設施芽苗菜的光質調控

光質即不同波長的光譜,主要由最大輻射能量的波長和光輻射波長范圍決定。光質對植物光合作用和光形態(tài)建成具有調節(jié)作用。國內外已有學者應用LED進行光質調控,研究其對蘿卜(張歡等,2009)、豌豆(張立偉等,2010a;劉文科等,2012)、香椿(張立偉等,2010b)、小麥(Sood et al.,2010)、葉用萵苣(許莉等,2005)、油葵(張歡等,2014)等幼苗生長發(fā)育的影響,證實了光質對植物幼苗的生物學效應,涉及到的光質包括紅光、藍光、紫外光等。
國際上諸多的研究表明,光環(huán)境短時脅迫(如連續(xù)光照、強光)、光質調控和低溫處理都能提高芽苗營養(yǎng)品質(Oh等,2009;Wu等,2007)。Wu等(2007)對豌豆芽苗菜的研究表明,LED紅光和LED藍光分別控制豌豆苗的葉面積和質量增長。與白光相比,LED紅光顯著增加了莖長和葉面積,顯著提高β-胡蘿卜素含量和抗氧化酶活性;LED藍光顯著提高了幼苗的質量及葉綠素含量。
有研究發(fā)現(xiàn),對芽苗菜生長來說,光合作用所需的光照分為紅光與藍光兩種,兩種光質對葉綠素促進各有偏向,其中紅光偏向于形成更多的葉綠素a,藍光促進形成更多的葉綠素b,生產上以紅光藍光比為葉綠素a/葉綠素b比例的5:1或3:1為好。藍光使芽苗菜更脆嫩,紅光使芽苗菜產量更高、顏色更濃綠,兩者科學組合為最好的光質搭配模式(池田彰,1992)。

研究發(fā)現(xiàn),光質對芽苗植物的形態(tài)建成和部分營養(yǎng)品質有一定的調控作用(張歡等,2009),但光質對不同芽苗菜的影響不盡相同,如豌豆苗在黃光處理下發(fā)生徒長,而黑豆苗在藍光處理下的營養(yǎng)品質優(yōu)于紅光處理。與白光熒光燈(310~750nm)相比,LED紅光(658nm)處理下蘿卜芽苗菜(張歡等,2009)、香椿苗(張立偉等,2010)下胚軸長、子葉面積、植株干鮮質量均較大,且顯著高于對照,而且照射紅光658nm或藍光460nm處理均能促進幼苗的生長。
可見,LED光質對芽苗菜的形態(tài)建成有一定的調控作用,但光質對不同芽苗菜及同種芽苗菜的不同形態(tài)學指標的影響不盡相同(馬超等,2010)。比如,豌豆苗在黃光處理下發(fā)生徒長,而黑豆苗在藍光處理下的營養(yǎng)品質優(yōu)于紅光處理。紅光(波長集中在600-700nm)熒光燈處理(紅光、紅藍光、綠紅光)的紫蘇幼苗(Nishimura 等,2009)的干質量、葉片大小、葉片數(shù)均顯著高于無紅光熒光燈的處理(藍光、藍綠光、綠光)。
劉文科等(2012)以豌豆苗為材料,采用基質穴盤培養(yǎng)的方法,研究了不同LED光質處理(白光、紅光、藍光和紅藍光)對豌豆苗生長,光合色素(葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素)含量。結果表明,與白光相比藍光與紅藍光處理顯著提高了豌豆苗的地上部的生物量,而紅光對豌豆苗地上部生物量無影響。不同光質處理在豌豆苗根系生物量和總生物量指標上無顯著差異。

與白光處理相比,紅藍光處理顯著提高了豌豆苗葉片中葉綠素、葉綠素b的含量,但對類胡蘿卜素含量無影響。在4種處理中,紅光處理的葉綠素a含量最低,而藍光處理的葉綠素b最低,紅光和藍光處理莖葉中類胡蘿卜素含量間無差異,均顯著低于白光和紅藍光處理。
LED被認為是在芽苗菜培養(yǎng)中有廣闊應用前途的人工光源。中國學者率先開展了LED光源在芽苗菜栽培中應用的研究,取得了針對不同種類芽苗菜的光質參數(shù)。深入探究光量、光質、光周期的協(xié)調作用、光質參數(shù)的優(yōu)化、植物光形態(tài)建成機理以及光環(huán)境結合其他環(huán)境因素對植物生長發(fā)育的影響等問題,不僅是光生物學理論研究的熱點,也可為芽苗菜生產等設施栽培光環(huán)境調控技術的發(fā)展提供科學依據(jù)。李德紅等(2003)發(fā)現(xiàn)紅閃光對綠豆幼苗的生長發(fā)育有明顯影響。與普通的日光生長條件相比,經紅閃光(加普通綠光和藍光)處理的綠豆幼苗的莖生長比較快,而葉片生長比較緩慢;同時,葉片葉綠素含量較少,葉重也較輕。
結果表明,紅閃光使綠豆幼苗的干物質積累受阻,這種差別隨紅閃光處理時間的延長越來越明顯。此外,紅閃光還大大增強了葉的強度。所以,紅閃光處理不利于綠豆幼苗的生長發(fā)育。

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