LED补光灯对园艺作物生长的影响

LED补光灯对果蔬营养品质的影响  

果蔬含有的蛋白质、糖类、有机酸、维生素是对人体健康有益的营养物质。光质可通过调控VC合成与分解酶的活性影响植物中VC的含量，且对园艺植物体内蛋白质代谢和碳水化合物的积累有调控作用，红光促进碳水化合物的积累，蓝光处理有利于蛋白质形成，而红蓝光组合对植物营养品质的提高效果显著高于单色光。补充LED红光或蓝光能降低生菜体内的硝酸盐含量，补充蓝光或绿光能促进生菜可溶性糖的积累，补充红外光则有利于生菜体内VC的积累。补充蓝光能够促进番茄VC含量、可溶性蛋白含量的提高；红光和红蓝组合光处理对番茄果实中的糖、酸含量起到促进作用，并在红蓝组合光处理下其糖酸比最高；红蓝组合光则能促进黄瓜果实VC含量的提高。

果蔬所含的酚类物质、类黄酮类、花色苷等物质，不仅对果蔬的色泽、风味、商品价值有重要影响，同时具有天然的抗氧化活性，能够有效抑制或清除人体自由基。使用LED蓝光补光能使茄皮花青素含量显著提高73．6％，而使用LED红光、红蓝组合光则能提高类黄酮和总酚含量；蓝光则能促进番茄果实中的番茄红素、类黄酮和花青素的积累，红蓝组合光在一定程度上促进花青素的生成，但抑制类黄酮的合成；与白光处理相比，红光处理能够显著提高生菜地上部的花青素含量，但蓝光处理的生菜地上部花青素含量最低；绿叶、紫叶和红叶生菜的总酚含量在白光、红蓝组合光及蓝光处理下均有较大值，但在红光处理下均为最低值；补充LED紫外光或橙色光能够增加生菜叶片中酚类化合物的含量，而补充绿光可以提高花青素的含量。因此采用LED补光是调控设施果蔬营养品质的有效途径。

LED补光灯对植物延缓衰老的影响  

植物衰老过程中的叶绿素降解、蛋白质迅速丧失及RNA水解，主要表现为叶片衰老。叶绿体对外界光环境的变化十分敏感，尤其受光质影响显著。红光、蓝光和红蓝组合光有利于叶绿体形态建成，蓝光有利于叶绿体内淀粉粒的积累，红光和远红光对叶绿体发育具有负面效应。蓝光及红蓝组合光可促进黄瓜幼苗叶片叶绿素的合成，红蓝组合光还能延缓叶片叶绿素含量在后期的衰减，这种效应随红光比例的减小和蓝光比例的增加表现越明显。LED红蓝组合光处理下黄瓜幼苗叶片的叶绿素含量显著高于荧光灯对照和单色红、蓝光处理；LED蓝光能显著提高乌塌菜、青蒜苗的叶绿素a／b值。

叶片衰老过程中细胞分裂素（CTK）、生长素（IAA）、脱落酸（ABA）含量变化及多种酶活性发生变化。植物激素的含量容易受到光环境的影响，不同光质对植物激素的调控作用不同，并且光信号传导途径的初始步骤涉及细胞分裂素。CTK促使叶片细胞扩大，增强叶片的光合作用，同时抑制核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶和蛋白酶的活性，延缓核酸、蛋白质和叶绿素等的降解，因此能够显著延缓叶片衰老。光和CTK介导的发育调控之间存在相互作用，光能刺激内源性细胞分裂素水平的增加。当植物组织处于衰老状态时，其内源细胞分裂素含量下降。IAA主要集中在生长旺盛的部位，衰老的组织或器官中含量甚微。紫光能提高吲哚乙酸氧化酶的活性，低IAA水平则会抑制植物的伸长生长。ABA主要形成于衰老的叶片组织、成熟的果实、种子及茎、根部等部位，红蓝组合光下黄瓜和结球甘蓝的ABA含量均低于白光、蓝光。

过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）是植物体内较为重要且与光有关的保护酶，若植物衰老，这几种酶的活性将迅速降低。不同光质对植物抗氧化酶活性的影响显著，红光处理9天后油菜幼苗APX 活性显著升高，POD活性下降；红光和蓝光照射15天后番茄的POD活性分别高于白光20．9％、11．7％，绿光处理20天后POD活性最低，仅为白光的55．4％；补充4h蓝光可以明显提高黄瓜幼苗叶片可溶性蛋白含量、POD、SOD、APX、CAT 酶活性。此外，SOD、APX 活性随光照时间的延长而逐渐降低。蓝光、红光照射下的SOD、APX 活性下降缓慢但始终高于白光。红光照射使番茄叶片过氧化物酶、IAA过氧化物酶、茄子叶片IAA过氧化物酶活性明显降低，但引起茄子叶片过氧化物酶活性明显上升。因此，采用合理的LED补光策略可以有效延缓设施园艺作物的衰老，提高产量和品质。

LED光配方的构建与应用  

植物的生长发育受光质及其不同组成比例的影响十分显著，光配方主要包括光质配比、光照强度、光照时间等几个要素。由于不同植物对光的需求有所差异，而且在不同生长发育阶段对光的需求也会有所不同，因此需要对所栽培的作物进行最佳的光质、光照强度和补光时间组合。
光质配比 

与白光和单一的红、蓝光相比，LED红蓝组合光对黄瓜和结球甘蓝幼苗的生长发育表现出综合优势。红蓝光配比为8：2时，植株的茎粗、株高、植株干、鲜重、壮苗指数等显著提升，同时利于叶绿体基质、基粒片层的形成和输出同化产物。红蓝光配比为8：1处理下，黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积、壮苗指数、地上部和全株鲜质量最大，且幼苗叶片有较高的POD、APX活性；而红蓝光配比为6：3处理下，黄瓜幼苗根系活力、叶片可溶性蛋白、可溶性糖含量及净光合速率最高，且SOD活性相对较高。对红豆芽苗菜使用红绿蓝光质组合有利于其干物质积累，加绿光对红豆芽苗菜的干物质积累有促进作用，以红绿蓝光配比为6：2：1处理增长最明显；红蓝光配比为8：1处理下红豆芽苗菜下胚轴伸长效果最好，红蓝光配比为6：3处理下红豆芽下胚轴伸长抑制作用明显但可溶性蛋白含量最高。对丝瓜幼苗使用红蓝光配比为8：1的光照时，丝瓜幼苗处理的壮苗指数最大、可溶性糖的含量最高，使用红蓝光配比为6：3的光质时，丝瓜幼苗的叶绿素a含量、叶绿素a／b比值、可溶性蛋白含量最高。对芹菜使用红蓝光配比为3：1的光质时能够有效的促进芹菜株高、叶柄长、叶片数、干物质量、VC含量、可溶性蛋白含量及可溶性糖含量的提高；在番茄栽培中，增大LED蓝光比例促进番茄红素、游离氨基酸和类黄酮的形成，增大红光比例促进可滴定酸的形成；对莴苣叶片使用红蓝光配比为8：1的光照时，有利于其类胡萝卜素的积累，并有效降低其硝酸盐的含量并增加VC含量。