采收前LED红蓝光连续照射对水培生菜品质的提升作用*

张玉彬，刘文科，杨其长，查凌雁，周成波，邵明杰，王 奇，李宝石，吴启保

采收前LED红蓝光连续照射对水培生菜品质的提升作用*

张玉彬1，刘文科1**，杨其长1，查凌雁1，周成波1，邵明杰1，王 奇1，李宝石1，吴启保2**

(1.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 100081；2.深圳信息职业技术学院/智能制造与装备学院，深圳 518172)

在环境可控的植物工厂内，以水培“意大利耐抽薹”生菜（L.）为试验材料，于采收前72h，用不同光照强度的LED红蓝光进行连续照射（CL），研究照射对水培生菜叶片C、N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mg、Cu和Zn十种营养元素含量的影响。生菜定植后在6：00-22：00光期下连续培养17d，培养阶段红蓝光光强均为150μmol·m−2·s−1，从定植后第18天开始进行连续72h不同光强的CL处理。试验设置CL光强分别为100、150、200、300和500μmol·m−2·s−1（用CL100、CL150、CL200、CL300和CL500表示），并设置全生长期光强为150μmol·m−2·s−1的处理作为对照（CK），其光期为6：00-22：00。结果表明：CK处理下，生菜干物质中P、K、Ca、Mg的含量最高。采收前最后72h用LED红蓝光连续照射后，生菜干物质中C的含量随CL光强的增加而增加，CL100处理下，N和Mn的含量最高，CL300时，Cu的含量最高，CL对Zn的含量无显著影响。生菜干物质中C、N、Fe和Zn的总量在CL500处理下最高；CL200处理下，P和K的总量最高；CL300处理下，Mg和Cu的总量最高。CL光强对Ca和Mg的总量无显著影响。因此，实际生产中可以通过采收前集中连续LED红蓝光照射，达到提高生菜品质或生产富含某种营养元素的功能性蔬菜的目的。

采收前连续光照；LED红蓝光；植物工厂；水培生菜；矿质元素

目前，具有保健作用的“药食同源”类植物越来越受到关注，长期食用某种特定营养元素含量丰富的蔬菜可起到调理身体、改善体质的作用[1]。如钙、钾、镁等元素可使神经、肌肉保持正常的反应；锌可以促进生长发育，提高人体免疫力；铁可以防止疲劳，预防因缺铁而引起的贫血等病症[2]。人体可以通过自身生化反应合成很多物质来维持正常新陈代谢活动，但是矿质元素只能通过饮食获取。理论上，植物工厂可以根据人们的意愿，生产出满足特定需求的产品。

LED光源植物工厂是目前设施园艺领域最高级的生产设施，可最大程度地利用水肥、电能等资源来满足植物对于生长环境的需求，获得高产优质的叶菜产品[3]。光照和营养是植物工厂生产中两个最为重要的控制要素，在很大程度上决定了水培叶菜的产量和品质。在供给营养一定的条件下，通过调控光照环境来提高蔬菜的产量和品质就显得尤为重要。研究表明，相比于全光谱的荧光灯处理，LED红蓝光质比例4:1的处理可以更加促进生菜对Fe、Na、Zn、Ca、Mg等元素的吸收累积[4]。研究已经证实可以通过延长光周期来增加植物的有效光照，从而提高植物产量和品质[5]。在人工光植物工厂中，利用人工光源可最大限度地延长光周期至连续光照，即打破植物原有的24h光周期，给植物提供超过24h的光照条件。但长期的CL不仅会对植物产生胁迫伤害，还极大浪费了电力等能源。查凌雁等[6]发现，30d的全生长期高光强CL处理会导致生菜Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn含量的降低及叶片伤害；在80和120μmol·m−2·s−1的全生长期连续光照下，生菜矿质元素的含量相对较高，但对产量无显著促进作用。Zhou等[7]发现，在采收前进行短期的集中连续LED红蓝光照射在节约能源的条件下还显著提高了生菜的产量和品质。理论上，通过采收前集中连续LED红蓝光照射也可以调增水培蔬菜中矿质元素含量，达到提高植物工厂水培蔬菜品质的目的。采收前集中连续LED红蓝光照射对植物的作用效果主要依赖于光照强度的大小，但采收前集中连续LED红蓝光照射的光强对植物养分吸收状况的影响尚无报导。

