补光光照强度对室内盆栽生菜生长发育的影响

钟怀荣，郭炜，张燕，李德文，陈高

(1. 山东省农业科学院生物技术研究中心/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室，山东 济南 250100; 2. 黑龙江省农业科学院农村能源研究所，黑龙江 哈尔滨 150086；3. 山东省水稻研究所，山东 济南 250100)

随着社会发展和人民生活水平的提高，对蔬菜的需求从满足量的供应逐渐向追求内在营养品质转换，设施蔬菜生产由数量型向质量效益型转变是发展的必然趋势。低温寡照导致设施反季节蔬菜生产处于亚适宜或不适宜条件，难以获得良好的产品质量，人工补光技术应运而生。

目前，人工补光技术的研究主要是从光照强度、光质和补光方法等角度来探讨光环境对作物生长、生理生化等方面的影响[1-7]。针对不同植物的高效补光途径，张海辉等设计出了能够根据植物的需要进行调整的补光系统，为实现精确补光提供了硬件支撑[8-10]。

本研究通过对室内盆栽生菜进行不同强度的光照处理，测定不同光照强度下生菜的形态指标、生理生化指标和产量，来衡量在各照度处理下生菜的品质，从而确定最有利于生菜生长发育和形成良好品质的光照条件。

1 材料与方法

1.1 试验材料、仪器

试验材料是由瑞克斯旺种子公司生产的、在青岛农业大学温室内的72孔育苗穴盘中采用草炭、蛭石和珍珠岩按1∶1∶1配制的育苗基质中培育的‘Levitro’品种生菜。

补光灯具是由潍坊恒信电器公司生产的XED氙气灯。泰仕电子工业股份有限公司TES-1332A数位式照度计，V-1200型分光光度计，UV-5100型分光光度计。

1.2 试验方法

在青岛农业大学上马实验基地育苗，待出苗后，将幼苗连同育苗盘转移到青岛农业大学生物楼N312实验室，每两天补水一次。4～5叶期将苗定植到1 m×0.6 m×0.15 m塑料栽培箱内，按园土∶腐熟菇渣=2∶1配制栽培土，每个栽培箱中栽植3行，每行4株，行距23 cm，株距24 cm，浇足定植水。

通过调整补光光源和栽培箱距离控制光照强度，从9∶00到20∶00每隔30 min用照度计测定各处理的光照强度，以各次测量的平均值作为该日的平均光照强度，从而得到各处理的日平均光照强度。试验设4个补光处理，以实验室自然光为CK，T1、T2、T3、T4、CK的日平均光照强度分别为8 219.1、6 418.0、4 715.6、2 732.5、910.5 lx。各个处理除了光照强度外，其他条件均相同。重复3次。

图1 各处理光照强度的日变化

1.3 测定指标和方法

1.3.1 形态指标的测定 定植前从试验材料中随机选取4株生菜植株，用刻度尺分别测量株高、株幅、叶长，然后将叶长值带入回归方程：y=8.4302x-17.224(R2=0.8426，其中y是叶片的叶面积，x为叶长，R是相关性系数。此方程由测量50片叶的叶长、叶面积所得)计算各株生菜的叶面积。用电子天平测量各株生菜的地上部干鲜重和地下部干鲜重。之后每6天对各处理进行一次株高、株幅、叶面积等形态指标的测定。

1.3.2 生理指标测定 参考文献[11]，采用95%的乙醇提取叶片中的叶绿素并用分光光度计测定叶绿素含量，考马斯亮蓝G-250法测叶片组织中的可溶性蛋白含量，比色法测叶片组织内抗坏血酸(维生素C)含量，TTC还原法测定根系活力，蒽酮比色法测叶片组织可溶性糖含量；采用对氨基苯磺酸(磺胺)比色法测叶片硝酸还原酶活性[12]。

