不同LED光谱对2种生菜品种生长及品质的影响_李函颖.pdf

nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 李函颖 1 3 范儒暄 1 3 宋雨芯 1 3 王 璇 1 3 李婷珠 1 3 李洁仪 1 3 刘四清 2 刘玉林 2 柒星凯 2 陈 曙 1 3 1华南农业大学林学与风景园林学院 广东广州 510642 2中山市明彩智能照明科技有限公司 广东中山 528478 3华南农业大学中山创新中心 广东中山 528403 摘 要 为探讨不同LED光谱对生菜生长及品质的具体影响 为家庭园艺生菜栽培提供科学的光照选择理论依据null选取结球生菜 null凯撒nullnull直立生菜null意大利null作为研究对象 设置10种不同LED光谱处理组 全面分析其对生菜形态null产量null光合作用及品质的影 响null结果表明 特定光谱组合 如R3G15B1nullR6G21B1nullR8G22B1 在促进生菜生长和提高品质方面表现优异null具体来说 R3G15B1null R6G21B1nullR8G22B1光谱在null凯撒null意大利null2种生菜的形态和产量指标上表现更优 R3G15B1nullR7G16B1对提升null意大利null生菜的 品质尤为显著 R6G21B1nullR7G16B1nullR8G22B1则在改善null凯撒null生菜的品质上表现更佳null不同LED光谱对生菜的株高null株幅null叶片 数null产量null光合作用以及品质等方面均有显著影响null值得注意的是 适当增加红光和绿光有助于促进生菜生长和提高其品质null此外 不同生菜品种对光谱的响应存在差异null本研究结果可为家庭园艺生菜栽培提供科学的光照选择依据 同时为未来深入研究植物光 环境调控提供参考和借鉴null 关键词 LED光谱 生菜 生长 品质 鉴于此 本研究设置10种不同LED光谱处理组 针对结球生菜null凯撒nullnull直立生菜null意大利null2种生菜品 种 全面评估光谱对生菜形态null产量null光合作用及品质 的综合影响null这不仅有助于深化光谱对生菜生长和品 质调控机制的理解 也为家庭园艺生菜栽培的光照优 化提供了重要的理论依据和实践指导 进而推动室内 农业的深入发展与技术创新null 1 材料与方法 1 1 材料 本研究选取了适合家庭园艺的2种生菜品种 结 球生菜null凯撒nullnull直立生菜null意大利null 这2个品种株型紧 凑null产量品质优异null营养价值高null经济附加值高且市场 需求大null试验于2023年12月7日在华南农业大学实 验室进行null 1 2 方法 1 2 1 播种与育苗null生菜种子于2023年12月7日播 种 先在50null温水中浸种2h 然后置于湿润纸巾上催 芽 保持恒温 22null 且避光null2 3d后开始发芽 将定 植棉放入育苗盘中 植入发芽种子并保持湿润null加入华 南农业大学的叶菜类B营养液配方 待长出3叶1心 后 将幼苗置入尺寸为25mm的种植篮后 将其嵌入 水培板的孔洞中null将营养液注入长59cmnull宽39 5cmnull 高12cm的水培箱内 并将装有幼苗的种植篮浸入营 养液中 确保根系的接触null插入的深度以根系能够触及 营养液为宜null每个处理组包含12株幼苗null试验设置温 度为25null 昼夜光周期为16h 8hnull营养液每隔7d更 换1次 培养箱侧面使用黑色遮光胶带处理null每周使用 6h气石增氧泵 给予根系充足氧气null 光源采用中山市明彩智能照明科技有限公司研发 的适合植物生长的光源系列 包括8种固定光谱的 LED灯管和2种可调LED灯管 其光质配比详见表 1 光谱分布见图1null其中null凯撒null仅采用8种固定光谱 农业作为国民经济的基础 正面临着资源与环境 压力渐增的严峻挑战 因此 农业正朝着更加智能null高 效null可持续的方向发展null在这一背景下 室内农业垂直 种植模式凭借其独特优势脱颖而出 尤其是在光环境 的精准调控方面展现出对提升作物产量与品质的关键 作用 1 null 传统光源 如白炽灯null高压钠灯null荧光灯和金属卤 化物灯等 由于能耗高null光谱调控局限等缺点 已无法 适应现代农业的需求null相比之下 LED光源以其小巧null 节能null响应迅速null光谱可调等显著优点 在植物照明领 域展现出巨大的潜力 