegetables 2023 6試驗研究 不同光質對植物工廠生菜干燒心及 品質的影響 姜岳叢 1 2 佟 靜 1 武占會 1 白寶鎖 3 王麗萍 2 王寶駒 1 梁 浩 1 劉 寧 1 1 北京市農林科學院蔬菜研究所 農業(yè)農村部華北都市農業(yè)重點實驗室 北京 100097 2 河北工程大學園林與生態(tài)工程 學院 河北 邯鄲 056038 3 未來智農 北京 科技有限公司 北京 101200 收稿日期 2023 01 23 項目基金 北京市農林科學院科技創(chuàng)新能力建設專項 KJCX20210402 北京市農林科學院蔬菜研究中心改革與發(fā)展 項目 KYCX202001 03 KYCX202306 北京市農林科學院青年科研基金資助項目 QNJJ202248 北京市種質創(chuàng)制 和品種選育聯(lián)合攻關項目 G20220628003 通信作者 佟靜 摘要 為改善植物工廠中生菜干燒心嚴重的情況 同時提高生菜的產量及品質 以綠雅生菜 意大利 生菜為試材 利用LED精準調控光源 分別對2個生菜品種給予紅光 藍光 綠光 白光處理 研究光質 對生菜生長形態(tài) 品質 光合作用能力及干燒心病害的影響 結果表明 在藍光照射處理下生菜的維生 素C及可溶性蛋白含量相較于其他光質處理均有一定的提升 但硝態(tài)氮含量及干燒心率同樣提高 綠光處 理下生菜的干燒心率降低 但產量及各項營養(yǎng)品質均低于其他處理 紅光處理下生菜的干燒心率較低 品質尤其可溶性糖含量 維生素C含量提升 在工廠化生菜栽培中 增加更高比例的紅光可提高生菜品 質 同時減緩生菜的干燒心病害的發(fā)生 關鍵詞 植物工廠 生菜 品質 光質 干燒心 Effects of Different Lights on Tipburn and Quality of Lettuce in Plant Factory JIANG Yuecong 1 2 TONG Jing 1 WU Zhanhui 1 BAI Baosuo 3 WANG Liping 2 WANG Baoju 1 LIANG Hao 1 LIU Ning 1 1 Institute of Vegetable Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences Key Laboratory of Urban Agriculture North of Ministry of Agriculture and Rural Affairs Beijing 100097 China 2 College of Landscape and Ecological Engineering Hebei University of Engineering Handan 056038 China 3 Future Zhinong Beijing Technology Co Ltd Beijing 101200 China Abstract In order to improve the serious tipburn of lettuce in plant factory and improve the yield and quality of lettuce the green lettuce and Italian lettuce in the plant factory were used as test materials to study the effects of light quality on the growth morphology quality photosynthetic capacity and tipburn of lettuce The LED precise control light source was used to treat the two cultivars of lettuce with red light blue light green light and white light respectively The results showed that under blue light irradiation the vitamin C and soluble protein content of lettuce increased compared to other light quality treatments but the nitrate 11 Vegetables 2023 6試驗研究 