光是植物生长过程中的重要因素之一,参与着植物从种子萌芽、生长、发育到开花结果的各个过程,而光主要以光质、光强、光周期这几种形式影响着植物生长,其中光质为最重要的因素。因此,研究不同光质对植物生长的影响具有十分重要的意义。植物工厂作为设施农业发展的高级阶段,以高度密集的技术精准控制植物生长发育的环境,实现了短周期、高产量、高品质、可循环的生产过程,目前世界上越来越多国家投入到植物工厂技术的研发中。LED灯作为一种新型照明光源,与传统光源相比具有体积小,发热少,效率高,光谱精准等优点。因此,LED灯目前已经成为大多数植物工厂首选的灯源。本文以药食两用的蔬菜紫背天葵为研究对象,选用波长分别为660nm,446nm,525nm的红光、蓝光、绿光LED为光源,设计了以光质为单一变量的两期紫背天葵实验(下文称实验一、实验二),光质设置如下(比例均为红光:绿光:蓝光):(1)10:0:0、(2)7:0:3、(3)5:2:3、(4)3:2:5、(5)3:0:7、(6)0:0:10,对照组为荧光灯,下文以纯红光、R7B3、R5G2B3、R3G2B5、R3B7、纯蓝光指代此6个处理。实验一设置以上6个不同光质实验组与1个对照组,将紫背天葵培养28天后测量其外在生长势以及4个生化指标含量,研究不同光质对紫背天葵生长以及品质的影响。实验二以实验一培养28天后的紫背天葵为材料继续实验,将第1、6组,第2、5组,第3、4组内的紫背天葵交换培养箱(即保持其他因素不变,光质与实验一相反)进行实验,研究不同光质对紫背天葵生长以及品质的影响是否具有可逆性。主要研究结果如下:(1)不同光质对紫背天葵生长的影响。在相同光强、光照时间、温度、湿度的条件下,红蓝混合光对紫背天葵除株高以外的外在生长势具有显著促进作用;纯红光对紫背天葵的鲜重与下胚轴长度具有促进作用,而抑制了干重、茎粗的增长;纯蓝光对鲜重与干重具有相反的作用,抑制了整株鲜重与地上部鲜重,但促进了整株干重与地上部干重,促进了根系鲜重增长,抑制了根系干重增长,显著抑制了紫背天葵茎粗与下胚轴的增长;绿光促进紫背天葵干重的增加,抑制了鲜重的增加,这一点上刚好与纯红光的作用相反,另外绿光对紫背天葵的茎粗与下胚轴的作用取决于处理中红蓝光的比例,R5G2B3处理的紫背天葵具有最长的下胚轴,而R3G2B5处理则抑制了下胚轴伸长,类似的,R5G2B3处理促进茎粗增大而R3G2B5显著抑制茎粗增大;对于紫背天葵的株高这一生长指标,仅纯红光处理对其具有显著促进作用,本实验中其它光质处理均显著抑制了紫背天葵株高的增长。(2)不同光质对紫背天葵品质的影响。在相同光强、光照时间、温度、湿度条件下,红蓝混合光促进了紫背天葵中花青素、可溶性蛋白、可溶性糖的积累,同时抑制了致癌物质硝态氮的积累,这表明红蓝混合光有利于紫背天葵品质的提高;纯红光促进了紫背天葵中花青素与可溶性糖的积累,对可溶性蛋白与硝态氮影响不大;纯蓝光则显著促进了花青素与可溶性蛋白质的积累,同时也增加了紫背天葵中硝态氮的含量,纯蓝光处理组的紫背天葵可溶性糖含量低于对照组,且达到显著水平;绿光可以促进紫背天葵可溶性蛋白质含量的提高,绿光与不同比例红蓝混合光共同照射紫背天葵,其对花青素、可溶性糖、硝态氮的影响也不同。R3G2B5处理提高了紫背天葵中花青素与可溶性糖的含量,但同时硝态氮的积累也比对照组更多,R5G2B3处理在提高紫背天葵可溶性糖含量的同时减少了硝态氮的含量,但显著抑制了花青素的积累。(3)不同光质对紫背天葵生长的影响的可逆性。实验二得到的结果如下:纯红光、纯蓝光处理对紫背天葵的整株鲜重、地上部鲜重、整株干重、地上部干重、株高、茎粗、下胚轴长度的影响具有可逆性;R7B3、R3B7处理对紫背天葵鲜重、干重、株高、下胚轴长度的影响具有可逆性;R5G2B3、R3G2B5对紫背天葵干重、株高、下胚轴长度的影响具有可逆性。(4)不同光质对紫背天葵生长的品质的影响的可逆性。纯红光、纯蓝光对紫背天葵的花青素含量、可溶性糖含量、蛋白质含量、硝态氮含量的影响具有可逆性;R7B3、R3B7处理对紫背天葵花青素含量、可溶性糖含量、硝态氮含量的影响具有可逆性;R5G2B3、R3G2B5对紫背天葵的花青素含量、可溶性糖含量、蛋白质含量、硝态氮含量的影响具有可逆性。本文的研究表明红蓝混合光是适合紫背天葵的生长的光质环境,其中以70%蓝光,30%红光组合效果最佳,对紫背天葵的外在生长势及品质具有显著促进作用,对紫背天葵的量化生产以及相关保健品的开发具有重要意义。另外本次实验中发现,不同光质对紫背天葵的影响具有可逆性,对探寻紫背天葵不同时期最佳的培养光质配比提供了一种新的思路,即利用光质对紫背天葵影响的可逆性使紫背天葵达到更好的品质。