论文部分内容阅读
光环境调控是植物工厂的核心要素,随着半导体技术的快速发展,LED光源已广泛应用于植物工厂领域。当前,植物工厂LED光源以红(600-700 nm)、蓝(400-500 nm)光谱为主,主要是因为光合作用在红蓝波段的效率最高。除了为光合作用提供能量的红蓝光以外,植物正常生长也需要信号光谱的参与。UVA(315-400 nm)占自然界紫外波段的95%,但在众多的植物光谱学研究中有关植物对UVA的响应报道较少,UVA在植物工厂的应用更是处于空白。本研究为探讨UVA是否会对植物工厂内生菜生长发育起到促进作用以及采前UVA照射是否会延长生菜的贮藏保鲜期,共开展了三个试验。主要结果如下:1.不同强度UVA对生菜产量及品质的影响,以全光谱LED为背景光,红(600-700 nm)/蓝(400-500 nm)/黄绿(500-600 nm)/远红(700-750 nm)=18:4:2:1,使用了三个不同强度的长波紫外线LED光源(波峰在365 nm半波宽20 nm),分别为10(UVA-10)、20(UVA-20)和30(UVA-30)μmol·m-2·s-1。试验结果表明,与无UVA照射的对照组相比,UVA-10、UVA-20和UVA-30处理下生菜的叶面积分别增加了31%、32%和14%,地上部干重也分别增加了27%、29%和15%。经过UVA照射后大幅度提高了生菜叶片中次生代谢物质的含量,花青素的含量提高了25%-50%,抗坏学酸含量提高了60%以上,类黄酮含量提高了16%-38%。此外还发现,在UVA-30处理下,生菜出现了光胁迫反应,叶片的膜脂过氧化物丙二醛(MDA)含量上升,并且光系统Ⅱ的最大光能转换效率(Fv/Fm)值降低。2.不同UVA照射时长对生菜产量及品质的影响,背景光同试验1,试验分别在收获前5天(UVA-5Day)、10天(UVA-10Day)和15天(UVA-15Day)给予10μmol·m-2·s-1 UVA辐射。与无UVA照射的对照组相比,UVA-5Day、UVA-10Day和UVA-15Day的叶面积增加了15%-26%,并且其地上部干重分别增加了18%、32%和30%。与无UVA照射的对照组相比三个UVA处理的生菜叶片抗坏血酸含量提高了47%-63%,可溶性糖含量提高了22%-42%。经过UVA处理5天后花青素含量显著已经提高了17%。3.生长期照射UVA对鲜切生菜采后贮藏的影响,背景光同试验1,使用了两个不同强度UVA分别为10(UVA-10)和40(UVA-40)μmol·m-2·s-1,在采收时每株生菜选择5-6片成熟叶片剪下后用无菌塑封袋密封,放于恒温箱(16℃)中贮藏15天。试验结果表明与无UVA照射的对照组相比,在贮藏期第15天时,UVA-10处理的叶片失重率与相对电导率显著低于其他两个处理,叶片的呼吸跃变期要明显晚于其他两个处理,并且叶片光系统Ⅱ最大光能转换效率(Fv/Fm)值仍旧在0.7左右,远高于其他两个处理。在整个贮藏期内,UVA-10处理的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、抗坏血酸含量、可溶性糖含量和淀粉含量的下降速率明显低于其他两个处理,抗氧化系统酶活性高于其他两个处理,但多酚氧化酶活性显著低于其他两个处理。由以上三个试验可以得到结论,在植物工厂内补充照射UVA不仅可以促进生菜生物量的累积,还可以促进生菜叶片次生代谢物的累积。生菜对UVA的响应具有剂量饱和效应,在高剂量UVA照射下会对生菜产生胁迫作用。此外补充照射低剂量UVA可以提高叶片整体抗氧化能力,降低生菜在贮藏保鲜期内叶绿素的降解速率和细胞内电解质外渗,延缓生菜叶片褐变及营养物质流失的速率,提高生菜的采后保鲜期。根据本试验研究结果,在植物工厂光环境下10μmol·m-2·s-1 UVA辐射为最佳应用剂量。