nitrogen content and rate of tipburn also increased Under green light treatment the rate of tipburn decreased but the yield and various nutritional qualities were lower than other treatments Under red light treatment the rate of tipburn was lower and the quality especially the contents of soluble sugar and vitamin C improved In industrialized cultivation of lettuce increasing a higher proportion of red light could improve the quality of lettuce while slowing down the occurrence of tipburn Keywords plant factory lettuce quality light quality tipburn 京研意大利生菜 京研綠雅生菜品種在華 北 華南 華西等地區(qū)均有種植 尤其已經成 為華北地區(qū)的主栽生菜品種 1 而在植物工廠種 植的生菜 由于具有高質 綠色等特點更加受到 消費者的青睞 植物工廠作為設施農業(yè)的高級階 段 其內部環(huán)境由傳感器探知并由計算機調控 可實現(xiàn)高效蔬菜生產 近年來 由于人們對高質 量 潔凈 安全蔬菜的需求越來越迫切 設施蔬 菜產品質量安全問題已成為設施農業(yè)發(fā)展的首要 問題 2 干燒心是設施生菜生產中常見的一種由 于植物鈣缺乏而引起的生理性病害 嚴重降低了 生菜產品的品質 導致市場收益下降 干燒心發(fā) 生機制及防治措施在露地大白菜及其他植物上已 經研究的比較透徹 3 4 但設施栽培的生菜干燒心 病情防治研究較少 干燒心在生菜上的癥狀表現(xiàn)為 植物葉片邊 緣皺縮 褪綠 最終干枯為褐色紙狀 其原因是 生長過快而根部吸收鈣離子的速度跟不上生菜生 長所需 故新生的幼嫩葉片缺鈣 引起細胞膜 細胞壁結構和功能的破壞 從而影響蔬菜的外觀 品質 口感和商品價值 5 7 干燒心在多種植物上 均有發(fā)生 但表現(xiàn)形式及發(fā)生頻率都不盡相同 同一種類蔬菜不同品種 不同基因型對干燒心敏 感程度也不同 除遺傳效用之外 環(huán)境也是導致 干燒心的重要因素 由于工廠內環(huán)境因子可自由 調控 生菜在植物工廠內的生長能夠以最快的生 長速度進行最高的產出 并且質量優(yōu)于溫室或露 地栽培的生菜 但是 由于工廠內優(yōu)異的生長環(huán) 境 生菜常常由于生長過快 導致根系鈣素的吸 收跟不上生長所需而發(fā)生干燒心的生理性病害 9 此外 高溫 高濕 10 營養(yǎng)液EC 值偏高同樣會加 劇生菜干燒心病害的發(fā)生 11 光是植物生長重要的生長因素之一 除光 強 光周期之外 光質同樣對生菜品質及產量 有重要影響 12 如紅光可以增加生菜的葉片鮮質 量 葉片數(shù) 從而增加產量 而藍光可以讓營養(yǎng) 物質更多地流向根部 從而增加根部質量 綠光 可以透過葉片正面照射到植物葉片背面 但會降 低植物葉綠素及花青素含量 12 同時 各種光質 都會對生菜生理指標產生影響從而可能對生菜的 干燒心產生一定的影響 13 14 本試驗通過對2 種不同品種生菜即意大利生 菜和綠雅生菜在同時段分別照射紅光 綠光 藍 光 白光4 種不同光質的光源處理 研究不同光 質對生菜干燒心及品質的影響 以期為有效預防 設施蔬菜干燒心的發(fā)生及提高設施蔬菜品質提供 理論依據 1 材料和方法 1 1 試驗地點及材料 試驗在北京市農林科學院蔬菜研究所 116 29 E 39 94 N 人工光型植物工廠水培 系統(tǒng)中進行 供試品種為綠雅生菜 意大利生 菜 均由北京市農林科學院蔬菜研究所選育 于 2021年 11月 29日播種 1 2 試驗方法 植物工廠內將海綿塊反復擠壓浸濕 使其完 全浸透后放入塑料托盤 將選取的飽滿的種子放 入海綿塊中心圓孔內 置于暗處 48 h加速催芽 2 d 后種子露白 將生菜苗置于栽培架育苗床上13 d 育苗期間放置在白LED 燈光下 光周期為14 h 光 10 h 暗 營養(yǎng)液采用國家蔬菜工程技 術研究中心研發(fā)的營養(yǎng)液 