中國農(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 等 采收前 LED 紅藍光連續(xù)照射對水培生菜品質(zhì)的提升作用 J 中國農(nóng)業(yè)氣象 2020 41 7 436 445 采收前LED紅藍光連續(xù)照射對水培生菜品質(zhì)的提升作用 張玉彬 1 劉文科 1 楊其長 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 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點實驗室 北京 100081 2 深圳信 息職業(yè)技術(shù)學院 智能制造與裝備學院 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 為試驗材料 于采收前 72h 用不同光照強度的 LED 紅藍光進行連續(xù)照射 CL 研究照射對水培生菜葉片 C N P K Ca Mg Fe Mg Cu 和 Zn 十種營養(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 紅藍光光強均為 150 mol m 2 s 1 從定植后第 18 天開始進行連續(xù) 72h 不同光強的 CL 處理 試驗設置 CL 光 強分別為 100 150 200 300 和 500 mol m 2 s 1 用 CL100 CL150 CL200 CL300 和 CL500 表示 并 設置全生長期光強為 150 mol m 2 s 1 的處理作為對照 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 紅藍光連續(xù)照射后 生菜干物質(zhì)中 C 的含量隨 CL 光強的增加而增加 CL100 處理下 N 和 Mn 的含量最高 CL300 時 Cu 的含量最高 CL 對 Zn 的含量無顯著影響 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 光強對 Ca 和 Mg 的總量無顯著影響 因此 實際生產(chǎn)中可以通過采收前集中連續(xù) LED 紅藍光照射 達到提高生菜品質(zhì)或生產(chǎn)富含某種營養(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 基金項目 國家自然科學基金面上項目 31672202 廣東省科技計劃項目 2019B020214003 深圳市科技計劃項 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 紅藍光連續(xù)照射對水培生菜品質(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 來越受到關(guān)注 長期食用某種特定營養(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 鋅 可以促進生長發(fā)育 提高人體免疫力 鐵可以防止 疲勞 預防因缺鐵而引起的貧血等病癥 2 人體可以 通過自身生化反應合成很多物質(zhì)來維持正常新陳代 謝活動 但是礦質(zhì)元素只能通過飲食獲取 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施園藝領(lǐng)域最高級 的生產(chǎn)設施 可最大程度地利用水肥 電能等資源 來滿足植物對于生長環(huán)境的需求 獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的 葉菜產(chǎn)品 3 光照和營養(yǎng)是植物工廠生產(chǎn)中兩個最為 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) 在供給營養(yǎng)一定的條件下 通過調(diào)控 光照環(huán)境來提高蔬菜的產(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 紅藍光質(zhì)比例 4 1 的處理可以更加促進生菜對 Fe Na Zn Ca Mg 等元素的吸收累積 4 研究已經(jīng)證 實可以通過延長光周期來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 24h 的光照條件 但長期的 CL 不僅會對植物產(chǎn)生脅迫傷 害 還極大浪費了電力等能源 查凌雁等 6 發(fā)現(xiàn) 30d 的全生長期高光強 CL 處理會導致生菜 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 的全生長期連續(xù)光照下 生菜礦質(zhì)元 素的含量相對較高 但對產(chǎn)量無顯著促進作用 Zhou 等 7 發(fā)現(xiàn) 在采收前進行短期的集中連續(xù) LED 紅藍 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 通過采收前集中連續(xù) LED 紅藍 光照射也可以調(diào)增水培蔬菜中礦質(zhì)元素含量 達到 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 紅藍光照射對植物的作用效果主要依賴于光 中 國 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 41 卷 438 照強度的大小 但采收前集中連續(xù) LED 紅藍光照射 的光強對植物養(yǎng)分吸收狀況的影響尚無報導 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養(yǎng)成分 本研 究以生菜作為種植材料 采用紅藍組合光譜 LED 作 為光源 探究采收前集中連續(xù) LED 紅藍光照射的光 強對水培生菜的生長及營養(yǎng)元素吸收的影響 以期 為基于生菜營養(yǎng)元素吸收特征確定適宜的 CL 光強 提供科學依據(jù) 為進一步開發(fā)具有較高營養(yǎng)價值的 植物工廠產(chǎn)品提供技術(shù)支撐 1 材料與方法 1 1 試驗設計 試驗于 2019 年 2 3 月在中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán) 境與可持續(xù)發(fā)展研究所植物工廠內(nèi)進行 栽培環(huán)境 溫度為 25 1 相對濕度為 65 5 以 意大利 耐抽薹 生菜 Lactuca sativa L 為試驗材料 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移栽于長方形塑料栽 培槽 長 180cm 寬 60cm 高 6cm 內(nèi) 并于次日開 始光照試驗 生菜育苗和試驗期間均采用營養(yǎng)液水 培 營養(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 試驗前期正常光照采用 LED 紅藍光面板燈進行光照處理 LED 燈的光照強 度為 150 mol m 2 s 1 紅光與藍光的組成比例為 4 1 光暗周期設置為 16h 8h 光期時間段為 6 00 22 00 此種光環(huán)境設置可以更好地促進生菜的產(chǎn) 量和品質(zhì)的提高 7 植物工廠生菜因品種不同 生長 發(fā)育速度也不同 據(jù)觀察前期試驗結(jié)果 本試驗統(tǒng) 一連續(xù)培養(yǎng) 17d 生菜長到 15 片葉左右 達到采收 標準時 開始進行不同強度光照集中連續(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 每個處理栽培生 菜 26 株 選用紅光波峰為 655nm 藍光波峰為 430nm 的 LED 紅藍光組合燈板 49cm 49cm 進行光照處 理 燈板放置在栽培槽上方 40cm 處 連續(xù)光照強度 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 150 mol m 2 s 1 16h 8h 光暗變化 為對照 CK 1 2 項目測定 在連續(xù)照射開始和結(jié)束時取樣 分別于每個處 理中隨機選 4 