LED 光质对豌豆芽苗菜产量及品质的影响

黄 枝，王美娟，林碧英

(福建农林大学园艺学院，福建 福州350002)

芽苗类蔬菜作为高档蔬菜，因其洁净安全、口感脆嫩、香味独特而受到大众的喜爱［1］。豌豆芽苗菜又叫龙须菜、豌豆苗，是芽苗菜系列的一种。其体内不仅维生素含量丰富［2］，还富含多种人体所需氨基酸和矿物质［3］，同时富含VB，能够去除油质皮肤上过多的油脂，起到嫩滑肌肤的功效［4］。

发光二极管(light emitting diode，LED)作为第4 代新型照明光源，重量轻、体积小、使用寿命长，而且发热小、亮度高、辐射低、效率高。通过调节LED 光质对植物进行相关研究不仅方法简便，还能提高植物体内部功能性化学物质浓度［5］。传统芽苗菜的培育常采用白色日光灯，而忽视光质的影响，同时有关光质调控对芽苗菜生长和营养成分的影响报道甚少，应用化学药剂调控则存在危害人体健康的风险［6］。因此，本研究比较了LED 光质(红光、蓝光、黄光、白光)对豌豆芽苗菜生长及其品质的影响，以期为光质的选择和豌豆芽苗菜工厂化生产专用光源的研制提供依据。

1 材料与方法

1.1 植物材料与光源

1.1.1 材料 供试品种为芽苗蔬菜专用豌豆品种“天山雪豆”，购于福州香料批发市场。

1.1.2 光源 LED 灯管由福州圆点光电技术有限公司提供，可发出蓝、红、黄及白4 种不同光质，每条灯管功率40 W。蓝光、红光、黄光和白光波长范围分别为450 -480 nm、615 -650 nm、580 -595 nm 和450 -465 nm。本试验以白光作为对照(CK)。芽苗蔬菜立体培养架为层高50 cm 的组培架，共3 层。光源固定于培养架顶部(每层2 只)，架子顶部和四周用遮光布遮挡，以避免外界光源对试验的影响。

1.2 试验处理

将清选后的豌豆种子于55 ℃温水中浸种20 min，之后在清水中浸泡24 h，每间隔4 h 换次水，然后把浸过的种子均匀撒播在附有1 层无字新闻纸(60 cm ×22 cm)的育苗盘上。每个育苗盘约播400 g 种子，每个处理播种6 盘，共24 盘。播后将育苗盘叠加，有利于遮光催芽。整个过程保持纸张湿润。待豌豆露白时，将育苗盘搬至育苗室内，并放置在不同LED 光质下进行培育，室内温度白天为20 -25 ℃，夜晚保持在18 -22 ℃之间。每天照射3 h(18:00 -21:00)，其他时间都处于黑暗。各光质处理均采用随机排列方式，育苗盘摆放的密度以互不遮荫为准，并确保各处理灯管与育苗盘距离都在50 cm 左右。各处理重复3次。分别于处理3、6 d 后，测定豌豆苗茎粗、株高、产量及光合色素、可溶性糖、可溶性蛋白等含量。

1.3 数据处理

采用DPS 软件和Excel 2003 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 LED 光质对豌豆芽苗菜生长及产量的影响

由表1 可知，与CK 相比，LED 光质对豌豆芽苗菜生长存在显著影响。不同LED 光质分别处理3、6 d后，豌豆芽苗菜茎粗、株高、鲜重、根长、根体积均依次为:红光＞蓝光＞白光＞黄光，但红光与蓝光之间无显著差异，黄光显著小于CK。由此可知，红光和蓝光均能促进豌豆芽苗菜的生长，而黄光则抑制其生长。

表1 LED 光质对豌豆芽苗菜农艺性状的影响1)Table 1 Effect of light quality of LED on agronomic traits of P.sativum sprouts

