不同光強(qiáng)下紅藍(lán)光配比對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響.pdf
<p>中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象（ Chinese Journal of Agrometeorology） 2018年 doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2018.03.003 查凌雁 ,劉文科 .不同光強(qiáng)下紅藍(lán)光配比對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響 J.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 ,2018,39(3):162- 167 不同光強(qiáng)下紅藍(lán)光配比對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響 *查凌雁，劉文科 *（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所 /農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081） 摘要： 采用 LED光源在室內(nèi)可控環(huán)境下設(shè)置 3種光照強(qiáng)度（ 180、 240、 300mol·m - 2 ·s - 1 ）和 2種紅藍(lán)光配比 （ 1R:1B、 2R:1B），以研究不同光強(qiáng)和紅藍(lán)光配比組合對(duì)櫻桃蘿卜真葉數(shù)、葉綠素含量、肉質(zhì)根形態(tài)以及干鮮 重的影響。結(jié)果表明，光強(qiáng)為 180mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)， 2R:1B處理的新葉葉綠素含量略高于 1R:1B處理，但地上 部鮮重卻略低于 1R:1B處理， 其它生長(zhǎng)指標(biāo)不同光質(zhì)處理間無(wú)顯著差異。 光強(qiáng)為 240mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)， 相比 1R:1B 處理， 2R:1B處理顯著提高了櫻桃蘿卜的新葉葉綠素含量、地上部干鮮重、根直徑、根體積、肉質(zhì)根干鮮重 以及干鮮根冠比（ P 0.05）。光強(qiáng) 300mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)， 2R:1B處理的新葉葉綠素含量略低于 1R:1B處理，但 地上部干鮮重顯著高于 1R:1B處理（ P 0.05），其它指標(biāo)無(wú)顯著差異。相同紅藍(lán)光配比下，櫻桃蘿卜新葉葉 綠素含量、根直徑、根體積、肉質(zhì)根干鮮重及根冠比均隨著光強(qiáng)的增加而增加。地上部干鮮重隨光強(qiáng)增加的 變化因光質(zhì)而異?？傊欢◤?qiáng)度的 LED紅藍(lán)光質(zhì)是植物工廠櫻桃蘿卜高產(chǎn)的光環(huán)境基礎(chǔ)，并且光強(qiáng)高于一 定水平時(shí)適宜的紅藍(lán)光配比對(duì)其生長(zhǎng)具有顯著促進(jìn)作用。 關(guān)鍵詞： 人工光植物工廠； LED；光環(huán)境；根菜；生物量 Effects of Red/Blue Light Ratio with Different Light Intensity on Growth and Yield of Cherry Radish ZHA Ling-yan, LIU Wen-ke （ Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Energy Conservation and Waste Management of Agricultural Structures, Ministry of Agriculture, Beijing 100081） Abstract: Two light quality treatments of various red/blue light ratios (1R:1B and 2R:1B) and three light intensity (180, 240, 300mol·m - 2 ·s - 1 ) treatments were designed to investigate the effects of red/blue light ratio and light intensity on growth and yield of cherry radish grown in environmentally-controlled