生菜是一种被人们广泛食用的世界性蔬菜，也适宜在植物工厂中规模化种植。生菜体内所含的矿质元素是维持人体健康不可缺少的营养成分。本研究以生菜作为种植材料，采用红蓝组合光谱LED作为光源，探究采收前集中连续LED红蓝光照射的光强对水培生菜的生长及营养元素吸收的影响，以期为基于生菜营养元素吸收特征确定适宜的 CL 光强提供科学依据，为进一步开发具有较高营养价值的植物工厂产品提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2019年2-3月在中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所植物工厂内进行，栽培环境温度为25±1℃，相对湿度为65%±5%。以“意大利耐抽薹”生菜（L.）为试验材料，先将种子播种于海绵块中育苗，培养15d后于3月7日下午将大小一致的生菜苗随机移栽于长方形塑料栽培槽（长180cm×宽60cm×高6cm）内，并于次日开始光照试验。生菜育苗和试验期间均采用营养液水培，营养液配方为(mmol·L−1)：4 Ca(NO3)2·4 H2O、0.75K2SO4、0.5KH2PO4、0.1KCl、0.65Mg SO4·7 H2O、1.0×10−3H3BO3、1.0×10−3MnSO4·H2O、1.0×10−4CuSO4·5H2O、1.0×10−3ZnSO4·7 H2O、0.1 EDTA-Fe、5×10−6(NH4)6Mo7O24·4 H2O。试验前期正常光照采用LED红蓝光面板灯进行光照处理，LED灯的光照强度为150μmol·m−2·s−1，红光与蓝光的组成比例为4:1，光暗周期设置为16h/8h，光期时间段为6：00- 22：00，此种光环境设置可以更好地促进生菜的产量和品质的提高[7]。植物工厂生菜因品种不同，生长发育速度也不同，据观察前期试验结果，本试验统一连续培养17d，生菜长到15片叶左右，达到采收标准时，开始进行不同强度光照集中连续处理72h，从定植后第18天（3月24日）6：00开始，在第21天（3月27日）6：00光照结束。每个处理栽培生菜26株，选用红光波峰为655nm，蓝光波峰为430nm的LED红蓝光组合灯板（49cm×49cm）进行光照处理。灯板放置在栽培槽上方40cm处。连续光照强度分别为100、150、200、300和500μmol·m−2·s−1（用CL100、CL150、CL200、CL300和CL500表示）处理，以不连续光照（光强150μmol·m−2·s−1，16h/8h光暗变化）为对照（CK）。

1.2 项目测定

在连续照射开始和结束时取样，分别于每个处理中随机选4株生菜作为重复样本，从茎基部切开，用电子计数天平（JM-B1002T，精度为0.01g，浙江）称取地上部鲜重，然后将生菜100℃下杀青20min，以80℃烘干至恒重，用分析天平（Si-234，精度为0.1mg, 美国）称取干重。烘干的植物样品用高通量组织研磨器（SCIEZTZ-48，宁波）研磨成粉末后过筛备用。精确称取样品0.3g放入消煮管中，加入60%高氯酸和浓硝酸的混合酸浸提12h，然后在180℃下加热至溶液澄清透明，消解后加入1:1混合的HCl水溶液10mL，最后定容至50mL，取样2mL上机测定[8]。采用原子吸收分光光度计（ATC-006）和电感耦合等离子体质谱仪（ATC-155）测定K、P、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn的含量。

