LED补光对‘新六号’苦苣品质的试验研究＊

刘 洋，张 悦，蔡尚宸，李权智，陈建军,3**

（1.华中农业大学理学院，武汉 430070；2.华中农业大学动物医学院，武汉 430070；3.华中农业大学大学生创新创业教育研究中心，武汉 430070）

近年来，植物工厂栽培多采用LED灯，围绕植物光合作用和光形态建设的研究也越来越多[1]。LED人工光源作为新一代应用于农业种植的人工光源，与传统种植中常用的白炽灯等人工光源相比，具有光质可调、冷质光源、环保无污染等特点[2]。红蓝光是植物光合作用吸收的主要光源。红光不仅影响蔬菜作物的生长发育，还对其品质的形成具有较大影响。蓝光也是作物生长过程中不可缺少的重要光质，且对植株的生长及品质有显著影响[3]。刘文科等[4]研究了采收前LED红蓝光连续光照(CL)对不同光质与氮形态水培生菜生长及营养元素吸收的影响。赵明伟等[5]研究不同红蓝光照时间对冰菜生长发育的影响，分析其生长发育规律。发现冰菜在红蓝光比例为3:1时，光照时间为14 h能更有利于冰菜的生长以及改善其营养品质。任旭妍等人研究不同红蓝LED光照强度对紫叶生菜生长及营养品质的影响[6]。闫征南等[7]研究白红与红蓝LED光照环境对两种生菜生长、品质和能量利用效率的影响。目前关于光质对各类蔬菜的生长品质影响条件主要设置为单色光与除白光外的不同颜色光组成的混合光质，或不同的红蓝光比例，此外对于苦苣的光照条件研究较少。本研究以‘新六号’苦苣种子为试验材料，将白光加入红蓝光质中，探究不同比例的LED红白蓝光质对苦苣生长的影响，为种植更高品质的苦苣提供参考。

苦苣(Cichorium endiviaL.)原产于亚洲印度和欧洲南部，常以植株的嫩叶炒、煮或凉拌食用，含有丰富的VC、胡萝卜素、钙、钾等营养物质，具有清热去火，利尿止咳等功效，营养价值、药用价值极高。苦苣具有抗逆性强，易栽培、不易产生病虫害等特点，从而受到农民的广泛选择[8]。但随着人们生活水平不断提升，对于蔬菜品质的要求也越来越高，营养含量更高的商品也更容易受到人们的青睐。为满足市场对于高品质苦苣的需求，研究使苦苣产生更优生理学指标的生长光照条件具有较高的经济意义。

材料与方法

试验材料

选用细叶苦苣‘新六号’为供试材料。

试验设计

按照射光质颜色红(R)白(W)蓝(B)组成比例不同分为三个试验组与一个对照组，试验组1(T1)5R:7W:8B，试验组2(T2)6R:7W:7B，试验组3(T3)为5.5R:6.5W:8B，对照组(CK)为白光，培养室光照强度120 μmol/(m2.s)，光照时间是白天:黑暗=12 h:12 h，灯管与植株的照射间距为30 cm，温度25±1℃，每个处理3次重复。

试验过程

选取大小相近的‘新六号’苦苣种子，用水浸润24 h，以解除休眠，促使种子萌发，挑选发芽的种子移植到育苗海绵块，清水、荧光灯下培育，2叶1心时期，选取长势一致、无病虫害的健壮幼苗植株进行移栽，根据试验设计配比LED光照，选用1/2霍格兰营养液培养，如图1所示成株后随机从每组中选取大小基本一致的植株进行叶片数量、地上干重鲜重、地下干重鲜重、叶绿素、胡萝卜素，可溶性糖等指标检测。

图1 细叶苦苣‘新六号’实物图

指标测定

采用紫外分光光度法测苦苣的叶绿素含量，VC与胡萝卜素含量，采用蒽酮比色法测可溶性糖含量[9]。

数据处理

用WPS进行数据分析整理，使用SPSS 23统计分析软件进行数据方差分析(P<0.05)，使用S-N-K法进行假定性方差检验。然后用GraphPad Prism 5软件进行制作图表。数据结果以平均值±标准差表示。

结果与分析

苦苣的叶片数量

由表1中数据得出，对于叶片数量，T2(79±7.81片)，T3(81±3片)均高于对照组CK(65±10.44片)，但由于CK组中标准差较大，在T1组平均数与之相同情况下数据提升并不明显。T2与T3有明显提升。对于苦苣地上鲜重、地上干重，T2和对照组CK相差不大，但T2与T3相比CK没有提升。对于苦苣地下鲜重、地下干重数量，T2和对照组CK相差不大，T2与T3相比CK没有提升。