chamber with LED light source. The results showed that light quality of 2R:1B presented higher new leafy chlorophyll content and lower shoot fresh weight than 1R:1B when cherry radish grown under 180mol·m - 2 ·s - 1 . But there were no significant differences in other growth indices between two red/blue light ratio treatments. 2R:1B treatment significantly improved new leafy chlorophyll content, fresh and dry weight of shoot and root, root diameter, root volume and root to shoot ratio compared with 1R:1B under 240mol·m - 2 ·s - 1 . When light intensity was 300mol·m - 2 ·s - 1 , 2R:1B treatment had slightly lower new leafy chlorophyll content and slightly higher fresh and dry weight of shoot. Under the same red/blue light ratio, the new leafy chlorophyll content, root diameter and fresh, dry weight of root increased with the increment in light intensity. The variation of shoot fresh and dry weight with light intensity depend on light quality. To conclude, suitable light quality and light intensity level are basis for high-efficient production of cherry radish, and appropriate red/blue light ratio could improve the growth of cherry radish significantly when light intensity *收稿日期： 2017- 06- 27 * 通訊作者。 E-mail: liuwenkecaas.cn 基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目 （ 31672202）；“十二五” 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃 （ 863計(jì)劃） 課題 （ 2013AA103001） 作者簡(jiǎn)介：查凌雁（ 1991-），博士生，主要從事設(shè)施園藝光生物學(xué)研究。 E-mail: zhaly2013163.com 第 3期 查凌雁等：不同光強(qiáng)下紅藍(lán)光配比對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響 ·163· above a certain value. Key words: Plant factory with artificial light; LED; Light environment; Root vegetable; Biomass 植物工廠作為設(shè)施園藝的最高形式在生產(chǎn)中具 有露地栽培無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，例如能夠避免外界環(huán) 境影響，實(shí)現(xiàn)周年連續(xù)生產(chǎn)，縮短生長(zhǎng)周期，提高 產(chǎn)品的安全性及品質(zhì)等。近年來(lái)， LED 作為一種更 有效的光源廣泛應(yīng)用于植物工廠 1 。 LED具有節(jié)能、 光譜精確、體積小、使用壽命長(zhǎng)、可按需調(diào)制等優(yōu) 點(diǎn)。 LED 植物工廠是植物工廠的發(fā)展方向，能通過(guò) 精確的光環(huán)境調(diào)控提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。小型植 物，如葉菜、芽苗菜、小型根菜、藥用植物等更適 合植物工廠栽培，但目前 LED植物工廠主要培育種 植芽苗菜 2- 3 及葉菜類(lèi)蔬菜 4- 6 。 