鐘懷榮，郭煒，張燕，李德文，陳高

(1. 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心/山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100; 2. 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)村能源研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；3. 山東省水稻研究所，山東 濟(jì)南 250100)

隨著社會(huì)發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)蔬菜的需求從滿足量的供應(yīng)逐漸向追求內(nèi)在營養(yǎng)品質(zhì)轉(zhuǎn)換，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)由數(shù)量型向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變是發(fā)展的必然趨勢(shì)。低溫寡照導(dǎo)致設(shè)施反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)處于亞適宜或不適宜條件，難以獲得良好的產(chǎn)品質(zhì)量，人工補(bǔ)光技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

目前，人工補(bǔ)光技術(shù)的研究主要是從光照強(qiáng)度、光質(zhì)和補(bǔ)光方法等角度來探討光環(huán)境對(duì)作物生長、生理生化等方面的影響[1-7]。針對(duì)不同植物的高效補(bǔ)光途徑，張海輝等設(shè)計(jì)出了能夠根據(jù)植物的需要進(jìn)行調(diào)整的補(bǔ)光系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)精確補(bǔ)光提供了硬件支撐[8-10]。

本研究通過對(duì)室內(nèi)盆栽生菜進(jìn)行不同強(qiáng)度的光照處理，測(cè)定不同光照強(qiáng)度下生菜的形態(tài)指標(biāo)、生理生化指標(biāo)和產(chǎn)量，來衡量在各照度處理下生菜的品質(zhì)，從而確定最有利于生菜生長發(fā)育和形成良好品質(zhì)的光照條件。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料、儀器

試驗(yàn)材料是由瑞克斯旺種子公司生產(chǎn)的、在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室內(nèi)的72孔育苗穴盤中采用草炭、蛭石和珍珠巖按1∶1∶1配制的育苗基質(zhì)中培育的‘Levitro’品種生菜。

補(bǔ)光燈具是由濰坊恒信電器公司生產(chǎn)的XED氙氣燈。泰仕電子工業(yè)股份有限公司TES-1332A數(shù)位式照度計(jì)，V-1200型分光光度計(jì)，UV-5100型分光光度計(jì)。

1.2 試驗(yàn)方法

在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)上馬實(shí)驗(yàn)基地育苗，待出苗后，將幼苗連同育苗盤轉(zhuǎn)移到青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生物樓N312實(shí)驗(yàn)室，每兩天補(bǔ)水一次。4～5葉期將苗定植到1 m×0.6 m×0.15 m塑料栽培箱內(nèi)，按園土∶腐熟菇渣=2∶1配制栽培土，每個(gè)栽培箱中栽植3行，每行4株，行距23 cm，株距24 cm，澆足定植水。

通過調(diào)整補(bǔ)光光源和栽培箱距離控制光照強(qiáng)度，從9∶00到20∶00每隔30 min用照度計(jì)測(cè)定各處理的光照強(qiáng)度，以各次測(cè)量的平均值作為該日的平均光照強(qiáng)度，從而得到各處理的日平均光照強(qiáng)度。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)補(bǔ)光處理，以實(shí)驗(yàn)室自然光為CK，T1、T2、T3、T4、CK的日平均光照強(qiáng)度分別為8 219.1、6 418.0、4 715.6、2 732.5、910.5 lx。各個(gè)處理除了光照強(qiáng)度外，其他條件均相同。重復(fù)3次。

圖1 各處理光照強(qiáng)度的日變化

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

1.3.1 形態(tài)指標(biāo)的測(cè)定 定植前從試驗(yàn)材料中隨機(jī)選取4株生菜植株，用刻度尺分別測(cè)量株高、株幅、葉長，然后將葉長值帶入回歸方程：y=8.4302x-17.224(R2=0.8426，其中y是葉片的葉面積，x為葉長，R是相關(guān)性系數(shù)。此方程由測(cè)量50片葉的葉長、葉面積所得)計(jì)算各株生菜的葉面積。用電子天平測(cè)量各株生菜的地上部干鮮重和地下部干鮮重。之后每6天對(duì)各處理進(jìn)行一次株高、株幅、葉面積等形態(tài)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3.2 生理指標(biāo)測(cè)定 參考文獻(xiàn)[11]，采用95%的乙醇提取葉片中的葉綠素并用分光光度計(jì)測(cè)定葉綠素含量，考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)葉片組織中的可溶性蛋白含量，比色法測(cè)葉片組織內(nèi)抗壞血酸(維生素C)含量，TTC還原法測(cè)定根系活力，蒽酮比色法測(cè)葉片組織可溶性糖含量；采用對(duì)氨基苯磺酸(磺胺)比色法測(cè)葉片硝酸還原酶活性[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用DPS 7.05軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，用LSD法進(jìn)行多重比較和差異顯著性分析，用Microsoft Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照強(qiáng)度對(duì)生菜形態(tài)指標(biāo)的影響

