不同强度UV-B对紫叶生菜生长及品质的影响

李聪聪 吉家曾 陈增举

摘要    为了探讨UV-B在植物工厂紫叶生菜水培种植中的应用，本试验在红蓝组合光中添加不同强度的UV-B，研究其对紫叶生菜生长及品质的影响。结果表明，随着UV-B强度的增加，紫叶生菜株高及地上鲜重受到显著抑制;高强度的UV-B辐射会降低紫叶生菜可溶性糖和VC含量，显著增加花青素及总酚含量，提高抗氧化能力。综上可知，UV-B辐射可以加深紫叶生菜颜色，但会抑制鲜重增长，可能需要进一步缩短辐射时间。

关键词    UV-B;紫叶生菜;生物量;营养品质

中图分类号    S636.2        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）15-0069-01                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    In order to study the application of UV-B in the hydroponic cultivation of red wave lettuce in plant factory， the growth and quality of red wave lettuce was studied by adding different intensities of UV-B in the red blue combination light in this experiment. The results showed that the plant height and fresh weight of red wave lettuce were significantly inhibited with the increase of UV-B intensity. Under high intensity， UV-B radiation could reduce the content of soluble sugar and VC， significantly increase the content of anthocyanin and total phenol， and improve the antioxidant capacity. In all， UV-B radiation could deepen the color of red wave lettuce， but could inhibit the increase of fresh weight， which may need to further reduce the radiation time.

Key words    UV-B; red wave lettuce; biomass; nutritional quality

紫外线根据波长的不同，由长至短可分为UV-A、UV-B和UV-C。臭氧层能够吸收波长短于300 nm的太阳辐射，所以只有少部分的UV-B能够到达地面。研究表明，植物的生长发育、形态结构、生理代谢、膜系统和类黄酮含量等会受到UV-B辐射的影响[1]。目前，LED灯已应用在大多数人工光植物工厂中。其中，LED红蓝光组合是植物工厂中基本使用的灯光组合[2]。随着紫外LED技术的逐渐成熟，UV-B对设施园艺作物品质的改善作用逐渐受到关注[3]。紫叶生菜色泽多变、营养价值高，是植物工厂中生产的一类重要蔬菜[4]。但目前关于UV-B对水培紫叶生菜的影响研究较少。有研究表明，UV-B照射可提高紫叶生菜的花青素含量及可溶性糖含量[5]。本试验以胭脂紫叶生菜为材料，通过在红蓝光LED光源中添加不同强度的UV-B，探讨UV-B对紫叶生菜生长、品质及颜色的影响，以期为UV-B在植物工厂生菜生产中的应用研究提供参考。

1    材料与方法

1.1    供试材料

供试生菜品种为胭脂紫叶生菜，购于山东寿禾种业。LED灯板由广州腾龙电子科技有限公司研发，含红光（650～660 nm）、蓝光（450～460 nm）和UV-B（310 nm±5 nm）3种光质，每种光质灯珠均匀分布，且可以单独调控光强。

1.2    试验方法

试验于2019年9月13日至10月22日在广州市八斗农业科技有限公司水培实验室进行。生菜种子采用海绵块播种，15 d后选择3叶1心、长势一致的幼苗移至水培槽（55 cm×37 cm×7 cm）中，每个水培槽种植6株。营养液选用华南农业大学叶菜B配方。試验共设4个处理，分别为UV-B 0.48 W/m2（T1）、0.64 W/m2（T2）、0.80 W/m2（T3）、0 W/m2（CK）。所有处理总光强均为200 μmol/（m2·s），红光蓝光比=4。栽培实验室温度保持在（25±1）℃，3种光质光照周期均为12 h/d，同时开关。每个处理3次重复，24 d后取样测定。

1.3    测定项目及方法

每个处理随机选取3株生菜，用刻度直尺测定株高（茎基部至最高处）、最大功能叶叶长及叶宽，用千分之一电子天平测量地上鲜重及地下鲜重;然后将鲜样在105 ℃干燥箱中杀青30 min，再置于75 ℃恒温烘箱中48 h，用电子天平称量地上干重及地下干重。根冠比为地下干质量/地上干质量。