生菜样品中的N、C含量采用燃烧-同位素分析法进行测定。待测样品利用vario PYRO cube元素分析仪还原为N2、CO2，N2、CO2通过氦载气流经过吸附与解吸附柱分离，然后再传入同位素质谱仪（IRMS）进行同位素分析[9]。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2013软件对数据进行处理并作图，采用SPSS 25.0统计分析软件对数据进行差异显著性检验（LSD法，α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 采收前不同强度LED红蓝光连续照射对生菜营养元素含量的影响

2.1.1 对生菜大、中量元素含量的影响

大量元素是指植物生长过程中需要量或者含量较多的营养元素，包括碳、氮、磷和钾等元素。中量元素是指作物生长发育中需要量低于大量元素而高于微量元素的营养元素。中量元素通常指钙、镁等元素。图1a显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中C（碳）含量为38.06g·100g−1，非连续照射处理72h（CK）后，C含量略有增加，达到39.51g·100g−1；而集中连续照射处理72h后，高强度光照处理干物质中C含量随CL光强的增大而明显增加，CL200（光照强度为200μmol·m−2·s−1）、CL300（光照强度为300μmol·m−2·s−1）和CL500（光照强度为500μmol·m−2·s−1）处理中，72h后C含量分别增加了3.10、4.39和5.17g·100g−1。图1b显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中N（氮）含量为5.47g·100g−1，非连续照射处理72h（CK）后，生菜干物质中N含量有所降低，为5.18g·100g−1；而集中连续照射处理72h后，高强度光照处理干物质中N含量明显降低，其中CL300和CL500处理中，72h后N含量分别降低1.43和1.66g·100g−1。图1c显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中P（磷）含量为0.48g·100g−1，非连续照射处理72h（CK）后，P含量略微降低，为0.46g·100g−1；而集中连续照射处理72h后，高强度光照处理干物质中P含量明显降低，其中CL300和CL500处理中，72h后P含量分别降低0.22和0.26g·100g−1。图1d显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中K（钾）含量为6.77g·100g−1，非连续照射处理72h（CK）后，K含量降至6.68g·100g−1；而集中连续照射处理72h后，高强度光照处理干物质中K含量明显降低，其中CL200、CL300和CL500处理中，72h后K含量分别降低1.36、2.38和2.94g·100g−1。图1e显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中Ca（钙）含量为0.86g·100g−1，非连续照射处理72h（CK）后，Ca含量降至0.74g·100g−1；而集中连续照射处理72h后，高强度光照处理中，CL500处理下，干物质中Ca含量明显降低，降低了0.42g·100g−1。图1f显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中Mg（镁）含量为0.21g·100g−1，非连续照射处理72h（CK）后，Mg含量仅略微降低了0.01g·100g−1；而集中连续照射处理72h后，高强度光照处理中干物质中Mg含量明显降低，其中CL200、CL300和CL500处理中，72h后Mg含量分别降低了0.11、0.08和0.13g·100g−1。可见，采收前最后72h用LED红蓝光集中连续照射的光强越高，生菜干物质中C的含量越增加，N、P、K、Ca和Mg的含量越降低。

图1 各处理生菜植株地上部干物质中大/中量营养元素含量的比较

注：CL100、CL150、CL200、CL300和CL500表示采收前集中连续（持续72h）LED红蓝光照射强度分别为100、150、200、300和500 μmol·m−2·s−1，CK表示全生长期照射光强为150μmol·m−2·s−1，光期为6：00-22：00的对照处理，虚线表示采收前集中连续LED红蓝光照射处理前的取样。小写字母表示处理间在0.05水平上的差异显著性，短线表示均方误。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 500μmol·m−2·s−1before harvest. CK indicates that the growth light intensity of 150μmol·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.