且早期研究也多集中 在以生菜為主的葉類(lèi)蔬菜的光照環(huán)境條件等 7- 9 。根 菜不僅在植物工廠中種植較少，且對(duì)其光環(huán)境調(diào)控 的研究報(bào)道也較少。櫻桃蘿卜是一種生長(zhǎng)周期短， 株型矮小的根菜作物，其地上部及地下部均可食 用，營(yíng)養(yǎng)豐富，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，非常適宜在植物工廠 中栽培。 光環(huán)境調(diào)控是人工光生產(chǎn)中提高產(chǎn)量和改善品 質(zhì)的有效手段。光質(zhì)、光強(qiáng)是光環(huán)境的關(guān)鍵組成部 分，二者均可對(duì)根菜作物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生顯著影響。 據(jù)早期報(bào)道，蘿卜的形態(tài)顯著依賴(lài)于光質(zhì)，單獨(dú)紅 光下，蘿卜不形成膨大根，根冠比低，但地上部生 長(zhǎng)受光質(zhì)影響較小 10- 11 。補(bǔ)充藍(lán)光能夠促進(jìn)非結(jié)構(gòu) 性碳水化合物在地上部和貯藏根的分配，從而促進(jìn) 貯藏根的增粗 12 ，紅光 LED補(bǔ)充 10%藍(lán)色熒光能夠 顯著增加蘿卜干重但仍無(wú)法達(dá)到蘿卜的最大生長(zhǎng)效 率 13 。但 Drozdova等 14 發(fā)現(xiàn)，在單獨(dú)紅光下，蘿卜 生長(zhǎng)后期肉質(zhì)根中也能積累大量的干物質(zhì)。多個(gè)研 究表明，光照強(qiáng)度對(duì)根菜的肉質(zhì)根生長(zhǎng)發(fā)育有顯著 影響 15- 18 。在 100 500mol·m - 2 ·s - 1 光強(qiáng)范圍內(nèi)，隨 著光強(qiáng)的下降，根甜菜、胡蘿卜、蘿卜的貯藏根干 鮮重均顯著降低，但不同光強(qiáng)下根甜菜、胡蘿卜的 地上部鮮重維持不變，蘿卜地上部干鮮重隨光強(qiáng)降 低而降低，但其影響程度比根部輕 19 。 目前，有關(guān)純紅光和純藍(lán)光對(duì)蘿卜生長(zhǎng)影響的 研究較多，但關(guān)于紅藍(lán)組合光對(duì)蘿卜生長(zhǎng)影響的研 究報(bào)道甚少。 Cope等 16 利用含有其它光質(zhì)的不同比 例紅藍(lán)光研究光質(zhì)對(duì)蘿卜生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著藍(lán) 光比例的增加，蘿卜葉片中的葉綠素和干物質(zhì)含量 均表現(xiàn)為先增加后降低的 趨 勢(shì)，最高值 出 現(xiàn)在藍(lán)光 比例為 20% 30%時(shí) ， 但研究結(jié) 果 可能受其它光質(zhì)的 影響。 另 一方 面 ，光質(zhì)、光強(qiáng) 這兩 個(gè)光環(huán)境 因子并 不是 相互 獨(dú) 立 的，而是 共 同影響植物生長(zhǎng)發(fā)育。不 同光強(qiáng)下，光質(zhì)對(duì)植物的影響也 會(huì) 發(fā)生改變。例如 光強(qiáng) 100mol·m - 2 ·s - 1 時(shí) ， 不同紅藍(lán)光比下生菜干重 差 異 不大，而光強(qiáng) 200和 300mol·m - 2 ·s - 1 時(shí) ，藍(lán)紅比為 0.23 0.33時(shí) 生菜干重顯著高于其它組合 20 。 但目前 關(guān)于不同光強(qiáng)下光質(zhì)對(duì)蘿卜生長(zhǎng)影響的研究也鮮有 報(bào)道。為 了掌握 適宜櫻桃蘿卜生產(chǎn)的最 佳 光強(qiáng)和紅 藍(lán)光配比， 本試驗(yàn)采 用紅藍(lán) LED作為光源，在前人 研究 基礎(chǔ) 上設(shè) 置 3 種光照強(qiáng)度 （ 180、 240、 300mol·m - 2 ·s - 1 ） 和 2種紅藍(lán)光配比 （ 1R:1B、 2R:1B）， 通過(guò) 測(cè)定 櫻桃蘿卜的生物量等生長(zhǎng) 指標(biāo) ， 探 究不同 紅藍(lán)光配比和光強(qiáng)對(duì)櫻桃蘿卜品種生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影 響。以 探索 多個(gè)光環(huán)境 因子 對(duì)櫻桃蘿卜的 共 同作用， 篩選出 適宜櫻桃蘿卜生長(zhǎng)發(fā)育的人工光生產(chǎn)的光環(huán) 境條件，以更低的能量 投入 實(shí)現(xiàn)櫻桃蘿卜在植物工 廠的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。 