不同光质对植物工厂生菜干烧心及品质的影响.pdf

10 Vegetables 2023 6试验研究 不同光质对植物工厂生菜干烧心及 品质的影响 姜岳丛 1 2 佟 静 1 武占会 1 白宝锁 3 王丽萍 2 王宝驹 1 梁 浩 1 刘 宁 1 1 北京市农林科学院蔬菜研究所 农业农村部华北都市农业重点实验室 北京 100097 2 河北工程大学园林与生态工程 学院 河北 邯郸 056038 3 未来智农 北京 科技有限公司 北京 101200 收稿日期 2023 01 23 项目基金 北京市农林科学院科技创新能力建设专项 KJCX20210402 北京市农林科学院蔬菜研究中心改革与发展 项目 KYCX202001 03 KYCX202306 北京市农林科学院青年科研基金资助项目 QNJJ202248 北京市种质创制 和品种选育联合攻关项目 G20220628003 通信作者 佟静 摘要 为改善植物工厂中生菜干烧心严重的情况 同时提高生菜的产量及品质 以绿雅生菜 意大利 生菜为试材 利用LED精准调控光源 分别对2个生菜品种给予红光 蓝光 绿光 白光处理 研究光质 对生菜生长形态 品质 光合作用能力及干烧心病害的影响 结果表明 在蓝光照射处理下生菜的维生 素C及可溶性蛋白含量相较于其他光质处理均有一定的提升 但硝态氮含量及干烧心率同样提高 绿光处 理下生菜的干烧心率降低 但产量及各项营养品质均低于其他处理 红光处理下生菜的干烧心率较低 品质尤其可溶性糖含量 维生素C含量提升 在工厂化生菜栽培中 增加更高比例的红光可提高生菜品 质 同时减缓生菜的干烧心病害的发生 关键词 植物工厂 生菜 品质 光质 干烧心 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试验研究 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 京研绿雅生菜品种在华 北 华南 华西等地区均有种植 尤其已经成 为华北地区的主栽生菜品种 1 而在植物工厂种 植的生菜 由于具有高质 绿色等特点更加受到 消费者的青睐 植物工厂作为设施农业的高级阶 段 其内部环境由传感器探知并由计算机调控 可实现高效蔬菜生产 近年来 由于人们对高质 量 洁净 安全蔬菜的需求越来越迫切 设施蔬 菜产品质量安全问题已成为设施农业发展的首要 问题 2 干烧心是设施生菜生产中常见的一种由 于植物钙缺乏而引起的生理性病害 严重降低了 生菜产品的品质 导致市场收益下降 干烧心发 生机制及防治措施在露地大白菜及其他植物上已 经研究的比较透彻 3 4 但设施栽培的生菜干烧心 病情防治研究较少 干烧心在生菜上的症状表现为 植物叶片边 缘皱缩 褪绿 最终干枯为褐色纸状 其原因是 生长过快而根部吸收钙离子的速度跟不上生菜生 长所需 故新生的幼嫩叶片缺钙 引起细胞膜 细胞壁结构和功能的破坏 从而影响蔬菜的外观 品质 口感和商品价值 5 7 干烧心在多种植物上 均有发生 但表现形式及发生频率都不尽相同 同一种类蔬菜不同品种 不同基因型对干烧心敏 感程度也不同 除遗传效用之外 环境也是导致 干烧心的重要因素 由于工厂内环境因子可自由 调控 生菜在植物工厂内的生长能够以最快的生 长速度进行最高的产出 并且质量优于温室或露 地栽培的生菜 但是 由于工厂内优异的生长环 境 生菜常常由于生长过快 导致根系钙素的吸 收跟不上生长所需而发生干烧心的生理性病害 9 此外 高温 高湿 10 营养液EC 值偏高同样会加 剧生菜干烧心病害的发生 11 光是植物生长重要的生长因素之一 除光 强 光周期之外 光质同样对生菜品质及产量 