一种利用LED光源快速有效降低不结球白菜硝酸盐含量的栽培方法与流程

本发明属于生物技术领域，涉及一种利用LED光源快速有效降低不结球白菜硝酸盐含量的栽培技术。

背景技术：

蔬菜是人们日常生活中不可缺少的植物性食物，它为人类提供多种必需的氨基酸以及丰富的维生素、矿物质和纤维素。同时，蔬菜也是一种硝酸盐含量较高的作物，是人类吸收硝酸盐的主要来源，尤其是茎叶类蔬菜。由于叶菜类多数为喜硝类植物，在硝态氮下才可能达到最大产量，再加上设施栽培中弱光环境的限制，因此更容易造成硝酸盐的累积。食物中的硝酸盐含量一直是人们十分关注的问题，尤其是蔬菜，硝酸盐含量的高低更被看作是蔬菜质量的一个重要指标。随着人们生活水平的提高，硝酸盐和亚硝酸盐对人体的影响越来越受到重视。若能从蔬菜自身角度出发，降低硝酸盐的积累，提高蔬菜对硝酸盐的利用率，则对蔬菜生产、人类健康以及氮肥利用率均有重大意义。因此，探索高效降低蔬菜硝酸盐累积的调控途径及其机理，对于提高我国蔬菜品质，保障食品安全，维护民众健康具有十分重要的意义。

青菜(Brassica campestris ssp.Chinensis Makino)又名不结球白菜、小白菜等，北方称油菜，是我国长江中下游及其以南地区的一种主要蔬菜，基本上以秋季生产为主，可以周年生产，周年供应。近十年来青菜已在全国普遍种植，有的季节成为当地的主要蔬菜。近年来，世界各地均广泛引种栽培，已逐渐成为世界性蔬菜，具有十分重要的经济和社会效益。因此,青菜的研究已引起国内外众多学者的高度重视。

技术实现要素：

本发明的目的在于合理调控设施光环境，提供了一种利用LED光源快速有效降低不结球白菜硝酸盐含量的栽培技术。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种利用LED光源快速有效降低不结球白菜硝酸盐含量的栽培方法，将长有8～16片真叶的不结球白菜在LED光源下连续光照下无土栽培处理10～48小时。

本发明所述的利用LED光源快速有效降低不结球白菜硝酸盐含量的栽培方法，具体包括以下步骤：

(1)、幼苗的制备：不结球白菜种子先放入清水中浸泡6～10小时，再放入清水浸泡的海绵育苗块中育苗，待幼苗两片真叶完全展开后，将幼苗移入装满营养液的水培箱中进行水培；其中，育苗条件为：自然光照条件下，温度20±2℃，光周期12h·d^-1，相对湿度控制在80％～90％；水培条件为：自然光照条件下，温度20±2℃，光周期12h·d^-1，相对湿度控制在80％～90％。

(2)、LED光源处理：不结球白菜生长至8～16片真叶时，在LED光源下连续光照下处理10～48小时，白天温度22～25℃，夜间温度18～20℃，光强设置为100～150μmol·m^-2·s^-1，相对湿度控制在60％～80％。

步骤(1)中，所述的营养液为霍格兰德营养液。本发明中对营养液使用量无特殊要求，只要保证营养供应可以满足生长需求即可；使用水培可以保证氮素供应均匀和数值精确，比固体基质更准确，从而降低不结球白菜中硝酸盐含量。

步骤(2)中，不结球白菜生长至10片真叶可食用且保证一定产量，因此，优选不结球白菜生长至10片真叶时，在LED光源下连续光照下处理。

所述的LED光源为白光(W)、单色红光(R)、单色蓝光(B)或红蓝4:1组合光(RB＝4:1)，优选为单色蓝光(B)或红蓝4:1组合光，进一步优选为红蓝4:1组合光。

优选的，在LED光源下连续光照下处理10～24小时。

进一步优选的，在LED光源下连续光照下处理24小时。

本发明所述的LED光源是由发光二极管灯和驱动调节器来控制光强和电流。可以根据不同的光源要求调节灯的组成。

和现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供了一种利用光源调控控制不结球白菜硝酸盐含量的方法，提高了白菜的品质，具有以下优点：1)试验效果稳定、清楚，植株生长健壮，在短时间内可以快速有效降低硝酸盐含量，提高安全品质；2)操作简单，效果好；3)节省能源环保。

本发明方法为开展与不结球白菜设施栽培有关的生物学研究和开发提供了新的途径和依据。

附图说明

图1为不同LED光源处理的能效指标；

图2为不同LED光源连续光照处理48小时不结球白菜叶片硝酸盐含量变化趋势；

图3为不同LED光源连续光照处理48小时不结球白菜叶片亚硝酸盐含量变化趋势；

图4为不同LED光源处理24小时对不结球白菜叶绿素含量的影响。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法，所述百分含量如无特别说明均为体积百分含量。