1 材料與方法 1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn) 于 2016年 7月 在中 國(guó)農(nóng)業(yè) 環(huán)境與可持續(xù)發(fā) 展研究 所 實(shí) 驗(yàn)室 進(jìn) 行 ， 試驗(yàn)材料 為蘿卜 （ Raphanus sativus L.） ，品種為 “ 常豐紅 ” 櫻桃蘿卜。 2016年 7 月 4日播 種在培養(yǎng) 槽（ 長(zhǎng) 38cm×寬 18cm×高 10cm） 中，栽培 基 質(zhì)是 1:1均 勻混 合的 草炭 和 蛭石 ， 基 質(zhì) 深 約 8cm。 出 苗后 5d 定 植， 每槽定 植 10株， 每槽每 天澆 水 200mL；定 植后 每隔 5d每槽噴灑 200mL營(yíng) 養(yǎng) 液 。營(yíng)養(yǎng) 液 配方 （ 20L） 為 硫酸鉀 2.61g、 磷酸 二 氫鉀 1.36g、氯 化 鉀 0.149g、硫酸鎂 3.2g、硝酸鈣 11.8g、 EDTA-2Na 0.746g、 七 水合 硫酸亞鐵 0.556g、 微 量 元 素 2mL。栽培 槽放置 在栽培 箱（ 長(zhǎng) 60cm×寬 60cm× 高 60cm） 中部， 每箱放置 一個(gè)栽培 槽 ，栽培 箱頂 部 中 央懸掛 LED紅藍(lán)光組合 燈板（ 50cm×50cm） ，紅藍(lán) 光主 波 長(zhǎng)分 別 為 619nm和 548nm。紅藍(lán) 燈珠交錯(cuò) 分 布 ，且 每 種光質(zhì)的強(qiáng)度可通過(guò) 旋鈕 控制 電壓 以實(shí)現(xiàn) 分 別 調(diào)節(jié)。實(shí) 驗(yàn)室室溫保 持在 26 28 。 1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn) 設(shè) 置 3個(gè)光強(qiáng) 處理 ，分 別 為光強(qiáng) 180、 240和 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 39卷 ·164· 300mol·m - 2 ·s - 1 ；每 個(gè)光強(qiáng)下設(shè) 置 2種紅藍(lán)光組合的光 質(zhì) 處理 ，紅藍(lán)光比例分 別 為 1R:1B和 2R:1B。 故試驗(yàn) 共包 含 6個(gè) 處理 ，分 別 表 示 為 1R:1B（ 180）、 2R:1B （ 180）、 1R:1B（ 240）、 2R:1B（ 240）、 1R:1B（ 300） 和 2R:1B（ 300）。 所 有 處理 的光照周期均為光期 16h， 暗 期 8h。 采 用光合有效 輻射計(jì)（ 3415F， LightScout， 美 國(guó)）測(cè)定 栽培 槽 上方 5cm處 光強(qiáng)，調(diào) 至試驗(yàn)所 需光強(qiáng) 及光質(zhì)。以 處理 1R:1B（ 180） 為例，先通過(guò)調(diào)節(jié) 旋鈕 將 藍(lán)光光強(qiáng) 逐漸 調(diào)大 至 90mol·m - 2 ·s - 1 ， 再逐漸 調(diào)大紅 光光強(qiáng) 直至總 光強(qiáng)為 180mol·m - 2 ·s - 1 。 1.3 項(xiàng)目測(cè)定與分析方法 定 植后 24d（ 蘿卜膨大 盛 期 ）每 個(gè) 處理 隨 機(jī)選擇 長(zhǎng)勢(shì)均 勻 的 6株植株 測(cè)定真 葉 數(shù) 、葉綠素含量、根 長(zhǎng)、根 直徑 、根體積以及地上部和肉質(zhì)根的干鮮重。 采 用 SPAD葉綠素 儀（ SPAD-502， Konica Minolta， 日本） 分 別測(cè)定 第 1、 2片 完 全展 開(kāi) 的 新 葉和 老 葉的 葉綠素含量 ；選擇游標(biāo)卡尺測(cè) 量根長(zhǎng)和根 直徑 ，根 長(zhǎng)為膨大形成肉質(zhì)根部分的根 系 長(zhǎng)度，根 直徑 為肉 質(zhì)根膨大最大 處橫 向 直徑 和 縱 向 直徑 的 平 均值 ； 根 體積通過(guò) 浸 水法 測(cè)定； 從 莖基 部 將 地上部與肉質(zhì)根 剪開(kāi) ，分 別稱(chēng) 量鮮重后 105烘箱 中 殺青 ， 80烘 48h至恒 重 稱(chēng) 量干重。 用 Excel2013進(jìn) 行數(shù) 據(jù)分 析 。 采 用 SPSS16.0 進(jìn) 行 方 差 分 析 和多重比較。 