Hoffmann等(2015)發(fā)現(xiàn)，PAR強度在植物適應(yīng)UV中的輻射中的作用非常重要。因此，受強光照影響的特殊的形態(tài)學(xué)和生理學(xué)特征也受藍光的影響。作者認(rèn)為光譜中較大數(shù)量的藍光有利于UV輻射下植物適應(yīng)和恢復(fù)的能力。

結(jié)果表明，與UV脅迫下生長在低光強(PAR100)和低藍光數(shù)量(30％)的植物相比，UV脅迫下無論在較高光強下(PAR300)或者在高藍光數(shù)量下(62％)的植物表現(xiàn)出較好的光合能力(較高的光合速率、最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和較低的非光化學(xué)淬滅(NPQ)。

UV脅迫下生長在低光強(PAR100)和低藍光數(shù)量(30％)處理下的植物，其葉綠素含量、類胡蘿素含量因UV顯著降低。相反，在較高光強下或者在高藍光數(shù)量下的植物累積了較多的表皮黃酮醇。與高PAR效應(yīng)類似，結(jié)果表明高藍光比例啟動了特殊的生物化學(xué)和生理學(xué)過程，促進更好地適應(yīng)和恢復(fù)UV脅迫傷害。

植物工廠的一個重要特征是缺乏太陽光中的UV-A和UV-B輻射，UV缺乏條件下設(shè)施園藝作物的生物效應(yīng)尚不清楚，但伴隨臭氧層破壞太陽輻射中的UV-B強度提高，設(shè)施內(nèi)UV的變化及其生物效應(yīng)目前更不清楚。

一方面，植物工廠覆蓋材料保護了設(shè)施植物免受UV輻射的危害，但是，完全缺失UV輻射也帶來了生產(chǎn)負(fù)效應(yīng)。所以，調(diào)控植物工廠內(nèi)UV的輻射水平是十分必要的，但這種調(diào)控必須以生產(chǎn)需求和植物耐受響應(yīng)規(guī)律為依據(jù)。

B輻射常造成設(shè)施蔬菜的植株徒長，營養(yǎng)品質(zhì)低、色澤晦暗，味道不鮮等問題，還會阻礙植物色素的合成，不利于茄果類蔬菜生產(chǎn)。合理的UV-B輻射劑量能夠矮化植株，促進次生代謝產(chǎn)物如類胡蘿素的積累等作用，改善番茄果實品質(zhì)。但是UV-B高劑量暴露也會引發(fā)植物光合作用的一些響應(yīng)，如CO2吸收、光合電子傳遞鏈、暗呼吸、氣孔行為、色素含量和植物內(nèi)源激素含量，抑制植物的生長發(fā)育。UV-A也影響植物的生長發(fā)育，但生物學(xué)效應(yīng)較小。

為了解決蔬菜設(shè)施栽培中存在的這些問題，利用人工控制UV-B光源在設(shè)施內(nèi)補充UV-B輻射對于改善這些蔬菜的品質(zhì)，能夠取得良好的效果。另外人工光栽培蔬菜下以熒光燈和發(fā)光二極管燈，品質(zhì)調(diào)控問題必須依賴于補充UV-A和UV-B。

UV輻射在植物工廠中的應(yīng)用

設(shè)施園藝作物品質(zhì)是衡量其產(chǎn)品商品價值的重要指標(biāo)，國際上關(guān)于園藝產(chǎn)品營養(yǎng)學(xué)研究方興未艾。植物工廠中紫外光的利用與調(diào)節(jié)對保障優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)非常重要。應(yīng)用了人工控制UV光源在設(shè)施內(nèi)補充UV輻射技術(shù)，能減少使用化學(xué)方法來防止蔬菜徒長和改善蔬菜品質(zhì)，是生產(chǎn)綠色有機食品的重要保證，迄今對中長波紫外光補光對設(shè)施蔬菜營養(yǎng)品質(zhì)，尤其是抗氧化物質(zhì)的調(diào)控機制研究的報道較少，缺乏有效光環(huán)境管理與調(diào)控技術(shù)。

Li 和 Kubota(2009)發(fā)現(xiàn)熒光燈下不同LED光質(zhì)明期補光對生菜營養(yǎng)品質(zhì)有影響，加UV-A提高了花青素的含量11％。Caldwell和Briz(2006)研究了補充UV-A和UV-A+UV-B處理對八種綠野葉和紅葉生菜品種對類胡蘿卜素和葉綠素影響。

結(jié)果表明，UV-B增加了綠葉生菜類胡蘿卜素和葉綠素的含量，但降低了紅葉生菜中類胡蘿ト素和葉綠素含量。綠紅葉生菜響應(yīng)UV-A和UV-B輻射的差異可能是酚醛植物化學(xué)水平光依賴性變化。紅葉中UV誘導(dǎo)出相對于綠葉生菜顯著高的酚醛植物化學(xué)物質(zhì)可能降低了葉綠體中類胡蘿素的光保護需求。給大棚番茄補充照射UV-B。

給大棚番茄補充照射UV-B。結(jié)果表明，高劑量UV-B降低番茄紅素和維生素C的含量，低劑量UV-B可提高番茄紅素和維生素C含量。Tsormpatsidis等(2008)研究了不同UV輻射透過膜下生菜生長和花青素、類黃和酚類物質(zhì)的產(chǎn)生情況。膜包括UV完全透過膜、可透過320m、350nm、370m和380mm的膜，以及完全不透過UV輻射的膜。結(jié)果表明，在完全不透UV的膜下的生菜其生物量干重為生長在UV完全透過膜下的生菜的2.2倍；相反，完全透UV膜下生菜的花青素含量大是UV完全不透膜下生菜的8倍。

植物工廠UV人工光調(diào)控應(yīng)用及其策略

植物工廠UV人工光調(diào)控在實現(xiàn)設(shè)施園藝優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)方面具有很高的應(yīng)用價值，但應(yīng)用時應(yīng)針對作物種類、應(yīng)用目標(biāo)來選擇應(yīng)用劑量、照射時機以保證應(yīng)用安全。作物種類選擇上，設(shè)施蔬菜、藥用植物、花和果樹都可應(yīng)用；應(yīng)用目標(biāo)上主要控制植物的徒長和提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，比如提高蔬菜中抗氧化物質(zhì)的含量，增加藥用植物中次生代謝物質(zhì)的累積等，加快花葉片和花瓣中顯色物質(zhì)的合成累積等。

為了控制好紫外光調(diào)控效果，UV輻射的劑量必須控制好可采用短期小劑量應(yīng)用，間歇式反復(fù)照射、采前短期照射等方法減少使用劑量。燈具方面，目前市場能夠購買到的是UV燈管，但UV-LED光源將是UV光調(diào)控的優(yōu)選電光源，可精準(zhǔn)定位照射。

從安全角度而言，應(yīng)基于設(shè)施園藝作物生理需求和品質(zhì)調(diào)控目標(biāo)，制定合理的智能化光環(huán)境管理措施，規(guī)避UV對人體的暴露，使UV能夠發(fā)揮其品質(zhì)調(diào)控作用，提高設(shè)施園藝作物的商品價值和營養(yǎng)保健功能。比如，可采用夜晚補照，白天停止的辦法。