植物工厂模式下LED光质对水培韭菜生长、风味及品质的影响.pdf

山 东 农 业 科 学 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 收稿日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 基金项目 国家现代农业产业技术体系项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 北京市农林科学院财政专项 人工光植物工厂调控韭菜风味技术及其分 子机制 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 财政部和农业农村部 北京市农林科学院蔬菜研究中心改革与发展项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 作者简介 李伟 nullnullnullnull 男 硕士研究生 研究方向为设施园艺与无土栽培 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 通信作者 王丽萍 nullnullnullnull 女 博士 教授 主要从事设施园艺与无土栽培等研究 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 植物工厂模式下 nullnullnull 光质对水培韭菜生长 风味及品质的影响 李伟 null null null 佟静 null null 武占会 null null 刘宁 null null 王宝驹 null null 季延海 null null 王丽萍 null nullnull 河北工程大学园林与生态工程学院 河北 邯郸 nullnullnullnullnullnull nullnull 北京市农林科学院蔬菜研究所 北京 nullnullnullnullnullnull nullnull 农业农村部华北都市农业重点实验室 北京 nullnullnullnullnullnull 摘要 为探究植物工厂中适合韭菜生长的最佳光质 本试验以韭菜品种 nullnullnull 为材料 设置白光 红光 蓝 光和绿光 null 种光质处理 研究不同 nullnullnull 光质对水培韭菜生长 产量 营养成分和风味品质的影响 结果表明 与白光相比 红光处理下韭菜叶宽 产量和根系活力分别提高 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull和 nullnullnullnull 总酚和类黄酮含量分别 提高 nullnullnullnullnull和 nullnullnullnullnull 并抑制韭菜株高和假茎粗的增加 蓝光处理下韭菜生长更加健壮 产量较高 可溶性蛋 白 酶促丙酮酸 nullnull 含量最高 总酚 类黄酮含量较高 纤维素 硝态氮含量最少 电子鼻传感器显示 氮氧化 物 nullnullnull 硫化合物 nullnullnull 芳烃化合物和硫的有机化合物 nullnullnull 各风味物质在蓝光处理下相对电导率值 最高 表明蓝光处理能提高韭菜风味品质含量 综合分析认为 韭菜生产中使用蓝光进行处理能实现较高产 量 最优品质及风味的有机结合 关键词 韭菜 nullnullnull 光质 品质 辛辣性 风味 中图分类号 nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnull 文献标识号 null 文章编号 nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull Effect of LED Light Quality on Growth Flavor and Quality of Chinese Chive under Water Culture Condition in Plant Factory Mode nullnull nullnullnull null null null nullnullnullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnull nullnullnullnull null null nullnullnullnull nullnullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null null School of Landscape and Ecological Engineering Hebei University of Engineering Handan nullnullnullnullnullnull China null Institute of Vegetables Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences Beijing nullnullnullnullnullnull China null North China Key Laboratory of Urban Agriculture Ministry of Agriculture and ural Affairs Beijing nullnullnullnullnullnull China Abstract nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull Keywords nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull 灯作为人工补充光源 其电光的转化效 率高 发光效率在 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 之间 大大节约 成本 null 随着 nullnullnull 灯的发展 普及与不断的更新 换代 其逐渐在植物工厂中开始使用 实现了植物 多层多架多时段种植 这不仅能提高植物工厂内 的空间利用效率 还能增大不同颜色光质在生产 中的利用效率 null 不同植物的不同生长时期对 光质敏感程度不尽相同 白光作为一种混合光源 虽能满足植物对光源的要求 但会造成资源浪费 光质是光的重要属性 植物的生长和品质直 接受到光质的影响 nullnullnull 植物体内存在着光敏色 素 隐花色素以及紫外光 nullnull 受体三种类型的感光 受体 分别感应 nullnullnull null nullnullnull nullnull 红光 nullnullnull null nullnullnull nullnull 蓝紫光及 