2 結(jié)果與分析 2.1 紅藍(lán)光配比及其光強(qiáng)對(duì)櫻桃蘿卜地上部生長(zhǎng)的 影響 由 表 1可 見(jiàn) ，不同強(qiáng)度 兩 種紅藍(lán)光配比 LED照 射 下， 定 植 24d后櫻桃蘿卜葉片 數(shù) 均無(wú)顯著 差異 ， 每棵 植株上 平 均有 3 4片葉 ； 葉 齡 較長(zhǎng)的 老 葉葉綠 素含量 （ SPAD值 ） 不同 處理間 也無(wú)顯著 差異 ，而 新 葉葉綠素含量不同 處理間 有一 定差異 。 各處理新 葉 中葉綠素含量最高達(dá) 49.4，最低為 38.5，表現(xiàn) 出 隨 光強(qiáng)增強(qiáng)而增高的 特 點(diǎn) （ P 0.01），但光強(qiáng) 相 同 時(shí)兩 種紅藍(lán)光配比下 新 葉葉綠素含量無(wú)顯著 差異 。表中 顯 示 ，不同光強(qiáng)下 兩 種紅藍(lán)光配比的地上部干、鮮 重有一 定差異 ，光強(qiáng)為 180mol·m - 2 ·s - 1 時(shí) ， 兩 種紅藍(lán) 光配比下櫻桃蘿卜地上部干、鮮重的 差異 不顯著， 而光強(qiáng)為 240和 300mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)兩 種紅藍(lán)光配比 下櫻桃蘿卜地上部干、鮮重的 差異 均顯著 （ P 0.05），表現(xiàn)為 2R:1B配比照 射 下地上部干、鮮重 均顯著高于 1R:1B處理 。光強(qiáng)變化對(duì)地上部干重的 影響顯著，而對(duì)其鮮重的影響 則 不顯著 ； 紅藍(lán)光配 比的 差異 對(duì)地上部鮮重的影響顯著，而對(duì)其干重的 影響不顯著。紅藍(lán)光配比和光強(qiáng)的 交互 作用對(duì)地上 部鮮重和干重的影響分 別 表現(xiàn)為 極 顯著 （ P 0.01） 和顯著 （ P 0.05） ，且是影響地上部干鮮重的主要 因 素。 表 1 不同紅藍(lán)光配比及光強(qiáng)處理下櫻桃蘿卜地上部生長(zhǎng)指標(biāo)的比較（平均值 ±標(biāo)準(zhǔn)誤） Table 1 Comparison of shoot growth indices of cherry radish under different red/blue light ratio with different light intensity(mean±SE) 葉綠素含量 Chlorophyll content (SPAD) 光強(qiáng) Light intensity ( mol· m - 2 · s - 1 ) 紅藍(lán)光配比 Red/blue light ratio 真葉數(shù)量 True leaf number 老葉 Old leaf 新葉 New leaf 地上部鮮重 Shoot fresh weight (g) 地上部干重 Shoot dry weight (g) 1R:1B 4.0a 35.8a 38.5c 3.8abc 0.31b 180 2R:1B 4.0a 35.9a 39.4bc 3.2c 0.26b 1R:1B 3.7a 36.5a 40.1bc 3.7bc 0.30b 240 2R:1B 3.3a 39.4a 44.6abc 4.7a 0.40a 1R:1B 3.7a 42.3a 49.4a 3.1c 0.31b 300 2R:1B 4.0a 40.7a 47.4ab 4.2ab 0.39a F光質(zhì) 0.1 NS0.1 NS0.3 NS4.6 *4.1 NSF光強(qiáng) 1.2 NS3.2 NS7.6 *3.2 NS5.1 *F光質(zhì)×光強(qiáng) 0.5 NS0.5 NS0.9 NS5.8 *6.1 *注：小寫(xiě)字母表示處理間在 0.05水平上的差異顯著性； NS 、 * 和 * 分別表示差異不顯著、顯著和極顯著。下同。 Note： Lowercase indicate significant difference among treatments at 0.05 level. NSindicate nonsignificant, *is P 0.05， *is P 0.01. The same as below. 第 3期 查凌雁等：不同光強(qiáng)下紅藍(lán)光配比對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響 ·165· 2.2 紅藍(lán)光配比及其光強(qiáng)對(duì)櫻桃蘿卜肉質(zhì)根生長(zhǎng)的 影響 如表 2所示，不同光照處理之間櫻桃蘿卜的肉質(zhì) 根根長(zhǎng)差異不顯著，根長(zhǎng)平均為 3.4 4.2cm。而不同紅 藍(lán)光質(zhì)和光強(qiáng)對(duì)櫻桃蘿卜肉質(zhì)根的直徑、 體積和干鮮重 影響顯著， 表現(xiàn)為 1R:1B（ 300）、 2R:1B（ 300） 和 2R:1B （ 240）三個(gè)處理的根直徑、根體積及根干鮮重均顯著高 于其它 3個(gè)處理。