2.1.2 对生菜微量元素含量的影响

微量元素是指生物体健康成长所需要的数量很少的必需化学元素，包括铁、锰、铜和锌等。图2a显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中Fe（铁）含量为65.67mg·kg−1，非连续照射处理72h（CK）后，Fe含量有所降低，为49.43mg·kg−1；而集中连续照射处理72h后，高强度光照处理干物质中Fe含量明显增加，CL200、CL300和CL500处理中，72h后Fe含量分别增加了13.06、23.2和20.66mg·kg−1。图2b显示，光照处理开始前，生菜植株地上部干物质中Mn（锰）含量为98.88mg·kg−1，非连续照射处理72h（CK）后，Mn含量有所增加，达到107.13mg·kg−1；而连续照射处理72h后，高强度光照处理干物质中Mn含量明显降低，CL200、CL300和CL500处理中，72h后Mn含量分别降低14.78、6.6和46.15mg·kg−1。图2c显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中Cu（铜）含量为7.34mg·kg−1，非连续照射处理72h（CK）后，Cu含量有所降低，为5.85mg·kg−1；而连续照射处理72h后，CL300处理下Cu含量明显增至7.86mg·kg−1，CL500处理下Cu含量则明显降至2.34mg·kg−1。图2d显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中Zn（锌）含量为15.43mg·kg−1，非连续照射处理72h（CK）后，Zn含量有所降低，为13.88mg·kg−1；连续照射处理72h后，Zn含量随CL光强的变化无显著差异。可见，采收前最后72h用LED红蓝光连续照射的光强越高，生菜干物质中Fe含量越增加，Mn含量越降低，Cu含量先增加后降低，Zn含量无显著变化。

图2 各处理生菜植株地上部干物质微量营养元素含量的比较

2.2 采收前不同强度LED红蓝光连续照射对生菜营养元素总量的影响

2.2.1 对生菜产量的影响

生菜所含的营养元素总量是指单株生菜干物质中所含的营养元素的总量。由图3a可知，光照处理开始前，生菜植株地上部分鲜重为16.85g，非连续照射处理72h（CK）后，鲜重增至19.5g，增加了2.65g；而集中连续照射处理72h后，生菜植株地上部分鲜重明显增加，CL100、CL150、CL200、CL300和CL500处理中，鲜重分别增加9.45、11.25、16.05、18.25和21.75g。可见，采收前最后72h用LED红蓝光集中连续照射的光强越高，生菜地上部分鲜重越大。由图3b可知，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质重量为0.75g，非连续照射处理72h（CK）后，干重有所增加，为0.89g；而集中连续照射处理72h后，高强度光照处理中干物质重明显增加，CL150、CL200、CL300和CL500处理中，72h后干物质重分别增加0.63、1.23、1.45和2.33g。可见，采收前最后72h用LED红蓝光集中连续照射的光强越高，生菜干物质重量越大。

图3 各处理单株生菜植株地上部鲜重和干重的比较

2.2.2 对生菜大中量元素总量的影响

光是影响植物体内营养元素累积的重要影响因素之一。由图4可见，采收前用不同强度LED红蓝光连续照射72h后，对生菜大中量营养元素总量具有不同程度的影响。图4a显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中C总量为283.58mg，非连续照射处理72h（CK）后，生菜干物质中C总量略有增加，达到359.56mg；而集中连续照射处理72h后，C总量随CL光强的增大而明显增加，CL150、CL200、CL300和CL500处理中，72h后分别增加了256.76、530.94、613.83和999.62mg。图4b显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中N总量为40.75mg，非连续照射处理72h（CK）后，生菜干物质中N总量略有增加，达到47.11mg；而集中连续照射处理72h后，N总量随CL光强的增大而显著增加，CL150、CL200、CL300和CL500处理中，72h后N总量分别增加了29.21、52.00、45.22和72.98mg。图4c显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中P总量为3.61mg，非连续照射处理72h（CK）后，P总量增加到4.16mg；而集中连续照射处理72h后，生菜干物质中P总量随CL光强的增大呈现先增大后降低的趋势，CL200和CL300处理中，72h后P总量分别增加4.51和2.65mg。图4d显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中K总量为49.25mg，非连续照射处理72h（CK）后，生菜干物质中K总量增至63.37mg；而集中连续照射处理72h后，K总量显著增加，CL150、CL200、CL300和CL500处理，72h后K总量分别增加31.26 、68.82 、54.96 和55.79mg。图4e显示，光照处理开始前，生菜植株地上部干物质中Ca总量为6.39mg，非集中连续照射处理72h（CK）后，Ca总量增加了0.32mg；而集中连续照射处理72h后，生菜干物质中Ca总量有所增加，但并无显著差异。图4f显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中Mg总量为1.57mg，非连续照射处理72h（CK）后，Mg总量增至1.84mg；集中连续照射处理72h后，Mg总量有所增加，也均无显著差异。可见，采收前最后72h用LED红蓝光集中连续照射的光强越高，生菜植株干物质中C和N的总量越增加；以CL200处理P和K的总量最高；而CL光强对Ca和Mg的总量则无显著影响。