nullnullnullnullnullnullnull nullnull 紫外光 null 红光可以促进 植物的营养生长 增大叶面积 提高株高 植株生 物量以及光化学效率 同样对茎生长也具有正向 调控作用 它通过调控体内激素 nullnullnull 含量实 现 nullnullnull 蓝光可以影响植物光形态的建成 也可 以提高植物的营养品质 null 绿光不仅能刺激较 低冠层的光能利用效率 还能延缓叶片衰老 nullnull 绿光的加入提高了甜椒的果实重以及干物质含 量 nullnull 有研究表明经过绿光处理的植株 生长速 率和生物量得到提高 但光强过大则会抑制生 长 nullnull 韭菜 Allium tuberosum nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull 为百合 科葱属多年生草本宿根植物 因其独特的风味品 质广受大众欢迎 null null 烃基半胱氨酸亚砜 null nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 是葱属植物中含 硫的天然产物 nullnull 是形成韭菜风味品质的主要成 分之一 nullnullnullnullnull 跟土培相比 水培韭菜茬次频率较 快 生长期短 nullnullnullnull 表达不充分 造成韭菜风味品 质下降 nullnullnullnull 主要存在于葱属蔬菜植物中 但不同种 类蔬菜中的 nullnullnullnull 种类也不同 主要有四种类型 分别为 null null 烯丙基 nullnullnull 半胱氨酸亚砜 nullnullnullnull null null 甲基 null 半胱氨酸亚砜 nullnullnullnull null null 丙基 null 半胱氨酸 亚砜 nullnullnullnull null nullnullnull 丙烯基 nullnullnull 半胱氨酸亚砜 nullnullnullnullnull nullnullnullnull 存在于大蒜 nullnullnullnull 存在于葱属 和芸薹属 nullnullnullnull 和 nullnullnullnullnull 存在于洋葱 nullnull 当植 物受到损伤时 nullnullnullnull 与蒜氨酸酶 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 等一 系列酶反应生成丙酮酸盐 氨和含硫化合物 后者 会分解成易挥发 有气味的风味物质 nullnull 前人在洋葱风味的研究上表明 洋葱风味与 辛辣性息息相关 丙酮酸含量决定了洋葱的辛辣 性 而葱属植株中有机硫化物的合成和丙酮酸含 量 nullnullnull以上取决于遗传因素 其余部分受到外界 环境影响 nullnull 为此 本试验以白光为对照 设置 红光 蓝光 绿光 null 种光质处理 研究不同 nullnullnull 光 质对水培韭菜生长 品质以及风味指标的影响 以 期为植物工厂条件下高效率 高品质 低成本生产 韭菜提供技术参考 null 材料与方法 nullnullnull 试验材料 试验于 nullnullnullnull 年 null 月 null 日至 null 月 nullnull 日在北京 市农林科学院蔬菜研究所的人工光植物工厂中进 行 供试韭菜品种为 nullnullnull 播种时间为 nullnullnullnull 年 null 月 nullnull 日 定植时间为 nullnullnullnull 年 nullnull 月 nullnull 日 供试 营养液由北京市农林科学院蔬菜研究所专门研发 的肥料添加蒸馏水配制而成 nullnullnull 试验设计与管理 本试验所用营养液浓度统一控制在 nullnull 为 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull 值为 nullnullnullnullnullnullnull 光照采用 nullnullnull 植物生长灯供给 灯管与韭菜距离控制在 nullnull nullnull 左右 试验设置 null 种光质处理 即白光 红光 蓝光 绿光 光照强度均为 nullnullnull nullnullnullnullnull null null null 光 nullnull第 nullnull 期 李伟 等 植物工厂模式下 nullnullnull 光质对水培韭菜生长 风味及品质的影响 周期设置为 nullnull null 光 nullnullnull null 暗 nullnullnullnull 年 null 月 null 日选取没有产生分蘖且生长 一致的单株韭菜割去前茬后移栽至水培架上 采 用液培法种植 植物工厂内 温度为 nullnull null nullnull null 浓 度为 null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 相对湿度为 nullnullnull nullnullnull 测定指标及方法 nullnullnullnullnull 生长指标调查 采用直尺测量株高 叶 长 叶宽 采用游标卡尺测量假茎粗 记录叶片数 韭菜鲜重和干重采用电子天平称重 鲜韭菜称重 后放进烘箱 nullnullnull null杀青后 nullnull null烘干至恒重 干 燥冷却后称干重 每处理重复 null 次 每次 null 株韭 菜 nullnullnullnullnull 叶片荧光参数测定 将整株韭菜进行暗处 理 nullnull nullnullnull 利用 nullnullnullnullnull nullnullnull 叶绿素荧光成像系统测定 韭菜叶片最大荧光 nullnull 可变荧光 nullnull 初始荧光 nullnull 然后在作用光强 nullnullnull nullnullnullnullnull null null null 下测定初 始荧光 nullnullnull 可变荧光 nullnullnull 稳态荧光 nullnull 最 大荧光 nullnullnull 等参数 利用相应计算公式算出暗 适应下最大光化学效率 nullnullnullnullnull 光适应下实际 光化学效率 nullnullnullnull 光化学猝灭系数 nullnull 光 系统 null的潜在活性 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 生理与营养品质指标测定 用乙醇浸提 比色法测定叶片光合色素含量 用 null null null 二氯酚靛 酚比色法测定 nullnull 