采收前LED紅藍(lán)光連續(xù)照射對(duì)水培生菜品質(zhì)的提升作用.pdf

中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 Chinese Journal of Agrometeorology 2020 年 doi 10 3969 j issn 1000 6362 2020 07 004 張玉彬 劉文科 楊其長(zhǎng) 等 采收前 LED 紅藍(lán)光連續(xù)照射對(duì)水培生菜品質(zhì)的提升作用 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 2020 41 7 436 445 采收前LED紅藍(lán)光連續(xù)照射對(duì)水培生菜品質(zhì)的提升作用 張玉彬 1 劉文科 1 楊其長(zhǎng) 1 查凌雁 1 周成波 1 邵明杰 1 王 奇 1 李寶石 1 吳啟保 2 1 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)農(nóng)村部設(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 2 深圳信 息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能制造與裝備學(xué)院 深圳 518172 摘要 在環(huán)境可控的植物工廠內(nèi) 以水培 意大利耐抽薹 生菜 Lactuca sativa L 為試驗(yàn)材料 于采收前 72h 用不同光照強(qiáng)度的 LED 紅藍(lán)光進(jìn)行連續(xù)照射 CL 研究照射對(duì)水培生菜葉片 C N P K Ca Mg Fe Mg Cu 和 Zn 十種營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響 生菜定植后在 6 00 22 00 光期下連續(xù)培養(yǎng) 17d 培養(yǎng)階段 紅藍(lán)光光強(qiáng)均為 150 mol m 2 s 1 從定植后第 18 天開始進(jìn)行連續(xù) 72h 不同光強(qiáng)的 CL 處理 試驗(yàn)設(shè)置 CL 光 強(qiáng)分別為 100 150 200 300 和 500 mol m 2 s 1 用 CL100 CL150 CL200 CL300 和 CL500 表示 并 設(shè)置全生長(zhǎng)期光強(qiáng)為 150 mol m 2 s 1 的處理作為對(duì)照 CK 其光期為 6 00 22 00 結(jié)果表明 CK 處理 下 生菜干物質(zhì)中 P K Ca Mg 的含量最高 采收前最后 72h 用 LED 紅藍(lán)光連續(xù)照射后 生菜干物質(zhì)中 C 的含量隨 CL 光強(qiáng)的增加而增加 CL100 處理下 N 和 Mn 的含量最高 CL300 時(shí) Cu 的含量最高 CL 對(duì) Zn 的含量無(wú)顯著影響 生菜干物質(zhì)中 C N Fe 和 Zn 的總量在 CL500 處理下最高 CL200 處理下 P 和 K 的總量最高 CL300 處理下 Mg 和 Cu 的總量最高 CL 光強(qiáng)對(duì) Ca 和 Mg 的總量無(wú)顯著影響 因此 實(shí)際生產(chǎn)中可以通過(guò)采收前集中連續(xù) LED 紅藍(lán)光照射 達(dá)到提高生菜品質(zhì)或生產(chǎn)富含某種營(yíng)養(yǎng)元素的功能 性蔬菜的目的 關(guān)鍵詞 采收前連續(xù)光照 LED 紅藍(lán)光 植物工廠 水培生菜 礦質(zhì)元素 Improvement Effects of Red and Blue LED Continuous Lighting before Harvest on Quality of Hydroponic Lettuce ZHANG Yu bin 1 LIU Wen ke 1 YANG Qi chang 1 ZHA Ling yan 1 ZHOU Cheng bo 1 SHAO Ming jie 1 Wang Qi 1 LI Bao shi 1 WU Qi bao 2 1 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 and Rural Affairs Beijing 100081 China 2 School of Intelligent Manufacturing and Equipment Shenzhen Institute of Information Technology Shenzhen 518172 Abstract Plant factory is the most advanced production facility in the field of facility horticulture It could make the best use of water fertilizer electric energy and other resources to meet the needs of plant growth and realize high yield and high quality leaf vegetable production In theory plant factories could produce vegetable products with rich nutrient elements according to people s