設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 14 15 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 Industrial Development 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 紅藍(lán) LED 相比 200 mol m 2 s 紅藍(lán)LED對葉用萵苣葉綠 素a和葉綠素b積累有更好的促進(jìn)作用 4 Voutsinos 等 5 基于 PSII PSII的量子產(chǎn)率 和ETR 光合電子傳遞速率 參數(shù) PPFD的負(fù)指數(shù)函數(shù) 對葉用萵苣的光合速率進(jìn)行分析時發(fā)現(xiàn) 采用 310 mol m 2 s 處理的葉用萵苣比 188 mol m 2 s 的葉用萵苣有更高的光合速率 光合速率與光照強(qiáng)度的線性關(guān)系在不同光質(zhì)下同樣適用 200 mol m 2 s 綠色LED下生長的葉用萵苣光合速率比 100 mol m 2 s 顯著升高 6 與 130 mol m 2 s 相比 259 mol m 2 s 紅藍(lán)LED下生長的葉用萵苣凈光合作用速 率增加了 34 389 mol m 2 s 下的凈光合作用速率則增加 了 122 7 隨著熒光燈的光照強(qiáng)度從 100 mol m 2 s 增加到 300 mol m 2 s 葉用萵苣葉片的蒸騰速率增加了34 9 氣孔導(dǎo)度增加了 42 1 8 2 2 光照強(qiáng)度對生物量積累的影響 葉用萵苣的生物量積累與光照強(qiáng)度密切相關(guān) 葉用萵苣的地 上部鮮質(zhì)量隨著光合有效輻射日總量 DLI 的增加而線性增加 9 奶油生菜的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均與光照強(qiáng)度呈正相關(guān) 10 其中最適 合奶油生菜生長的光照強(qiáng)度為200 mol m 2 s 大速生生菜 的生物量隨光照強(qiáng)度增加而上升 556 mol m 2 s 時達(dá)到最 大值 11 隨后生物量隨光照強(qiáng)度的增加而降低 隨光照強(qiáng)度從 150逐步增加到300 mol m 2 s 葉用萵苣的鮮質(zhì)量 干質(zhì)量 葉片數(shù)均呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢 12 高光強(qiáng) 310 mol m 2 s 處理下生長的葉用萵苣生物量比低光強(qiáng)處理 188 mol m 2 s 相比顯著增大 5 光照強(qiáng)度對葉用萵苣的影響可能與品種有關(guān) 13 光合有效輻射 PAR 為 700 mol m 2 s 時 會促進(jìn)綠葉 萵苣生物量的積累 但對紅葉萵苣生物量并無顯著性影響 2 3 光照強(qiáng)度對營養(yǎng)物質(zhì)積累的影響 在一定范圍內(nèi) 光照強(qiáng)度越大 葉用萵苣葉片的硝酸鹽積 累越少 但也存在品種間的差異 長葉萵苣的硝酸鹽含量在 植物工廠葉用萵苣的光環(huán)境調(diào)控研究進(jìn)展 null 摘要 光環(huán)境是植物工廠內(nèi)最重要的環(huán)境條件 對葉用萵苣的生 長與品質(zhì)都具有重要影響 該文系統(tǒng)地總結(jié)了光照強(qiáng)度 光照 時間以及光質(zhì)這些因素對葉用萵苣的影響 以期為植物工廠光 環(huán)境調(diào)控提供理論依據(jù) 關(guān)鍵詞 葉用萵苣 植物工廠 光環(huán)境 作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的最高級階段 植物工廠通過對設(shè)施內(nèi)溫 度 濕度 光照等環(huán)境條件進(jìn)行高精度自動調(diào)節(jié) 1 精準(zhǔn)營造蔬 果所需生長環(huán)境 穩(wěn)定提高蔬菜的質(zhì)量與產(chǎn)量 以實(shí)現(xiàn)蔬果高質(zhì) 優(yōu)產(chǎn)的周年生產(chǎn) 光是植物生長發(fā)育最重要的環(huán)境因子之一 以 能量和環(huán)境信號的形式影響植物的光合作用 生長發(fā)育 形態(tài)結(jié) 構(gòu) 初生代謝 次生代謝及其他生理特性 光環(huán)境對植物的影響 主要體現(xiàn)在光照強(qiáng)度 光照時間及光質(zhì) 