不同光質對櫻桃蘿卜生長發育的影響

陳增舉， 吉家曾， 譚曉文

(中山市八斗農業科技有限公司， 廣東 中山 528400)

引言

光照是影響設施園藝作物生長發育的主要環境因子之一，光照不足和光質分布不均等現象會直接影響植株的光合作用，導致產量、品質明顯降低[1]，而人工光源可以扭轉這種情況。近年來，LED被廣泛推廣并應用于設施園藝之中。與傳統光源相比，新型LED光源具有使用年限長、發光效率高、可精確調制光譜能量分布等諸多優勢[2]。

光質、光強、光周期是光照三要素，其中光質作為重要的光環境因素，近年來受到人們日益密切的關注，以紅藍復合光研究較多，主要表現為紅藍比≥1時促進植物的生長：7R∶3B處理更有利于生菜幼苗的生長[3]，在紅藍光(6∶1)下芹菜光合速率、蒸騰速率和氣孔導度均在最高[4]，70%R+30%B處理更利于櫻桃番茄幼苗的生長發育[5]；紅藍比<1抑制株高，生菜[6]、番茄和黃瓜[7]，但能夠提高植物品質：藍光占60%處理促進番茄果實中番茄紅素，可溶性固形物，游離氨基酸和類黃酮的形成[8]；紅藍光質比為1∶3最有利于茶葉功能成分的積累[9]。

櫻桃蘿卜是十字花科蘿卜屬的小型蘿卜，肉質細嫩、生長周期短、色澤美麗、營養價值高，深受人們的歡迎[10]。紅藍光是植物光合作用的主要吸收波段，不同光質對櫻桃蘿卜影響的研究較少。在植物工廠等園藝設施中進行櫻桃蘿卜栽培，收獲蘿卜的肉根鮮質量是栽培目標，也是重要的產量指標，根鮮重構成因素是如何響應光質進而影響產量(根鮮重)，目前研究少有分析。

因此，本試驗通過研究白光、不同光質(紅藍比例，紅藍+綠光)對櫻桃蘿卜生長的影響，試圖得出適合櫻桃蘿卜生長的光質條件，旨在為櫻桃蘿卜設施工廠化栽培和高產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年10月至11月，在某栽培實驗室內進行。試驗材料為特級荷蘭紅星櫻桃蘿卜，選擇1/2霍格蘭營養液進行水培。

1.2 試驗設計

以不同光質為試驗處理，分為7個處理：W(白光)、A(200藍光)、B(40紅光+160藍光)、C(80紅光+120藍光)、D(120紅光+80藍光)、E(200紅光)、F(96紅光+64藍光+40綠光)。櫻桃蘿卜進行常規水培育苗，四葉期進行處理，運用藍盤(長560 mm×寬370 mm×高80 mm)，每個處理9株，重復3次。光強為200 μmol·m-2·s-1，光周期12 h/12 h，用通氣泵間歇式供氧，在處理28 d后進行取樣測定。

1.3 測定指標及方法

株高(直尺測量)、株幅(直尺測量)、葉片數、葉面積(數格子法)、總鮮重(電子天平稱量)、地上部鮮重(電子天平稱量)、肉質根鮮重(電子天平稱量)、肉質根橫縱徑(游標卡尺測量)、肉質根體積(浸水法)、葉綠素(SPAD葉綠素儀)；蘿卜紅色素參考王啟明等[11]方法，稍作修改：將櫻桃蘿卜洗凈后，用刀片刮下蘿卜表皮，混合取樣，稱取0.2 g于試管中，加入60%乙醇溶液(pH=6)8 mL，密封避光靜置24 h后，在520 nm下測定吸光值。

1.4 數據處理

應用WPS2016和SPSS19.0軟件對數據進行顯著性分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同光質對櫻桃蘿卜株高、株幅、總鮮重的影響

