红蓝光质配比对两种叶色生菜生长及品质的影响

李聪聪，吉家曾，陈增举，丁慧霞，彭旭

(广州市八斗农业科技有限公司，广东 广州 510000)

光作为植物生长发育必不可少的环境因子，对蔬菜生长发育和品质有重要影响。其中，光质是光环境的重要组成部分，对植物的生长发育[1]，形态建成[2]，生理生化特性[3]，产量和品质[4]等均有调控作用，红光和蓝光是植物生长所需最主要的两种单色光[5]。研究表明，红蓝复合光比单色光更能促进植物的生长发育[6-8]。关于不同比例红蓝光组合光对小白菜[9]、黄瓜[10]、番茄[11]、生菜[12]等蔬菜的生长影响均有报道。

紫叶生菜和红叶生菜是植物工厂中大规模种植的一类重要生菜，其相比于普通绿叶生菜具有独特的营养成分，营养价值更高，而且色泽鲜艳多变，观赏性价值较好[13]。而光质对生菜的颜色有很大影响，红蓝光[14-15]、UV-A及UV-B[16-17]对花青素含量会有较大的影响。因此，需要对有色生菜适宜光质配方进行研究。因此本试验以红叶生菜和紫叶生菜为研究对象，通过不同的红蓝光质配比，研究光质对有色生菜生长，色泽及营养品质的影响，为有色生菜在植物工厂的生产种植提供理论依据和技术参数。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试生菜品种为红边生菜和胭脂生菜。LED灯板由广州腾龙电子科技有限公司研发，含红光(650～660 nm)和蓝光(450～460 nm)2种光质，每种光质灯珠均匀分布，并可单独调控光强。

试验于2019年5月17日至6月10日在广州市八斗农业栽培实验室进行。生菜种子在海绵块上播种，15 d后选择3叶1心的长势一致幼苗移至水培槽中(55 cm×37 cm×7 cm)，每个水培槽种植6株。营养液选用华南农业大学叶菜B配方。

1.2 处理设计

根据红蓝光质配比(R/B)不同，设3个不同光质处理，T1为R/B=4，T2为R/B=2，T3为R/B=1。各处理的总光强均为200 μmol·m-2·s-1。栽培实验室温度保持在(25±1)℃，光照周期为12 h·d-1。每处理重复3次，24 d后取样测定。

1.3 测定方法

每处理随机选取3株生菜，分别测定地上鲜重、根鲜重、地上干重、根干重、株高、最大功能叶叶长和叶宽、叶片数，花青素含量测定参照徐金瑞[18]的方法。可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝法，Vc含量测定采用钼蓝比色法测定，游离氨基酸含量采用茚三酮显色法，均参照文献[19]，每处理测定3次。采用Excel 2007和SAS8.2软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 对两种叶色生菜生长量的影响

由表1可知，红边生菜地上鲜重随着蓝光比例的增加而显著减少，3个处理间差异显著。地下鲜重及地上干重均随着蓝光比例的增加而减少，T1与T3处理间差异显著。地下干重各处理间无显著差异。胭脂生菜的地上鲜重以T1处理最大，与其余2个处理差异显著。地下鲜重，地上干重及地下干重三个处理间均无显著差异。

表1 不同光质配比对2种叶色生菜的生物量的影响

注：同品种同列数据后无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。表2～3同。

2.2 对两种叶色生菜生长指标的影响

由表2可知，红边生菜株高随着蓝光比例的增加逐渐降低，3处理间差异显著；叶长及叶宽均在T1处理时最大，与T2、T3之间差异显著。胭脂生菜的株高随着蓝光比例的增加逐渐降低，3处理之间差异显著；叶长在T1处理最大，与T3差异显著；光质对叶宽影响不显著。光质变化对2种生菜的叶片数均无显著影响。

表2 不同光质配比对两种叶色生菜生长指标的影响

2.3 对两种叶色生菜营养品质的影响

由表3可知，光质对两种叶色生菜品质有明显影响。红边生菜可溶性糖含量随着红光比例的降低而减少，且T1与T3之间差异显著。可溶性蛋白质含量随蓝光比例的增加而增加，T3处理最大，与T1、T2处理差异显著。Vc含量随着蓝光比例增加减少，T1与T3之间差异显著。游离氨基酸含量随着蓝光比例增加而增加，各处理间差异显著。胭脂生菜可溶性糖含量在T3处理时显著低于T1、T2；可溶性蛋白含量随蓝光比例增加而增加，T1与T3之间差异显著；Vc含量随着蓝光比例增加略微上升，处理间无显著差异。各处理间游离氨基酸含量无显著差异。