wishes It was particularly important to improve the yield and quality of vegetables by regulating the light environment under certain conditions of nutrition supply It was found that the yield and quality of lettuce could be significantly improved by short term red and blue LED light before harvest In a plant factory with the controllable environment the red and blue LED light of different light intensity was used to light continuously CL 72 hours before harvest and Italian bolting resistant lettuce Lactuca sativa 收稿日期 2020 02 08 通訊作者劉文科 E mail liuwenke 吳啟保 E mail wuqb 基金項(xiàng)目 國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目 31672202 廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目 2019B020214003 深圳市科技計(jì)劃項(xiàng) 目 GJHZ20180929154602092 第一作者聯(lián)系方式 張玉彬 E mail zhangyubin26 第 7 期 張玉彬等 采收前 LED 紅藍(lán)光連續(xù)照射對(duì)水培生菜品質(zhì)的提升作用 437 L was used as the experimental material The effects of irradiation on the contents of C N P K Ca Mg Fe Mg Cu and Zn in lettuce leaves were studied After the lettuce was planted it was continuously cultivated for 17 days under the light period of 6 00 22 00 The red and blue light intensity in the culture stage were all 150 mol m 2 s 1 CL treatment with different light intensities for 72h was started from the 18th day after transplantation The light intensity of CL was 100 150 200 300 and 500 mol m 2 s 1 represented by CL100 CL150 CL200 CL300 and CL500 And set a growth light intensity of 150 mol m 2 s 1 during the whole growth period and a light period of 6 00 22 00 as control treatment CK In the experiment samples were taken at the beginning and the end of concentrated continuous irradiation and 4 lettuce plants were randomly selected as repeated samples in each treatment then dried and ground into powder The contents of K P Ca Mg Fe Mn Cu and Zn were determined by atomic absorption spectrophotometer and inductively coupled plasma mass spectrometer and the contents of N and C were determined by combustion isotope analysis The results showed that the fresh weight and dry weight of lettuce increased with the increase of CL light intensity and reached the maximum value respectively at CL500 The content of P K Ca and Mg in the dry matter of lettuce was the highest under the treatment of CK After continuous irradiation with LED red and blue light for the last 72 hours before harvest the content of C in lettuce dry matter increased with the increase of CL light intensity The total amount of C N Fe and Zn in lettuce dry