相同紅藍(lán)光配比下根直徑、根體積及 根干鮮重均表現(xiàn)出隨光強(qiáng)增強(qiáng)而增高的特點(diǎn) （ P 0.01）， 且同一光強(qiáng)下 1R:1B處理的蘿卜根直徑、根體積及根 干鮮重均低于 2R:1B處理，其中光強(qiáng)為 180mol·m - 2 ·s - 1 和 300mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)不同光質(zhì)處理之間無(wú)顯著差異，而 光強(qiáng) 240mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)則差異達(dá)顯著水平（ P 0.05）。 方差分析結(jié)果表明，光強(qiáng)對(duì)根直徑、根體積和根干鮮重 的影響均達(dá)到極顯著水平（ P 0.01） ，光質(zhì)極顯著影響 根直徑和根體積，顯著影響肉質(zhì)根干鮮重（ P 0.05）。 且光強(qiáng)的 F值明顯高于紅藍(lán)光配比， 說(shuō)明光強(qiáng)是影響肉 質(zhì)根形態(tài)及生物量的主要因素。 2.3 紅藍(lán)光配比及其光強(qiáng)對(duì)櫻桃蘿卜根冠比的影響 由圖 1可見(jiàn)，相同紅藍(lán)光配比下鮮重根冠比和 干重根冠比均表現(xiàn)出隨光強(qiáng)增強(qiáng)而增高的特點(diǎn)。不 同光照處理的根冠比存在顯著差異，主要表現(xiàn)為處 理 1R:1B（ 300）、 2R:1B（ 300）和 2R:1B（ 240）的 鮮重根冠比和干重根冠比均顯著高于其它 3個(gè)處理。 不同紅藍(lán)光配比間根冠比的差異因光強(qiáng)不同而異，光 強(qiáng)為 180和 300mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)， 1R:1B和 2R:1B處理 間無(wú)顯著差異，而光強(qiáng)為 240mol·m - 2 ·s - 1 時(shí) 2R:1B處 理的根冠比顯著高于 1R:1B處理。根冠比顯著較高的 3個(gè)處理鮮重根冠比高于干重根冠比，而根冠比較低 的 3個(gè)處理鮮重根冠比則低于干重根冠比。 表 2 不同紅藍(lán)光配比及光強(qiáng)處理下櫻桃蘿卜肉質(zhì)根生長(zhǎng)指標(biāo)的比較（平均值 ±標(biāo)準(zhǔn)誤） Table 2 Comparison of root growth indices of cherry radish under different red/blue light ratio with different light intensity (mean±SE) 光強(qiáng) Light intensity ( mol· m - 2 · s - 1 ) 紅藍(lán)光配比 Red/blue light ratio 根長(zhǎng) Root length (cm) 根直徑 Root diameter (cm) 根體積 Root volume (cm 3 ) 根鮮重 Root fresh weight (g) 根干重 Root dry weight (g) 1R:1B 4.1a 5.59b 0.6b 0.6b 0.06b 180 2R:1B 4.2a 6.32b 0.8b 0.7b 0.06b 1R:1B 3.1a 9.04b 0.9b 1.0b 0.09b 240 2R:1B 4.2a 17.16a 4.0a 4.0a 0.28a 1R:1B 3.4a 16.02a 3.4a 3.5a 0.28a 300 2R:1B 3.7a 19.56a 4.6a 4.5a 0.33a F光質(zhì) 3.4 NS18.0 *12.4 *8.2 *5.8 *F光強(qiáng) 1.8 NS50.0 *20.2 *17.5 *17.1 *F光質(zhì)×光強(qiáng) 1.1 NS4.9 *4.3 *3.4 NS2.8 *圖 1 不同紅藍(lán)光配比及光強(qiáng)處理下櫻桃蘿卜鮮重根冠比（ a）和干重根冠比（ b）的比較 Fig. 1 Comparison of root-shoot ratio of fresh weight (a) and dry weight (b) under different red/blue light ratio with different light intensity 注：短線(xiàn)表示標(biāo)準(zhǔn)誤差， n=3 Note: The bar is standard error, n=3 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 39卷 ·166· 3 結(jié)論與討論 前人研究表明，光質(zhì)（尤其是紅藍(lán)光）會(huì)對(duì)蘿 卜的生長(zhǎng)及形態(tài)產(chǎn)生顯著影響 10- 12,21 。 