3 個方面 葉用萵苣 Lactuca sativa L 又名生菜 是菊科萵苣屬一 年生或二年生常見速生蔬菜 由于生長周期短 能量需求低 產(chǎn) 量穩(wěn)定 可生食的特性以及富含多種維生素 葉酸和礦物質(zhì)等人 體日常必需的營養(yǎng)成分 葉用萵苣是植物工廠生產(chǎn)中最主要的蔬 菜種類 植物工廠光環(huán)境優(yōu)化構(gòu)建 對實(shí)現(xiàn)葉用萵苣的高質(zhì)優(yōu)產(chǎn) 具有重要意義 2 光照強(qiáng)度對葉用萵苣的影響 光照強(qiáng)度不但通過影響植株的形態(tài) 葉肉細(xì)胞與氣孔特性 光合性能來影響葉用萵苣生物量的積累 而且會通過調(diào)控次生代 謝來影響葉用萵苣的營養(yǎng)品質(zhì) 2 1 光照強(qiáng)度對氣孔特性 光合性能的影響 在一定范圍內(nèi) 光照的增加對葉綠素的合成以及光合速率 都有促進(jìn)作用 200 mol m 2 s 下葉用萵苣的SPAD 葉綠 素相對含量 值較100 150 mol m 2 s 下分別增加了 3 56 與 23 76 2 光照強(qiáng)度增加到 250 mol m 2 s 時 葉用萵苣的氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量均達(dá)到最大值 氣孔 導(dǎo)度在 300 mol m 2 s 時顯著降低 3 與300 mol m 2 s 曾詩絲 劉厚誠 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院 廣東 廣州 510642 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 16 17 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 Industrial Development 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 200 mol m 2 s 下顯著高于 160 mol m 2 s 14 當(dāng)光照強(qiáng) 度達(dá)到 450 mol m 2 s 時 意大利耐抽薹生菜的硝酸鹽積累 量最低 生長品質(zhì)最優(yōu) 15 較高光照強(qiáng)度 220 mol m 2 s 和低氮供應(yīng) 7 mmol L 的組合能降低葉用萵苣的硝酸鹽 含量 16 葉用萵苣的營養(yǎng)物質(zhì)積累也受到光照強(qiáng)度影響 葉用萵苣的 綠原酸含量在高光強(qiáng)的藍(lán)光處理下增加 17 與100 mol m 2 s 藍(lán)光相比 200 mol m 2 s 處理的葉用萵苣綠原酸濃度顯 著增大 當(dāng)PPFD 光量子通量密度 200 mol m 2 s 時 葉用萵苣葉片的總抗氧化能力 酚類化合物含量和類黃酮含量更 高 3 短時間施加輕度光脅迫會增加葉用萵苣的酚類化合物和抗 氧化能力 在 700 mol m 2 s 處理下處理四天后 18 葉用 萵苣葉片的槲皮素 槲皮素 3 o 葡萄糖醛酸酯 山奈酚 槲 皮素和蘆丁都得到顯著積累 光照強(qiáng)度對葉用萵苣營養(yǎng)物質(zhì)的影 響與營養(yǎng)液濃度有關(guān) 250 350 mol m 2 s 與 1 4 或 3 4 濃度的營養(yǎng)液組合有助于促進(jìn)葉用萵苣的可溶性蛋白質(zhì) 可溶性 糖 維生素 C 和游離酸的含量積累 19 其中 350 mol m 2 s 與 1 4 濃度的營養(yǎng)液組合對提高葉用萵苣的抗氧化物質(zhì)含量具 有顯著影響 3 光照時間對葉用萵苣的影響 光照時間是光影響植物生長發(fā)育和形態(tài)建成的重要因素 較 長的光周期可以促使植物產(chǎn)生更多的碳水化合物 提高生長速度 從而提高生物量 20 3 1 光照時間對氣孔特性 光合性能的影響 光照時間的延長對葉綠素的合成以及光合速率有促進(jìn)作用 隨著 17 mol m 2 d 的 LED 補(bǔ)光周期從 12 h 延長到 21 h 葉用萵苣的葉綠素含量指數(shù) CCI 隨著光周期的延長而增 加 21 200 mol m 2 s 紅藍(lán)LED R B 83 17 照射下 較長光照時間 光照 6 h 暗處理 6 h 比較短光照時間 光照 3 h 暗處理3 h 更能提高葉用萵苣的氣孔導(dǎo)度和凈光合速率 22 在相同光照強(qiáng)度下 600 mol m 2 s 紅藍(lán)LED光照時間從 12 h 增加 24 h 