pH 值 6 0 0 5 EC值 1 9 0 1 mS cm 育苗完成后 于12月14日定植 于植物工廠通風試驗區(qū) 植物工廠內營養(yǎng)液采用 國家蔬菜工程技術研究中心研發(fā)的營養(yǎng)液 pH 值 5 5 6 5 EC值1 5 2 2 mS cm 植物工廠內溫 度恒定設定為19 相對濕度為80 CO 2 濃度為 12 Vegetables 2023 6試驗研究 1 200 mol mol 通過控制光照探究不同光質對生菜干燒心及 品質的影響 共設置綠雅生菜和意大利生菜2 個 品種 每個品種分別給予紅光 綠光 藍光 白 光不同光質的光照 共8 個處理 表1 每個處 理 24株生菜 且分別設3 次重復 1 3 測定項目及方法 1 3 1 生長指標測定 于 2022年 1月 10日用刻度尺對生菜的株高 葉長 葉寬等生長指標進行測定 用天平稱量葉 片及根系鮮質量 分別統(tǒng)計各個處理的干燒心情 況 并將取樣新鮮的生菜植株放入105 的烘箱 中殺青 1 h 然后再置于 75 的烘箱中烘干至恒 重 用天平稱取干質量 1 3 2 品質指標 于 2022年 4月 11日生菜采收期測定品質指 標 其中維生素C 含量 可溶性糖含量 可溶性 蛋白含量 硝態(tài)氮含量分別采用2 6 二氯酚靛酚 滴定法 蒽酮比色法 考馬斯亮藍染色法 水楊 酸法測定 15 1 3 3 葉片光合特性和熒光特性測定 于 2022年 4月 13日生菜采收期測定葉片光合 特性和熒光特性 光合色素含量測定 選取3 4 片功能葉 去掉葉片的主葉脈 其余剪碎混勻 稱取0 2 g 放在樣品管中 分別加入10 mL的 95 乙醇 然后放到黑暗環(huán)境下處理24 h以上直 至葉片發(fā)白 95 乙醇為對照 利用紫外分光光 度計測量665 649 470 nm下的值 95 乙醇為 對照 Spad值采用手持葉綠素測定儀測定 采用Li 6400 美國 LI COR 便攜式 光合儀 6400 02B紅藍光源葉室 光照強度為 1 000 mol m 2 s 流速設置為500 mol s 于晴 天 09 00 11 00測定 選取其頂部生長點以下 第 3 4片功能葉測定光合指標 1 3 4 干燒心指標測定 計算干燒心率 公式為 干燒心率 干燒心 的葉片數(shù) 本處理的總葉片數(shù) 100 2 結果與分析 2 1 不同光質對生菜生長的影響 2 1 1 不同光質對生菜形態(tài)的影響 由表2 可知 在綠雅生菜的各項形態(tài)指標 上 處理后的株高與葉長受影響表現(xiàn)的最為明 顯 S2處理 綠光 的株高顯著高于其他 3個處 理 比株高最矮的S3處理 藍光 高出39 48 在葉長指標上 由長至短分別是S2 S1 紅 光 S4 S3處理 且S2 S1處理間差異不顯 著 S2處理顯著長于S4 S3處理 在冠幅指標 上 S3處理的冠幅顯著小于其他3 個處理 其他3 個處理間差異不顯著 且S4處理 白光 最大 在葉寬指標上 S4處理顯著高于其他3 個處理 在葉片數(shù)上 S2處理顯著少于其他3 個處理 其 他 3個處理間差異不顯著 且S4處理最大 在植 株整體形態(tài)上 綠光植株弱于其他處理 葉片細 長稀疏 莖節(jié)伸長 與綠光相似的是紅光 同樣 會使節(jié)間伸長 但紅光處理下植株生物量有所增 大 葉片變寬 而藍光處理更矮壯緊湊 由表2 可知 意大利生菜的各項形態(tài)指標在 不同光質的處理下 其數(shù)值差異顯著性相較于 綠雅生菜更低 在株高 冠幅指標上 Y2 綠 光 Y4 白光 處理顯著高于Y1 紅光 Y3 藍光 處理 葉長以Y2處理最高 且顯著 高于其他處理 4 個處理葉寬差異不顯著 葉片 數(shù)以Y4最多 且顯著高于Y3 在植株整體形態(tài) 上 最體現(xiàn)差異性的是綠光處理和藍光處理 綠 光處理下生菜的葉片節(jié)間伸長變得更加細弱 葉 片細長稀疏 而藍光處理下則節(jié)間變短并且更加 粗壯 葉寬變大 2 1 2 不同光質對產量的影響 由表3 可知 在對2 個不同品種進行不同光質 的光照處理后 生菜的各項指標都有不同程度 的變化 在生菜的葉片鮮質量方面 綠雅生菜受 到光質的影響更大 對于綠雅生菜 在4 個處理 中 S4處理 白光 的葉片鮮質量最高 顯著高 于 S2處理 綠光 與S1處理 紅光 S3處 理 藍光 差異不顯著 比S1 S3處理分別高出 36 37 17 63 在S3處理下的根系鮮質量顯 表1 試驗設計 品種 紅光 綠光 藍光 白光 綠雅生菜 S1 S2 S3 S4 意大利生菜 Y1 Y2 Y3 