LED光质和光强对藜蒿生长和品质的影响

周华+刘淑娟+刘腾云+李彦强+黄勇+余发新

摘要：为了探究LED不同光质和光强处理对藜蒿（Artemisia selengensis）生长和品质的影响，试验设置了红光、蓝光、红光∶蓝光=8∶1、红光∶蓝光=4∶1、红光∶蓝光∶绿光=4∶1∶1和红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1 6种光质，60、100、140 μmol/（m2·s） 3种光强对藜蒿进行人工光源的水培研究。结果表明，与其他光质相比，蓝光照射处理下藜蒿2个茎的高度、粗度和单株新增部分地上鲜重和地上干重均为最高，且培养25 d时茎高显著高于其他光照处理。蓝光处理下，藜蒿茎中可溶性蛋白质含量显著高于其他处理，红∶蓝=4∶1处理下，藜蒿茎中可溶性糖含量最高，红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1处理下，藜蒿茎中维生素C含量最高。3种光强下藜蒿在茎高、茎粗、单株新增部分地上鲜重和地上干重指标上均无显著差异。综上所述，蓝光照射有利于藜蒿生长，可改善部分营养品质，试验光强对藜蒿生长无显著影响。

关键词：藜蒿（Artemisia selengensis）；光质；光强；生长；品质

中图分类号：Q949.783.5 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）17-3305-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.17.029

Effects of LED Quality and Intensity on Growth and Nutrition

Quality of Artemisia selengensis

ZHOU Huaa，b，LIU Shu-juana，b，LIU Teng-yuna，b，LI Yan-qianga，b，HUANG Yongc，YU Fa-xina，b

（a. Institute of Biology and Resources； b. Genetic Improvenment of Ornanmental Plants of Jiangxi；

c. Institute of Scientific and Technological Strategy， Jiangxi Academy of Sciences， Nanchang 330096， China）

Abstract： To explore the effects of light emitting diode（LED） with different qualities and intensities on the processing of growth and quality of Artemisia selengensis，six LED light qualities including red（R），blue（B），8R/1B，4R/1B，4R/1B/1Green（G） and 20R/5B/1UV-B， and three LED light intensities including 60， 100， 140 μmol/（m2·s） in hydroponic were set up. Results showed that， under blue light treatment， the stem height， stem diameter of two stems and fresh ground weight and dry ground weight per plant attained the max， and significantly increased in the stem height in 25 days； there was significant increase in soluble protein content in stem than other light quality treatments. The soluble sugar content was the peak value under 4R/1B light quality treatment and the vitamin C content was the peak value under 20R/5B/1UV-B in stem. There was no significant difference from the three light intensities in the height， diameterof the two stems， fresh ground weight and dry ground weight per plant. In conclusion， the light quality of blue was conducive to the growth and improved some of the nutrition quality of A. selengensis， and there no significant difference among the three light intensities.

Key words： Artemisia selengensis； light quality； light intensity； growth； nutrition quality

藜蒿（Artemisia selengensis）又名水蒿、蔞蒿，为菊科蒿属多年生草本植物，有清热解毒、袪风湿、健脾胃、预防牙痛、喉痛等功效，同时还富含维生素、氨基酸、矿物质和微量元素等多种营养成分，兼具药用和食用价值[1]。目前，藜蒿已经开始大面积人工设施栽培，以风味独特、鲜嫩可口、营养丰富的特色深受人们欢迎，成为冬春季节的一种重要蔬菜[2]。endprint

光对植物个体的发育十分重要，不同的光谱分布和光强对植物的生长发育、形态建成以及营养品质具有显著影响[3]。发光二极管（Light-emitting diode，LED）能够发出植物所需要的单色光，并且可以按照不同植物的需要将单色光自由组合利用，提高植物对光能的利用效率[4]。据报道，设施栽培中通过调节LED光质和光强可以有效地提高生菜、黄瓜、芽苗菜等蔬菜的光合效率，促进蔬菜生长，提高蔬菜品质[5-7]。目前，有关LED光照对藜蒿生长发育的影响研究还未见报道。为此，试验利用LED作为完全人工光，初步探究了不同光照（光质和光强）对藜蒿生长和品质的影响，以期为藜蒿设施栽培生产中光环境调控技术的研究和应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