葉用萵苣的光合速率會出現(xiàn)顯著升高 葉綠素 a b 濃度比也隨光照時間的延長而降低 23 3 2 光照時間對生物量積累的影響 延長光照時間有利于促進(jìn)葉用萵苣生物量的積累 補(bǔ)光時 間從 14 h 延長到 17 h 或 20 h 葉用萵苣的干 鮮質(zhì)量均隨 時間的延長而顯著增加 24 把 350 mol m 2 s 光照時間 從16 h延長至24 h后 日總輻射量增加了50 各品種散 葉葉用萵苣的質(zhì)量增加了一倍 但結(jié)球葉用萵苣的質(zhì)量卻不增 加 而在日總輻射量保持一致的情況下 24 h光周期處理的 葉用萵苣也比16 h處理的葉用萵苣有更大的生物量積累 25 600 mol m 2 s 紅藍(lán) LED 下補(bǔ)光時間從 12 h 延長到 24 h 葉 用萵苣的生物量顯著增加 23 當(dāng)光合有效輻射為50 70 MJ m 2 時 光照 12 h 暗處理 12 h 處理的葉用萵苣的葉面積顯著大于光照 6 h 暗處理6 h和光照3 h 暗處理3 h處理下的葉用萵苣 22 比其他比例的紅藍(lán)光處理相比 90 mol m 2 s PPFD 的單 色紅光或單色藍(lán)光照射7 h后 葉用萵苣葉片的葉長和葉面積 會顯著增大 26 但光照時間對葉用萵苣生長量的影響可能有閾 值效應(yīng) 補(bǔ)光時間從 12 h 增加到 18 h 時 葉用萵苣的生物量 積累和葉片數(shù)在 400 mol m 2 s 下呈線性增加 27 超過 18 h 后 繼續(xù)延長光照時間不會增加葉用萵苣的葉片數(shù)量和干物質(zhì) 積累 但會減少其葉面積和鮮質(zhì)量 3 3 光照時間對營養(yǎng)物質(zhì)積累的影響 增加光照時間能有效促進(jìn)葉用萵苣營養(yǎng)物質(zhì)的積累 當(dāng) 600 mol m 2 s 紅藍(lán) LED 補(bǔ)光時間從 12 h 增加 24 h 葉 用萵苣葉片的硝酸鹽濃度也隨之逐步降低 23 對于不同強(qiáng)度 180 和 250 mol m 2 s 的紅藍(lán) LED 處理 延長光照時間對 180 mol m 2 s 紅藍(lán)LED處理下葉用萵苣的硝酸鹽積累的促進(jìn) 效果更明顯 28 600 mol m 2 s 的紅藍(lán) LED 照射時間從 12 h 增加 24 h 葉用萵苣的粗纖維 可溶性糖和維生素 C 含量越高 硝酸鹽 含量越低 23 在較低的 PPFD 200 mol m 2 s 和較短的苗 期光周期 14 h d 下生長的葉用萵苣成菜具有較低的維生素 C含量和可溶性糖含量 29 使用 200 mol m 2 s 紅藍(lán) LED R B 9 1 進(jìn)行補(bǔ)光時 隨光 暗周期的延長 葉用萵苣葉 片的可溶性糖和粗纖維的含量呈上升趨勢 120 h 光照 60 h 黑 暗處理下的葉用萵苣維生素C含量最高 30 與其他處理時長相 比 180 mol m 2 s 紅藍(lán) LED R B 4 1 處理4 h促進(jìn) 了葉用萵苣的可溶性糖 花青素 類黃酮和總酚的積累 31 葉 用萵苣葉片的可溶性糖濃度隨著光照時間的增加而升高 32 與 200 mol m 2 s 紅藍(lán) LED R B 3 1 相比 在 300 400 和 500 mol m 2 s 下處理 16 h 后 葉用萵苣葉片的可溶性 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 16 17 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 Industrial Development 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 糖含量增加了 58 2 46 0 和 82 7 4 光質(zhì)對葉用萵苣的影響 光質(zhì)是影響植物種子萌發(fā) 光形態(tài)建成 開花和衰老等生命 活動和生理代謝反應(yīng)的重要調(diào)控因子 一方面可作為能量物質(zhì)影 響光合作用 另一方面可被不同的光受體感知 發(fā)揮光信號作用 來影響植物的生長發(fā)育 不同的光質(zhì) 紅藍(lán)光 紅光 遠(yuǎn)紅光 藍(lán)光 紫外光和綠光等 觸發(fā)不同的光受體 光敏色素 隱花色 素 向光素和紫外光受體等 可影響植物的生長發(fā)育 光合特 性及次生代謝等 4 1 紅藍(lán)光對葉用萵苣的影響 紅光和藍(lán)光通常被認(rèn)為是植物發(fā)育和生長所必需的重要光 區(qū) 33 紅藍(lán) LED 也因此成為植物工廠最常見的人工光源 