matter increased with the increase of CL light intensity which was the highest under CL500 treatment The total amount of P K Mg and Cu showed a trend of increasing first and then decreasing with the increase of CL light intensity Under the treatment of CL200 the total amount of P and K was the highest under the treatment of CL300 the total amount of Mg and Cu was the highest The light intensity of CL has no significant effect on the total amount of Ca and Mg Therefore continuous red and blue LED light could be applied before harvesting for improving the quality of lettuce or producing functional vegetables rich in some nutrients Key words Pre harvest continuous light LED red and blue light Plant factory Hydroponic lettuce Mineral elements 目前 具有保健作用的 藥食同源 類植物越 來(lái)越受到關(guān)注 長(zhǎng)期食用某種特定營(yíng)養(yǎng)元素含量豐 富的蔬菜可起到調(diào)理身體 改善體質(zhì)的作用 1 如鈣 鉀 鎂等元素可使神經(jīng) 肌肉保持正常的反應(yīng) 鋅 可以促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育 提高人體免疫力 鐵可以防止 疲勞 預(yù)防因缺鐵而引起的貧血等病癥 2 人體可以 通過(guò)自身生化反應(yīng)合成很多物質(zhì)來(lái)維持正常新陳代 謝活動(dòng) 但是礦質(zhì)元素只能通過(guò)飲食獲取 理論上 植物工廠可以根據(jù)人們的意愿 生產(chǎn)出滿足特定需 求的產(chǎn)品 LED 光源植物工廠是目前設(shè)施園藝領(lǐng)域最高級(jí) 的生產(chǎn)設(shè)施 可最大程度地利用水肥 電能等資源 來(lái)滿足植物對(duì)于生長(zhǎng)環(huán)境的需求 獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的 葉菜產(chǎn)品 3 光照和營(yíng)養(yǎng)是植物工廠生產(chǎn)中兩個(gè)最為 重要的控制要素 在很大程度上決定了水培葉菜的 產(chǎn)量和品質(zhì) 在供給營(yíng)養(yǎng)一定的條件下 通過(guò)調(diào)控 光照環(huán)境來(lái)提高蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)就顯得尤為重 要 研究表明 相比于全光譜的熒光燈處理 LED 紅藍(lán)光質(zhì)比例 4 1 的處理可以更加促進(jìn)生菜對(duì) Fe Na Zn Ca Mg 等元素的吸收累積 4 研究已經(jīng)證 實(shí)可以通過(guò)延長(zhǎng)光周期來(lái)增加植物的有效光照 從 而提高植物產(chǎn)量和品質(zhì) 5 在人工光植物工廠中 利 用人工光源可最大限度地延長(zhǎng)光周期至連續(xù)光照 即打破植物原有的 24h 光周期 給植物提供超過(guò) 24h 的光照條件 但長(zhǎng)期的 CL 不僅會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生脅迫傷 害 還極大浪費(fèi)了電力等能源 查凌雁等 6 發(fā)現(xiàn) 30d 的全生長(zhǎng)期高光強(qiáng) CL 處理會(huì)導(dǎo)致生菜 Ca Mg Fe Mn Cu 和 Zn 含量的降低及葉片傷害 在 80 和 120 mol m 2 s 1 的全生長(zhǎng)期連續(xù)光照下 生菜礦質(zhì)元 素的含量相對(duì)較高 但對(duì)產(chǎn)量無(wú)顯著促進(jìn)作用 Zhou 等 7 發(fā)現(xiàn) 在采收前進(jìn)行短期的集中連續(xù) LED 紅藍(lán) 光照射在節(jié)約能源的條件下還顯著提高了生菜的產(chǎn) 量和品質(zhì) 理論上 通過(guò)采收前集中連續(xù) LED 紅藍(lán) 光照射也可以調(diào)增水培蔬菜中礦質(zhì)元素含量 達(dá)到 提高植物工廠水培蔬菜品質(zhì)的目的 采收前集中連 續(xù) LED 紅藍(lán)光照射對(duì)植物的作用效果主要依賴于光 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 41 卷 438 照強(qiáng)度的大小 但采收前集中連續(xù) LED 紅藍(lán)光照射 的光強(qiáng)對(duì)植物養(yǎng)分吸收狀況的影響尚無(wú)報(bào)導(dǎo) 生菜是一種被人們廣泛食用的世界性蔬菜 也 適宜在植物工廠中規(guī)?