植物工厂是一种通过高精度环境控制在封闭设施内实现作物周年工厂化生产的高效农业系统,具有不受自然条件制约、单位面积产量高、土地利用率高、产品洁净安全等优点,被认为是未来解决人口增长、资源紧缺、环境污染、食物安全等问题的重要途径。营养液管理和光环境调控是破解植物工厂生产系统中运行成本高和能源负荷大等制约产业化瓶颈的两个关键技术。适宜的氮素水平和光照条件不仅是高产和优质蔬菜生产的保证,而且也关乎植物工厂生产体系中资源和能源利用效率及其应用前景。以往关于氮素或光照单一因素对蔬菜产量和品质影响的研究已有一些报道,但对于植物工厂中氮素营养与光环境互作对雾培蔬菜产量和抗氧化营养品质影响的研究较为薄弱。本文以生菜(Lactuca sativa L.)为材料,研究供氮水平与光质和光强互作、采收前光照调控方式等对雾培生菜氮素吸收、产量、营养及抗氧化品质的影响,旨在为蔬菜工厂化生产中氮素营养与光照条件的管控提供参考依据。取得的主要结果如下：(1)研究了供氮水平(4、8、16 mmol/L)与光质(红光、蓝光、红蓝光、白光)互作对雾培生菜产量和抗氧化品质的影响。结果表明,在相同光质条件下,相较于低氮(4 mmol/L)水平,中氮(8 mmol/L)水平条件下,雾培生菜生物量和净光合速率显著提高,但氮水平超过16 mmol/L时生物量和净光合速率出现显著下降,体内硝酸盐含量显著升高。随供氮水平的提高,雾培生菜体内的可溶性蛋白含量显著增加,可溶性糖含量下降,两者在8 mmol/L供氮水平时可维持较高含量。抗氧化物质(谷胱甘肽、总酚、类黄酮)含量和抗氧化活性(DPPH自由基清除率、FRAP值)均随供氮水平的提高显著下降,但抗氧化物质积累量在供氮水平为8mmol/L时达到最大。在同一供氮水平下,LED红蓝光下雾培生菜的生物量、全氮含量和净光合速率最高,硝酸盐含量处于较低水平,同时具有较高的可溶性糖、可溶性蛋白、抗氧化物质含量和积累量。这说明LED红蓝光为光源,同时供给8 mmol/L氮水平的营养液,可满足生菜对氮素和光照的需求,保持较高生长速率和生物量的同时,具有较高的营养品质和抗氧化活性。(2)研究了供氮水平(4、8、16 mmol/L)与光强(100 μmol·m-2·s-1,200 μmol·m-2·s-1,300 μmol·m-2·s-1,400 μmol·m-2·s-1 LED红蓝光)互作对雾培生菜产量和抗氧化品质的影响。结果表明,在相同光照强度条件下,随着供氮水平的提高,生菜的鲜、干重、净光合速率呈现先升高后降低的趋势,均在供氮水平为8mmol/L时达到最大值。随着供氮水平从4 mmol/L提高至8 mmol/L,雾培生菜体内的硝酸盐和可溶性蛋白含量显著升高,可溶性糖略有减少,继续提高供氮水平,硝酸盐和可溶性蛋白含量进一步升高,而可溶性糖含量显著减少。随着供氮水平的提高,雾培生菜体内的抗氧化物质含量和抗氧化活性显著降低,但抗氧化物质积累量在供氮水平为4 mmol/L和8 mmol/L时无显著差异。在同一供氮水平下,随着光强从100 μmol·m-2·s-1提高至300 μmol·m-2·s-1,生菜生物量、可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量显著增加,抗氧化物质的积累量和抗氧化活性显著增强,谷胱甘肽和类黄酮含量也呈上升趋势,体内氮素营养状况也得到改善,继续增加光照强度到400 μmol·m-2·s-1时,生菜的生物量、谷胱甘肽、总酚、类黄酮含量稍有降低,全氮、净光合速率、可溶性糖含量略有提高,但未达到显著水平。生菜体内硝酸盐含量随光照强度的增加而降低,但在光强为300 μmol·m-2·s-1和400 μmol·m-2·s-1间差异不显著。所以,综合考虑外观、产量、氮素营养状况、营养品质和生产成本等因素,选择光照强度为300 μmol·m-2·s-1的LED红蓝光为光源,并同步供给8 mmol/L氮素营养是适合于植物工厂内雾培生菜的氮素和光强管理方案。(3)研究了采收前1周降低光强对适宜供氮水平(8 mmol/L)下雾培生菜产量、营养及抗氧化品质的影响。结果表明,与持续采用LED红蓝光的光强为300μmol·m-2·s-1处理相比,采收前1周降低光照强度至200 μmol·m-2·s-1时,雾培生菜的生物量、净光合速率、以及硝酸盐、可溶性糖含量无显著变化,可溶性蛋白显著降低,叶片SPAD值、抗氧化物质含量及抗氧化活性则显著提高,并可显著降低能耗和节约成本。进一步降低光强则会导致生菜产量、净光合速率、可溶性糖和可溶性蛋白含量显著降低和硝酸盐高度积累。可见,在采收前把300μmol·m-2·s-1降低至200 μmol·m-2·s-1并不影响生菜产量,且显著提高抗氧化营养品质,可作为植物工厂雾培系统降低能耗和成本、提高生菜营养品质的有效措施。(4)研究了光强(200 μmol·m-2·s-1,300 μmol·m-2·s-1,400 μmol·m-2·s-1)和光质(红光、蓝光、红蓝光、白光)对雾培生菜硝态氮短期吸收和积累的影响。结果表明,不同光照强度和光质条件仅对根系吸收硝态氮的速率Vmax有影响,但并未改变其对硝态氮的亲和力Km。在光强为300 μmol·m-2·s-1时,生菜对硝态氮的吸收速率最大,硝酸还原酶活性最高,此时雾培生菜体内硝酸盐含量也处于较低水平。LED蓝光处理下雾培生菜对硝态氮的吸收速率最大,LED红蓝光次之；而硝酸还原酶活性则以LED红光处理下最高,LED红蓝光次之；体内硝酸盐含量从低到高依次为：LED红光、LED红蓝光、白光、LED蓝光。综上,光环境可通过影响雾培生菜的硝态氮吸收速率和硝酸还原酶活性调控生菜体内的硝酸盐含量,以300 μmol·m-2·s-1的光强和以LED红蓝光的光照条件为宜。