在高光強(qiáng) 270 mol m 2 s 下 增加 435 nm 藍(lán)光與 663 nm 紅光的比例可顯著增強(qiáng)葉用萵苣葉片的同化率 氣孔導(dǎo)度 和蒸騰速率 34 總PPFD為200 mol m 2 s 5 mol m 2 s 時 91 紅光與9 藍(lán)光的組合處理顯著提高了葉用萵苣的葉綠素a 葉綠素b和總?cè)~綠素含量 并促進(jìn)了葉用萵苣類胡蘿卜素的積累 35 總PPFD為250 mol m 2 s 時 白光下補(bǔ)充40 84 mol m 2 s 藍(lán)光的葉用萵苣葉綠素 a 葉綠素 b 葉綠素 a b 和花青素 等色素含量比純白光處理顯著提高 36 與白色熒光燈下生長的 葉用萵苣相比 在紅藍(lán) LED 紅光 60 mol m 2 s 藍(lán)光 20 mol m 2 s 下生長的葉用萵苣有更高的葉綠素 類胡蘿 卜素和花青素含量 37 與額外補(bǔ)光 13 24 mol m 2 s 遠(yuǎn)紅 光處理相比 紅藍(lán)比為1 1 的 250 mol m 2 s 紅藍(lán) LED 下 葉用萵苣葉片的 胡蘿卜素含量和葉綠素含量分別升高31 和 23 36 紅藍(lán) LED B R 1 5 200 5 mol m 2 s PPFD 中較高 比例的紅光顯著提高了葉用萵苣的株高 葉面積 比葉面積以及 單株的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量 38 與白光熒光燈 80 mol m 2 s 24 h 或 紅 藍(lán) LED 80 mol m 2 s 24 h 相 比 紅 光 LED 80 mol m 2 s 18 h 與藍(lán)光 LED 80 mol m 2 s 6 h 交替補(bǔ)光下生長的葉用萵苣有更大的總?cè)~面積和投影葉面 積 39 90 mol m 2 s 紅光 LED 比 90 mol m 2 s 藍(lán)光 LED延遲4或7 h的照射模式下生長的葉用萵苣的莖鮮質(zhì)量明 顯大于藍(lán) 紅光LED同時照射的模式下的葉用萵苣 26 紅光 LED 120 mol m 2 s 12 h 與藍(lán)光LED 40 mol m 2 s 12 h 交替補(bǔ)光的葉用萵苣比在紅藍(lán) LED 80 mol m 2 s 或 白色 LED 80 mol m 2 s 下持續(xù)補(bǔ)光24 h的處理有更大 的葉片厚度 葉肉細(xì)胞密度和單位面積葉質(zhì)量 40 在相同氮水 平下 紅光占比大的紅藍(lán) LED 紅光 200 mol m 2 s 藍(lán)光 50 mol m 2 s 處理下的葉用萵苣的鮮質(zhì)量會顯著高于紅藍(lán) LED 紅光 166 67 mol m 2 s 藍(lán)光 83 33 mol m 2 s 補(bǔ)光 41 不同比例的紅藍(lán) LED 補(bǔ)光 200 mol m 2 s 組合可改 變?nèi)~用萵苣的抗氧化物質(zhì)濃度 42 紅藍(lán)比 1 1 紅藍(lán)比 7 3 和紅 藍(lán)比9 1的紅藍(lán)LED補(bǔ)光下的FRAP量和黃酮含量明顯高于 單色紅光處理 總 PPFD 為 200 mol m 2 s 時 70R 30B 和50R 50B的紅藍(lán)光組合顯著提高了葉用萵苣中的可溶性糖 含量 43 而總 PPFD 為 200 mol m 2 s 5 mol m 2 s 時 較高比例的藍(lán)光 B R 5 1 顯著提高了葉用萵苣的酚類 化合物含量 38 葉用萵苣在 156 mol m 2 s 紅藍(lán) LED 下生 長越長時間 44 其葉片的還原型抗壞血酸和脫氫抗壞血酸積累 受到的促進(jìn)作用越大 同樣 總 PPFD 為 156 mol m 2 s 的紅藍(lán)LED下 葉用萵苣的類黃酮含量隨藍(lán)光比例的增加 從 100R 0B 75R 25B 50R 50B 25R 75B到0R 100B 而增加 45 4 2 紅光對葉用萵苣的影響 紅光是植物正常生長所必需的波長 紅光在光合器官發(fā)育 植株形態(tài)以及酚類化合物等合成中起著重要作用 46 單色紅光 200 mol m 2 s 5 mol m 2 s 處理時 葉用萵苣的氣孔密度 SPAD 值均低于同時補(bǔ)充紅光和藍(lán)光的 處理 47 與其他紅藍(lán) LED 補(bǔ)光處理相比 100 mol m 2 s 紅光下葉用萵苣的光合速率更高 48 白光 170 mol m 2 s 加紅光 60 mol m 2 s 的組合顯著增加了深綠色栽培品種 葉用萵苣的相對葉綠素含量 49 在 10 mol m 2 