2 4 nullLED光源不仅能够精确调控 光谱以满足植物个性化光照需求 促进生长和增产 而 且作为冷光源 还可以有效避免高温对植物的不利影 响 5 null因此 LED光源在室内农业中的应用日益广泛 成为推动农业可持续发展的关键驱动力null 在LED灯栽培生菜方面 光谱的精细调控对于生 菜的生长和品质具有至关重要的影响null光质 光谱组 成 是光的基本属性 它体现了太阳辐射中不同波长光 线的能量分布特性null各种波长的光线与植物内部特定 受体相互作用 会引发复杂的生理与生态反应null对于生 菜而言 光质与光强null光照周期同等重要 深刻影响其 生长发育的各个方面 包括种子萌发null脱黄化作用null营 养生长的茎伸长和叶伸展等 6 null此外 光质还调控植物 体内24节律的启动与运行以及基因表达 从而影响生 菜的产量和品质 7 null 近年来 已有一些研究探讨了LED光谱对生菜生 长和品质的影响null例如 有研究指出 红光和蓝光对生 菜生长具有显著的促进作用 而绿光对生菜生长的影 响则相对较小 8 10 null然而 这些研究大多集中于光质等 单一因素 11 12 缺乏多因素综合影响的系统探讨null此 外 生菜品种间的光谱响应差异也为研究增添了复杂 性 13 14 null 试验研究 现代园艺 2025年第23期 null DOI 10 14051 ki xdyy 2025 23 004 的LED光源 是由于在采用2种可调LED光源种植 时 病害严重null可能null凯撒null对该光照环境有特殊生理反 应 致防御机制受损 利于病害滋生null如光质null光强或光 周期等影响其生理进程 削弱抗病性null因此后续 对其采用8种固定光谱的LED光源 以改善生长 与抗病力null 1 2 2 取样与测定方法null处理46d后 每个处理随 机取3株生菜 测定各项指标null叶绿素含量和叶 片氮元素含量采用FK YL04叶绿素测定仪测 定 地上部鲜重使用分析天平称重 地上部干重 经烘箱105null杀青后烘干并用分析天平称重 株 高null株幅用直尺测量 叶片数人工计数 根系面积 用FK G101根系分析仪测定 可溶性糖含量采 用Duboisetal 1956 的苯酚 硫酸法 可溶性蛋 白含量采用考马斯亮蓝法 Bradford 1976 测定 硝酸盐含量采用硫酸 水杨酸法 VC含量以草 酸溶液提取抗坏血酸 加入硫酸锌和亚铁氰化钾 显色剂显色反应后用二甲苯萃取显色物质 在 500nm下比色测定并计算null 1 2 3 数据分析null采用Excel2019nullSPSSStatistics25进 行数据统计与显著性分析 使用LSD多重比较法进行 方差分析null生菜的品质综合评价应用隶属函数法null 2 结果与分析 2 1 不同LED光谱对2种生菜品种形态的影响 不同光谱处理下 2种生菜品种的株高null株幅和叶 片数均表现出显著差异null具体而言 null意大利null在 R3G15B1nullR6G21B1和R8G22B1光谱下的株高显著 高于R1G0 1B1nullR6G10B1及R12 5G0 8B1 光 谱处理 null凯撒null在R6G10B1光源下的株高显 著高于R3 5G14B1和R15G4B1光源处理null在 株幅方面 null意大利null在R7G16B1光源下的株 幅 显 著 高 于 R1G0 1B1nullR9G4B1 及 R12 5G0 8B1光谱处理 null凯撒null在R6G21B1光源 下的株幅显著高于 R1G0 1B1nullR7G16B1 及 R12 5G0 8B1光谱处理null叶片数方面 null意大 利null在R6G21B1和R12 5G0 8B1的光源处理 下叶片数显著高于部分光谱处理 null凯撒null在 R6G10B1光源下的叶片数显著高于R3 5G14B1光源 处理null综上所述 适当增加红光和绿光比例有助于2种 生菜品种的生长 图2 null R3G15B1 5 47 79 98 14 55 3 0 固定光谱 R3 5G14B1 5 50 76 80 17 70 3 5 固定光谱 R6G10B1 6 00 58 80 35 20 6 0 固定光谱 R6G21B1 3 60 75 70 20 70 6 0 固定光谱 R7G16B1 4 30 67 40 28 30 7 0 固定光谱 R8G22B1 3 20 71 40 25 40 8 0 固定光谱 R9G4B1 7 34 