2.2 LED 光质对豌豆芽苗菜品质的影响

2.2.1 光合色素含量 由表2 可知，与CK 相比，不同LED 光质分别处理3、6 d 后，叶绿素a、b 含量依次为:红光＞白光＞黄光＞蓝光，说明红光能显著提高豌豆芽苗菜叶绿素a、b 的含量。对于类胡萝卜素，处理3 d 后以蓝光最高，白光次之，黄光最低;处理6 d 后以红光最高，蓝光次之，黄光最低。由此可知，红光处理下豌豆芽苗菜中叶绿素a、b 含量较高，而蓝光处理更有利于类胡萝卜素的积累。

2.2.2 可溶性糖含量 由图1 可知，在不同LED 光质处理下，豌豆芽苗菜可溶性糖含量存在明显差异且随生长天数增加均呈现下降趋势，说明在生长初期，呼吸作用较强，消耗糖分多，加上叶片分化尚不完善，叶绿素含量偏低，光合能力有限，同化产物形成少，因此可溶性糖含量较低。不同LED 光质分别处理3、6 d 后，豌豆芽苗菜可溶性糖含量均依次为:红光＞白光＞黄光＞蓝光。与CK 相比，红光处理下豌豆芽苗菜可溶性糖含量相对较高，蓝光处理和黄光处理相对较低。由此可知，红光有利于豌豆芽苗菜可溶性糖含量的提高，而蓝光和黄光则不利于可溶性糖的形成。

表2 LED 光质对豌豆芽苗菜光合色素含量的影响1)Table 2 Effect of light quality of LED on the content of photosynthetic pigment of P.sativum sprouts mg·g -1

图1 LED 光质对豌豆芽苗菜可溶性糖含量的影响Fig.1 Effect of light quality of LED on the content of soluble sugar of P.sativum sprouts

2.2.3 可溶性蛋白质含量 由图2 可知，不同LED 光质分别处理3、6 d 后，豌豆芽苗菜可溶性蛋白质含量均有明显下降。在生长初期，可能由于内部分生组织活动强烈，消耗大量蛋白质来合成组织器官，从而导致蛋白质含量有所下降。与CK 相比，不同LED 光质处理3 d 后，豌豆芽苗菜体内可溶性蛋白质含量依次为:蓝光＞白光＞黄光＞红光。蓝光处理下的豌豆芽苗菜，可溶性蛋白质含量最高，且均大于其他处理。而红光处理的可溶性蛋白质含量均小于其他处理。可见，蓝光最有利于可溶性蛋白质的积累。6 d 后蓝光处理的豌豆芽苗菜可溶性蛋白质含量与CK 相差不大，红光与黄光处理的蛋白质含量也基本接近。

图2 LED 光质对豌豆芽苗菜可溶性蛋白质含量的影响Fig.2 Effect of light quality of LED on the content of the soluble protein of P.sativum sprouts

2.2.4 VC含量 由图3 可知，各处理豌豆芽苗菜VC含量均出现明显上升。在整个生长过程中，蓝光处理下的VC含量始终大于其他处理。而红光处理的VC含量则始终小于其他处理。黄光处理的VC含量与CK 相差不大。由此可知，蓝光可促进豌豆芽苗菜的VC合成，而红光则抑制VC合成。

2.2.5 粗纤维含量 由图4 可知，不同LED 光质处理后豌豆芽苗菜的粗纤维含量均呈现随处理时间增加而升高的趋势，这主要是由于豌豆芽苗菜不断成熟衰老的结果。与CK 相比，不同LED 光质处理3 d后，红光处理的粗纤维含量较低，黄光处理的粗纤维含量与CK 相差不大，红光处理与蓝光处理之间亦无显著差异。不同LED 光质处理6 d 后，豌豆芽苗菜的粗纤维含量依次为:红光＞黄光＞白光＞蓝光。可见，红光处理的粗纤维含量显著高于其他处理;蓝光处理的粗纤维含量显著低于其他处理。由此可知，红光处理可以提高豌豆芽苗菜粗纤维含量，蓝光处理则相反。