Y4 13 Vegetables 2023 6試驗研究 著高于S1 S2處理 而S3處理與S4處理之間無顯 著差異 其中S3處理分別較S1 S2 S4處理高出 71 2 127 31 33 99 葉片干質量 葉片 干鮮比均以S4處理最高 且葉片干質量與S3處理 藍光 差異不顯著 葉片干鮮比與S2 S3處理 差異不顯著 且顯著高于S1處理 紅光 由表3 可知 意大利生菜葉片鮮質量同樣 是 Y4處理 白光 處理下最大 其次是Y3處 理 藍光 Y1處理 紅光 Y2處理 綠 光 Y4處理下的生菜葉片鮮質量較Y1 Y2 Y3這 3個處理分別高出36 61 101 82 14 35 在Y3處理下的根系鮮質量顯著高于Y2 處理 而 Y1 Y2 Y4處理之間無顯著性差異 葉片干質量 葉片干鮮比均以Y3處理最高 且葉 片干質量與Y4處理差異不顯著 葉片干鮮比與 Y1 Y4處理差異不顯著 2 2 不同光質對品質的影響 由表4 可知 2 個品種生菜維生素C 含量在不 同光質處理下變化情況一致 均為藍光 紅光 白光 綠光 其中綠光處理對生菜維生素C 含量 影響最為顯著 在單色綠光的處理下 2 個品種 生菜的維生素C 含量相較于藍光 紅光 白光光 照處理均出現(xiàn)顯著下降 2 個品種生菜可溶性蛋 白含量在不同光質處理下出現(xiàn)顯著變化 其中綠 雅生菜在 S3 藍光 處理下可溶性蛋白含量最 高 且顯著高于S2 綠光 S1 紅光 S4 白光 處理下的生菜 意大利生菜的可溶性蛋 白含量同樣在藍光處理下達到最大 而其余光照 處理之間沒有出現(xiàn)顯著性差異 2 個品種可溶性 糖含量表現(xiàn)不同 綠雅生菜在4 種光質處理下差 異不顯著 且以S1處理 紅光 最高 意大利生 菜也在Y1處理 紅光 最高 且顯著高于Y3處 理 藍光 和Y4處理 白光 與Y2 綠光 處理差異不顯著 2 個品種生菜在同樣處理下硝 態(tài)氮含量的變化不相同 綠雅生菜在S3處理 藍 光 的硝態(tài)氮含量最高 且顯著高于其他處理 S1 紅光 處理下硝態(tài)氮含量最低 顯著低于其 他 3個光照處理 意大利生菜在 Y3處理 藍光 的硝態(tài)氮含量最高 且顯著高于Y2 綠光 Y1 紅光 處理 與Y4處理 白光 差異不顯著 表2 不同光質處理下2種生菜品種形態(tài)指標差異 處理 株高 cm 冠幅 cm 葉長 cm 葉寬 cm 葉片數(shù) 片 S1 29 00 1 00b 35 00 1 67a 29 00 1 53ab 17 00 0 58b 24 00 0 58a S2 35 33 0 88a 36 00 1 67a 31 67 1 67a 15 33 0 88c 17 67 1 20b S3 25 33 0 67c 32 00 2 00b 21 33 0 33c 17 33 0 88b 25 33 0 88a S4 28 33 0 88b 37 00 1 67a 25 00 1 00bc 19 67 0 33a 25 67 1 20a Y1 20 00 1 08b 26 33 0 33b 14 50 0 29c 13 50 0 76a 22 33 1 20ab Y2 23 33 1 20a 29 33 1 20a 21 83 0 83a 12 00 0 58a 20 67 1 20ab Y3 19 33 0 88b 25 67 1 45b 14 33 0 67c 14 17 0 83a 19 33 1 45b Y4 23 33 0 67a 28 00 1 15a 16 67 0 17b 13 50 0 50a 23 33 0 33a 注 同一品種間進行比較 不同小寫字母表示差異達5 顯著水平 表3 不同光質處理下2種生菜品種產量差異 處理 葉片鮮質量 g 根系鮮質量 g 葉片干質量 g 葉片干鮮比 S1 181 74 19 60ab 8 75 0 91b 5 09 0 32bc 0 028 0 001 8b S2 98 61 24 07b 6 59 0 98c 3 06 0 88c 0 031 0 000 6ab S3 210 70 24 76ab 14 98 1 42a 7 58 1 9ab 0 036 0 004 6ab S4 247 84 50 89a 11 18 2 37ab 9 67 2 02a 0 039 0 002 6a Y1 165 63 28 08ab 13 57 1 92ab 5 30 0 73b 0 032 0 001 5ab Y2 112 11 9 00b 9 17 1 20b 3 14 0 42c 0 028 0 001 6b Y3 197 