表3 不同光质配比对两种叶色生菜营养品质的影响

2.4 对两种叶色生菜花青素含量的影响

由图1可知，随着蓝光比例的增加，红边生菜和胭脂生菜花青素含量均随之增加，且T3与T1之间差异显著。

同品种柱上无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。图1 不同光质配比对两种叶色生菜花青素含量的影响

3 小结与讨论

对于大多数作物来说，红光和蓝光是最基本的生长光谱，因此，对植物生物量非常重要。本试验发现，两种叶色生菜地上鲜重均在R/B=4时最高，表明增加红光比例有利于生物量的增加。李慧敏等[20-21]研究发现，相比白光处理，红蓝复合光处理下黄秋葵和油菜幼苗的鲜重均有不同程度的提高；孙洪助[22]研究发现，青菜鲜重在以红光为主的红蓝复合光下明显高于以蓝光为主的红蓝复合光；余意等[23]发现绿叶生菜在红蓝光比例相同时鲜重最大；陈鹏涛等[24]发现红光比例大于蓝光时生菜鲜重最高。究其原因，这可能与红光能增加植株叶面积及光合色素有关，叶片生长状况决定植物的光合作用能力，从而影响植物的生长发育。刘丹等[25]研究不同红蓝比光质对温室黄瓜幼苗生长的影响发现，增加红光比例能增大叶面积；张珂嘉等[26]研究发现，红光处理下奶油生菜叶面积最大。本试验研究发现，红光比例最高时，叶片长宽均最大，与上述研究结果类似，也进一步表明红光可通过提高叶面积来增加生物量。光质对植株的株高有着重要调控作用。本试验结果表明，两种生菜的株高均随着蓝光比例的增加而显著性增加。已有研究表明，红光能促进茎的伸长，并可引起植株徒长，蓝光抑制株高增加[27]。红光比例大于蓝光比例时有利于株高增加，蓝光比例大于红光时有利于增加茎粗[28]。

光质能影响植物的许多生理过程，从而对植物的营养品质有较大影响。通常认为，红光有利于碳水化合物的积累，促进可溶性糖含量的合成，但不利于可溶性蛋白的积累，而蓝光能够促进蛋白质合成[29-30]。本试验研究也发现，随着蓝光比例的增加，红边生菜可溶性糖含量显著降低，可溶性蛋白质及游离氨基酸含量增加。胭脂生菜在R/B=1时可溶性糖含量最低，可溶性蛋白含量最高。红光能够提高蔗糖代谢相关酶活性，影响作物对碳水化合物的吸收，从而提高可溶性糖含量[31]。蓝光促进了线粒体呼吸和初级氮代谢酶活性，为蛋白质合成提供了充足的碳架和氮源，从而促进了可溶性蛋白质含量[32]。高勇等[33]研究发现，紫叶胭脂生菜Vc含量随蓝光增加而增加。本试验结果与之有差异，紫叶胭脂生菜Vc含量随蓝光比例增加略微上升，红边生菜Vc含量随蓝光比例增加而降低，这可能因红边生菜的生物量大幅下降所致。

花青素作为植物中一类重要的水溶性色素，植物的颜色深浅与花青素含量呈正相关，且花青素具有强的抗氧化能力，可帮助人类预防癌症等疾病[34]，因此，花青素含量对于观赏性生菜极为重要。大量研究表明，红光一定程度上能促进植物体内花青素含量的增加，这可能是因为红光促进可溶性糖含量的积累，而花青素大部分结构基因和调节基因的表达都受到糖的调控[33]。蓝光是调控花青素基因的有效光质。刘晓英[35]研究发现，蓝光可诱导类黄酮和花青素的积累，增大蓝光比例能促进番茄果实中番茄红素和类黄酮的形成。本研究发现，随着蓝光比例增加，两种叶色生菜的花青素含量均显著提高，表明花青素含量受到红蓝光比例的影响。现已有研究表明，UV-A、UV-B[16-17]对植物的花青素含量及其他抗氧化物质均有显著影响，因此，需要探讨在红蓝复合光中添加一定的紫外光对观赏性生菜的影响。

综上所述，两种叶色生菜在R/B为4时生物量最大，株高最高，可溶性糖含量最高。在R/B为1时花青素含量最高，颜色越深，观赏性最高。因此，在两种叶色生菜的生产过程中，需根据不同目的在不同阶段选择适宜的光配方。