s 紅光下葉 用萵苣的葉綠素降解率顯著低于藍(lán)光和綠光處理 50 與紅藍(lán) LED 補(bǔ)光處理相比 單色紅光 100 mol m 2 s 下葉用萵苣的株高和單株鮮質(zhì)量增加 生物量隨之變大 48 在 171 mol m 2 s 7 mol m 2 s 紅藍(lán) LED 下 紅葉葉用萵 苣 Sunmang 地上部鮮質(zhì)量 地上部干質(zhì)量和葉面積隨著紅光 比例的增加而增加 51 與紅藍(lán)LED補(bǔ)光相比 200 mol m 2 s 5 mol m 2 s 單色紅光下葉用萵苣的株高顯著增加 35 230 mol m 2 s 11 mol m 2 s 紅光處理下葉用萵苣的 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 18 19 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 Industrial Development 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 葉片數(shù) 葉長 葉寬 葉面積以及地上部干鮮質(zhì)量隨光照時間的 增加 從 12 h 到 20 h 而增加 而根干質(zhì)量 氣孔密度和葉厚 隨光照時間的增加 12 h 到 20 h 而減少 52 與紅藍(lán)LED處理相比 單色紅光處理 130 mol m 2 s 3 mol m 2 s 顯著提高了葉用萵苣葉片的果糖 葡萄糖 粗 纖維含量 也增加了酸性轉(zhuǎn)化酶和中性轉(zhuǎn)化酶等蔗糖降解酶的 活性 對蔗糖合成酶的活性則有明顯的抑制作用 53 在高濃度 CO 2 和充足營養(yǎng)液的供應(yīng)下 補(bǔ)充120 mol m 2 s 的紅色 LED照射一周 葉用萵苣的氨基酸含量 天冬酰胺 精氨酸 組氨酸和支鏈氨基酸 出現(xiàn)顯著增加 54 4 3 遠(yuǎn)紅光對葉用萵苣的影響 遠(yuǎn)紅光不僅影響植株的光合作用效率 同時還調(diào)控植株的 光形態(tài)建成 55 補(bǔ)充 18 mol m 2 s 2 mol m 2 s 遠(yuǎn) 紅光后葉用萵苣的葉綠素濃度比對照的白光降低14 56 對照 200 mol m 2 s 的紅藍(lán)比為7 1的紅藍(lán)光 的葉用萵苣葉片 中葉綠素含量最高 在補(bǔ)充50 mol m 2 s 遠(yuǎn)紅光的處理 中葉綠素含量最低 而葉綠素a b比率和類胡蘿卜素 葉綠素 a b 比率在補(bǔ)充遠(yuǎn)紅光處理的葉用萵苣中最高 而在對照中 最低 57 在 200 mol m 2 s 紅白 LED W R 1 1 下補(bǔ) 充遠(yuǎn)紅光 30 mol m 2 s 的葉用萵苣葉綠素 a b 比補(bǔ)充遠(yuǎn)紅 光 20 mol m 2 s 顯著降低 葉綠素 a 葉綠素 b 總?cè)~綠素 含量則顯著增加 58 遠(yuǎn)紅光通過光敏色素 phyB 調(diào)控光敏色素相互作用因子 激 活植株生長素合成基因 誘導(dǎo)植株的避蔭反應(yīng) 59 用遠(yuǎn)紅光代替 藍(lán)光進(jìn)行補(bǔ)光會觸發(fā)避蔭反應(yīng) 加速葉用萵苣的生長 同時降低 色素濃度 60 總 PPFD 為 132 mol m 2 s 7 mol m 2 s 時 補(bǔ)充 23 mol m 2 s 遠(yuǎn)紅光可促進(jìn)葉用萵苣地上部和地下 部的生物量增長 61 在PPFD為207 mol m 2 s 13 mol m 2 s 紅藍(lán) LED 中添加 4 9 28 0 mol m 2 s 遠(yuǎn)紅光均促進(jìn)了 綠葉葉用萵苣的莖長 葉長和葉寬以及葉面積的增大 葉片鮮 質(zhì)量和干質(zhì)量也明顯增加 62 黑暗期前 30 min EOD 補(bǔ)充 249 34 mol m 2 s 遠(yuǎn)紅光提高了 奶油紅 和 奶油綠 的 葉用萵苣地上部的生物量 63 不同強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅光對葉用萵苣營養(yǎng)物質(zhì)的影響不同 在 200 mol m 2 s 紅藍(lán)光基礎(chǔ)上添加 50 mol m 2 s 遠(yuǎn)紅 光能顯著促進(jìn)葉用萵苣葉片的可溶性糖 總酚 綠原酸和咖啡酸 積累 64 總 PPFD 為 132 mol m 2 s 7 mol m 2 s 時 補(bǔ)充 23 mol m 2 s 遠(yuǎn)紅光的葉用萵苣抗氧化能力也得到顯 著增加 61 