有重要影响 12 如红光可以增加生菜的叶片鲜质 量 叶片数 从而增加产量 而蓝光可以让营养 物质更多地流向根部 从而增加根部质量 绿光 可以透过叶片正面照射到植物叶片背面 但会降 低植物叶绿素及花青素含量 12 同时 各种光质 都会对生菜生理指标产生影响从而可能对生菜的 干烧心产生一定的影响 13 14 本试验通过对2 种不同品种生菜即意大利生 菜和绿雅生菜在同时段分别照射红光 绿光 蓝 光 白光4 种不同光质的光源处理 研究不同光 质对生菜干烧心及品质的影响 以期为有效预防 设施蔬菜干烧心的发生及提高设施蔬菜品质提供 理论依据 1 材料和方法 1 1 试验地点及材料 试验在北京市农林科学院蔬菜研究所 116 29 E 39 94 N 人工光型植物工厂水培 系统中进行 供试品种为绿雅生菜 意大利生 菜 均由北京市农林科学院蔬菜研究所选育 于 2021年 11月 29日播种 1 2 试验方法 植物工厂内将海绵块反复挤压浸湿 使其完 全浸透后放入塑料托盘 将选取的饱满的种子放 入海绵块中心圆孔内 置于暗处 48 h加速催芽 2 d 后种子露白 将生菜苗置于栽培架育苗床上13 d 育苗期间放置在白LED 灯光下 光周期为14 h 光 10 h 暗 营养液采用国家蔬菜工程技 术研究中心研发的营养液 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 于植物工厂通风试验区 植物工厂内营养液采用 国家蔬菜工程技术研究中心研发的营养液 pH 值 5 5 6 5 EC值1 5 2 2 mS cm 植物工厂内温 度恒定设定为19 相对湿度为80 CO 2 浓度为 12 Vegetables 2023 6试验研究 1 200 mol mol 通过控制光照探究不同光质对生菜干烧心及 品质的影响 共设置绿雅生菜和意大利生菜2 个 品种 每个品种分别给予红光 绿光 蓝光 白 光不同光质的光照 共8 个处理 表1 每个处 理 24株生菜 且分别设3 次重复 1 3 测定项目及方法 1 3 1 生长指标测定 于 2022年 1月 10日用刻度尺对生菜的株高 叶长 叶宽等生长指标进行测定 用天平称量叶 片及根系鲜质量 分别统计各个处理的干烧心情 况 并将取样新鲜的生菜植株放入105 的烘箱 中杀青 1 h 然后再置于 75 的烘箱中烘干至恒 重 用天平称取干质量 1 3 2 品质指标 于 2022年 4月 11日生菜采收期测定品质指 标 其中维生素C 含量 可溶性糖含量 可溶性 蛋白含量 硝态氮含量分别采用2 6 二氯酚靛酚 滴定法 蒽酮比色法 考马斯亮蓝染色法 水杨 酸法测定 15 1 3 3 叶片光合特性和荧光特性测定 于 2022年 4月 13日生菜采收期测定叶片光合 特性和荧光特性 光合色素含量测定 选取3 4 片功能叶 去掉叶片的主叶脉 其余剪碎混匀 称取0 2 g 放在样品管中 分别加入10 mL的 95 乙醇 然后放到黑暗环境下处理24 h以上直 至叶片发白 95 乙醇为对照 利用紫外分光光 度计测量665 649 470 nm下的值 95 乙醇为 对照 Spad值采用手持叶绿素测定仪测定 采用Li 6400 美国 LI COR 便携式 光合仪 6400 02B红蓝光源叶室 光照强度为 1 000 mol m 2 s 流速设置为500 mol s 于晴 天 09 00 11 00测定 选取其顶部生长点以下 第 3 4片功能叶测定光合指标 1 3 4 干烧心指标测定 计算干烧心率 公式为 干烧心率 干烧心 的叶片数 本处理的总叶片数 100 2 结果与分析 2 1 不同光质对生菜生长的影响 