27 23 65 43 9 0 固定光谱 R12 5G0 8B1 7 30 1 40 91 30 12 5 可调光谱 R15G4B1 5 00 20 10 74 90 15 0 固定光谱 表1 10种LED光源光质配比 光谱参数 蓝光 400 499 nm 绿光 500 599 nm 红光 600 700 nm 红蓝 比 灯具类型 R1G0 1B1 42 6 4 20 53 20 1 0 可调光谱 图1 10种光照处理的光谱分布 图2 不同LED光源对null意大利null以及null凯撒null生菜形态的影响 图3 不同LED光源对null意大利null生菜形态的影响 注 不同字母表示处理间差异显著 p 0 05 下同null 图4 不同LED光源对null凯撒null生菜形态的影响 2 2 不同LED光谱对2种生菜产量的影响 在产量指标方面 不同光谱处理对2种生菜品种 的鲜重null干重和含水量产生了显著影响null具体而言 对 于null意大利null R6G21B1光源处理下的鲜重显著高于部 2025年第23期 现代园艺 试验研究 null 分光谱处理 而null凯撒null在 R3G15B1 和 R6G21B1光源处理下的鲜重显著高于部分光 谱处理 与R8G22B1无显著差异null干重方面 null意大利null在R15G4B1光源下的干重显著高于 部分光谱处理 null凯撒null在R6G21B1光源处理下 的干重显著高于其他光谱处理null含水量方面 null意大利null在R1G0 1B1的光源处理下的含水量 显著高于部分光谱处理 null凯撒null在R8G22B1和 R3G15B1处理下的含水量显著高于部分光谱 处理null研究表明 适当增强红光有助于干物质 积累 但绿光过量可能导致生菜增长速率下降 和干重降低null 2 3 不同LED光谱null不同生菜品种对光合作用 的影响 生菜采收时测定叶绿素含量和叶片氮元素含量 结果显示 null意大利null叶绿素含量为11 83 33 23SPAD 氮元素含量为6 38 13 17mg g null凯撒null叶绿素含量为 14 74 37 48SPAD 氮元素含量为7 13 14 52mg gnull进 一步分析不同光谱处理下的影响 null意大利null在特定光 源处理下光合作用指标显著高于其他处理光源 null凯 撒null在R3 5G14B1光源处理下叶绿素含量和叶片氮元 素含量达到峰值null这一结果表明 适当减少红光比例并 增加绿光对生菜光合色素合成更有利 能够提高光合 作用指标 且绿光有助于光合色素在生菜叶片中的合 成null 2 4 不同LED光谱对null意大利null和null凯撒null品质的影响 在品质方面 不同光谱处理对null意大利null和null凯撒null2 种生菜品种的可溶性糖null可溶性蛋白null硝态氮和VC含 量产生了显著影响null具体而言 在可溶性糖含量方面 null意大利null在R3 5G14B1光源处理下的可溶性糖含量 显著高于部分光谱处理 null凯撒null在R15G4B1光源处理 下的可溶性糖含量显著高于其他光谱处理 在可溶性 蛋白含量方面 null意大利null在 R3G15B1nullR6G21B1null R6G10B1光源处理下的可溶性蛋白含量显著高于部 图5 不同LED光源对null意大利null生菜产量的影响 图6 不同LED光源对null凯撒null生菜产量的影响 图7 不同LED光源对null意大利null生菜光合作用的影响 分光谱处理 null凯撒null在R3G15B1光源处理下的可溶性 蛋白含量显著高于部分光谱处理null在硝态氮含量方面 null意大利null和null凯撒null在R6G10B1nullR7G16B1nullR9G4B1null R15G4B1等光源处理下的硝态氮含量显著低于其他 光谱处理null在VC含量方面 null意大利null在R6G10B1光图9 不同LED光源对null意大利null生菜品质的影响 图10 不同LED光源对null凯撒null生菜品质的影响 图8 不同LED光源对null凯撒null生菜光合作用的影响 试验研究 现代园艺 2025年第23期 null 源处理下维C含量显著高于部分光谱处理 null凯撒null在 R3G15B1nullR3 5G14B1nullR6G21B1nullR7G16B1nullR8G22B1null R9G4B1光源处理下的维C含量显著高于R6G10B1 