而在白光的基礎(chǔ)上補(bǔ)充13 24 mol m 2 s 遠(yuǎn)紅光 奶油紅 葉片的可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量增加 奶油紅 和 胭脂 中維生素 A 含量積累增加 36 與 200 mol m 2 s 紅白 LED W R 1 1 相比 補(bǔ)充 20 mol m 2 s 遠(yuǎn)紅光處 理葉用萵苣的 FRAP 抗氧化能力 類黃酮含量 多酚含量和花色 苷含量顯著提高 而補(bǔ)充 30 mol m 2 s 的葉用萵苣葉片的 可溶性蛋白含量顯著降低 FRAP 抗氧化能力 類黃酮含量 多 酚含量和花色苷含量則顯著增加 58 對比不同強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅光補(bǔ)光 可發(fā)現(xiàn) 補(bǔ)充遠(yuǎn)紅光 30 mol m 2 s 的葉用萵苣的可溶性糖 含量與補(bǔ)充遠(yuǎn)紅光20 mol m 2 s 的葉用萵苣相比顯著增加 58 4 4 藍(lán)光對葉用萵苣的影響 藍(lán)光明顯影響葉用萵苣光合作用 總 PPFD 為 201 2 mol m 2 s 時 峰值波長450 nm的藍(lán)光提高了葉用萵 苣葉片花青素濃度 峰值波長446 nm的藍(lán)光則促進(jìn)了葉綠素 含量積累 65 80 mol m 2 s 藍(lán)光的添加顯著提高了葉用萵 苣的相對葉綠素含量 其葉片的光合速率也隨著藍(lán)光光強(qiáng)增加 到 238 mol m 2 s 而顯著增強(qiáng) 66 與白光對照相比 添加 130 mol m 2 s 10 mol m 2 s 藍(lán)光后葉用萵苣的花 青素含量提高 31 類胡蘿卜素含量提高 12 56 與紅光相比 單色藍(lán)光 200 mol m 2 s 5 mol m 2 s 下生長的葉 用萵苣有更大的葉綠體數(shù)和 SPAD 值 47 藍(lán)光通過影響葉用萵苣形態(tài)來影響生物量 總 PPFD 為 150 mol m 2 s 時 與 R B 12 的紅藍(lán) LED 和單色紅光處 理相比 單色藍(lán)光下的葉用萵苣地上部干質(zhì)量分別降低了 48 1 和47 2 葉片數(shù)和葉面積也明顯減少 67 在170 mol m 2 s 白光中添加 60 mol m 2 s 藍(lán)光增加了各品種葉用萵苣幼苗 的葉長和葉寬 從而促進(jìn)了葉面積的增加 49 而在 50 100 和 150 mol m 2 s 藍(lán)光下葉用萵苣的全葉面積卻并沒有隨光強(qiáng) 的增加而增長 反而比同樣光照強(qiáng)度的白光處理下更小 68 紅 藍(lán)LED的總PPFD 為150 mol m 2 s 15 mol m 2 s 時 隨著藍(lán)光比例從 0 增加到 30 葉用萵苣葉片的葉長 葉寬和冠 層面積會隨之減少 69 藍(lán)光也明顯影響葉用萵苣營養(yǎng)物質(zhì)積累 相比起較低的光照 強(qiáng)度水平 恒定藍(lán)光照射20 h 高強(qiáng)度藍(lán)光處理 恒定藍(lán)光 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 18 19 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 Industrial Development 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 照射12 h 下葉用萵苣的葉黃素 可溶性糖含量和抗氧化能力 也顯著降低 70 總PPFD為171 mol m 2 s 7 mol m 2 s 時 高比例藍(lán)色 LED 如 59 B 47 B 35 B 下生長的 葉用萵苣總酚濃度 總黃酮濃度和抗氧化能力均顯著高于單 色紅光或?qū)φ仗幚?51 在連續(xù)藍(lán)光 100 mol m 2 s 和 高 CO 2 濃度 1000 mol mol 下 葉用萵苣的綠原酸含量增 加 苯丙氨酸解氨酶基因的表達(dá)及活性增加 肉桂酸 4 羥化酶 和香豆酸 3 羥化酶基因呈現(xiàn)高水平表達(dá) 71 4 5 紫外光對葉用萵苣的影響 根據(jù)波長的長短 可將紫外光分為 UV A 315 400 nm UV B 280 320 nm 以及 UV C 200 280 nm 植物 工廠常用的補(bǔ)光波長為 UV A UV A的照射可影響光合色素的形成 從而影響光合速率 總 PPFD 為 192 mol m 2 s 3 1 mol m 