由圖1可知，隨著紅藍比例的增加，櫻桃蘿卜株高呈增大趨勢。A、B、C為高藍光處理，其株高均小于W(對照)處理，且有顯著性差異，其中A處理下株高4.33 cm最低，減少了36.97%。D、E為高紅光處理，其株高均大于W(對照)處理，且有顯著性差異，其中D處理下株高9.77 cm最高，增加了42.21%。F為添加綠光處理，與W(對照)相比兩者株高相當，差異不顯著；與相同紅藍比例3∶2的D相比，F株高為7.13 cm，降低了27.02%，且有顯著性差異。株高由大到小進行排位：D>E>F>W>B>C>A。

圖1 不同光質下櫻桃蘿卜株高的變化情況Fig.1 Variation of cherry radish plant height under different light quality

株幅大小是植物的主要外部形態之一，由圖2可知，高藍光(A>B>C)下隨著藍光含量降低櫻桃蘿卜株幅呈先升后降趨勢。單獨藍光(A)處理與W處理下櫻桃蘿卜株幅大小相當，C處理下櫻桃蘿卜株幅最小，降低了16.31%。D、E處理株幅均比W(對照)處理高，且有顯著性差異，高紅光(D

圖2 不同光質下櫻桃蘿卜株幅的變化情況Fig.2 Variation of cherry radish plant width in different light quality

由圖3可知，隨著紅光含量增加櫻桃蘿卜總鮮重呈先升后降趨勢。其中B處理總鮮重7.41 g最低，相比W處理有顯著性差異，降低了47.82%；D處理總鮮重26.55 g最高，相比W處理差異顯著，增加了87.10%。紅藍比例相同下F(96紅光+64藍光+40綠光)處理與D(120紅光+80藍光)相比，F處理總鮮重降低，降低了51.11%。綜上，櫻桃蘿卜總鮮重由大到小排位：D>E>W>F>C>A>B。

圖3 不同光質下櫻桃蘿卜總鮮重的變化情況Fig.3 Changes of total fresh weight of cherry radish under different light quality

由圖4可以看出，隨著紅光比例(A

圖4 不同光質下櫻桃蘿卜生長情況Fig.4 Growth of cherry radish under different light quality

2.2 不同光質對櫻桃蘿卜葉片的影響

由表1可知，各處理間葉片數變化范圍在5～7片，變化幅度不大。但最大葉面積方面，隨著紅光占比增加，最大葉面積呈遞增趨勢，其中E處理葉面積40.67 cm2與W(對照)相比，增加了38.67%。最大葉面積由大到小排列依次為：E>D>W>F>C>B>A。葉綠素方面，W、B、C、D各處理間無顯著性差異，W和F處理間差異不顯著。而A和E處理與W(對照)相比，均有顯著性差異，說明單獨藍光、單獨紅光不利于葉綠素的合成。

表1 不同光質下櫻桃蘿卜葉片的影響

2.3 不同光質對櫻桃蘿卜肉質根生長的影響

由表2可知，隨著紅光量(A

表2 不同光質下櫻桃蘿卜肉質根生長指標的比較

櫻桃蘿卜由于呈球形，肉質根的橫徑和縱徑變化趨勢一致，隨著紅光量(A

蘿卜紅素與吸光值呈正相關，因此，吸光值大小可以反映出櫻桃蘿卜的蘿卜紅素含量高低。由圖5可知，蘿卜紅色素在光質下變化趨勢不一，但與W(對照)相比，其余處理下蘿卜紅色素的吸光值均降低。其中，添加綠光的F處理降幅最小，C處理降幅最大。

圖5 不同光質下櫻桃蘿卜的蘿卜紅素變化情況Fig.5 Changes of radish pigment in cherry radish under different light quality

2.4 不同光質下櫻桃蘿卜根鮮重與根鮮重構成因素相關性

由表3可知，不同光質處理下櫻桃蘿卜根鮮重與根鮮重構成因素之間存在不同程度的相關性，其相關性由大到小依次為總鮮重、根體積、根橫徑、株高、根縱徑、葉面積、葉片數、蘿卜紅色素、葉綠素。蘿卜紅色素和葉綠素因素與櫻桃蘿卜根鮮重呈正相關，但差異不顯著，其余8個因素與櫻桃蘿卜根鮮重呈極顯著正相關。外觀品質方面，蘿卜紅色素與葉綠素呈負相關、但不顯著，與其他因素呈正相關，也不顯著。