光谱处理 与R15G4B1光源处理无显著差异null为了全 面评估2种生菜的综合营养品质差异 采用数学模糊 隶属函数法对生菜的营养品质性状进行综合评价null该 方法基于生菜品质指标 可溶性糖null可溶性蛋白null硝态 氮null维生素C 依据模糊隶属函数原理 运用梯形隶属 函数 计算出各元素的模糊隶属度值 并通过加权平均 数计算出综合隶属函数值null结果显示 null意大利null在 R12 5G0 8B1光源下的隶属函数值最高 null凯撒null在 R9G4B1光源下的隶属函数值最高null 3 结论与讨论 3 1 光谱对生菜生长的影响机制 本研究深入探讨了不同光谱处理对2种生菜品种 生长发育及品质的显著影响null结果显示 红光和绿光在 生菜生长过程中至关重要 这2种光质能有效促进生 菜生长 提升株高null株幅null叶片数以及干物质积累 15 null这 一正面效应可能归因于红光和绿光对光合作用的促 进 它们提高光合作用效率 为植物生长提供更多的能 量和物质基础null值得注意的是 绿光还有助于光合色素 在生菜叶片中的合成 进一步增强光合作用效率null然 而 过量的绿光可能会对生菜生长产生负面影响 导致 增长率下降和干重降低 16 19 这可能与绿光过多干扰了 植物对其他光质的吸收和利用有关null 3 2 生菜品种对光谱响应的差异 本研究还发现 不同生菜品种对光谱的响应存在 显著差异null这种差异可能与不同品种的遗传特性有关 不同品种的生菜可能具有不同的光受体类型和数量 从而对不同光谱产生不同的响应null例如 同样在 R9G4B1光下培养 null凯撒null的品质综合评价最高 但是 null意大利null的品质综合评价却排在第8位null在相同的红 光和蓝光比例下 R6G10B1和R6G10B1 绿光多null凯 撒null的品质综合评价更高 绿光少null意大利null的综合评价 更高null因此 在实际应用中 应根据生菜品种的特性选 择合适的光谱处理 20 22 以达到最佳的生长效果null 3 3 研究的应用价值 本研究结果对于家庭园艺生菜栽培具有重要的应 用价值null通过了解不同光谱对生菜生长和品质的影响 可以为家庭园艺爱好者提供科学的光照选择依据null例 如 在选择LED光源时 可以根据不同生菜品种的需 求 选择R3G15B1nullR6G21B1nullR7G16B1nullR8G22B1等 光谱条件 以提高生菜的生长速度和品质null同时 本研 究也为进一步研究植物光环境调控提供了参考依据 同时也为植物光环境调控的深入研究提供参考和借 鉴null 收稿 2024 12 02 参考文献 1 Wong C E Teo Z W N Shen L et al Seeing the lights for leafy greensinindoorverticalfarming J TrendsFoodSci Technol 2020 106 48 63 2 Pinho P JokinenK HalonenL Theinfluence of theLEDlightspec trumonthegrowthandnutrientuptakeofhydroponicallygrownlettuce J LightingResearch58 12 3099 3111 9 陈晓丽 杨其长 张馨 等 LED绿光补光模式对生菜生长及品质的 影响 J 中国农业科学 2017 50 21 4170 4177 10 王晓晶 陈晓丽 郭文忠 等 LED绿光对生菜生长和品质的影响 J 中国农业气象 2019 40 01 25732 11 任毛飞 毛桂玲 刘善振 等 光质对植物生长发育 光合作用和碳氮 代谢的影响研究进展 J 植物生理学报 2023 59 07 1211 1228 12 吴潇潇 姚茹瑜 陈智平 等 光质对植物光合作用及生长发育的影 响研究进展 J 现代农业科技 2023 23 117 120 13 李邦耀 李建设 高艳明 等 LED红蓝光对不同品种水培生菜的影 响效果对比 J 中国农业气象 2021 42 11 918 928 14 Frr4 Fr42 1 Kula Maximenko M ThePreferencesofDifferentCul tivarsofLettuceSeedlings LactucasativaL fortheSpectralComposition R1G0 1B1 0 534 0 265 0 