2 s 時 補(bǔ) 充 192 mol m 2 s 3 1 mol m 2 s UV A處理3天或6天后 綠葉萵苣 Two Star 葉片的葉綠素和類胡蘿卜素濃度顯著增 加 而紅葉萵苣 New Red Fire 的類胡蘿卜素濃度僅在處理 3天后與對照相比增加 72 紅白光比為2 3的300 mol m 2 s 基礎(chǔ)光下 補(bǔ)充 10 mol m 2 s UV A提高了葉用萵苣的 葉綠素含量 73 與 RB2D 紅藍(lán) LED 照射 2 天 RB2N 紅 藍(lán) LED 照射兩晚 和 UV4N UV A 照射 4 天 處理相比 171 mol m 2 s UV2D UV A 照射 2 天 的葉用萵苣葉片 的 SPAD 值明顯減少 74 紅白光比為2 3 的 300 mol m 2 s 基礎(chǔ)光下 補(bǔ)充 10 mol m 2 s UV A 會顯著抑制葉用萵苣的生物量積累 但會 增加其葉片酚類物質(zhì)等次生代謝產(chǎn)物的積累 73 在藍(lán)光 455 nm 8 mol m 2 s 紅光 分別為 638 nm 150 mol m 2 s 與670 nm 12 mol m 2 s 和遠(yuǎn)紅光 735 nm 4 mol m 2 s 的組合中補(bǔ)充 4 mol m 2 s UV A 促進(jìn)了酚類化合物和 胡 蘿卜素在葉用萵苣中的積累 75 在藍(lán)光 455 nm 30 mol m 2 s 紅光 分別為 627 nm 132 mol m 2 s 與 660 nm 122 mol m 2 s 和遠(yuǎn)紅光 735 nm 6 mol m 2 s 的組合中 補(bǔ)充 6 mol m 2 s UV A 葉用萵苣葉片中的相對葉綠素也 呈現(xiàn)出較高的含量 76 黑暗期前30 min補(bǔ)充241 18 mol m 2 s UV A能小幅度增加 奶油綠 葉片的花青素含量和抗氧化 能力 63 紅白比為2 3 的 300 mol m 2 s 基礎(chǔ)光下 補(bǔ) 充 10 mol m 2 s UV A 也提高了葉用萵苣的可溶性蛋白 可溶性糖 維生素C 類黃酮 多酚 花青素含量和DPPH自 由基清除率 73 但也會顯著增加葉片亞硝酸鹽含量 對其安全 品質(zhì)造成一定的影響 生長期間進(jìn)行的UV A照射也會影響采后葉用萵苣的 品質(zhì) 10 mol m 2 s 的低UV A強(qiáng)度可有效維持采后 葉用萵苣的含水量 蛋白質(zhì)含量和活性氧水平 77 收獲前補(bǔ) 充 167 mol m 2 s UV A更有效地促進(jìn)葉用萵苣葉片的抗 氧化能力提高以及花青素 類胡蘿卜素和總酚積累 且在夜間補(bǔ) UV A 對葉用萵苣的效果更佳 78 4 6 綠光對葉用萵苣的影響 綠光通過提高凈光合速率 最大光化學(xué)效率 固碳電子 傳遞 JPSII 和葉綠素含量來提高葉用萵苣的光合能力 79 暖白 LED 200 mol m 2 s 5 mol m 2 s PPFD 中 添加 1 15 mol m 2 d 綠光會導(dǎo)致葉用萵苣葉片的葉綠素含量 明顯增加 80 但與單獨(dú)補(bǔ)充綠光相比 在紅藍(lán)LED R B 4 1 的基礎(chǔ)上補(bǔ)充 66 7 mol m 2 s 綠光 會使得葉用萵苣的光 合速率顯著下降 81 200 mol m 2 s 5 mol m 2 s 紅 藍(lán)LED下持續(xù)補(bǔ)綠光 R B G 4 1 1 可顯著提高葉用萵苣的 光合速率 氣孔導(dǎo)度和光能利用效率 降低蒸騰速率和水分利用效 率 82 總 PPFD 為 150 mol m 2 s 15 mol m 2 s 時 單色 紅光下補(bǔ)充 10 的綠光時 葉用萵苣葉片的凈光合速率增加 但當(dāng) 紅光和藍(lán)光中加入 10 的綠光時 葉用萵苣的凈光合速率下降 69 綠光對葉用萵苣的生物量積累也有促進(jìn)作用 總PPFD 為 300 mol m 2 s 12 mol m 2 s 時 補(bǔ)充綠光 44 7 mol m 2 s 對葉用萵苣生物量的積累有促進(jìn)作用 83 在 200 mol m 2 s 暖白 LED 中添加綠光 50 mol m 2 s 處 理 可以促進(jìn)葉用萵苣下胚軸伸長 莖伸長 葉擴(kuò)張和下垂 84 總 PPFD 173 5 mol m 2 s 時 添加 60 mol m 2 s 綠 色LED光 518 nm 會促進(jìn)葉用萵苣的生物量積累 85 暖白 LED 200 mol m 2 s 5 mol m 2 s PPFD 中添加 1 15 mol m 2 d 綠光會增大葉用萵苣的葉長與葉寬 