；N植 生菜體內(nèi)所含的礦 質(zhì)元素是維持人體健康不可缺少的營(yíng)養(yǎng)成分 本研 究以生菜作為種植材料 采用紅藍(lán)組合光譜 LED 作 為光源 探究采收前集中連續(xù) LED 紅藍(lán)光照射的光 強(qiáng)對(duì)水培生菜的生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)元素吸收的影響 以期 為基于生菜營(yíng)養(yǎng)元素吸收特征確定適宜的 CL 光強(qiáng) 提供科學(xué)依據(jù) 為進(jìn)一步開發(fā)具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的 植物工廠產(chǎn)品提供技術(shù)支撐 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于 2019 年 2 3 月在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán) 境與可持續(xù)發(fā)展研究所植物工廠內(nèi)進(jìn)行 栽培環(huán)境 溫度為 25 1 相對(duì)濕度為 65 5 以 意大利 耐抽薹 生菜 Lactuca sativa L 為試驗(yàn)材料 先將 種子播種于海綿塊中育苗 培養(yǎng) 15d 后于 3 月 7 日 下午將大小一致的生菜苗隨機(jī)移栽于長(zhǎng)方形塑料栽 培槽 長(zhǎng) 180cm 寬 60cm 高 6cm 內(nèi) 并于次日開 始光照試驗(yàn) 生菜育苗和試驗(yàn)期間均采用營(yíng)養(yǎng)液水 培 營(yíng)養(yǎng)液配方為 mmol L 1 4 Ca NO 3 2 4 H 2 O 0 75K 2 SO 4 0 5KH 2 PO 4 0 1KCl 0 65Mg SO 4 7 H 2 O 1 0 10 3 H 3 BO 3 1 0 10 3 MnSO 4 H 2 O 1 0 10 4 CuSO 4 5H 2 O 1 0 10 3 ZnSO 4 7 H 2 O 0 1 EDTA Fe 5 10 6 NH 4 6 Mo 7 O 24 4 H 2 O 試驗(yàn)前期正常光照采用 LED 紅藍(lán)光面板燈進(jìn)行光照處理 LED 燈的光照強(qiáng) 度為 150 mol m 2 s 1 紅光與藍(lán)光的組成比例為 4 1 光暗周期設(shè)置為 16h 8h 光期時(shí)間段為 6 00 22 00 此種光環(huán)境設(shè)置可以更好地促進(jìn)生菜的產(chǎn) 量和品質(zhì)的提高 7 植物工廠生菜因品種不同 生長(zhǎng) 發(fā)育速度也不同 據(jù)觀察前期試驗(yàn)結(jié)果 本試驗(yàn)統(tǒng) 一連續(xù)培養(yǎng) 17d 生菜長(zhǎng)到 15 片葉左右 達(dá)到采收 標(biāo)準(zhǔn)時(shí) 開始進(jìn)行不同強(qiáng)度光照集中連續(xù)處理 72h 從定植后第 18 天 3 月 24 日 6 00 開始 在第 21 天 3 月 27 日 6 00 光照結(jié)束 每個(gè)處理栽培生 菜 26 株 選用紅光波峰為 655nm 藍(lán)光波峰為 430nm 的 LED 紅藍(lán)光組合燈板 49cm 49cm 進(jìn)行光照處 理 燈板放置在栽培槽上方 40cm 處 連續(xù)光照強(qiáng)度 分別為 100 150 200 300 和 500 mol m 2 s 1 用 CL100 CL150 CL200 CL300 和 CL500 表示 處 理 以不連續(xù)光照 光強(qiáng) 150 mol m 2 s 1 16h 8h 光暗變化 為對(duì)照 CK 1 2 項(xiàng)目測(cè)定 在連續(xù)照射開始和結(jié)束時(shí)取樣 分別于每個(gè)處 理中隨機(jī)選 4 株生菜作為重復(fù)樣本 從莖基部切開 用電子計(jì)數(shù)天平 JM B1002T 精度為 0 01g 浙江 稱取地上部鮮重 然后將生菜 100 下殺青 20min 以 80 烘干至恒重 用分析天平 Si 234 精度為 0 1mg 美國(guó) 稱取干重 烘干的植物樣品用高通量 組織研磨器 SCIEZTZ 48 寧波 研磨成粉末后過(guò) 篩備用 精確稱取樣品 0 3g 放入消煮管中 加入 60 高氯酸和濃硝酸的混合酸浸提 12h 然后在 180 下 加熱至溶液澄清透明 消解后加入 1 1 混合的 HCl 水溶液 10mL 最后定容至 50mL 取樣 2mL 上機(jī)測(cè) 定 8 采用原子吸收分光光度計(jì) ATC 006 和電感 耦合等離子體質(zhì)譜儀 ATC 155 測(cè)定 K P Ca Mg Fe Mn Cu 和 Zn 的含量 生菜樣品中的 N C 含量采用燃燒 同位素分析 法進(jìn)行測(cè)定 待測(cè)樣品利用 vario PYRO cube 元素分 析儀還原為 N 2 CO 2 N 2 CO 2 通過(guò)氦載氣流經(jīng)過(guò)吸 附與解吸附柱分離 然后再傳入同位素質(zhì)譜儀 IRMS 進(jìn)行同位素分析 9 1 3 數(shù)據(jù)處理 采用 Microsoft Excel 2013 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 并作圖 采用 SPSS 25 0 統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差 異顯著性檢驗(yàn) LSD 