藜蒿为野生栽培种，原产于江西鄱阳湖，利用珍珠岩进行扦插，待生根后移至江西省科学院生物资源研究所植物工厂内进行水培。

1.2 试验设置

水培条件下设置6种光质，分别为红光（R）、蓝光（B）、红光（R）∶蓝光（B）=8∶1、红光（R）∶蓝光（B）= 4∶1、红光（R）∶蓝光（B）∶绿光（G）=4∶1∶1，红光（R）∶蓝光（B）∶紫外光（UV-B）=20∶5∶1，其中红光的波长为（660±10） nm，蓝光的波长为（450±10） nm，绿光的波长为（520±10） nm，紫外光的波长为（300±10） nm，光质试验中光强均为100 μmol/（m2·s）。光强设置3种，分别为60、100、140 μmol/（m2·s），此时光质均为红光∶蓝光=4∶1。每种光质和光强均处理藜蒿36株，3次重复。植物工厂内温度为20～23℃，湿度为80%，水培采用Hogland营养液，光照时间为14 h/d。

1.3 指标的测定

藜蒿生根后，插穗均保留2个芽进行生长，光质试验中，待藜蒿生长至15 d和25 d时，进行地上部分生长指标的测定，第25天测定茎的品质；光强试验中，待生长到20 d时进行地上部分生长指标的测定。以上地上部分生长指标为茎1高、茎1粗、茎2高、茎2粗、新增地上部分鲜重和新增地上部分干重。采用直尺测量茎高，采用游标卡尺测量茎粗，地上部分鲜重和地上部分干重用电子分析天平测量。品质测定是将2个茎剪下，混合后测定植物的可溶性蛋白質、可溶性糖、硝酸盐、维生素C含量。可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法[8]，可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[8]、硝酸盐含量测定采用紫外分光光度法[9]。维生素C含量测定采用滴定法[10]，由于氧化作用产生色素干扰滴定颜色的变化，因此维生素C含量测定使用烘干后样品，其余指标均采用鲜样进行测定。

1.4 数据分析

采用SPSS 20.0软件对数据进行处理，利用Ducan分析方法进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同光质对藜蒿生长的影响

不同光质处理下，藜蒿在15 d和25 d的生长情况见表1。从表1可以看出，第15天时，蓝光处理下，藜蒿茎1高表现最优，红光处理其次，两者处理下茎1高显著高于各复合光处理，各复合光处理下茎1高无显著差异；茎2高仍然是在蓝光照射下最高，且显著高于红光处理，红光处理显著高于各复合光处理，红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1下茎2高值为最低；茎1和茎2粗度仍旧是在蓝光处理下值最高，但茎1粗在各光照处理下未呈现显著差异；茎2粗在红光和蓝光处理下无显著差异，但显著高于各复合光处理，茎2粗在各复合光处理下无显著差异；对于单株新增地上部分的总鲜重和总干重，第15天时各光照处理下均未呈现显著差异。待藜蒿生长至第25天时，茎1高和茎2高在各光质处理下变化相同，均表现为蓝光处理下茎高最高，显著高于红光，而红光处理下茎1高和茎2高又显著高于复合光处理，各复合光处理间无显著差异；茎1粗在蓝光处理下值最高，但除红光∶蓝光=4∶1处理外，其余光质处理间未呈现出显著差异；茎2粗在蓝光处理下表现最优，其次是红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1处理，两者未呈现显著差异，红光∶蓝光=4∶1处理下茎2粗度值为最低；对于单株新增地上部分总鲜重和总干重，蓝光处理下表现最优，其次是红光∶蓝光=8∶1处理，接下来是红光处理，除蓝光处理外，其余光照处理间新增地上部分总鲜重和总干重无显著差异。综上所述，蓝光对于藜蒿地上部分的综合生长表现最优。

