三种叶色生菜人工光水培氮营养及光质条件优化研究

摘要

植物工厂是水肥一体化管控的高效农业系统，为蔬菜生产环境的精确控制提供有效手段。但生产中采用的较高氮浓度栽培在实现高产的同时，亦带来了叶菜类的品质问题，如硝酸盐含量高，抗坏血酸、可溶性糖含量低等。这些问题在一定程度上降低了设施栽培蔬菜的市场竞争力，也阻碍了植物工厂在实际生产中的推广。因此，发掘适用于人工光植物工厂的提高叶菜品质的新手段具有重要的现实意义。同时，叶菜的实际生产过程中，因叶菜品种复杂多样，所需的生产环境存在差异，对不同类型叶菜适宜的生长环境进行有针对性的研究是必需的。本研究在温室条件下水培红叶生菜、紫叶生菜和绿叶生菜三种叶色生菜，观察三种生菜在不同氮营养条件、光环境以及不同氮形态与光环境组结合条件下，生长和品质的响应差异，以探讨三种叶色生菜人工光水培氮营养及光质条件需求差异。本研究所获结论包括以下5个方面。
　　1.三种叶色生菜产量受氮水平影响显著，地上部鲜重在10 mmol/L氮水平(N10)处理下高于5 mmol/L氮水平(N5)处理。N10处理下绿叶生菜和红叶生菜上部干重比N5处理都稍有提高，紫叶生菜相反。三种生菜营养品质受氮水平影响不显著;三种叶色生菜生物量和品质不同氮形态下差异显著，与5 mmol/L硝态氮结合5 mmol/L铵态氮(N5+A5)的处理相比，10 mmol/L单一硝态氮(N10+A0)处理三种叶色生菜地上部鲜重、地上部干重和根冠比显著降低。绿叶生菜和红叶生菜的总酚含量在N10+A0处理下略高，绿叶生菜抗坏血酸含量在N10+A0处理较高，红叶生菜和紫叶生菜中的总酚和抗坏血酸对氮形态的响应差异不显著。不同氮形态处理下，三种叶色生菜叶片的类黄酮和花青素含量无显著差异。
　　2.三种生菜产量和品质在不同单色光和红蓝组合光处理下差异显著。白光或1∶1的红蓝组合光下三种叶色生菜地上部鲜重最高，红蓝组合光处理下地上部干重最高。三种生菜总酚含量在红蓝组合光或白光下最高。三种生菜类黄酮和花青素含量红光下最低，花青素含量在红蓝组合光照射下最大。紫叶生菜和红叶生菜可溶性糖含量在红蓝组合光下最大，白光下最小，绿叶生菜相反;红蓝光1∶1(RBⅡ)的光质处理下三种生菜生物量积累最大，红蓝1∶2（RBⅢ）的光质处理下使生菜中酚类物质和花青素含量最高。
　　3.三种叶色生菜产量主要受光周期影响，营养品质指标受到光质和光周期的综合影响。延长光照时间显著提高了生菜叶面积和地上部鲜重，但光质对生菜地上部鲜重的影响不显著。光周期对绿叶生菜和红叶生菜总酚和类黄酮相对含量的影响因光质而异。延长光照时长，紫叶生菜总酚相对含量显著提高。光质和光周期对绿叶生菜和紫叶生菜花青素相对含量影响不显著。光周期对红叶生菜花青素相对含量的影响因光质而异。延长光照时长显著降低了三种生菜抗坏血酸含量。光周期对绿叶生菜和红叶生菜可溶性蛋白含量的影响因光质而不同，紫叶生菜可溶性蛋白含量受光质和光周期影响不显著。
　　4.以6种硝态氮(N)和铵态氮(A)组合(N15+A0、 N12+A3、N7.5+A7.5、N10+A0、N8+A2、N5+A5)水培紫叶生菜，研究其在LED红蓝组合光短期连续光照(SCL)后的品质提升效果:生菜地上部干重和根系干重在SCL处理后都显著提高。SCL处理前，不同氮营养处理下生菜总酚、类黄酮相对含量差异不显著。SCL处理后，不同氮营养条件下生菜总酚、类黄酮和花青素相对含量差异达到显著水平。SCL处理使生菜叶片、叶柄硝酸盐含量均显著降低，生菜叶片抗坏血酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量显著提高。
　　5.在密闭植物生长室中，以两种不同比例LED红蓝光为光源研究了弱光条件下光质与连续光照对水培紫叶生菜和绿叶生菜产量和品质的影响:与弱光条件相比，连续光照处理下绿叶生菜和紫叶生菜地上部鲜重及根系鲜重都显著提高;连续光照处理对紫叶生菜和绿叶生菜总酚和类黄酮含量的影响因光质而异;紫叶生菜抗坏血酸含量随光照时长增加而显著降低;光照时长对绿叶生菜可溶性糖含量的影响因光质变化而异;光质相同时，绿叶生菜可溶性蛋白含量在连续光照处理下显著降低。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景与意义

1．1．1 设施蔬菜水培研发与应用现状

1．1．2 设施蔬菜人工光栽培发展现状

1．1．3 人工光植物工厂蔬菜生产优势

1．1．4 人工光植物工厂蔬菜生产存在的问题

1．2 国内外研究进展

1．2．1 氮营养对水培叶菜生长和品质的影响

1．2．2 光质对水培叶菜生长和品质的影响

1．2．3 光强与光周期对蔬菜生长和品质的影响

1．3 研究内容与方法

1．4 技术路线

第二章 三种叶色生菜水培氮营养条件优化研究

2．1 材料与方法

2．1．1 材料

2．1．2 试验方法

2．2 结果与分析

2．2．1 氮水平对三种叶色生菜光谱吸收特性、生长发育及营养品质的影响

2．2．2 氮形态对三种叶色生菜光谱吸收特性、生长发育及营养品质的影响

2．3 讨论与结论

2．3．1 氮水平对三种叶色生莱光谱吸收特性、生长及营养品质的影响

2．3．2 氮形态对三种叶色生菜光谱吸收特性、生长及营养品质的影响

第三章 三种叶色生菜人工光水培光质条件优化研究

3．1 材料与方法

3．1．1 材料

3．1．2 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 LED光质对三种叶色生莱光谱吸收特性、生长及品质的影响

3．2．2 LED红蓝光比例对三种叶色生莱产量和光合色素含量的影响

3．3 讨论与结论

3．3．1 LED光质对三种叶色生莱光谱吸收特性、生长及品质的影响差异

3．3．2 LED红蓝光比例对三种叶色生莱产量和光合色素含量的影响差异

第四章 红蓝组合光及其光周期调控水培生菜产量品质效果的研究

4．1 材料与方法

4．1．1 材料

4．1．2 试验方法

4．2 结果与分析

4．2．1 弱光条件下光质与光周期对水培生菜生长与品质的影响

4．2．2 SCL对不同氮营养条件紫叶生菜生长和品质的影响

4．2．3 弱光条件下光质与连续光照对不同叶色生菜生长与品质的影响

4．3 讨论与结论

4．3．1 弱光条件下光质与光周期对不同叶色生菜生长与品质的影响差异

4．3．2 短期连续光照对不同氮营养水培紫叶生菜生长和品质的影响

4．3．3 弱光条件下光质与连续光照对水培生菜生长与品质的影响

第五章 全文结论

参考文献

致谢

作者简历