株生菜作為重復樣本 從莖基部切開 用電子計數(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 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 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 上機測 定 8 采用原子吸收分光光度計 ATC 006 和電感 耦合等離子體質(zhì)譜儀 ATC 155 測定 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 法進行測定 待測樣品利用 vario PYRO cube 元素分 析儀還原為 N 2 CO 2 N 2 CO 2 通過氦載氣流經(jīng)過吸 附與解吸附柱分離 然后再傳入同位素質(zhì)譜儀 IRMS 進行同位素分析 9 1 3 數(shù)據(jù)處理 采用 Microsoft Excel 2013 軟件對數(shù)據(jù)進行處理 并作圖 采用 SPSS 25 0 統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行差 異顯著性檢驗 LSD 法 0 05 2 結(jié)果與分析 2 1 采收前不同強度 LED 紅藍光連續(xù)照射對生菜 營養(yǎng)元素含量的影響 2 1 1 對生菜大 中量元素含量的影響 大量元素是指植物生長過程中需要量或者含量 較多的營養(yǎng)元素 包括碳 氮 磷和鉀等元素 中 量元素是指作物生長發(fā)育中需要量低于大量元素而 高于微量元素的營養(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 達到 39 51g 100g 1 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 高強度 光照處理干物質(zhì)中 C含量隨 CL光強的增大而明顯增 加 CL200 光照強度為 200 mol m 2 s 1 CL300 光照強度為 300 mol m 2 s 1 和 CL500 光照強度 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 紅藍光連續(xù)照射對水培生菜品質(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 紅藍光照射強度分別為 100 150 200 300 和 500 mol m 2 s 1 CK 表示全生長期照射光強為 150 mol m 2 s 1 光期為 6 00 22 00 的對照處理 虛線表示采收前集 中連續(xù) LED 紅藍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 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 含量僅略微降低了 0 01g 100g 1 而集中連 續(xù)照射處理 72h 后 高強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 采收前最后 72h 用 LED 紅藍光 集中連續(xù)照射的光強越高 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 對生菜微量元素含量的影響 微量元素是指生物體健康成長所需要的數(shù)量很 少的必需化學元素 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 達到 107 13mg kg 1 而連續(xù)照射處理 72h 后 高強 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 紅藍光連續(xù)照射對水培生菜品質(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 光強的變化無 顯著差異 可見 采收前最后 72h 用 LED 紅藍光連 續(xù)照射的光強越高 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 顯著變化 2 2 采收前不同強度 LED 紅藍光連續(xù)照射對生菜 營養(yǎng)元素總量的影響 2 2 1 對生菜產(chǎn)量的影響 生菜所含的營養(yǎng)元素總量是指單株生菜干物質(zhì) 中所含的營養(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 采收前最后 72h 用 LED 紅藍光集 中連續(xù)照射的光強越高 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 采收前最 后 72h 用 LED 紅藍光集中連續(xù)照射的光強越高 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 對生菜大中量元素總量的影響 光是影響植物體內(nèi)營養(yǎng)元素累積的重要影響因 素之一 由圖 4 可見 采收前用不同強度 LED 紅藍 光連續(xù)照射 72h 后 對生菜大中量營養(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 達到 359 56mg 而集中連續(xù)照射處理 72h 后 C 總量隨 CL 光強的增大而明顯增加 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 達到 47 11mg 而集中連 續(xù)照射處理 72h 后 N 總量隨 CL 光強的增大而顯著 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 光強的增大呈現(xiàn)先增 大后降低的趨勢 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 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 無顯著差異 可見 采收前最后 72h 用 LED 紅藍光 集中連續(xù)照射的光強越高 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 光強對 Ca 和 Mg 的總量則無顯著影響 2 2 3 對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 紅藍光連續(xù)照射對水培生菜品質(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 光強的增大而增加 CL500 處理中 72h 后 Zn 總量明顯增加 36 34 g 可見 采收前最后 72h 用 LED 紅藍光集中連續(xù)照射的光強越高 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 紅藍光集中連續(xù)照射 CL 可以促進水培生菜的地上部產(chǎn)量增加 且 CL 光強越高 生菜產(chǎn)量越高 CL 高光強處理 500 mol m 2 s 1 下 生菜植株 C 和 Fe 的含量顯 著增加 CL 中光強處理 300 mol m 2 s 1 顯著 促進 Cu 含量的增加 CL 低光強處理 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 高光強處理 500 mol m 2 s 1 顯著促 進生菜植株 C N Fe 和 Zn 總量的提高 CL 中光 強處理 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 實際生產(chǎn)中可以根據(jù)不同營養(yǎng)元素 的需求 通過調(diào)整采收前集中連續(xù) LED 紅藍光照 射的光照強度來達到生產(chǎn)富含某種營養(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 可能是通過增加了光合作用的時長提 高了光合產(chǎn)物的累積 10 因此 通過采收前集中連 續(xù) LED 紅藍光照射是一個增加產(chǎn)量有效途徑 植物對礦質(zhì)元素的吸收主要是由根表皮細