2.2 不同光质对藜蒿品质的影响

对不同光质下藜蒿生长25 d的食用品质指标进行了检测，结果见表2。从表2可以看出，蓝光处理下，藜蒿茎中可溶性蛋白质含量最高，显著高于红光和各复合光处理，红光和各复合光处理间无显著差异；藜蒿茎中可溶性糖含量在红光∶蓝光=4∶1处理下含量最高，蓝光处理的其次，紧接着是红光∶蓝光=8∶1处理，以上3种处理间无显著差异，红光∶蓝光=4∶1和蓝光处理下可溶性糖含量显著高于其余光处理（红光∶蓝光=8∶1处理除外）；对于维生素C含量，红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1处理下的藜蒿茎的维生素C含量最高，其次是红光∶蓝光=4∶1，两处理间无显著差异，红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1处理维生素C含量显著高于蓝光、红光处理与其余各复合光处理（红光∶蓝光=4∶1处理除外）；藜蒿茎中的硝酸盐含量均在1 000 mg/kg左右，其中蓝光照射下硝酸盐含量最高，红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1照射下含量最低，但各光质处理下硝酸盐含量未呈现显著差异。

2.3 不同光强对藜蒿生长的影响

对不同光强下藜蒿地上部分生长指标进行了测定，结果见表3。从表3可以看出，茎1在100 μmol/（m2·s）光强下茎高最高，其次是140 μmol/（m2·s）光强处理，茎2在140 μmol/（m2·s）光强下茎高最高，其次是60 μmol/（m2·s）光强处理；茎1和茎2均在140 μmol/（m2·s）光强处理下最粗，其次是100 μmol/（m2·s）光强处理；单株新增地上部总鲜重和总干重也在140 μmol/（m2·s）光照处理下最重，其次是100 μmol/（m2·s）光强处理。但总体上，60、100、140 μmol/（m2·s） 3种光强下，藜蒿各生长指标间均无显著差异，表明光强对于藜蒿地上部分生长的影响并不显著。endprint

3 小结与讨论

近年来，LED光源在农业照明领域的市场应用愈来愈广泛[11，12]。通过调控LED光质，改善温室内光照条件，可以调控蔬菜作物的生长，实现增产、高效和优质目的[13，14]。藜蒿是一类重要的茎类蔬菜，但未见相关报道。试验结果表明，与其他蔬菜相比，藜蒿的光质需求是存在差异的。对于叶菜类蔬菜，如生菜，通常红光处理促进植株长高，增加地上部分重量；蓝光处理抑制长高，促进植株长粗[15，16]。而对于藜蒿，相比红光，蓝光处理下藜蒿茎的伸长和增粗均较明显，单株新增地上部分鲜重和地下部分鲜重也明显增加。除红光和蓝光外，近年来，对于其余光质，如绿光、紫外光的加入，也会对植物的生长产生影响[4]。试验中，红光∶蓝光=4∶1和红光∶蓝光∶绿光= 4∶1∶1两种处理中，茎1粗（25 d）在红光∶蓝光∶绿光=4∶1∶1处理下较红光∶蓝光=4∶1处理下有显著性提高；而红光∶蓝光=4∶1和红光∶蓝光∶紫外线=20∶5∶1两种处理中，后者茎2高（15 d）显著低于前者，茎1粗（25 d）和茎2粗（25 d）后者显著高于前者，表明紫外线UV-B和绿光的加入，有利于藜蒿茎的增粗。

光质对于作物品质的形成也具有重要影响，大部分文献认为红光有利于植物体内可溶性糖的积累，而蓝光促进可溶性蛋白质的合成，紫外线有利于维生素C含量的增加[16，17]。本研究结果表示，与红光相比，蓝光不但显著提高藜蒿茎内可溶性蛋白质含量，也显著提高茎内可溶性糖含量，与前人结果并不完全一致，这可能与藜蒿本身的特性有关。红光∶蓝光=4∶1处理下茎中的可溶性糖含量显著高于红光∶蓝光∶绿光=4∶1∶1和红光∶蓝光∶紫外线=20∶5∶1处理，表明紫外线UV-B和绿光的加入会降低可溶性糖含量。维生素C含量是评价蔬菜营养价值的一个重要指标，试验中蓝光处理下藜蒿茎中的维生素C含量并未显著增加，而组合光红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1照射下，植株茎内维生素C含量显著增加，表明紫外光对于藜蒿维生素C含量的增加有显著作用。