含量 用考马斯亮蓝比色法测 定可溶性蛋白含量 用蒽酮比色法测定可溶性糖 含量 用 nullnullnull null null nullnull null 消化 null 蒽酮比色法测定纤维 素含量 用氯化三苯基四氮唑 nullnullnull 法测定根系 活力 用硝基水杨酸法测定硝态氮含量 用紫外分 光光度法测定类黄酮和总酚含量 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 韭菜辛辣度测定 利用洋葱辛辣度的检 测方法对韭菜的辛辣度进行分析 其辛辣度通过 测定 nullnullnullnull 水解后酶促丙酮酸含量来表示 nullnull 每 处理取 nullnullnull 株长势一致的韭菜 去掉叶尖及茎保 留中间部位 并切成 nullnullnull nullnull 小段 每处理分为 背景组和反应组 每组重复 null 次 每重复取 nullnullnullnullnull null 韭菜放入 nullnull 管中 之后背景组加入 nullnull nullnullnull 磷 酸缓冲液 nullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 反应组加入蒸馏水 nullnullnull nullnull 采用高通量植物匀浆提取仪研磨成匀浆 用 台式冷冻离心机在 nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull null条件下离 心 null nullnullnull 将离心后的各处理上清液稀释 null 倍 背景组和反应组分别按比例加入稀释后的韭菜组 织上清液 nullnullnullnullnullnullnull null null null 二硝基苯肼溶液 nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull 室温下反应 null nullnullnull 用 nullnullnull nullnullnull 酶标仪在波长 nullnullnull nullnull 处进行吸光值测定 将丙酮酸钠溶液进行梯度稀释 绘制标准曲线 用 于计算韭菜叶片的酶促丙酮酸含量 间接测定其 辛辣度 为确定韭菜生长期间不同光质下韭菜酶 促丙酮酸含量的变化趋势 于处理 null 天后每 null 天 进行一次酶促丙酮酸含量测定 共测定 nullnull 次 nullnullnullnullnull 产量调查 参考文献 nullnull 的方法进行产 量调查 产量 nullnullnullnullnull null null 单个营养液栽培格盘 收获韭菜重 nullnullnull nullnullnull null 格盘面积 nullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnull 风味检测 利用 nullnullnullnull 电子鼻进行韭菜风 味品质测定 采用顶空吸空气法检测 将 null null 韭 菜磨成匀浆并用 nullnull nullnull 蒸馏水冲洗进 nullnull nullnull 烧杯 中用封口膜封口 放置 nullnull nullnullnull 将取样针头插入密 封烧杯的顶部吸取气体样品 检测条件 传感器 冲洗时间为 nullnullnull null 归零时间以及样品准备时间为 null null 进样流量为 nullnullnull nullnullnullnullnullnull 样品测定时间为 nullnullnull null 将传感器响应曲线中第 nullnullnull null 的平均值作 为特征稳定值用于后续建模 nullnullnull 数据处理与分析 采用 nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull 进行数据处理和作 图 采用 nullnullnullnull nullnullnullnull 软件进行单因素方差分析 null 结果与分析 nullnullnull 不同 nullnullnull 光质对水培韭菜生长指标的影响 由图 null 可知 蓝光处理韭菜长势被抑制 没有 出现分蘖现象 地下部长势优于其他处理 更利于 硫素的转化积累和提高韭菜辛辣度 图 null 不同 nullnullnull 光质下水培韭菜形态 由表 null 可以看出 株高 叶长以绿光处理最 大 与白光处理相比分别显著增加 nullnullnull nullnull 和 nullnull 山 东 农 业 科 学 第 nullnull 卷 nullnullnullnullnull 但绿光处理韭菜茎过度伸长 假茎变细 叶片 数 减 少 韭菜纤弱易倒伏 且 产 量 只 有 nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull null 较白光处理显著降低 nullnullnullnullnull 红光在提高叶宽和产量方面具有显著促进作用 与白光相比 分别提高 nullnullnullnullnull和 nullnullnullnullnull 红光处理 产量最高 为 nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull null 说明红光可以显 著提高韭菜产量 与白光相比 蓝光显著抑制韭 菜的叶长 假茎粗和叶片数 白光处理下 韭菜假 茎粗和叶片数达到最大值 分别为 nullnullnullnullnull nullnull 和 nullnullnullnullnull片 显著高于红光 蓝光以及绿光处理的韭 菜 说明二者可能受到多种光质的调控 表 null 不同 nullnullnull 光质对水培韭菜生长及产量的影响 处理 株高 nullnullnull 叶长 nullnullnull 叶宽 nullnullnull 假茎粗 nullnullnull 叶片数 产量 null nullnullnullnullnull null 白光 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 红光 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 蓝光 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 绿光 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 注 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著