80 在葉 用萵苣的不同生長期補(bǔ)充綠光 對其成菜的形態(tài)指標(biāo)影響存在 差異 Samuolien 等 80 研究發(fā)現(xiàn) 用紅藍(lán) LED 做基礎(chǔ)光 在幼 苗期進(jìn)行綠光補(bǔ)光處理 R B G 4 1 1 200 mol m 2 s 5 mol m 2 s PPFD 會顯著增加葉用萵苣成菜的比葉面積 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 設(shè)施農(nóng)業(yè) nullnullnullnull 20 21 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 Industrial Development 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 綠光的補(bǔ)充可通過促進(jìn)硝酸鹽代謝相關(guān)酶活性來影響葉用 萵苣的硝酸鹽含量 在白光條件下 補(bǔ)充30 mol m 2 s 綠光的處理促進(jìn)了硝酸鹽還原酶 NR 和亞硝酸鹽還原酶 NiR 相關(guān)基因的表達(dá)和酶活性 從而降低了葉用萵苣硝 酸鹽含量 86 與紅色和藍(lán)色LED相比 補(bǔ)充66 7 mol m 2 s 綠光顯著增加了NR NiR 谷氨酸合成酶 GOGAT 和谷氨 酰胺合成酶 GS 活性 從而抑制了硝酸鹽的積累 81 在白光 條件下 30 mol m 2 s 綠光的補(bǔ)光處理也對葉用萵苣葉 片的可溶性糖積累 86 有明顯的促進(jìn)作用 與白光處理相比 150 mol m 2 s 綠光處理后的葉用萵苣花青素和維生素C 含量均有明顯增加 87 在標(biāo)準(zhǔn)高壓鈉燈 170 mol m 2 s 16 h 下補(bǔ)充 30 mol m 2 s 綠光 535 nm 的葉用萵苣維 生素 C 含量 總酚含量和 DPPH 自由基清除能力明顯增加 88 5 總結(jié) 光作為植物工廠最重要的環(huán)境因子 影響著葉用萵苣的生長 與品質(zhì) 在保證產(chǎn)量的前提下 系統(tǒng)地調(diào)控其營養(yǎng)及抗氧化物質(zhì) 的含量 是未來植物工廠光調(diào)控研究的重要方向 光環(huán)境往往與 其他環(huán)境因子共同調(diào)控植物的形態(tài)與代謝 其調(diào)控機(jī)制也是未來 重要的研究方向 參考文獻(xiàn) 1 連效乾 耿一超 韓旭 等 人工光型植物工廠光溫環(huán)境調(diào)控節(jié)能 技術(shù)研究 J 節(jié)能 2022 41 8 69 72 2 Cho B H Kang T H Han C S et al Estimation of lettuce growth characteristics under different led light intensities in a closed type plant factory J Korean Journal of Horticultural Science Technology 2018 36 3 350 361 3 Pennisi G Pistillo A Orsini F et al Optimal light intensity for sustainable water and energy use in indoor cultivation of lettuce and basil under red and blue LEDs J Scientia Horticulturae 2020 272 109508 4 王志敏 宋非非 徐志剛 等 不同紅藍(lán) LED 光照強(qiáng)度對葉用萵 苣生長和品質(zhì)的影響 J 中國蔬菜 2011 16 44 49 5 Voutsinos O Mastoraki M Ntatsi G et al Comparative assessment of hydroponic lettuce production either under artificial lighting or in a mediterranean greenhouse during wintertime J Agriculture 2021 11 6 503 6 Johkan M Shoji K Goto F et al Effect of green light wavelength and intensity on 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