表1 不同比例光质照射后成株苦苣的产量

苦苣的叶绿素与胡萝卜素含量

图2可知，苦苣的叶绿素含量，总体来说，T1组与T2组叶绿素含量提升，T3组叶绿素含量下降，T1组均值(1.091)与T2组均值(1.012)对比CK组的均值(0.834)有提升，T1(5R:7W:8B)，T2(6R:7W:7B)对苦苣叶绿素合成有明显促进作用。综合来看，6R:7W:7B光质照射苦苣对可溶性糖含量提升效果最明显，采用5R:7W:8B叶绿素含量提升效果最明显。

图2 不同LED光质对苦苣叶绿素含量影响

由图3可知，不同光质下苦苣的胡萝卜素含量变化与VC含量类似，总体呈现出阶梯上升趋势，T1组均值(0.071)稍大于CK组均值(0.061)，T1组最大值达到0.083。T2组均值(0.099)，且三个样品数据均为0.099，与CK组相比显著提升，T3组均值(0.113)，样品最大值达到0.115，接近于CK组均值的两倍，T1(5R:7W:8B)，T2(6R:7W:7B)，T3(5.5R:6.5W:8B)三种光照组合对苦苣胡萝卜的合成有明显促进作用，其中T3组的促进作用最为显著。

图3 不同LED光质对苦苣胡萝卜素含量影响

苦苣的VC与可溶性糖含量

由图4可知，苦苣的VC含量，三个试验组数据相较于对照组均有显著提升。T1组均值(0.327)为CK组均值(0.129)的2.5倍左右，提升量更加显著。T3组均值达到了(0.499)，是CK组均值(0.129)的3.9倍左右，大幅提升了VC的 含 量，T1(5R:7W:8B)，T2(6R:7W:7B)，T3(5.5R:6.5W:8B)3种光照组合对苦苣VC的合成有促进作用，其中T3组的促进作用极为显著。

图4 不同LED光质对苦苣VC含量影响

由图5可知，苦苣的可溶性糖含量，三个试验组差异显著，T1组与CK组相比略有下降，含量的平均值要低于对照组。T3组与CK组相比差距不大，平均值(2.793)较对照组(31.356)略有提升。T2组与CK组相比可溶性糖含量呈大幅提升趋势，T2(6R:7W:7B)对苦苣可溶性糖合成有显著的促进作用，T1(5R:7W:8B)及T3(5.5R:6.5W:8B)对苦苣可溶性糖合成作用不显著。综合来看，采用5.5R:6.5W:8B光质照射苦苣对VC与胡萝卜素含量提升效果最明显。

图5 不同LED光质对苦苣可溶性糖含量影响

结论与讨论

在植物生长发育过程中，光照是必不可缺少的因素之一，它影响着植物的生理及形态发生，光质与植物的生长发育密切相关，在植物的生长、光形态发生、光合色素合成和营养物质积累起着关键的作用[6]。不同光质比LED灯对苦苣的生长及营养品质指标产生不同的影响，试验中光质比为5.5R:6.5W:8B时对苦苣的VC与胡萝卜素的合成有促进作用。这与谭仁豪等[11]的研究结果有相似之处。

苦苣主要食用其嫩叶，维生素等营养物质主要含于叶片。试验结果表明，光质比为6R:7W:7B与5.5R:6.5W:8B时，有利于苦苣的叶片数量的增加。光质比为6R:7W:7B与5R:7W:8B时有利于苦苣的叶绿素含量的增加，这说明适当增加蓝光比例降低红光比例更有利于叶绿素的合成，谭仁豪等[11]在研究不同蓝红光质组合LED对绿豆芽苗菜生长的影响时也提及了这一点。

蔬菜中的可溶性糖主要包括葡萄糖、海藻糖、蔗糖等，在维持植物蛋白质稳定方面起到重要作用[8]，当光质比为6R:7W:7B，苦苣的可溶性糖含量得到显著提升，与5R:7W:8B对照推测红光更有利于植物可溶性糖的合成，这与汪玉洁等[12]的研究结果一致。

VC为植物体内的抗氧化物质，含量高低可基本反映出植物体内活性氧清除能力或抗氧化能力的强弱，对蔬菜的贮存有重要影响，试验结果表明，在5.5R:6.5W:8B光质下有利于苦苣VC含量的提高，汪玉洁等发现红蓝光的条件下随红光比例增加VC含量随之增加[13]，本试验发现6R:7W:7B对比发现红光含量增加蓝光含量下降维生素含量增加不显著。

综上所述，相比于单纯白色光，红白蓝混合光可提升苦苣成株叶片数目，且5.5R:6.5W:8B光质最有利于苦苣叶片数量、VC含量与类胡萝卜素含量的提高。在6R:7W:7B光质下最有利于苦苣可溶性糖含量的提高，在5R:7W:8B光质下最有利于叶绿素含量的提高。这表明针对性培养具有不同优良品质的苦苣可选用不同类别不同比例的混合光照射。