87 46 66a 15 68 1 83a 7 51 0 78a 0 038 0 000 6a Y4 226 26 20 60a 12 80 0 91ab 7 24 0 51a 0 032 0 004 7ab 注 同一品種間進行比較 不同小寫字母表示差異達5 顯著水平 14 Vegetables 2023 6試驗研究 2 3 不同光質對光合參數(shù)及光合色素的影響 由表5 可知 在不同光質處理下的2 種生菜的 光合參數(shù)有差異 且不同光質對不同品種生菜的 影響不一致 綠雅生菜的凈光合速率在 S4處理 白光 下最大 S1 紅光 S3 藍光 處 理的凈光合速率低于白光 但差異并不顯著 S2 處理 綠光 下的凈光合速率最小 且顯著低于 其他3 個光照處理 氣孔導度與蒸騰速率表現(xiàn)相 似 均以 S3處理最大 且均顯著高于 S2處理 胞間CO 2 濃度以S4處理最大 與S3處理差異不顯 著 意大利生菜在Y2處理 綠光 下的凈光合速 率最低 且顯著低于其他3 個光照處理 但這3 個 處理間差異不顯著 氣孔導度 胞間 CO 2 濃度均 以 Y3處理最大 蒸騰速率以Y4處理最大 其與 Y1處理差異不顯著 由表6 可知 在不同光質處理下 綠雅生菜 和意大利生菜的葉綠素a b含量由高到低均為藍 光 紅光 白光 綠光 且2 個品種生菜在藍光 的照射下生菜的光合色素葉綠素a b含量均顯著 高于綠光照處理下的生菜 這在外在形態(tài)上體現(xiàn) 為藍光照射下的生菜顏色更深 綠光處理下的生 菜則顏色最淺 2 個品種生菜的類胡蘿卜素含量 由高到低均為藍光 紅光 白光 綠光 與葉綠 素 a b含量變化趨勢一致 2 4 不同光質對生菜干燒心病害的影響 由圖1 可以看出 2 個品種的干燒心病情隨時 間發(fā)展的更為嚴重 生長后期的干燒心率的增 長速度高于生長前期 均以藍光影響更大 但總 體看來 綠雅生菜的干燒心率受光質影響比意大 利生菜更大 生長后期 1 月 10日 綠雅生菜 的干燒心率表現(xiàn)為S3處理 藍光 S4處理 白 光 S2處理 綠光 S1 處理 紅光 意大 利生菜的干燒心率表現(xiàn)為S3處理 藍光 S4處理 白光 S1處理 紅光 S2處理 綠光 3 結論與討論 3 1 不同光質對生菜生長的影響 本試驗結果得出 白光處理下葉片鮮質量是 最高的 紅光 綠光 藍光處理均會減少生菜的 產量 尤其在單色綠光的處理下綠雅生菜的葉片 表4 不同光質處理下2種生菜品種品質差異 處理 維生素C 含量 mg kg 可溶性蛋白含量 mg kg 可溶性糖含量 硝態(tài)氮含量 mg kg S1 118 4 0 77b 21 0 0 24b 3 02 0 22a 5 875 76 302 37c S2 94 2 2 36c 22 7 0 21b 2 75 0 29a 6 421 26 61 18b S3 171 4 2 88a 30 1 0 09a 2 27 0 22a 7 203 68 154 91a S4 114 4 1 32b 28 7 0 41b 2 39 0 25a 6 373 75 87 62b Y1 89 0 1 12a 23 9 0 29ab 3 12 0 016a 7 144 76 145 08b Y2 40 5 0 38c 19 6 0 14b 1 95 0 037ab 7 137 97 58 37b Y3 98 6 1 01a 28 1 0 78a 1 60 0 016c 7 946 01 98 35a Y4 64 9 0 76b 22 5 0 36ab 2 38 0 032b 7 438 32 124 12a 注 同一品種間進行比較 不同小寫字母表示差異達5 顯著水平 表5 不同光質處理下2種生菜品種光合參數(shù)差異 處理 凈光合速率 mol m 2 s 氣孔導度 mol m 2 s 蒸騰速率 mmol m 2 s 胞間CO 2 濃度 mol mol S1 14 21 0 97a 0 17 0 01a 1 70 0 08a 226 29 24 45b S2 10 19 0 48b 0 11 0 01b 1 20 0 05b 185 48 5 68c S3 13 91 0 31a 0 19 0 01a 1 81 0 12a 264 69 8 50a S4 14 27 0 59a 0 18 0 02a 1 75 0 23a 279 22 19 63a Y1 15 15 0 74a 0 17 0 01b 1 68 0 09a 226 76 16 32a Y2 11 25 1 73b 0 13 0 06c 1 10 0 14c 