《植物生理学报》 2019, 55(4): 466-474

LED红蓝光强对水培生菜生长以及有机碳和自毒物质分泌的影响

周成波, 刘文科^*, 查凌雁, 李宗耕, 张玉彬, 邵明杰, 李宝石

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室, 北京100081

通信作者：刘文科；E-mail: liuwenke@caas.cn

摘　要：

为了探明发光二极管(LED)红(R)蓝(B)光强对生菜(Lactuca sativa)生长的调控机理, 在密闭植物工厂内,以红蓝LED (红光:蓝光=4:1, 4R:1B)为光源, 研究了100 μmol·m^-2·s^-1(RBL1)、 200 μmol·m^-2·s^-1 (RBL2)和300μmol·m^-2·s^-1 (RBL3)光强对水培生菜生长和根系分泌物的影响。结果表明: RBL1处理下生菜生物量较低, RBL2和RBL3地上部生物量均较高, 地下部生物量以RBL3最高; 三个处理下生菜叶片净光合速率随处理光强增加而逐渐升高; 在根系的生长发育和形态结构方面以RBL3处理最佳, RBL1最低; RBL3处理下营养液中总有机碳(TOC)浓度较高, 而积累单位生物量(地上部和地下部)释放的有机碳量和单位根系表面积释放的有机碳量各处理之间无显著差异; 此外, 5种自毒物质分泌量在RBL1和RBL2处理下较低, 与这两个处理相比, RBL3下5种自毒物质均显著提高超过150%, 且生菜根系自毒物质分泌量依次为水杨酸>阿魏酸>苯甲酸>单宁酸>没食子酸。总之, 各处理水培生菜通过根系释放的有机碳量差异不大, 自毒物质以水杨酸含量最高。 LED红蓝光强为200 μmol·m^-2·s^-1时能够降低环境中自毒物质的含量, 同时促进生菜的生长, 降低光合产物在地下部的分配比例,以保证生菜产量。因此, 200 μmol·m^-2·s^-1的光强更适于植物工厂水培生菜的生长。

关键词：生菜; 水培; 光强; TOC; 自毒物质

收稿：2019-02-18   修定：2019-03-22

资助：国家自然科学基金面上项目(31672202)和中央级科研院所基本科研业务费专项(BSRF201702和BSRF201711)