與傳統(tǒng)的生長(zhǎng)系統(tǒng)相比，溫室植物栽培可顯著提高資源利用效率(土表、水和養(yǎng)分)，但光照成本仍然很高。LED(發(fā)光二極管)因其能夠提供不同光譜的能力而受到溫室培養(yǎng)研究人員的關(guān)注。在光譜學(xué)上，紅色和藍(lán)色區(qū)域通常被認(rèn)為是植物光合CO₂同化的主要能量來(lái)源。本研究旨在探討LED紅藍(lán)比(R:B)對(duì)室內(nèi)羅勒栽培資源利用效率的影響，并將光照生理反應(yīng)與產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)特性的變化聯(lián)系起來(lái)。

圖1.在具有不同R：B比或熒光燈下的羅勒植物生長(zhǎng)和資源利用效率

研究人員以熒光燈為對(duì)照(CK₁)，在5種不同的LED光照條件下，以0.5～4的R：B比率范圍(分別為RB_0.5、RB₁、RB₂、RB₃和RB₄)在生長(zhǎng)室中培養(yǎng)羅勒植物。通過(guò)小型多功能植物表型測(cè)量系統(tǒng)PlantExplorer測(cè)量植物光合熒光成像和葉綠素葉綠素含量(葉綠素指數(shù))。其中，光合光子通量密度為215μmol m⁻² s⁻¹，每天提供16小時(shí)。

圖2.(A)在光譜中具有不同R：B比的LED燈下生長(zhǎng)羅勒植物的鮮重，(B)葉綠素指數(shù)和(C)PSII量子效率(RB_0.5，RB₁，RB₂，RB₃和RB₄)

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與熒光燈相比，最大的生物質(zhì)生產(chǎn)與LED照明有關(guān)。盡管氣孔導(dǎo)度和PSII量子效率都有所降低，但采用RB₃可以提高產(chǎn)量和葉綠素含量，從而提高水和能源的使用效率。抗氧化活性遵循光譜響應(yīng)函數(shù)，與RB₃相關(guān)。與CK₁和RB≥2相比，低RB比(0.5)降低了幾種揮發(fā)物的相對(duì)含量。此外，植物的礦質(zhì)葉濃度(gg^-1DW)和植物中總含量(g plant^-1)受光照質(zhì)量的影響，導(dǎo)致用RB₃栽培的植物中氮、磷、鉀、鈣、鎂和鐵的積累量增加。相反，RB≤1時(shí)養(yǎng)分利用效率有所提高。

圖3.(A)抗氧化能力(FRAP)，(B)在LED光下生長(zhǎng)的羅勒植物總黃酮濃度

研究結(jié)果表明，RB₃為羅勒的室內(nèi)栽培提供了最佳生長(zhǎng)條件，促進(jìn)了其生長(zhǎng)、生理代謝功能以及資源效率利用方面的性能改善。

圖4.來(lái)自對(duì)照處理(熒光，CK₁)的倍數(shù)變化(RB_0.5，RB₁，RB₂，RB₃和RB₄)

來(lái)源：

Pennisi G, Blasioli S, Cellini A, Maia L, Crepaldi A, Braschi I, Spinelli F, Nicola S, Fernandez JA, Stanghellini C, Marcelis LFM, Orsini F and Gianquinto G (2019) Unraveling the Role of Red:Blue LED Lights on Resource Use Efficiency and Nutritional Properties of Indoor Grown Sweet Basil. Front. Plant Sci. 10:305. doi: 10.3389/fpls.2019.00305