159 88 13 86b Y3 15 10 1 22a 0 23 0 01a 1 43 0 10b 258 36 3 90a Y4 16 57 0 67a 0 18 0 03b 1 78 0 24a 248 43 17 98a 注 同一品種間進行比較 不同小寫字母表示差異達5 顯著水平 15 Vegetables 2023 6試驗研究 鮮質量相對白光處理下降了60 21 意大利生 菜的葉片鮮質量相對白光下降了50 45 這說明 單色的有色光質對生菜進行處理可能會對生菜產 生脅迫 不利于生菜的生物量的積累 降低生菜 的產量 2 個品種生菜根系鮮質量均以藍光處理 下最高 說明藍光會讓營養(yǎng)更多的流向根部 這 與張帥等 16 的研究結果一致 另外 藍光處理下 的意大利生菜干鮮比也要大于其他處理 綠雅生 菜藍光處理下的干鮮比僅次于白光處理而大于紅 光 綠光處理 這說明由于品種間的差異 藍光 可能有利于某些品種的干物質的積累 這與許建 民等 17 的研究結果一致 在紅光 綠光照射下 生菜節(jié)間 葉片伸 長 綠光處理下生菜出現(xiàn)一定的徒長情況 而藍 光處理下的生菜則低矮粗壯 葉片緊實 這可能 是因為藍光提高了吲哚乙酸氧化酶的活性 降低 了生長素的水平 進而抑制了植物的伸長生長 致使生菜形態(tài)更加低矮 3 2 不同光質對生菜品質的影響 光合器官的正常發(fā)育長期受光調控 在紅光 處理下生菜葉片會抑制光合產物從葉片輸出從 而增加可溶物的含量 18 因此紅光處理下的生菜 可溶性糖含量高于其他處理 藍光處理下的維 生素C 含量最高 其次為紅光 說明藍光 紅光 有提高生菜維生素 C含量的作用 這與郝文琴 19 的研究結果基本一致 在紅光 藍光照射下 可 顯著提高生菜光合作用能力 產生更多的光合產 物 尤其是增加可溶性碳水化合物含量 使其有 助于提高維生素C 及可溶性蛋白的含量 紅光可 以提高光溫效應 促進植物的營養(yǎng)生長 提高品 質 光質對維生素C 含量的影響與其合成分解酶 活性有關 半乳糖內酯脫氫酶 GaLDH 直接 催化半乳糖內酯合成維生素C 抗壞血酸氧化酶 AAO 和抗壞血酸過氧化物酶 AAP 則是植 物體內氧化維生素C 的關鍵酶 以上3 種酶對光敏 感 這可能與以上3 種酶對不同光質的不同響應 有關 其響應機制還有待于進一步研究 在藍光處理下 2 個品種生菜的可溶性蛋白 含量均高于其他3 個處理 這是因為在純藍光處 理下 可以誘使線粒體進行暗呼吸 暗呼吸過程 表6 不同光質下2種生菜品種的光合色素含量差異 處理 葉綠素a 含量 葉綠素b 含量 葉綠素a b含量 類胡蘿卜素含量 S1 0 97 0 06ab 0 40 0 05a 1 37 0 09ab 0 21 0 01a S2 0 77 0 04b 0 35 0 02a 1 13 0 06b 0 12 0 02b S3 1 14 0 01a 0 42 0 00a 1 56 0 01a 0 24 0 00a S4 0 97 0 07ab 0 36 0 02a 1 34 0 09ab 0 18 0 02ab Y1 0 95 0 01ab 0 31 0 00b 1 26 0 01b 0 21 0 00b Y2 0 90 0 02b 0 29 0 01c 1 18 0 03c 0 19 0 01c Y3 1 11 0 02a 0 37 0 01a 1 48 0 02a 0 24 0 00a Y4 0 94 0 01ab 0 30 0 00bc 1 24 0 02bc 0 20 0 00bc 注 同一品種間進行比較 不同小寫字母表示差異達5 顯著水平 圖1 不同光質處理下綠雅生菜 左 意大利生菜 右 干燒心率隨時間的變化情況 mg g 干燒心率 干燒心率 S1 Y1 日期 月 日 日期 月 日 12 14 12 14 12 17 12 17 12 20 12 20 12 23 12 23 12 26 12 26 12 29 12 29 01 01 01 01 01 04 01 04 01 07 01 07 01 10 01 10 0 70 0 30 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 0 70 0 30 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 S2 Y2 S3 Y3 S4 Y4 16 Vegetables 2023 6試驗研究 中產生的有機酸為氨基酸的合成提供碳架 從而 促進了蛋白質的合成 20 在不同光質光照處理下 生菜的硝態(tài)氮含量 