3 討論與結論

據前人研究發現，蘿卜生長和形態產生受光質的影響[12]。本研究對比了不同比例的紅藍處理對櫻桃蘿卜生長的影響發現，光強200 μmol·m-2·s-1下，D(120紅光+80藍光)處理下，櫻桃蘿卜株高、株幅、總鮮重等生長指標最佳，與W(對照)相比差異顯著，紅藍組合光質對櫻桃蘿卜生長有很大的影響。

單獨紅光處理(E)也能夠促進櫻桃蘿卜的生長，在株高、株幅、總鮮重等指標方面均比W(對照)要高，這一結果與文獻[13]中的研究表明“蘿卜在單獨紅光下能夠生長，但會造成植株徒長”不同，或許與研究方法、使用材料等不同有關。本研究結果也表明隨著紅光的增加櫻桃蘿卜的株高、株幅等生長指標呈先升后降趨勢，而且這些指標與根鮮重呈極顯著正相關，說明紅光能夠促進櫻桃蘿卜的植高、株幅等增加，提高根鮮重和產量，這一結論與Cope等[14]研究結果相似。

在蘿卜生長過程中，地上部與地下部的生長同步進行，且地上部的生長影響肉質根的膨大[15]。本研究表明，根鮮重與葉綠素呈正相關但不顯著，與葉片數、葉面積呈極顯著正相關，從葉片各種指標可以看出，隨著紅光的增加葉面積、葉片數呈遞增趨勢，說明紅光能夠促進地上部葉片生長，根鮮重得到極大提升。蘿卜肉質根的發育必須以健壯的蓮座葉作為基礎，葉片長勢越好，肉質根獲得營養也就越多，從而增加根鮮重，產量才能得到提高。

文獻[13]中的研究表明，補充藍光能夠促進非結構性碳水化合物在地上部和貯藏根的分配，從而促進貯藏根的增粗。從本研究也能得出這一結果，單獨紅光E處理下根徑和根體積都不如紅藍光組合的D處理，但隨著藍光增加櫻桃蘿卜的根徑、根體積等肉質根指標呈先升后降趨勢，說明在紅光基礎上增加適量的藍光能夠促進蘿卜的根徑和根體積增加，另外根徑、根體積與根鮮重呈極顯著正相關，進而提高櫻桃蘿卜的產量。不同紅藍光比例對蘿卜生長的影響可能是由于紅藍光影響植物體內激素的產生和分布。Drozdova 等[16]研究光質對蘿卜源庫關系的影響時發現純紅光提高地上部赤霉素濃度，從而提高庫活力，純藍光刺激細胞分裂素和生長素在下胚軸中的合成，促進下胚軸生長發育，而細胞分裂素經常被認為能夠刺激塊莖的形成。

在紅藍比3∶2基礎上添加綠光F處理(96紅光+64藍光+40綠光)與D(120紅光+80藍光)相比說明：綠光不利于肉質根的生長，降低了櫻桃蘿卜的根鮮重，產量下降。

作為天然色素，蘿卜紅色素具有安全系數大、營養價值高、生產成本低的特點，被廣泛應用于食品、化妝、醫藥等領域[17]。另外，蘿卜紅色素能夠提高櫻桃蘿卜外觀品質。因此，探討不同光質對蘿卜紅色素的影響是必要的。本研究表明，不同光質對蘿卜紅色素有一定的影響，紅藍光組合不利于蘿卜紅色素的合成，添加綠光后蘿卜紅色素含量又達到W(對照)水平，但變化趨勢不一。蘿卜紅色素與葉綠素呈負相關、但不顯著，與其他因素呈正相關、也不顯著，說明與其有關的潛在指標還有待探究。

綜上所述，高比例紅光極大提高了櫻桃蘿卜株高、株幅等指標，提高了肉質根的鮮重。在設施栽培中，采用光配比為D(120紅光+80藍光)照射或者補光處理，對于產量有顯著促進作用。照射W(白光)或者添加一定綠光對于櫻桃蘿卜外觀著色有一定的積極效果。