2 1 1 不同光质对生菜形态的影响 由表2 可知 在绿雅生菜的各项形态指标 上 处理后的株高与叶长受影响表现的最为明 显 S2处理 绿光 的株高显著高于其他 3个处 理 比株高最矮的S3处理 蓝光 高出39 48 在叶长指标上 由长至短分别是S2 S1 红 光 S4 S3处理 且S2 S1处理间差异不显 著 S2处理显著长于S4 S3处理 在冠幅指标 上 S3处理的冠幅显著小于其他3 个处理 其他3 个处理间差异不显著 且S4处理 白光 最大 在叶宽指标上 S4处理显著高于其他3 个处理 在叶片数上 S2处理显著少于其他3 个处理 其 他 3个处理间差异不显著 且S4处理最大 在植 株整体形态上 绿光植株弱于其他处理 叶片细 长稀疏 茎节伸长 与绿光相似的是红光 同样 会使节间伸长 但红光处理下植株生物量有所增 大 叶片变宽 而蓝光处理更矮壮紧凑 由表2 可知 意大利生菜的各项形态指标在 不同光质的处理下 其数值差异显著性相较于 绿雅生菜更低 在株高 冠幅指标上 Y2 绿 光 Y4 白光 处理显著高于Y1 红光 Y3 蓝光 处理 叶长以Y2处理最高 且显著 高于其他处理 4 个处理叶宽差异不显著 叶片 数以Y4最多 且显著高于Y3 在植株整体形态 上 最体现差异性的是绿光处理和蓝光处理 绿 光处理下生菜的叶片节间伸长变得更加细弱 叶 片细长稀疏 而蓝光处理下则节间变短并且更加 粗壮 叶宽变大 2 1 2 不同光质对产量的影响 由表3 可知 在对2 个不同品种进行不同光质 的光照处理后 生菜的各项指标都有不同程度 的变化 在生菜的叶片鲜质量方面 绿雅生菜受 到光质的影响更大 对于绿雅生菜 在4 个处理 中 S4处理 白光 的叶片鲜质量最高 显著高 于 S2处理 绿光 与S1处理 红光 S3处 理 蓝光 差异不显著 比S1 S3处理分别高出 36 37 17 63 在S3处理下的根系鲜质量显 表1 试验设计 品种 红光 绿光 蓝光 白光 绿雅生菜 S1 S2 S3 S4 意大利生菜 Y1 Y2 Y3 Y4 13 Vegetables 2023 6试验研究 著高于S1 S2处理 而S3处理与S4处理之间无显 著差异 其中S3处理分别较S1 S2 S4处理高出 71 2 127 31 33 99 叶片干质量 叶片 干鲜比均以S4处理最高 且叶片干质量与S3处理 蓝光 差异不显著 叶片干鲜比与S2 S3处理 差异不显著 且显著高于S1处理 红光 由表3 可知 意大利生菜叶片鲜质量同样 是 Y4处理 白光 处理下最大 其次是Y3处 理 蓝光 Y1处理 红光 Y2处理 绿 光 Y4处理下的生菜叶片鲜质量较Y1 Y2 Y3这 3个处理分别高出36 61 101 82 14 35 在Y3处理下的根系鲜质量显著高于Y2 处理 而 Y1 Y2 Y4处理之间无显著性差异 叶片干质量 叶片干鲜比均以Y3处理最高 且叶 片干质量与Y4处理差异不显著 叶片干鲜比与 Y1 Y4处理差异不显著 2 2 不同光质对品质的影响 由表4 可知 2 个品种生菜维生素C 含量在不 同光质处理下变化情况一致 均为蓝光 红光 白光 绿光 其中绿光处理对生菜维生素C 含量 影响最为显著 在单色绿光的处理下 2 个品种 生菜的维生素C 含量相较于蓝光 红光 白光光 照处理均出现显著下降 2 个品种生菜可溶性蛋 白含量在不同光质处理下出现显著变化 其中绿 雅生菜在 S3 蓝光 处理下可溶性蛋白含量最 高 且显著高于S2 绿光 S1 红光 S4 白光 处理下的生菜 意大利生菜的可溶性蛋 白含量同样在蓝光处理下达到最大 而其余光照 处理之间没有出现显著性差异 2 个品种可溶性 