有明顯的區(qū)別 在前人研究中光質對硝態(tài)氮含量 有顯著影響 其中紅光會大幅度降低菠菜的硝態(tài) 氮含量 22 在植物工廠生產中加入一定量的藍光 同樣可以減少硝態(tài)氮的含量 23 在本試驗中2 種 生菜在紅光處理下的硝態(tài)氮含量相較于白光處理 下均有所降低 與前人試驗結果一致 24 在水稻 幼苗的研究中 加入一定量的藍光處理后加快了 硝酸根離子 NO 3 的吸收 同時激活硝酸還原酶的 活性 對降低硝態(tài)氮含量有正向影響 而本試驗在 純藍光處理下 硝態(tài)氮的含量相較于白光處理有所 增加 這可能是純藍光處理下硝酸還原酶的活性降 低導致 3 3 不同光質對生菜光合色素及光合參數(shù)的影響 在本試驗中 不同的光質處理下生菜的光合 色素葉綠素a b含量及比例均出現(xiàn)明顯的差異 在藍光處理下的生菜光合色素葉綠素a b含量明 顯高出其他處理 綠光處理下的則最低 這與余 意等 25 林魁 26 的試驗結果一致 綠光可以穿透 植物的葉片到達葉片背部 但由于葉片會反射 大部分的綠光 所以在單獨的綠光照射下光合色 素合成受阻 光合色素含量降低 而藍光是植物 生長的重要調控因子 負責葉綠素合成發(fā)育與氣 孔開啟 以及調控光合速率等 本試驗在藍光的 處理下葉綠素a b含量明顯高于其他處理組 與 徐莉等 27 在葉用萵苣上的研究結果并不一致 這 可能與不同作物之間的生理差異有關 相同時段在藍光處理下的生菜凈光合速率高 于紅光 綠光處理 尤其顯著高于綠光處理下的 生菜的光合速率 這與光質對光合器官的生長發(fā) 育調控有關 研究表明 植物在不同光譜下的響 應機制不同 27 28 在綠光照射下生菜的葉片柵欄 組織和海綿組織生長受抑制 呼吸受阻 這導致 了光合作用的減弱 而藍光則促進了氣孔的生長 發(fā)育 有利于氣體交換 提高了生菜的胞間 CO 2 濃度 為促進光合作用提供了有利條件 3 4 不同光質對生菜干燒心的影響 干燒心是一種由于植物組織缺鈣而產生的生 理性病害 其發(fā)生表現(xiàn)為細胞膜 細胞壁結構和 功能由于缺鈣而導致破壞 29 導致分生組織壞 死 從而影響蔬菜的外觀品質 口感和商品價值 5 6 生菜的干燒心在植物工廠栽培中病情發(fā)生尤 其嚴重 其影響因素是多方面的 溫度及濕度過 高 光照時間過長及強度過大均會導致生菜的干 燒心率增大 工廠內密閉的環(huán)境及密集化栽植 尤其容易導致干燒心的發(fā)生 有研究表明 生 菜的干燒心情況于鈣離子濃度有一定的關系 鈣缺失 干燒心則嚴重 30 32 本試驗通過對生 菜進行不同光質處理研究光質對生菜干燒心的 影響 發(fā)現(xiàn)不同的光質處理下生菜的干燒心率 出現(xiàn)差異 其中紅光 綠光處理下的生菜干燒 心率相較于白光處理下的生菜干燒心率下降 其由于生菜葉片鮮質量降低 其生長所需的鈣 離子減少 而此時根系提供的鈣離子足夠滿足 生長所需 則干燒心率下降 純色藍光處理下生 菜干燒心指數(shù)高于其他光質處理 其原因可能與 鈣的第二信使功能失調有關 藍光處理對谷氨 酸酶以及鈣調系統(tǒng)酶活性的影響改變了膜Ca 2 ATPase活性 減少了鈣離子的吸收 從而降低 了鈣離子濃度 此外藍光處理下促進了生菜的硝 態(tài)氮及氨態(tài)氮的積累 而氨態(tài)氮的積累會降低植 物體內的鈣離子濃度 從而加重了干燒心病情 綜合不同光質對生菜的產量 品質及干燒心 的影響 發(fā)現(xiàn)在紅光處理下植物工廠內生菜的干 燒心得到有效控制 可溶性糖含量及維生素 C含量 有所提升 可以通過在植物工廠內增加紅光比例 的方式來減緩干燒心病情的發(fā)生 參考文獻 1 胡靜 楊惠玲 甘小虎 閻慶久 意大利生菜潮汐式栽培 生產試驗 J 蔬菜 2015 3 13 15 2 廖晨 彭曉云 謝亮 李驍 周龍 楊德榮 植物工廠營養(yǎng)液 膜技術管道水培生菜高效栽培及采后處理技術 J 肥 料與健康 2021 48 6 27 31 3 董海濤 白菜干燒心的成因與防治 J 農民致富之 友 2017 18 67 4 李紹輝 露地娃娃菜干燒心防治技術 J 農業(yè)科技與信 息 2020 5 25 26 5 崔兆英 大白菜干燒心的發(fā)病原因及防治方法 J 現(xiàn)代 農村科技 2019 11 31 32 17 Vegetables 2023 6試驗研究 6 張麗 榮強 秋大白菜干燒心綜合防治措施 J 農村新技 術 2020 10 24 7 路軍靈 根際帶電栽培對植物工廠生菜生長 葉燒病 及品質的影響 D 北京 中國農業(yè)科學院 