LED光源在荞麦芽苗脱壳上的应用研究

吴中波

（上海交通大学农业与生物学院，上海 闵行 200240）

芽苗菜是一种活体蔬菜，口感脆嫩，香味独特，安全卫生，深受广大消费者喜爱[1]。荞麦芽苗菜富含芦丁，可增强血管功能，市场消费量较大[2]。光照、温度、湿度等环境因素共同影响荞麦芽苗菜的生长发育过程[3]。在春季和秋季，气候条件适宜时，太阳光可直接作为荞麦芽苗生长的光源；在冬季和夏季，温度不利于荞麦芽苗生长，芽苗菜必须在人工栽培室内种植，但栽培室中的光照条件往往达不到荞麦芽苗脱壳的要求。发光二极管（light emitting diode，LED）是第四代照明光源，重量轻，体积小，使用寿命长，具有发热少、亮度高、辐射低、效率高、光质纯、波长类型丰富、光谱能量调制便捷等优势[4]。我们选用LED光源组合多个光质配方，开展各光质组合对荞麦芽苗脱壳影响的试验，现将试验结果总结如下。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试荞麦品种为芽苗菜专用品种，由安徽荃银超大种业有限公司提供。LED灯具采用顶光模组系列产品，由飞利浦照明有限公司提供。

1.2 试验方法

试验设红白中蓝模组（DRW MB）、红白模组（DRW VISION）、红白远红外模组（DRWFR）和红白远红外高光模组（DRWFR HO）光质组合（不同光组的光质组成见表1，不同光组的光谱图见图1），以自然光为对照。除自然光处理，每个光质组合处理光源与荞麦距离分别设45 cm、65 cm和85 cm间距，试验共设13个处理。光源固定在荞麦芽苗上部，不同类型的灯组四周用遮光布遮挡，以免相互影响。将洗净后的荞麦种子放入50℃水中浸泡30 min，再用清水浸泡16 h，每4 h换水1次，然后将荞麦种子均匀撒播在芽苗生产专用种植篮中，种植篮长415 mm、宽600 mm，篮内分20小格，底部铺无纺布。每个种植篮播8 000粒（约280 g）种子，每个处理播3个种植篮。将种植篮放置于温度为22±2℃的栽培室中，在黑暗环境下发芽3 d。第4 d，荞麦芽长约1 cm时，取3个种植篮移出栽培室摆放在温室内栽培，温室内保持白天温度20～27℃、夜间15～20℃，此3个种植篮作对照（ck）；将其余种植篮按试验设计放置在栽培室内，光照时间为12 h（每天7：00～19：00）。播种后第6 d调查各处理荞麦芽苗的戴壳株数。试验数据采用DPS数据处理软件进行分析。

表1 各光组的光质组成

图1 各光组光谱图

2 结果与分析

不同处理对牙苗戴壳率的影响见表2、图2。

由表2可知，不同光组处理均表现为距离光源越近光照强度越大；同一光组处理，光照强度越大荞麦芽苗戴壳率越低；各光组处理中，光源距离荞麦芽苗45 cm处理芽苗的戴壳率最低。自然光条件下，荞麦芽苗的戴壳率为3.4%。各光组距离荞麦芽苗间距45 cm处理中，红白远红外模组处理的光照强度小于红白中蓝模组处理，但其荞麦芽苗戴壳率（2.2%）远低于红白中蓝模组处理（48.93%）。

表2 各处理光照强度和芽苗戴壳率

由图2可知，不同光组处理荞麦芽苗的戴壳率差异较大，红白远红外模组和红白远红外高光模组处理的荞麦芽苗戴壳率显著低于红白中蓝模组和红白模组，并不是光照强度越大荞麦芽苗戴壳率越低，荞麦芽苗戴壳率与光质组成有关，且光质的影响要远大于光强。

图2 不同处理对芽苗戴壳率的影响

3 结论与讨论

在植物生长发育过程中，光具有特殊重要的作用，影响着植物几乎所有的生长阶段[5]。光对植物的作用主要表现在两个方面：一是为植物光合作用提供辐射能，二是作为信号调节植物整个生命周期的许多生理过程[6]。光信号度对植物的形态、生长发育、生理以及品质有着广泛的调节作用，不同光谱波段的光信号对植物的影响不同。为了感知周围的光强、光质、光向和光周期，植物还进化出了光受体（色素蛋白质）系统。植物中最主要的光受体是吸收红光/远红光的光敏色素（phytochrome）[7]，光敏色素以红光吸收型（Pr）和远红外吸收型（Pfr）两种不同的形式存在。植物受红光照射后Pr吸收红光转变为Pfr，受远红光照射后Pfr吸收远红光转变为Pr，两种光吸收型在红光和远红光照射下可以进行互相逆转。光敏色素的相关研究表明，光敏色素可影响植物的种子萌发、去黄化、茎的伸长、叶的扩展、遮阳作用以及开花诱导[8]。

光敏色素广泛分布于植物的各个器官，其中尤以分生组织（茎尖、根尖生长点）含量较高。在自然光条件下，红光比例大，同时存在少量远红光，光敏色素可使荞麦芽苗顺利脱壳。因此，在生产中应尽量模拟日光中R/FR比例，从而调控植物体内多种酶的合成和作用，使荞麦按照日光下的生长习性进行生长，促进叶片张开，从而降低荞麦芽苗的戴壳率。