藜蒿对于光照的需求，普遍观点认为其喜阳光充足的生长环境，但在强光条件下藜蒿嫩茎容易老化，在弱光条件下藜蒿生长细弱，茎秆变软，风味变淡[18，19]。试验结果表明，光强为60、100、140 μmol/（m2·s）各处理下，藜蒿的茎高、茎粗以及地上部分鲜重和干重均未呈现显著差异，表明室内光强只要达到60 μmol/（m2·s）以上，藜蒿就能正常生长，光强并不是影响藜蒿生长的关键因素，这对于人工栽培藜蒿设施内光强的控制具有参考意义。

参考文献：

[1] 杨振国，陈 彬，杨艺青.江西藜蒿的开发利用[J].中国野生植物资源，1995（1）：61-62.

[2] 周海杰，赖 艳，戴廷灿.无公害食品藜蒿江西省地方标准[J]. 江西农业科技，2004（10）：36-37.

[3] BERGSTRAND K J，SCH？譈SSLER H K. Recent progresses on the application of LEDs in the horticultural production[J].Acta Horticulture，2012，927：529-534.

[4] 刘文科，杨其长.LED植物光质生物学与植物工厂发展[J].科技导报，2014，32（10）：25-28.

[5] 王 君，楊其长，仝宇欣.红蓝光下光强对生菜电能、光能利用效率及品质的影响[J].中国农业大学学报，2016，21（8）：59-66.

[6] 齐学会，张晓燕，鲁燕舞，等.光质和光周期对大豆芽苗菜生长及总酚类物质含量的影响[J].中国蔬菜，2014（7）：29-34.

[7] 刘福霞，刘乃森.不同光质对黄瓜幼苗生理生化特性的影响[J].湖北农业科学，2016，55（7）：1722-1725.

[8] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000.

[9] 杨 锚，邵 华，金 芬，等.新鲜蔬菜和水果中硝酸盐紫外分光光度法的测定[J].华中农业大学学报，2009，28（1）：102-105.

[10] 王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000.

[11] 徐志刚.LED在现代农业中的应用[A].第七届中国国际半导体论文集[C].深圳：第七届中国国际半导体照明论坛，2011.423-430.

[12] 李效民.LED光源在农业照明领域的市场需求分析[J].湖北农业科学，2012，51（19）：4385-4387.

[13] 苏娜娜，邬 奇，崔 瑾.光环境调控技术在蔬菜工厂化育苗中的应用及前景[J].中国蔬菜，2013（4）：14-19.

[14] 谢 景，刘厚诚，宋世威，等.光源及光质调控在温室蔬菜生产中的应用研究进展[J].中国蔬菜，2012（2）：1-7.

[15] YANAGI T，OKAMOTO K，TAKITA S. Effect of blue，red and blue/red lights on two different PPF levels on growth and morphogenesis of lettuce plants[J].Acta Hort，1996，440：117-122.

[16] 周 华，刘淑娟，王碧琴，等.不同波长LED光源对生菜的生长和品质的影响[J].江苏农业学报，2015，31（2）：429-433.

[17] KURILCIK A，MIKLUS YTE-CANOVA R M，DAPKU NIENE S，et al. In vitro culture of Chrysanthemum plantlets using light-emitting diodes[J].Cent Eur J Biol，2008，3：161-167.

[18] 于凤翠，胥成刚，易忠珠.芦蒿品种特性及大棚早熟栽培技术[J].南方园艺，2012，23（1）：35-36.

[19] 柳弟贵，邹 英，吴亚京.棚栽藜蒿风味下降原因初探[J].北方园艺，2007（5）：87-88.endprint