759 0 517 0 500 2 R3G15B1 0 446 0 202 0 0 425 0 335 9 R3 5G14B1 0 035 0 626 0 120 0 372 0 299 10 R6G10B1 0 446 0 022 0 686 0 621 0 460 4 R6G21B1 0 713 0 0 0 506 0 402 6 R7G16B1 0 243 0 982 0 669 0 317 0 471 3 R8G22B1 0 861 0 072 0 0 502 0 456 5 R9G4B1 0 300 0 508 0 724 0 286 0 387 8 R12 5G0 8B1 0 583 0 730 0 0 515 0 515 1 R15G4B1 0 209 0 738 0 765 0 257 0 401 7 隶属函 数值 VC 含量 硝态氮 含量 可溶性 蛋白 可溶性 糖 表2 null意大利null生菜营养品质的综合评价比较 光源类型 排序 R3G15B1 0 648 0 147 0 0 509 0 414 7 R3 5G14B1 0 474 0 778 0 0 441 0 465 5 R6G10B1 0 654 0 777 0 555 0 056 0 427 6 R6G21B1 0 901 0 456 0 0 484 0 537 4 R7G16B1 0 677 0 924 0 572 0 424 0 612 2 R8G22B1 0 925 0 463 0 0 566 0 578 3 R9G4B1 0 738 0 603 0 788 0 498 0 621 1 R15G4B1 0 0 535 0 603 0 371 0 328 8 表3 null凯撒null生菜营养品质的综合比较 光源类型 可溶性 糖 可溶性 蛋白 硝态氮 含量 VC 含量 隶属函 数值 排序 2025年第23期 现代园艺 试验研究 null ofLight J Agronomy 2021 11 1211 15 FoltaKM GreenLightstimulatesearlystemelongation antagonizing light mediated growth inhibition J Plant Physiology 2004 135 03 1407 1416 16 SonKH OhMM Growth photosyntheticandantioxidantparame tersoftwolettucecultivarsasaffectedbyred green andbluelight emit tingdiodes J HorticultureEnvironment Biotechnology 2015 56 05 639 653 17 BoulyJP SchleicherE DionisioseseM etal Cryptochromebluelight photoreceptors are activated through interconversion of flavin redox states J JournalofBiophysics 2007 282 13 9383 9391 18 赵飞 高志奎 光质对黄瓜幼苗绿色叶片叶绿素荧光的影响 J 中 国农学通报 2011 27 10 161 167 19 NishioJN Whyarehigherplantsgreen evolutionofthehigherplant photosynthetic pigment complement J Plant Cell Environment 2000 23 06 539 548 20 李聪聪 吉家曾 陈增举 等 红蓝光质配比对两种叶色生菜生长及 品质的影响 J 浙江农业科学 2019 60 12 2238 2241 21 Boros I F et al Effects of LED lighting environments on lettuce Lactuca sativa L in PFAL systemssystemsettuceScientia Horticulturae 2023 321 112351 22 Pennisi G et al Resource use efficiency of indoor lettuce Lactuca sativaL cultivationasaffectedbyred blueratioprovidedbyLEDlight