2021 8 王同林 黃凱美 鄭積榮 胡松申 王宏 李明 番茄臍腐病 發(fā)生機理概述 J 北方園藝 2021 17 135 142 9 郝學明 馬麗娜 劉吉仁 劉厚誠 植物工廠不同靜電場 強度生菜的產量 品質及燒心程度 J 貴州農業(yè)科 學 2021 49 8 103 108 10 TAKANORI K YUA W MASAYA A Tipburn severity and calcium distribution in lisianthus Eustoma grandiflorum Raf Shinn cultivars under different relative air humidity conditions J Agronomy 2018 8 10 30 38 11 路軍靈 仝宇欣 楊其長 設施環(huán)境下蔬菜干燒心的發(fā)生 原因及防控策略 J 中國蔬菜 2019 9 24 29 12 陳鵬濤 夏木鳳 申寶營 李瑩 彭澤波 陳春霞 光質對不 同紫葉生菜生長及光合色素的影響 J 浙江農業(yè)科學 2017 58 11 1910 1912 1915 13 張珂嘉 鄒志榮 楊俊偉 何雅倩 曹晏飛 不同比例紅藍 光對奶油生菜生長 光合特性及品質的影響 J 蔬 菜 2018 2 7 12 14 劉文科 楊其長 邱志平 趙嬌嬌 不同LED 光質對生菜 生長和營養(yǎng)品質的影響 J 蔬菜 2012 11 63 65 15 李合生 植物生理學實驗原理與技術 M 北京 北京高 等教育出版社 2000 16 張帥 文尚勝 梁依倩 陳心雅 陳浩偉 龐培元 LED 光質對 于生菜生長的影響 J 照明工程學報 2016 27 5 72 77 17 許建民 仇學文 解振強 戴林秀 不同光質及其組合 對山黧豆苗菜生長及品質的影響 J 江蘇農業(yè)科 學 2020 48 4 134 138 18 顏少賓 周平 張妤艷 馬瑞娟 俞明亮 金光 郭瑞 光質對 紅肉桃果肉色澤 類胡蘿卜素組分含量的影響 J 江 蘇農業(yè)科學 2021 49 20 143 147 19 郝文琴 不同光環(huán)境下外源鋅硒對生菜生長和品質的 影響 D 晉中 山西農業(yè)大學 2020 20 KOWALLIK W Blue light effects on respiration J Annual Review of Plant Physiology 1982 33 1 45 55 21 王濤 蘭婕 陳永快 雷錦桂 黃語燕 廖水蘭 吳寶意 LED 紅藍光配比對生菜生長及生理特性的影響 J 江蘇農 業(yè)科學 2019 47 22 199 203 22 許莉 尉輝 齊連東 郝樹芹 梁慶玲 于文艷 劉世琦 不同 光質對葉用萵苣生長和品質的影響 J 中國果菜 2010 4 19 22 23 江浩昭 張繼業(yè) 劉厚誠 藍光比例對植物工廠小白菜生長 及品質的影響 J 照明工程學報 2020 31 4 166 171 176 24 JONES R W SHEARD R W Nitrate reductase activity phytochrome mediation of induction in etiolated peas J Nature New Biology 1972 238 85 55 62 25 余意 楊其長 劉文科 弱光條件下光質與連續(xù)光照對水培生 菜生長與品質的影響 J 照明工程學報 2016 27 2 103 106 26 林魁 光質及光周期對生菜生長的影響及其推廣運用 D 福州 福建農林大學 2015 27 許莉 劉世琦 齊連東 梁慶玲 于文艷 不同光質對葉用 萵苣光合作用及葉綠素熒光的影響 J 中國農學通 報 2007 23 1 96 100 28 樊小雪 高文瑞 孫艷軍 李德翠 史瓏燕 韓冰 徐剛 不同 光質對小白菜葉片發(fā)育和光合作用的影響 J 信陽師 范學院學報 自然科學版 2018 31 4 562 567 29 繆穎 伍炳華 曾廣文 朱祝軍 缺鈣誘發(fā)大白菜干燒 心與細胞壁結構組分變化的關系 J 植物生理學 報 2000 49 2 111 116 179 30 YUKI S Effects of light intensity and growth rate on tipburn development and leaf Calcium concentration in butterhead lettuce J Hortscience 2016 51 9 56 64 31 ZHANG T SHI Y