由表1、表2、圖2、圖3可知，隨著處理時(shí)間的推移，各處理的株高、株幅、葉面積和葉片數(shù)等指標(biāo)均逐漸增大。其中T1處理生菜的各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)數(shù)值自定植后第6天起始終高于其他處理，而CK的各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)自定植后第6天起始終低于各補(bǔ)光處理，各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)數(shù)值的排序均為T1﹥T2﹥T3﹥T4﹥CK。表明在910.5～8 219.1 lx光強(qiáng)范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度的增加，生菜的株高、株幅及其葉面積、葉片數(shù)均呈增大趨勢(shì)。

表1 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜株高的影響 (cm)

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下同。

表2 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜株幅的影響 (cm)

圖2 不同光照處理下生菜葉面積隨時(shí)間的變化

圖3 不同光照處理下生菜的葉片數(shù)隨時(shí)間的變化

這與方舒玲等高光強(qiáng)抑制植物莖伸長的結(jié)論[13-15]不一致，原因可能是本試驗(yàn)補(bǔ)光處理的光照強(qiáng)度不高，光照強(qiáng)度較強(qiáng)的T1、T2處理沒有達(dá)到產(chǎn)生光抑制的程度，光照較弱的T4、CK處理生長后期甚至出現(xiàn)了株高、株幅、葉面積、葉片數(shù)等指標(biāo)停止增長的現(xiàn)象；也可能是所用試驗(yàn)材料不同所致。

2.2 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜生理生化指標(biāo)的影響

由表3和圖4～圖8可知，除根系活力外，T1處理生菜各項(xiàng)生理生化指標(biāo)數(shù)值均高于CK及其他各補(bǔ)光處理，CK的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)最低，各項(xiàng)生理生化指標(biāo)數(shù)值的排序均為T1﹥T2﹥T3﹥T4﹥CK；根系活力與其他生理生化指標(biāo)變化趨勢(shì)相反。表明在910.5～8 219.1 lx范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度的增加，生菜中的葉綠素、可溶性蛋白、抗壞血酸(VC)、可溶性糖含量及硝酸還原酶活性均呈增大趨勢(shì)。與Mortensen等[16]的研究結(jié)果一致，說明在弱光條件下，采取補(bǔ)光措施可提高生菜品質(zhì)，在910.5～8 219.1 lx范圍內(nèi)光照強(qiáng)度越大效果越明顯。

本試驗(yàn)中生菜根系活力隨著光照強(qiáng)度的增加卻呈下降趨勢(shì)，這與侯欣[1]等用黃瓜幼苗做試驗(yàn)材料的結(jié)論一致，原因可能是高光強(qiáng)處理的植株生長速度較快，隨著植株生長其根系老化程度提高，根系活力下降。

表3 不同補(bǔ)光光照強(qiáng)度對(duì)生菜葉片葉綠素含量的影響 (mg/g)

圖4 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜葉片可溶性蛋白含量的影響

圖5 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜葉片抗壞血酸含量的影響

圖6 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜硝酸還原酶活性的影響

圖7 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜根系活力的影響

圖8 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜葉片可溶性糖含量的影響

2.3 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜單株產(chǎn)量的影響

由表4可知，補(bǔ)光處理T1的生菜地上、地下部干、鮮重?cái)?shù)值均最大，CK最小，單株產(chǎn)量各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值的排序均為T1﹥T2﹥T3﹥T4﹥CK。表明在910.5～8 219.1 lx范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度的增加，生菜的地上、地下部干、鮮重均呈增大趨勢(shì)。說明在弱光條件下，采取補(bǔ)光措施可提高生菜產(chǎn)量，在910.5～8 219.1 lx范圍內(nèi)光照強(qiáng)度越大效果越明顯。

表4 不同光照強(qiáng)度對(duì)生菜形態(tài)的影響 (g)

3 討論與結(jié)論

光照是植物生長發(fā)育必不可少的條件，只有滿足植物生長發(fā)育對(duì)光照的需求才能保證產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在弱光條件下采取補(bǔ)光措施可提高生菜產(chǎn)量和品質(zhì)，在910.5～8 219.1 lx范圍內(nèi)光照強(qiáng)度越大效果越明顯。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的補(bǔ)光，不僅要考慮產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，還要根據(jù)植物對(duì)光照條件的需求做到節(jié)約成本、精準(zhǔn)補(bǔ)光[17]，這方面應(yīng)該是以后的努力方向和研究重點(diǎn)。