糖含量表现不同 绿雅生菜在4 种光质处理下差 异不显著 且以S1处理 红光 最高 意大利生 菜也在Y1处理 红光 最高 且显著高于Y3处 理 蓝光 和Y4处理 白光 与Y2 绿光 处理差异不显著 2 个品种生菜在同样处理下硝 态氮含量的变化不相同 绿雅生菜在S3处理 蓝 光 的硝态氮含量最高 且显著高于其他处理 S1 红光 处理下硝态氮含量最低 显著低于其 他 3个光照处理 意大利生菜在 Y3处理 蓝光 的硝态氮含量最高 且显著高于Y2 绿光 Y1 红光 处理 与Y4处理 白光 差异不显著 表2 不同光质处理下2种生菜品种形态指标差异 处理 株高 cm 冠幅 cm 叶长 cm 叶宽 cm 叶片数 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 同一品种间进行比较 不同小写字母表示差异达5 显著水平 表3 不同光质处理下2种生菜品种产量差异 处理 叶片鲜质量 g 根系鲜质量 g 叶片干质量 g 叶片干鲜比 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 同一品种间进行比较 不同小写字母表示差异达5 显著水平 14 Vegetables 2023 6试验研究 2 3 不同光质对光合参数及光合色素的影响 由表5 可知 在不同光质处理下的2 种生菜的 光合参数有差异 且不同光质对不同品种生菜的 影响不一致 绿雅生菜的净光合速率在 S4处理 白光 下最大 S1 红光 S3 蓝光 处 理的净光合速率低于白光 但差异并不显著 S2 处理 绿光 下的净光合速率最小 且显著低于 其他3 个光照处理 气孔导度与蒸腾速率表现相 似 均以 S3处理最大 且均显著高于 S2处理 胞间CO 2 浓度以S4处理最大 与S3处理差异不显 著 意大利生菜在Y2处理 绿光 下的净光合速 率最低 且显著低于其他3 个光照处理 但这3 个 处理间差异不显著 气孔导度 胞间 CO 2 浓度均 以 Y3处理最大 蒸腾速率以Y4处理最大 其与 Y1处理差异不显著 由表6 可知 在不同光质处理下 绿雅生菜 和意大利生菜的叶绿素a b含量由高到低均为蓝 光 红光 白光 绿光 且2 个品种生菜在蓝光 的照射下生菜的光合色素叶绿素a b含量均显著 高于绿光照处理下的生菜 这在外在形态上体现 为蓝光照射下的生菜颜色更深 绿光处理下的生 菜则颜色最浅 2 个品种生菜的类胡萝卜素含量 由高到低均为蓝光 红光 白光 绿光 与叶绿 素 a b含量变化趋势一致 2 4 不同光质对生菜干烧心病害的影响 由图1 可以看出 2 个品种的干烧心病情随时 间发展的更为严重 生长后期的干烧心率的增 长速度高于生长前期 均以蓝光影响更大 但总 体看来 绿雅生菜的干烧心率受光质影响比意大 利生菜更大 生长后期 1 月 10日 绿雅生菜 的干烧心率表现为S3处理 蓝光 S4处理 白 光 S2处理 绿光 S1 处理 红光 意大 利生菜的干烧心率表现为S3处理 蓝光 S4处理 白光 S1处理 红光 S2处理 绿光 3 结论与讨论 3 1 不同光质对生菜生长的影响 本试验结果得出 白光处理下叶片鲜质量是 最高的 红光 绿光 蓝光处理均会减少生菜的 产量 尤其在单色绿光的处理下绿雅生菜的叶片 表4 不同光质处理下2种生菜品种品质差异 处理 维生素C 含量 mg kg 可溶性蛋白含量 mg kg 可溶性糖含量 硝态氮含量 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 同一品种间进行比较 不同小写字母表示差异达5 显著水平 表5 