图3 LED 光质对豌豆芽苗菜VC 含量的影响Fig.3 Effect of light quality of LED on the content of VC of P.sativum sprouts

图4 LED 光质对豌豆芽苗菜粗纤维含量的影响Fig.4 Effect of light quality of LED on the content of crude fiber of P.sativum sprouts

3 讨论

不同LED 光质对豌豆芽苗菜产量的影响见图5。红光处理下的豌豆芽苗菜长得最为旺盛，其次为蓝光，且蓝光与红光处理的长势与产量差异不显著，而黄光处理则长得较为矮小。这说明红光和蓝光均能促进豌豆芽苗菜的生长，而黄光抑制其生长。本试验表明，红光与蓝光处理6 d 后，即达到可以采收的标准，比白光(CK)提早2 d 采收。由此可知，只要温度适宜，利用红光与蓝光LED 灯生产豌豆芽苗菜，可以缩短豌豆芽苗菜的生长周期，提早上市。

图5 LED 光质对豌豆芽苗菜产量的影响Fig.5 Effect of light quality of LED on the yield of P.sativum sprouts

在各环境因素中，光对于植物生长发育及其内部功能性化学物质积累起到重要作用［7-8］。植物的生长发育和各项生理指标都受到光的重要影响［9］。本试验表明，与CK 相比，豌豆芽苗菜经红光处理6 d后，叶绿素a、b 含量显著提高。这与徐凯等［10］有关草莓叶片叶绿素含量与红蓝光比呈正相关的研究结果基本一致，说明红光可能有利于增加环式光合磷酸化过程中光系统Ⅰ的电子传递和ATP 合成，也有可能增加了非环式光合磷酸化过程中H+和e-传递速率及NADP+的还原。徐凯等［10］研究指出，光质对草莓叶片的类胡萝卜素含量有影响，蓝光可使类胡萝卜素含量升高，这与本试验中蓝光有利于提高豌豆芽苗菜体内类胡萝卜素含量的研究结果相一致。

可溶性糖主要为葡萄糖、果糖和蔗糖，易于人体吸收。本试验表明，与CK 相比，红光能提高豌豆芽苗菜可溶性糖含量，蓝光则相反。这与蒲高斌等［11］的研究结果相一致。红光显著促进叶片的可溶性糖积累，可能与红光下生长的植物光合速率较高有关［12］。蓝光则降低可溶性糖含量，可能是由于蓝光破坏了植物叶绿体光合片层结构，从而使光合效率明显降低，最终影响到植物的C 同化作用，导致可溶性糖下降［13］，也可能是蓝光处理下植株呼吸速率较高使得光合产物消耗过快［14］。另外，由于光质的改变诱导了光敏色素对蔗糖代谢酶的调控，影响蔗糖代谢相关酶的活性，从而影响可溶性糖含量。同时本研究表明，蓝光相对于红光和黄光更有利于豌豆芽苗菜蛋白质代谢，其内部可溶性蛋白质含量较高;与CK 相比，蓝光处理后豌豆芽苗菜的可溶性糖含量降低效果显著。同时，蓝光可降低豌豆苗中粗纤维含量，不利于纤维素的形成，红光则相反。

综上所述，红光、蓝光与白光(CK)相比能促进豌豆芽苗生长而提高产量，蓝光处理有利于提高豌豆芽苗菜体内类胡萝卜素含量，且有利于豌豆芽苗菜蛋白质代谢从而使可溶性蛋白质含量较高，并能促进VC含量的提高，降低粗纤维含量等，而红光处理则提高豌豆苗中粗纤维含量，影响口感，且抑制VC的合成。由此可知，蓝光更加符合消费者对于豌豆芽苗菜品质的要求。因此，建议可将蓝光与红光混合作为豌豆芽苗菜的主要光源进行后续研究。

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