Samuolien 等 12 研究發(fā)現(xiàn)蘿卜在單獨(dú)紅光下能夠生長(zhǎng)，但會(huì)造 成植株徒長(zhǎng)，抑制蘿卜肉質(zhì)根的膨大增粗，補(bǔ)充藍(lán) 光能夠調(diào)節(jié)非結(jié)構(gòu)碳水化合物在根和葉中的分布， 從而促進(jìn)根的增粗。 Drozdova等 22 也發(fā)現(xiàn)藍(lán)光能促 進(jìn)蘿卜地下貯藏器官的發(fā)育。針對(duì)前人對(duì)于紅藍(lán)光 質(zhì)對(duì)蘿卜生長(zhǎng)影響的研究成果，本研究對(duì)比了不同 紅藍(lán)光比例對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)的影響。結(jié)果顯示， 3個(gè) 水平光強(qiáng)下， 2R:1B和 1R:1B兩種紅藍(lán)光配比的真葉 數(shù)、老葉葉綠素含量及根長(zhǎng)均無(wú)顯著差異。光強(qiáng)為 240和 300mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)， 紅藍(lán)光配比為 2R:1B處理 的根長(zhǎng)、根直徑、地上部及地下部干鮮重基本均高 于紅藍(lán)光配比為 1R:1B處理。 Cope等 16 研究發(fā)現(xiàn)， 光強(qiáng)為 200mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)，隨著藍(lán)光比例從 0.3%增 至 92%，蘿卜的葉綠素濃度和植株干物質(zhì)含量均表 現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在藍(lán)光比例 為 20% 30%。這與本研究結(jié)果相似。說(shuō)明紅光補(bǔ)充 適當(dāng)比例的藍(lán)光有利于促進(jìn)蘿卜生長(zhǎng)及根部膨大增 粗，但過(guò)高比例的藍(lán)光不利于蘿卜的生長(zhǎng)。前人研究 也表明 7%的藍(lán)光就足以防止植物光合機(jī)能失調(diào) 9 。 本 研究結(jié)果還顯示，紅藍(lán)光配比對(duì)蘿卜地下部的生長(zhǎng) 影響更為顯著，紅藍(lán)光配比僅顯著影響櫻桃蘿卜地 上部鮮重，但對(duì)肉質(zhì)根直徑、體積及干鮮重的影響 均達(dá)極顯著或顯著水平。不同紅藍(lán)光比例對(duì)蘿卜生 長(zhǎng)的影響可能是由于紅藍(lán)光影響植物體內(nèi)激素的產(chǎn) 生和分布。 Drozdova等 14 研究光質(zhì)對(duì)蘿卜源庫(kù)關(guān)系 的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)純紅光提高地上部赤霉素濃度，從而 提高庫(kù)活力，純藍(lán)光刺激細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素在下 胚軸中的合成，促進(jìn)下胚軸生長(zhǎng)發(fā)育，而細(xì)胞分裂 素經(jīng)常被認(rèn)為能夠刺激塊莖的形成 23 。 充足的光照強(qiáng)度對(duì)于同化物的形成和累積至關(guān) 重要 12,24 。蘿卜生物量及生長(zhǎng)速度隨著光強(qiáng)的增加 而顯著增加 25- 27 。 Hall 17 研究不同光照強(qiáng)度對(duì)蘿卜 根形成的影響發(fā)現(xiàn)蘿卜根直徑隨著光強(qiáng)的增加 （ 75 250E·m - 2 ·s - 1 ）而顯著增加，而根長(zhǎng)則在光照 75E·m - 2 ·s - 1 時(shí)最長(zhǎng)。本試驗(yàn)表明， 3種光照強(qiáng)度下櫻 桃蘿卜肉質(zhì)根根長(zhǎng)無(wú)顯著差異，但根直徑表現(xiàn)出隨 光強(qiáng)增強(qiáng)而顯著增強(qiáng)的特點(diǎn)。說(shuō)明增加光強(qiáng)主要是 通過(guò)促進(jìn)肉質(zhì)根的增粗而提高肉質(zhì)根的生物量，本 研究也證實(shí)蘿卜肉質(zhì)根的生長(zhǎng)相較地上部受光強(qiáng)的 影響更為顯著。 2R:1B和 1R:1B 兩種光質(zhì)下，蘿卜 的根直徑、根體積、肉質(zhì)根干鮮重以及根冠比均表 現(xiàn)出隨光強(qiáng)增加而增加的趨勢(shì)。而地上部?jī)H新葉葉 綠素含量表現(xiàn)為隨光強(qiáng)增加而增加的趨勢(shì)。 