不同光质处理下2种生菜品种光合参数差异 处理 净光合速率 mol m 2 s 气孔导度 mol m 2 s 蒸腾速率 mmol m 2 s 胞间CO 2 浓度 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 同一品种间进行比较 不同小写字母表示差异达5 显著水平 15 Vegetables 2023 6试验研究 鲜质量相对白光处理下降了60 21 意大利生 菜的叶片鲜质量相对白光下降了50 45 这说明 单色的有色光质对生菜进行处理可能会对生菜产 生胁迫 不利于生菜的生物量的积累 降低生菜 的产量 2 个品种生菜根系鲜质量均以蓝光处理 下最高 说明蓝光会让营养更多的流向根部 这 与张帅等 16 的研究结果一致 另外 蓝光处理下 的意大利生菜干鲜比也要大于其他处理 绿雅生 菜蓝光处理下的干鲜比仅次于白光处理而大于红 光 绿光处理 这说明由于品种间的差异 蓝光 可能有利于某些品种的干物质的积累 这与许建 民等 17 的研究结果一致 在红光 绿光照射下 生菜节间 叶片伸 长 绿光处理下生菜出现一定的徒长情况 而蓝 光处理下的生菜则低矮粗壮 叶片紧实 这可能 是因为蓝光提高了吲哚乙酸氧化酶的活性 降低 了生长素的水平 进而抑制了植物的伸长生长 致使生菜形态更加低矮 3 2 不同光质对生菜品质的影响 光合器官的正常发育长期受光调控 在红光 处理下生菜叶片会抑制光合产物从叶片输出从 而增加可溶物的含量 18 因此红光处理下的生菜 可溶性糖含量高于其他处理 蓝光处理下的维 生素C 含量最高 其次为红光 说明蓝光 红光 有提高生菜维生素 C含量的作用 这与郝文琴 19 的研究结果基本一致 在红光 蓝光照射下 可 显著提高生菜光合作用能力 产生更多的光合产 物 尤其是增加可溶性碳水化合物含量 使其有 助于提高维生素C 及可溶性蛋白的含量 红光可 以提高光温效应 促进植物的营养生长 提高品 质 光质对维生素C 含量的影响与其合成分解酶 活性有关 半乳糖内酯脱氢酶 GaLDH 直接 催化半乳糖内酯合成维生素C 抗坏血酸氧化酶 AAO 和抗坏血酸过氧化物酶 AAP 则是植 物体内氧化维生素C 的关键酶 以上3 种酶对光敏 感 这可能与以上3 种酶对不同光质的不同响应 有关 其响应机制还有待于进一步研究 在蓝光处理下 2 个品种生菜的可溶性蛋白 含量均高于其他3 个处理 这是因为在纯蓝光处 理下 可以诱使线粒体进行暗呼吸 暗呼吸过程 表6 不同光质下2种生菜品种的光合色素含量差异 处理 叶绿素a 含量 叶绿素b 含量 叶绿素a b含量 类胡萝卜素含量 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 同一品种间进行比较 不同小写字母表示差异达5 显著水平 图1 不同光质处理下绿雅生菜 左 意大利生菜 右 干烧心率随时间的变化情况 mg g 干烧心率 干烧心率 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试验研究 中产生的有机酸为氨基酸的合成提供碳架 从而 促进了蛋白质的合成 20 在不同光质光照处理下 生菜的硝态氮含量 有明显的区别 在前人研究中光质对硝态氮含量 有显著影响 其中红光会大幅度降低菠菜的硝态 氮含量 22 在植物工厂生产中加入一定量的蓝光 同样可以减少硝态氮的含量 23 在本试验中2 种 生菜在红光处理下的硝态氮含量相较于白光处理 下均有所降低 与前人试验结果一致 24 在水稻 幼苗的研究中 加入一定量的蓝光处理后加快了 硝酸根离子 NO 3 的吸收 同时激活硝酸还原酶的 活性 