1.4 数据处理与统计分析

运用DPS 7.05软件进行试验数据的计算分析，用LSD法进行多重比较和差异显著性分析，用Microsoft Excel 2010作图。

2 结果与分析

2.1 光照强度对生菜形态指标的影响

由表1、表2、图2、图3可知，随着处理时间的推移，各处理的株高、株幅、叶面积和叶片数等指标均逐渐增大。其中T1处理生菜的各项形态指标数值自定植后第6天起始终高于其他处理，而CK的各项形态指标自定植后第6天起始终低于各补光处理，各项形态指标数值的排序均为T1﹥T2﹥T3﹥T4﹥CK。表明在910.5～8 219.1 lx光强范围内，随光照强度的增加，生菜的株高、株幅及其叶面积、叶片数均呈增大趋势。

表1 不同光照强度对生菜株高的影响 (cm)

注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。下同。

表2 不同光照强度对生菜株幅的影响 (cm)

图2 不同光照处理下生菜叶面积随时间的变化

图3 不同光照处理下生菜的叶片数随时间的变化

这与方舒玲等高光强抑制植物茎伸长的结论[13-15]不一致，原因可能是本试验补光处理的光照强度不高，光照强度较强的T1、T2处理没有达到产生光抑制的程度，光照较弱的T4、CK处理生长后期甚至出现了株高、株幅、叶面积、叶片数等指标停止增长的现象；也可能是所用试验材料不同所致。

2.2 不同光照强度对生菜生理生化指标的影响

由表3和图4～图8可知，除根系活力外，T1处理生菜各项生理生化指标数值均高于CK及其他各补光处理，CK的各项生理生化指标最低，各项生理生化指标数值的排序均为T1﹥T2﹥T3﹥T4﹥CK；根系活力与其他生理生化指标变化趋势相反。表明在910.5～8 219.1 lx范围内，随光照强度的增加，生菜中的叶绿素、可溶性蛋白、抗坏血酸(VC)、可溶性糖含量及硝酸还原酶活性均呈增大趋势。与Mortensen等[16]的研究结果一致，说明在弱光条件下，采取补光措施可提高生菜品质，在910.5～8 219.1 lx范围内光照强度越大效果越明显。

本试验中生菜根系活力随着光照强度的增加却呈下降趋势，这与侯欣[1]等用黄瓜幼苗做试验材料的结论一致，原因可能是高光强处理的植株生长速度较快，随着植株生长其根系老化程度提高，根系活力下降。

表3 不同补光光照强度对生菜叶片叶绿素含量的影响 (mg/g)

图4 不同光照强度对生菜叶片可溶性蛋白含量的影响

图5 不同光照强度对生菜叶片抗坏血酸含量的影响

图6 不同光照强度对生菜硝酸还原酶活性的影响

图7 不同光照强度对生菜根系活力的影响

图8 不同光照强度对生菜叶片可溶性糖含量的影响

2.3 不同光照强度对生菜单株产量的影响

由表4可知，补光处理T1的生菜地上、地下部干、鲜重数值均最大，CK最小，单株产量各项指标数值的排序均为T1﹥T2﹥T3﹥T4﹥CK。表明在910.5～8 219.1 lx范围内，随光照强度的增加，生菜的地上、地下部干、鲜重均呈增大趋势。说明在弱光条件下，采取补光措施可提高生菜产量，在910.5～8 219.1 lx范围内光照强度越大效果越明显。

表4 不同光照强度对生菜形态的影响 (g)

3 讨论与结论

光照是植物生长发育必不可少的条件，只有满足植物生长发育对光照的需求才能保证产品的产量和品质。本试验结果表明，在弱光条件下采取补光措施可提高生菜产量和品质，在910.5～8 219.1 lx范围内光照强度越大效果越明显。

农业生产上的补光，不仅要考虑产品产量和质量，还要根据植物对光照条件的需求做到节约成本、精准补光[17]，这方面应该是以后的努力方向和研究重点。