图4 各处理单株生菜植株地上部干物质中大/中量营养元素总量的比较

2.2.3 对生菜微量元素总量的影响

图5a显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中Fe总量为48.54μg，非连续照射处理72h（CK）后，生菜干物质中Fe总量略有降低，为46.52μg；而集中连续照射处理72h后，Fe总量随CL光强的增大而明显增加，CL200、CL300和CL500处理中，72h后Fe总量分别增加了115.2、147.45和206.96μg。图5b显示，光照处理开始前，生菜植株地上部干物质中Mn总量为73.32μg，非连续照射处理72h（CK）后，生菜干物质中Mn总量略有升高，达到97.95μg，增加了24.63μg；而集中连续照射处理72h后，Mn总量随CL光强的增大而明显增加，CL150、CL200、CL300和CL500处理中，72h后Mn总量分别增加75.25、91.22、123.04和80.05μg。图5c显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中Cu总量为5.46μg，非连续照射处理72h（CK）后，Cu总量略有降低；而集中连续照射处理72h后，Cu总量随CL光强的增大而明显增加，CL150、CL200、CL300和CL500处理中，72h后Cu总量分别增加了5.17、10.25、14.27和5.49μg。图5d显示，光照处理开始前，生菜植株地上部分干物质中Zn总量为11.36μg，非连续照射处理72h（CK）后，Zn总量略有增加；而集中连续照射处理72h后，Zn总量随CL光强的增大而增加，CL500处理中，72h后Zn总量明显增加36.34μg。可见，采收前最后72h用LED红蓝光集中连续照射的光强越高，生菜干物质中Fe和Zn的总量越增加；CL300处理Mn和Cu的总量最高。

图5 各处理单株生菜植株地上部干物质微量营养元素总量的比较

3 结论与讨论

3.1 结论

采收前最后72h用LED红蓝光集中连续照射（CL），可以促进水培生菜的地上部产量增加，且CL光强越高，生菜产量越高。CL高光强处理（500μmol·m−2·s−1）下，生菜植株C和Fe的含量显著增加；CL中光强处理（300μmol·m−2·s−1）显著促进Cu含量的增加；CL低光强处理（100μmol·m−2·s−1）下，N和Mn的含量显著增加；CL处理不利于增加地上部P、K、Ca、Mg、Zn的含量。CL高光强处理（500μmol·m−2·s−1）显著促进生菜植株C、N、Fe和Zn总量的提高，CL中光强处理（300μmol·m−2·s−1）下，P、K和Cu的总量显著提高。CL处理不利于提高生菜植株Ca和Mg的总量。因此，实际生产中可以根据不同营养元素的需求，通过调整采收前集中连续LED红蓝光照射的光照强度来达到生产富含某种营养元素的功能性蔬菜的目的。

3.2 讨论

本研究表明，采收前集中连续LED红蓝光照射后，生菜地上部鲜重和干重均显著增加，与前人研究结果一致，可能是通过增加了光合作用的时长提高了光合产物的累积[10]。因此，通过采收前集中连续LED红蓝光照射是一个增加产量有效途径。