Hole等 19 研究也證實(shí)低光強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致地上部和地下部重量的降 低，并且對(duì)地下部的影響大于地上部。本試驗(yàn)中相 同紅藍(lán)光配比下， 光強(qiáng) 300mol·m - 2 ·s - 1 處理的地上部 鮮重均略低于光強(qiáng) 240mol·m - 2 ·s - 1 ，而地上部干重則 無(wú)顯著差異， 可能是由于光強(qiáng) 300mol·m - 2 ·s - 1 處理下 溫度略高于光強(qiáng) 240mol·m - 2 ·s - 1 處理， 導(dǎo)致蘿卜蒸騰 速率較快，從而使蘿卜植株含水率降低。 綜合光強(qiáng)和紅藍(lán)光配比對(duì)櫻桃蘿卜的影響發(fā) 現(xiàn)，蘿卜的生長(zhǎng)受光強(qiáng)影響顯著，同時(shí)也依賴(lài)于光 質(zhì)的作 用 。光強(qiáng)為 240mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)，新葉葉綠素含 量、根直徑、根冠比、地上部和肉質(zhì)根干鮮重 多 個(gè) 指標(biāo) 不同光質(zhì)處理間均表現(xiàn)出顯著差異。而光強(qiáng)為 180和 300mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)，不同紅藍(lán)光光質(zhì)處理 各 個(gè) 指標(biāo) 均無(wú)顯著差異。 另 一方 面 ， 光強(qiáng)為 240mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)不同紅藍(lán)光配比處理間的差異 又 要高于不同光強(qiáng) 處理間的差異。說(shuō)明當(dāng)光強(qiáng)和光質(zhì)同時(shí)作 用 于蘿卜且 光強(qiáng)相對(duì)較高或較低時(shí)，光強(qiáng)是影響蘿卜生長(zhǎng)的 首 要 因素，而當(dāng)光強(qiáng)適 宜 時(shí)，光質(zhì)的作 用 效 果更為顯著。 本研究證實(shí)，相對(duì)于較低的紅藍(lán)光配比（ 1R:1B）， 較高的紅藍(lán)光配比（ 2R:1B）更有利于促進(jìn)櫻桃蘿卜的 生長(zhǎng)發(fā)育， 并且這種促進(jìn)作 用 在光強(qiáng)為 240mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)更為顯著。在 180 300mol·m - 2 ·s - 1 的光強(qiáng) 范圍 內(nèi)， 櫻桃蘿卜肉質(zhì)根的生長(zhǎng)發(fā)育隨著光強(qiáng)的增加而增 加，光強(qiáng)為 240和 300mol·m - 2 ·s - 1 時(shí)，櫻桃蘿卜的根 才 能膨大增粗形成肉質(zhì)根，地上部受光強(qiáng)影響相對(duì) 較 小 。 總 之，一 定 強(qiáng)度的 LED紅藍(lán)光質(zhì)是植物 工廠 櫻桃蘿卜高產(chǎn)的光 環(huán)境 基 礎(chǔ) ，并且光強(qiáng)高于一 定 水 平時(shí)紅藍(lán)光質(zhì)的調(diào) 控 作 用 更為顯著。因 此 ，在植物 工廠條件 下生產(chǎn)櫻桃蘿卜可以在 保 證一 定 光強(qiáng)的基 礎(chǔ) 上，通過(guò)調(diào) 控 紅藍(lán)光配比 來(lái) 促進(jìn)生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量， 相比增加光強(qiáng)更加節(jié)能有 效 。 參考文獻(xiàn) References 1Watanabe H.Light-controlled plant cultivation system in Japan-development of a vegetable factory using LEDs as a light source for plantsJ.Acta Horticulturae,2011,907:37-44. 2劉文科 ,楊其長(zhǎng) ,邱志平 ,等 .LED光質(zhì)對(duì)豌豆苗生長(zhǎng)、光合色 素和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響 J.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 ,2012,33(4):500-504. 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