法 0 05 2 結(jié)果與分析 2 1 采收前不同強(qiáng)度 LED 紅藍(lán)光連續(xù)照射對(duì)生菜 營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響 2 1 1 對(duì)生菜大 中量元素含量的影響 大量元素是指植物生長(zhǎng)過(guò)程中需要量或者含量 較多的營(yíng)養(yǎng)元素 包括碳 氮 磷和鉀等元素 中 量元素是指作物生長(zhǎng)發(fā)育中需要量低于大量元素而 高于微量元素的營(yíng)養(yǎng)元素 中量元素通常指鈣 鎂 等元素 圖 1a 顯示 光照處理開始前 生菜植株地 上部分干物質(zhì)中 C 碳 含量為 38 06g 100g 1 非連 續(xù)照射處理 72h CK 后 C 含量略有增加 達(dá)到 39 51g 100g 1 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 高強(qiáng)度 光照處理干物質(zhì)中 C含量隨 CL光強(qiáng)的增大而明顯增 加 CL200 光照強(qiáng)度為 200 mol m 2 s 1 CL300 光照強(qiáng)度為 300 mol m 2 s 1 和 CL500 光照強(qiáng)度 為 500 mol m 2 s 1 處理中 72h 后 C 含量分別增加 了 3 10 4 39 和 5 17g 100g 1 圖 1b 顯示 光照處理 第 7 期 張玉彬等 采收前 LED 紅藍(lán)光連續(xù)照射對(duì)水培生菜品質(zhì)的提升作用 439 開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 N 氮 含量為 5 47g 100g 1 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 生菜 干物質(zhì)中 N 含量有所降低 為 5 18g 100g 1 而集中 連續(xù)照射處理 72h 后 高強(qiáng)度光照處理干物質(zhì)中 N 含量明顯降低 其中 CL300 和 CL500 處理中 72h 后 N 含量分別降低 1 43 和 1 66g 100g 1 圖 1c 顯示 光照處理開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 P 磷 含量為 0 48g 100g 1 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 P 含量略微降低 為 0 46g 100g 1 而集中連續(xù)照射 處理 72h 后 高強(qiáng)度光照處理干物質(zhì)中 P 含量明顯 圖1 各處理生菜植株地上部干物質(zhì)中大 中量營(yíng)養(yǎng)元素含量的比較 Fig 1 Comparison of the content of large medium nutrient elements in the dry matter of the lettuce shoots among treatments 注 CL100 CL150 CL200 CL300 和 CL500 表示采收前集中連續(xù) 持續(xù) 72h LED 紅藍(lán)光照射強(qiáng)度分別為 100 150 200 300 和 500 mol m 2 s 1 CK 表示全生長(zhǎng)期照射光強(qiáng)為 150 mol m 2 s 1 光期為 6 00 22 00 的對(duì)照處理 虛線表示采收前集 中連續(xù) LED 紅藍(lán)光照射處理前的取樣 小寫字母表示處理間在 0 05 水平上的差異顯著性 短線表示均方誤 下同 Note CL100 CL150 CL200 CL300 and CL500 indicates that the concentrated red and blue light intensity of the LED continuous for 72h lighting was100 150 200 300 and 500 mol m 2 s 1 before harvest CK indicates that the growth light intensity of 150 mol m 2 s 1 and the light period of 6 00 22 00 in the whole growth period The dashed line indicates the sampling before the continuous LED red and blue light irradiation treatment before harvest Lowercase indicates the difference significance among treatments at 0 05 level Dash indicates mean square error The same as below 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 41 卷 440 降低 其中 CL300 和 CL500 處理中 72h 后 P 含量 分別降低 0 22 和 0 26g 100g 1 圖 1d 顯示 光照處 理開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 K 鉀 含量 為 6 77g 100g 1 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 