不同光环境对番杏生长、光合特性及品质的调控

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番杏[Tetragonia tetragonoides(Pall.)Kuntze]又名新西兰菠菜、法国菠菜、洋菠菜等,番杏原产自澳洲、新西兰等国家,因其丰富的营养价值而出名,传入我国时间较短,未成规模化生产,且在自然环境下生长的番杏口感与品质均较低,严重影响了番杏的生产应用,因此给予适宜番杏生长的环境对其生长及品质提升均具有重要意义。目前,植物工厂栽培作为一种高效节能的新型设施栽培技术发展迅速,受到人们越来越多的重视,光环境的调控对植物生长与代谢同样起到至关重要的作用。本文就番杏作为试验材料,在植物工厂中利用LED光源设置了不同光照强度、光照时间以及红蓝光配比组合对番杏进行处理,分析不同光环境对番杏生长、光合特性及品质形成的影响,旨在找出适合番杏生长的最佳光照栽培环境。主要研究结果如下:(1)为筛选出在植物工厂条件下有利于番杏生长的最佳光照强度,本试验通过调节植物工厂中LED灯,设置了5个光照强度[50、100、150、200、250μmol/(m~2·s)]对番杏进行研究,45天后进行指标测定。研究结果表明:在光强150μmol/(m~2·s)处理下,番杏株高、茎粗、根长、叶面积、鲜重及含水量等农艺性状最佳,光合色素含量与净光合速率显著高于其他光强处理,同时该处理下番杏叶片中可溶性糖、可滴定酸、维生素C、可溶性蛋白、游离氨基酸、黄酮类化合物等物质含量均较高,硝酸盐含量显著降低,因此,150μmol/(m~2·s)光照强度可作为植物工厂中番杏生长所需光强的参考依据。(2)将上述实验筛选出的最适光强作为基础光强,另外设置5个光照时间(8/16 h、10/14 h、12/12 h、14/10 h、16/8 h)对番杏进行处理后发现,光照时间延长有利于番杏生长。16 h光照时间处理下番杏株高、根长、叶面积等形态指标增加,Fv/Fm与NPQ有所增加,生物活性物质与可溶性糖、可溶性蛋白、可滴定酸等品质含量也显著提高,纤维素含量较低,因此光强150μmol/(m~2·s)时,16/8 h光周期处理可有效促进番杏生长,提高番杏品质和口感。(3)在上述筛选出的光环境基础下设置3个红蓝光处理(8R:2B、5R:5B、2R:8B)与白光CK对照处理,研究结果表明,红蓝光配比下番杏生长均优于白光,且随红光比例增加,番杏各项指标呈不同程度增加,红蓝光配比为8R:2B时农艺性状最佳,光合色素含量较高,净光合速率与蒸腾速率最大,维生素C、可溶性蛋白及纤维素含量较高,硝酸盐含量显著低于白光处理,说明红蓝光配比为8R:2B处理可使番杏生长健壮。(4)不同栽培环境对番杏生长及品质调控的研究中,设置A、B两种番杏生长环境,A为上述实验中筛选出的最佳光强、光周期与红蓝光配比,B为番杏生长于自然环境,将两种栽培环境进行对比后发现,A处理下番杏生长、光合特性及品质提升均高于B,其中A处理下番杏叶片中可溶性糖为45.83 mg/100 g,低于B处理,矿质元素钙、镁及单宁与纤维素含量均显著高于B处理,说明A处理下番杏能够生长良好,有利于品质形成,B处理下番杏纤维素与单宁含量增加,影响口感,可造成一定经济损失。因此生产上建议将A处理(光照强度150μmol/(m~2·s)、光周期:16/8 h、红蓝光:8R:2B)作为提高番杏的产量与品质的参考依据。
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