硝酸盐含量测定采用紫外分光光度计法，可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法，VC含量测定采用钼蓝比色法[6]。花青素含量测定参考徐金瑞等[7]的方法，准确称取鲜叶片1.000 g剪碎，用20 mL pH值3.0的60%乙醇于60 ℃水浴中提取2 h后过滤，并用同样条件的提取剂定容至20 mL，于535 nm处测定吸光度值。总酚含量测定参考李  艺等[8]的方法。总抗氧化能力测定参照Benzie等[9]的方法（FRAP法）。

2    结果与分析

2.1    不同强度UV-B对紫叶生菜生物量的影响

由表1可知，随着UV-B强度的逐渐增加，紫叶生菜地上鲜重、地上干重、叶片数均先增加后减少，株高和地下干重均逐渐减少。其中，处理T1地上鲜重稍高于CK，处理T2、T3地上鲜重分别较CK减少29.18%和55.31%;处理T1地上干重较CK增加2.33%，处理T2、T3地上干重分别较CK减少18.60%和40.47%;处理T2、T3地下鲜重均较CK显著减少，但地下干重与CK差异不显著;处理T2、T3株高与CK差异显著;处理T3叶片数较CK显著减少。

2.2    不同强度UV-B对紫叶生菜营养品质的影响

由表2可知，随着UV-B强度的增加，紫叶生菜硝酸盐含量逐渐增加，处理T3硝酸盐含量较对照（CK）增加显著，增幅为109.31%;处理T1、T2可溶性糖含量与CK无显著差异，处理T3可溶性糖含量较CK减少22.84%;VC含量随UV-B强度的增加逐渐减少，处理T1、T2、T3分别较CK减少34.89%、58.34%、64.64%。

2.3    不同强度UV-B对紫叶生菜次生代谢物含量及抗氧化能力的影响

由表3可知，紫叶生菜花青素含量随UV-B强度的增加逐渐增加，处理T2、T3花青素含量分别较CK显著增加了172.5%和255.0%。处理T2总酚含量最大，较CK显著增加了31.58%;处理T3总酚含量次之，较CK增加了10.53%。处理T2抗氧化能力最强，较CK显著提高了29.52%;处理T3抗氧化能力次之，较CK提高了23.19%。

3    结论与讨论

研究表明，长时间高强度的UV-B辐射会抑制植物的株高生长[10-11]，不同强度的UV-B辐射均可显著降低观赏彩椒的株高[12]。本试验研究亦发现，随着UV-B强度的增加，紫叶生菜株高逐渐下降。Liu等[13]研究表明，节间缩短是UV-B辐射增强导致植株矮化的原因。许多作物受到高强度的UV-B辐射也会导致产量下降[14-15]。研究表明，UV-B辐射增强通过降解光合色素、破坏光反应等途径降低光合速率，从而影响作物的光合作用，最终导致植物干物质和产量的减少[16]。本试验研究发现，高强度的UV-B辐射会导致生菜产量降低。

齐  艳等[17]利用光强为5 W/m2的UV-B处理甘蓝幼苗6 h，花青素含量显著提高。周  华等[12]发现，添加一定比例的UV-B会增加观赏彩椒的花青素含量，提高观赏彩椒果实中的VC含量。本试验发现，长时间高强度的UV-B辐射会降低生菜的营养品质，但会增加紫叶生菜次生代谢物花青素和总酚的含量，增强抗氧化能力。植物能够吸收UV-B，在细胞内不断积累类黄酮和花青素等多种酚类化合物，消除活性氧，从而防御UV-B的伤害。

综上，在植物工厂人工红蓝光中增加一定强度的UV-B能够显著提高紫叶生菜的花青素含量，加深其颜色。但由于本试验采取的是全生育期照射，对紫叶生菜的鲜重及品质抑制比较明显。因此，下一阶段应研究在一定UV-B辐射强度下减少辐射时间对紫叶生菜的影响。

4    参考文献

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