K 含量降至 6 68g 100g 1 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 高強(qiáng)度光照處理干物質(zhì)中 K 含量明顯降低 其中 CL200 CL300 和 CL500 處理中 72h 后 K 含量分 別降低 1 36 2 38 和 2 94g 100g 1 圖 1e 顯示 光照 處理開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 Ca 鈣 含量為 0 86g 100g 1 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 Ca 含量降至 0 74g 100g 1 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 高強(qiáng)度光照處理中 CL500 處理下 干物質(zhì)中 Ca 含量明顯降低 降低了 0 42g 100g 1 圖 1f 顯示 光照處理開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 Mg 鎂 含量為 0 21g 100g 1 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 Mg 含量?jī)H略微降低了 0 01g 100g 1 而集中連 續(xù)照射處理 72h 后 高強(qiáng)度光照處理中干物質(zhì)中 Mg 含量明顯降低 其中 CL200 CL300 和 CL500 處理 中 72h 后 Mg 含量分別降低了 0 11 0 08 和 0 13g 100g 1 可見(jiàn) 采收前最后 72h 用 LED 紅藍(lán)光 集中連續(xù)照射的光強(qiáng)越高 生菜干物質(zhì)中 C 的含量 越增加 N P K Ca 和 Mg 的含量越降低 2 1 2 對(duì)生菜微量元素含量的影響 微量元素是指生物體健康成長(zhǎng)所需要的數(shù)量很 少的必需化學(xué)元素 包括鐵 錳 銅和鋅等 圖 2a 顯示 光照處理開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì) 中 Fe 鐵 含量為 65 67mg kg 1 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 Fe 含量有所降低 為 49 43mg kg 1 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 高強(qiáng)度光照處理干物 質(zhì)中 Fe 含量明顯增加 CL200 CL300 和 CL500 處 理中 72h 后 Fe 含量分別增加了 13 06 23 2 和 20 66mg kg 1 圖 2b 顯示 光照處理開始前 生菜 植株地上部干物質(zhì)中 Mn 錳 含量為 98 88mg kg 1 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 Mn 含量有所增加 達(dá)到 107 13mg kg 1 而連續(xù)照射處理 72h 后 高強(qiáng) 度光照處理干物質(zhì)中 Mn 含量明顯降低 CL200 CL300 和 CL500 處理中 72h 后 Mn 含量分別降低 14 78 6 6 和 46 15mg kg 1 圖 2c 顯示 光照處理開 始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 Cu 銅 含量為 7 34mg kg 1 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 Cu 含 量有所降低 為 5 85mg kg 1 而連續(xù)照射處理 72h 后 CL300 處理下 Cu 含量明顯增至 7 86mg kg 1 CL500 處理下 Cu 含量則明顯降至 2 34mg kg 1 圖 2d 顯示 光照處理開始前 生菜植株地上部分干物 圖2 各處理生菜植株地上部干物質(zhì)微量營(yíng)養(yǎng)元素含量的比較 Fig 2 Comparison of the contents of trace nutrient element in the dry matter of the lettuce shoots among treatments 第 7 期 張玉彬等 采收前 LED 紅藍(lán)光連續(xù)照射對(duì)水培生菜品質(zhì)的提升作用 441 質(zhì)中 Zn 鋅 含量為 15 43mg kg 1 非連續(xù)照射處 理 72h CK 后 Zn 含量有所降低 為 13 88mg kg 1 連續(xù)照射處理 72h 后 Zn 含量隨 CL 光強(qiáng)的變化無(wú) 顯著差異 可見(jiàn) 采收前最后 72h 用 LED 紅藍(lán)光連 續(xù)照射的光強(qiáng)越高 生菜干物質(zhì)中 Fe 含量越增加 Mn 含量越降低 Cu 含量先增加后降低 Zn 含量無(wú) 顯著變化 2 2 采收前不同強(qiáng)度 LED 紅藍(lán)光連續(xù)照射對(duì)生菜 營(yíng)養(yǎng)元素總量的影響 2 2 1 對(duì)生菜產(chǎn)量的影響 生菜所含的營(yíng)養(yǎng)元素總量是指單株生菜干物質(zhì) 中所含的營(yíng)養(yǎng)元素的總量 由圖 3a 可知 光照處理 開始前 生菜植株地上部分鮮重為 16 85g 非連續(xù) 照射處理 72h CK 后 鮮重增至 19 5g 增加了 2 