对降低硝态氮含量有正向影响 而本试验在 纯蓝光处理下 硝态氮的含量相较于白光处理有所 增加 这可能是纯蓝光处理下硝酸还原酶的活性降 低导致 3 3 不同光质对生菜光合色素及光合参数的影响 在本试验中 不同的光质处理下生菜的光合 色素叶绿素a b含量及比例均出现明显的差异 在蓝光处理下的生菜光合色素叶绿素a b含量明 显高出其他处理 绿光处理下的则最低 这与余 意等 25 林魁 26 的试验结果一致 绿光可以穿透 植物的叶片到达叶片背部 但由于叶片会反射 大部分的绿光 所以在单独的绿光照射下光合色 素合成受阻 光合色素含量降低 而蓝光是植物 生长的重要调控因子 负责叶绿素合成发育与气 孔开启 以及调控光合速率等 本试验在蓝光的 处理下叶绿素a b含量明显高于其他处理组 与 徐莉等 27 在叶用莴苣上的研究结果并不一致 这 可能与不同作物之间的生理差异有关 相同时段在蓝光处理下的生菜净光合速率高 于红光 绿光处理 尤其显著高于绿光处理下的 生菜的光合速率 这与光质对光合器官的生长发 育调控有关 研究表明 植物在不同光谱下的响 应机制不同 27 28 在绿光照射下生菜的叶片栅栏 组织和海绵组织生长受抑制 呼吸受阻 这导致 了光合作用的减弱 而蓝光则促进了气孔的生长 发育 有利于气体交换 提高了生菜的胞间 CO 2 浓度 为促进光合作用提供了有利条件 3 4 不同光质对生菜干烧心的影响 干烧心是一种由于植物组织缺钙而产生的生 理性病害 其发生表现为细胞膜 细胞壁结构和 功能由于缺钙而导致破坏 29 导致分生组织坏 死 从而影响蔬菜的外观品质 口感和商品价值 5 6 生菜的干烧心在植物工厂栽培中病情发生尤 其严重 其影响因素是多方面的 温度及湿度过 高 光照时间过长及强度过大均会导致生菜的干 烧心率增大 工厂内密闭的环境及密集化栽植 尤其容易导致干烧心的发生 有研究表明 生 菜的干烧心情况于钙离子浓度有一定的关系 钙缺失 干烧心则严重 30 32 本试验通过对生 菜进行不同光质处理研究光质对生菜干烧心的 影响 发现不同的光质处理下生菜的干烧心率 出现差异 其中红光 绿光处理下的生菜干烧 心率相较于白光处理下的生菜干烧心率下降 其由于生菜叶片鲜质量降低 其生长所需的钙 离子减少 而此时根系提供的钙离子足够满足 生长所需 则干烧心率下降 纯色蓝光处理下生 菜干烧心指数高于其他光质处理 其原因可能与 钙的第二信使功能失调有关 蓝光处理对谷氨 酸酶以及钙调系统酶活性的影响改变了膜Ca 2 ATPase活性 减少了钙离子的吸收 从而降低 了钙离子浓度 此外蓝光处理下促进了生菜的硝 态氮及氨态氮的积累 而氨态氮的积累会降低植 物体内的钙离子浓度 从而加重了干烧心病情 综合不同光质对生菜的产量 品质及干烧心 的影响 发现在红光处理下植物工厂内生菜的干 烧心得到有效控制 可溶性糖含量及维生素 C含量 有所提升 可以通过在植物工厂内增加红光比例 的方式来减缓干烧心病情的发生 参考文献 1 胡静 杨惠玲 甘小虎 阎庆久 意大利生菜潮汐式栽培 生产试验 J 蔬菜 2015 3 13 15 2 廖晨 彭晓云 谢亮 李骁 周龙 杨德荣 植物工厂营养液 膜技术管道水培生菜高效栽培及采后处理技术 J 肥 料与健康 2021 48 6 27 31 3 董海涛 白菜干烧心的成因与防治 J 农民致富之 友 2017 18 67 4 李绍辉 露地娃娃菜干烧心防治技术 J 农业科技与信 息 2020 5 25 26 5 崔兆英 大白菜干烧心的发病原因及防治方法 J 现代 农村科技 2019 11 31 32 17 Vegetables 2023 6试验研究 6 张丽 荣强 