ing J ScientificReports 2019 9 01 14127 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 靳玉娇 1 曹 恒 2 马 甫 1 王浩正 1 1石家庄市裕华区园林大队 河北石家庄 050000 2石家庄市园林绿化管护中心 河北石家庄 050061 摘 要 以石灰性土壤中西府海棠的不同黄化程度叶片为试验材料 研究了不同pH值条件下螯合铁还原酶活性的变化及不同黄 化程度叶片中螯合铁还原酶活性的差异 明确螯合铁还原酶的最适pH值 以期为缺铁黄化病矫治时螯合铁还原酶最适环境提供 依据null结果表明 螯合铁还原酶的活性受pH值的影响 当pH值为5 5时 叶片中的螯合铁还原酶活性最高 随着pH值的升高其 活性逐渐降低null正常绿色叶片中的螯合铁还原酶活性最高 并随着黄化程度的提高 螯合铁还原酶活性显著下降 p 0 05 null 关键词 西府海棠 缺铁黄化 螯合铁还原酶 pH值 1 材料与方法 1 1 供试材料 试验在河北省保定市莲池区西府海棠缺铁黄化较 严重的南王庄村苗圃进行 该村所在地区属石灰性土 壤 pH值范围为8 15 8 40 供试树种为5年生西府海 棠 株行距为40cmnull80cmnull 1 2 试验方法 1 2 1 pH值对叶片螯合铁还原酶活性的影响试验null在 田间选取枝条顶部完全展开的绿色完整叶片 带回实 验室后低温保存null按照Manue 5 和李丽娅 6 等的方法测 定螯合铁还原酶的活性 选取完整叶片 利用打孔器 null 0 5cm 打取叶圆片 称取约0 1g叶圆片 20 22 片 放入含有5mL0 5mMCaSO 4 溶液的试管中浸泡 30min后 将CaSO 4 溶液更换为5mL的反应液null反应 液的组成为 0 5mMCaSO 4 1mMKC1 50mM的磷酸 钾缓冲液 pH值5 0null5 5null6 0null6 5null7 0 0 1 mMFe EDTA和0 3mM菲洛嗪 Ferrozine Sigma null将含有叶 圆片和反应混合液的试管置于真空干燥器中抽真空 10min 在2个5min之间释放1次真空 于暗处以转 速50rpm震荡1h 取1mL溶液于562nm下分别测 量其吸光度值 以测定反应液做空白对照null摩尔消光系 数为28 6m Mnullcm null重复3次null根据下式计算螯合铁 还原酶的活性null通过测定不同pH值条件下螯合铁还 原酶活性的变化 明确螯合铁还原酶的最适pH值null 螯合铁还原酶活性 nullmolFe 2 gnullh FW A562nullV 28 6nullWfnullT 铁是植物生长发育所必需的微量元素之一 是叶 绿素合成的必需元素 对叶绿素合成及光合null呼吸等代 谢过程至关重要null在石灰性土壤中 植物常因缺铁而黄 化 严重缺铁可导致果树死亡 1 2 null螯合铁还原酶是一种 关键酶 它能将铁离子Fe 3 高效还原为更易被植物吸 收的Fe 2 形式null这一转化过程对提升叶肉细胞吸收铁 的能力至关重要 能有效增加叶片中有效铁含量 进而 促进叶绿素合成 增强光合作用 最终改善植株铁营养 状况null然而 在石灰性土壤中 由于pH值偏高 植物输 导组织和叶肉细胞质外体的pH值趋于碱性null这种碱 性条件会降低叶肉细胞质膜上的螯合铁还原酶活性 导致细胞间隙中的Fe 3 无法有效还原为Fe 2 并进入细 胞内部null因此细胞内活性铁含量不足 叶绿素合成受 阻 造成叶片黄化 3 4 null 西府海棠 MalusmicromalusMakino 又称小果海 棠null海红 为蔷薇科 Rosaceae 苹果属 MalusMill 植 物 是一种落叶小乔木 既可作为珍贵的观赏树种装点 风景 又可作为果树产生经济价值null然而 在我国北方 部分地区 石灰性土壤的pH值偏高 对西府海棠的生 长构成了严峻挑战null西府海棠黄化现象已造成了重大 的经济损失null石灰性土壤中生长植株缺铁黄化程度与 叶片中螯合铁还原酶活性的关系暂未明晰null故此 以石 灰性土壤中生长的西府海棠为试材 探讨缺铁黄化程 度与叶片中螯合铁还原酶活性间的内在联系 对探索 西府海棠缺铁黄化病矫治时螯合铁还原酶最适环境具 有重要意义null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 试验研究 现代园艺 2025年第23期 null