65g 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 生菜植株地上部分鮮 重明顯增加 CL100 CL150 CL200 CL300 和 CL500 處理中 鮮重分別增加 9 45 11 25 16 05 18 25 和 21 75g 可見(jiàn) 采收前最后 72h 用 LED 紅藍(lán)光集 中連續(xù)照射的光強(qiáng)越高 生菜地上部分鮮重越大 由圖 3b 可知 光照處理開始前 生菜植株地上部分 干物質(zhì)重量為 0 75g 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 干重有所增加 為 0 89g 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 高強(qiáng)度光照處理中干物質(zhì)重明顯增加 CL150 CL200 CL300 和 CL500 處理中 72h 后干物質(zhì)重分 別增加 0 63 1 23 1 45 和 2 33g 可見(jiàn) 采收前最 后 72h 用 LED 紅藍(lán)光集中連續(xù)照射的光強(qiáng)越高 生 菜干物質(zhì)重量越大 圖3 各處理單株生菜植株地上部鮮重和干重的比較 Fig 3 Comparison of fresh weight and dry weight of one lettuce shoots among treatments 2 2 2 對(duì)生菜大中量元素總量的影響 光是影響植物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)元素累積的重要影響因 素之一 由圖 4 可見(jiàn) 采收前用不同強(qiáng)度 LED 紅藍(lán) 光連續(xù)照射 72h 后 對(duì)生菜大中量營(yíng)養(yǎng)元素總量具 有不同程度的影響 圖 4a 顯示 光照處理開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 C 總量為 283 58mg 非 連續(xù)照射處理 72h CK 后 生菜干物質(zhì)中 C 總量 略有增加 達(dá)到 359 56mg 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 C 總量隨 CL 光強(qiáng)的增大而明顯增加 CL150 CL200 CL300 和 CL500 處理中 72h 后分別增加了 256 76 530 94 613 83 和 999 62mg 圖 4b 顯示 光照處理開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 N 總 量為 40 75mg 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 生菜 干物質(zhì)中 N 總量略有增加 達(dá)到 47 11mg 而集中連 續(xù)照射處理 72h 后 N 總量隨 CL 光強(qiáng)的增大而顯著 增加 CL150 CL200 CL300 和 CL500 處理中 72h 后 N 總量分別增加了 29 21 52 00 45 22 和 72 98mg 圖 4c 顯示 光照處理開始前 生菜植株地上部分干 物質(zhì)中 P 總量為 3 61mg 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 P 總量增加到 4 16mg 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 生菜干物質(zhì)中 P 總量隨 CL 光強(qiáng)的增大呈現(xiàn)先增 大后降低的趨勢(shì) CL200 和 CL300 處理中 72h 后 P 總量分別增加 4 51 和 2 65mg 圖 4d 顯示 光照處 理開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 K 總量為 49 25mg 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 生菜干物 質(zhì)中 K 總量增至 63 37mg 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 K 總量顯著增加 CL150 CL200 CL300 和 CL500 處理 72h 后 K 總量分別增加 31 26 68 82 54 96 和 55 79mg 圖 4e 顯示 光照處理開始前 生菜植 株地上部干物質(zhì)中 Ca 總量為 6 39mg 非集中連續(xù)照 射處理 72h CK 后 Ca 總量增加了 0 32mg 而集 中連續(xù)照射處理 72h 后 生菜干物質(zhì)中 Ca 總量有所 增加 但并無(wú)顯著差異 圖 4f 顯示 光照處理開始 前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 Mg 總量為 1 57mg 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 41 卷 442 圖4 各處理單株生菜植株地上部干物質(zhì)中大 中量營(yíng)養(yǎng)元素總量的比較 Fig 4 Comparison of the total amount of large medium nutrient elements in the dry matter of one lettuce shoots among treatments 