秋大白菜干烧心综合防治措施 J 农村新技 术 2020 10 24 7 路军灵 根际带电栽培对植物工厂生菜生长 叶烧病 及品质的影响 D 北京 中国农业科学院 2021 8 王同林 黄凯美 郑积荣 胡松申 王宏 李明 番茄脐腐病 发生机理概述 J 北方园艺 2021 17 135 142 9 郝学明 马丽娜 刘吉仁 刘厚诚 植物工厂不同静电场 强度生菜的产量 品质及烧心程度 J 贵州农业科 学 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 路军灵 仝宇欣 杨其长 设施环境下蔬菜干烧心的发生 原因及防控策略 J 中国蔬菜 2019 9 24 29 12 陈鹏涛 夏木凤 申宝营 李莹 彭泽波 陈春霞 光质对不 同紫叶生菜生长及光合色素的影响 J 浙江农业科学 2017 58 11 1910 1912 1915 13 张珂嘉 邹志荣 杨俊伟 何雅倩 曹晏飞 不同比例红蓝 光对奶油生菜生长 光合特性及品质的影响 J 蔬 菜 2018 2 7 12 14 刘文科 杨其长 邱志平 赵娇娇 不同LED 光质对生菜 生长和营养品质的影响 J 蔬菜 2012 11 63 65 15 李合生 植物生理学实验原理与技术 M 北京 北京高 等教育出版社 2000 16 张帅 文尚胜 梁依倩 陈心雅 陈浩伟 庞培元 LED 光质对 于生菜生长的影响 J 照明工程学报 2016 27 5 72 77 17 许建民 仇学文 解振强 戴林秀 不同光质及其组合 对山黧豆苗菜生长及品质的影响 J 江苏农业科 学 2020 48 4 134 138 18 颜少宾 周平 张妤艳 马瑞娟 俞明亮 金光 郭瑞 光质对 红肉桃果肉色泽 类胡萝卜素组分含量的影响 J 江 苏农业科学 2021 49 20 143 147 19 郝文琴 不同光环境下外源锌硒对生菜生长和品质的 影响 D 晋中 山西农业大学 2020 20 KOWALLIK W Blue light effects on respiration J Annual Review of Plant Physiology 1982 33 1 45 55 21 王涛 兰婕 陈永快 雷锦桂 黄语燕 廖水兰 吴宝意 LED 红蓝光配比对生菜生长及生理特性的影响 J 江苏农 业科学 2019 47 22 199 203 22 许莉 尉辉 齐连东 郝树芹 梁庆玲 于文艳 刘世琦 不同 光质对叶用莴苣生长和品质的影响 J 中国果菜 2010 4 19 22 23 江浩昭 张继业 刘厚诚 蓝光比例对植物工厂小白菜生长 及品质的影响 J 照明工程学报 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 杨其长 刘文科 弱光条件下光质与连续光照对水培生 菜生长与品质的影响 J 照明工程学报 2016 27 2 103 106 26 林魁 光质及光周期对生菜生长的影响及其推广运用 D 福州 福建农林大学 2015 27 许莉 刘世琦 齐连东 梁庆玲 于文艳 不同光质对叶用 莴苣光合作用及叶绿素荧光的影响 J 中国农学通 报 2007 23 1 96 100 28 樊小雪 高文瑞 孙艳军 李德翠 史珑燕 韩冰 徐刚 不同 光质对小白菜叶片发育和光合作用的影响 J 信阳师 范学院学报 自然科学版 2018 31 4 562 567 29 缪颖 伍炳华 曾广文 朱祝军 缺钙诱发大白菜干烧 心与细胞壁结构组分变化的关系 J 植物生理学 报 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