植物对矿质元素的吸收主要是由根表皮细胞的选择运输决定的，光可以通过调节根表皮内酶的活性而影响营养元素的吸收[11]。此外，光强对植物碳氮代谢的侧重性生理作用，可能会改变矿质元素的吸收和利用强度，导致生菜体内营养元素含量发生变化。李海云等[12]发现，光照时间的延长可使黄瓜幼苗对N、P、K、Fe元素的吸收量大幅增加。本研究进一步发现，C、N、P、K、Fe和Zn等元素总量在采收前72h集中连续LED红蓝光照射后均有不同程度的增加。CL可以提高水培生菜营养元素的累积，但随着CL光强的增加，某些营养元素含量会逐渐降低，可能是CL处理对叶片产生了有害胁迫。查凌雁等[6]对水培生菜进行全生长期（30d）的连续光照照射后发现，全生长期连续LED红蓝光照射导致生菜矿质元素含量显著降低，从而叶片出现严重的伤害症状，且伤害随光强的增加而加剧。本研究发现，随着CL光强的增大，P、K和Cu的总量呈现先增大后降低的趋势，这可能就是高光照长时间的照射导致了叶片伤害，使得生菜对于这些营养元素的累积能力下降。一定光强范围内，红蓝光CL处理延长了水培生菜光合作用的时间，促进了生菜体内碳氮代谢等进程，从而促进了营养元素的吸收。而营养元素又是植物进行光合作用所必需的元素，营养元素吸收量的增加也会促进生菜光合作用的进一步提高，使得光合作用和植物营养元素的吸收达到一种相互促进的循环过程。但随着CL光照强度的增加，生菜体内会产生大量对植物有害的氧自由基等物质，生成各种活性氧，导致光氧化发生，直接或间接使细胞膜的正常功能受到破坏，从而降低根表皮对矿质元素的吸收。高光强CL会导致植物体内生成大量的活性氧，打破其动态平衡的状态，致使细胞内电导率急剧上升，改变生物膜流动性、离子运输等基本特性[13]。这导致光合作用和植物营养元素的吸收变为一种相互拮抗的循环过程。有研究表明，增加营养液可以增加矿质元素的累积量[14]，因此，在采收前集中连续LED红蓝光照射的同时，可以通过增加营养液进一步实现水培生菜的优质高产。

采收前集中连续LED红蓝光照射适宜应用于植物工厂生菜栽培，这能够获得相比能量投入更高的产量以及高品质的蔬菜。本研究探明了采收前集中连续LED红蓝光照射的强度对水培生菜营养元素含量与总量的影响，研究结果将为基于生菜营养元素吸收特征确定采收前集中连续LED红蓝光的照射强度提供科学依据，也可为植物工厂生产高营养物质含量和价值的功能性蔬菜进一步提供技术支撑，促进植物工厂产业的发展。

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Improvement Effects of Red and Blue LED Continuous Lighting before Harvest on Quality of Hydroponic Lettuce

ZHANG Yu-bin1, LIU Wen-ke1, YANG Qi-chang1, ZHA Ling-yan1, ZHOU Cheng-bo1, SHAO Ming-jie1, Wang Qi1, LI Bao-shi1, WU Qi-bao2

(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)

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 (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 150μmol·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 500μmol·m−2·s−1(represented by CL100, CL150, CL200, CL300 and CL500). And set a growth light intensity of 150μmol·m−2·s−1during 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.

Pre-harvest continuous light；LED red and blue light；Plant factory；Hydroponic lettuce；Mineral elements

10.3969/j.issn.1000-6362.2020.07.004

张玉彬,刘文科,杨其长,等.采收前LED红蓝光连续照射对水培生菜品质的提升作用[J].中国农业气象,2020,41(7):436-445

2020-02-08

刘文科，E-mail：liuwenke@caas.cn；吴启保，E-mail：wuqb@sziit.edu.cn

国家自然科学基金面上项目（31672202）；广东省科技计划项目（2019B020214003）；深圳市科技计划项目（GJHZ20180929154602092）

张玉彬，E-mail：zhangyubin26@163.com