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 Mg 總量增至 1 84mg 集中連續(xù)照射處理 72h 后 Mg 總量有所增加 也均 無(wú)顯著差異 可見(jiàn) 采收前最后 72h 用 LED 紅藍(lán)光 集中連續(xù)照射的光強(qiáng)越高 生菜植株干物質(zhì)中 C 和 N 的總量越增加 以 CL200 處理 P 和 K 的總量最高 而 CL 光強(qiáng)對(duì) Ca 和 Mg 的總量則無(wú)顯著影響 2 2 3 對(duì)生菜微量元素總量的影響 圖 5a 顯示 光照處理開始前 生菜植株地上部 分干物質(zhì)中 Fe 總量為 48 54 g 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 生菜干物質(zhì)中 Fe 總量略有降低 為 46 52 g 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 Fe 總量隨 CL 光強(qiáng)的增大而明顯增加 CL200 CL300 和 CL500 處理中 72h 后 Fe 總量分別增加了 115 2 147 45 和 206 96 g 圖 5b 顯示 光照處理開始前 生菜植株 地上部干物質(zhì)中 Mn 總量為 73 32 g 非連續(xù)照射處 理 72h CK 后 生菜干物質(zhì)中 Mn 總量略有升高 達(dá)到 97 95 g 增加了 24 63 g 而集中連續(xù)照射處 理 72h 后 Mn 總量隨 CL 光強(qiáng)的增大而明顯增加 CL150 CL200 CL300 和 CL500 處理中 72h 后 Mn 總量分別增加 75 25 91 22 123 04 和 80 05 g 圖 5c 顯示 光照處理開始前 生菜植株地上部分干 物質(zhì)中 Cu 總量為 5 46 g 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 Cu 總量略有降低 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 Cu 總量隨 CL 光強(qiáng)的增大而明顯增加 CL150 CL200 CL300 和 CL500 處理中 72h 后 Cu 總量分 別增加了 5 17 10 25 14 27 和 5 49 g 圖 5d 顯示 第 7 期 張玉彬等 采收前 LED 紅藍(lán)光連續(xù)照射對(duì)水培生菜品質(zhì)的提升作用 443 光照處理開始前 生菜植株地上部分干物質(zhì)中 Zn 總 量為 11 36 g 非連續(xù)照射處理 72h CK 后 Zn 總量略有增加 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 Zn 總 量隨 CL 光強(qiáng)的增大而增加 CL500 處理中 72h 后 Zn 總量明顯增加 36 34 g 可見(jiàn) 采收前最后 72h 用 LED 紅藍(lán)光集中連續(xù)照射的光強(qiáng)越高 生菜干物 質(zhì)中 Fe 和 Zn 的總量越增加 CL300 處理 Mn 和 Cu 的總量最高 圖5 各處理單株生菜植株地上部干物質(zhì)微量營(yíng)養(yǎng)元素總量的比較 Fig 5 Comparison of the total amount of trace nutrient elements in the dry matter of one lettuce shoots among treatments 3 結(jié)論與討論 3 1 結(jié)論 采收前最后 72h 用 LED 紅藍(lán)光集中連續(xù)照射 CL 可以促進(jìn)水培生菜的地上部產(chǎn)量增加 且 CL 光強(qiáng)越高 生菜產(chǎn)量越高 CL 高光強(qiáng)處理 500 mol m 2 s 1 下 生菜植株 C 和 Fe 的含量顯 著增加 CL 中光強(qiáng)處理 300 mol m 2 s 1 顯著 促進(jìn) Cu 含量的增加 CL 低光強(qiáng)處理 100 mol m 2 s 1 下 N 和 Mn 的含量顯著增加 CL 處理不利于增加地上部 P K Ca Mg Zn 的 含量 CL 高光強(qiáng)處理 500 mol m 2 s 1 顯著促 進(jìn)生菜植株 C N Fe 和 Zn 總量的提高 CL 中光 強(qiáng)處理 300 mol m 2 s 1 下 P K 和 Cu 的總量 顯著提高 CL 處理不利于提高生菜植株 Ca 和 Mg 的總量 因此 實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)不同營(yíng)養(yǎng)元素 的需求 通過(guò)調(diào)整采收前集中連續(xù) LED 紅藍(lán)光照 射的光照強(qiáng)度來(lái)達(dá)到生產(chǎn)富含某種營(yíng)養(yǎng)元素的功 能性蔬菜的目的 3 2 討論 本研究表明 采收前集中連續(xù) LED 紅藍(lán)光照射 后 生菜地上部鮮重和干重均顯著增加 與前人研 究結(jié)果一致 可能是通過(guò)增加了光合作用的時(shí)長(zhǎng)提 高了光合產(chǎn)物的累積 10 因此 通過(guò)采收前集中連 續(xù) LED 紅藍(lán)光照射是一個(gè)增加產(chǎn)量有效途徑 植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收主要是由根表皮細(xì)