1、首先对不结球白菜四月慢进行LED光源处理，步骤如下：

(1)幼苗的制备：不结球白菜种子放入清水中浸泡8小时，放入清水浸泡的海绵育苗块中育苗，环境条件如下：自然光照条件下，温度20±2℃，光周期12h·d^-1，相对湿度控制在80％～90％；待幼苗两片真叶完全展开后，将幼苗移入装满霍格兰德营养液的水培箱中进行水培，水培条件和育苗条件相同。

(2)LED光源处理：待不结球白菜生长至10片真叶时，选取形态长势一致的幼苗进行光照处理。不结球白菜在LED光源下连续光照下处理48小时，白天温度22～25℃，夜间温度18～20℃，光强设置为120μmol·m^-2·s^-1，相对湿度控制在60％～80％。

2、光源：LED光源为白光(W)、单色红光(R)、单色蓝光(B)和红蓝4:1组合光(RB＝4:1)，以处理前为对照(CK)。LED光源是由发光二极管灯和一个驱动调节器来控制光强和电流。可以根据不同的光源要求调节灯的组成。

3、处理效果：

3.1连续光照处理48小时不结球白菜叶片硝酸盐含量变化趋势

见图2，试验结果发现，经过连续光照进行处理后，单色白光、单色红光、单色蓝光和红蓝4:1组合光处理下硝酸盐含量从处理开始至10h均快速下降，自第10h开始继续下降，到第24h小时出现一个显著低点，继续光照硝酸盐含量反而升高，但4个处理的上升趋势不同。红蓝4:1组合光处理下硝酸盐含量始终显著的低于同期其他三组LED光源处理下的硝酸盐含量，单色白光处理下硝酸盐含量始终高于同期其他三组LED光源处理下的硝酸盐含量。单色蓝光、红蓝4:1组合光处理下10h-48h内硝酸盐含量均低于单色白光、单色红光处理，且第24h的硝酸盐含量最低值明显低于单色白光、单色红光处理的最低值，特别是红蓝4:1组合光处理下10h～48h内硝酸盐含量不高于25.5μg/g，最低可到13.4μg/g左右，显著低于处理前的硝酸盐含量(50μg/g)。

3.2连续光照处理48小时不结球白菜叶片亚硝酸盐含量变化趋势

见图3，单色白光、单色红光、单色蓝光和红蓝4:1组合光处理下不结球白菜的亚硝酸盐含量呈不同趋势的变化，4个LED光源处理下，亚硝酸盐含量从处理开始至10h快速下降，连续处理10小时后，单色白光、单色红光处理下不结球白菜的亚硝酸盐含量随着光照时间增加而增加，在单色蓝光和红蓝4:1组合光处理下亚硝酸盐含量继续下降，在连续处理24小时后出现最低点，继续光照亚硝酸盐含量反而升高。单色蓝光和红蓝4:1组合光处理下亚硝酸盐含量的最低值分别为0.07μg/g、0.02μg/g，均低于单色白光、单色红光处理的最低值(分别为0.09μg/g、0.12μg/g)，且红蓝4:1组合光处理下亚硝酸盐含量始终显著的低于同期其他三组LED光源处理，在连续处理10h～48h内的亚硝酸盐含量不高于0.05μg/g，最低值在0.02μg/g左右，显著低于处理前的亚硝酸盐含量(0.16μg/g)。

3.3不同光源处理24小时对不结球白菜品质的影响

见表1，经过连续24h处理后，可溶性糖和可溶性蛋白含量在红蓝4:1组合光下最高，显著高于其它三个处理；谷氨酸含量在蓝光下最高，谷氨酸含量显著高于白光和红光处理，与红蓝4:1组合光处理没有差异；谷氨酰胺含量在白光下最高，但是四个处理之间差异不显著。

表1不同LED光处理24小时下小白菜碳氮代谢产物含量

3.4不同光源处理24小时对不结球白菜叶绿素含量的影响

见图4，与对照处理相比，红光处理下叶绿素含量最低，红蓝4:1组合光处理下叶绿素含量最高。且红蓝4:1组合光下叶绿素a/b比值最高，说明叶片抗逆性较强。

3.5不同光源处理24小时对不结球白菜氮代谢关建酶活性的影响

见表2，试验结果表明硝酸盐还原酶活性、亚硝酸盐还原酶活性以及谷氨酸合成酶在红蓝4:1组合光下最高，显著高于其它三个处理。其次是蓝光处理，白光下三种酶活性最低。

表2不同LED光处理24小时下小白菜叶片中氮代谢酶活力

综合试验结果发现，不结球白菜在霍格兰德营养液中进行无土栽培，4个处理下质量差别较小，在红蓝4:1组合光或单色蓝光处理下连续放置24小时后，不结球白菜的发育良好，植株生长健壮，可溶性糖、可溶性蛋白等营养物质含量较高；且能耗较低，利于节约成本；硝酸盐和亚硝酸盐含量较低。特别是采用红蓝4:1组合光连续处理24h，硝酸盐和亚硝酸盐含量显著低于其他三种光源处理，硝酸盐还原酶活性、亚硝酸盐还原酶活性以及谷氨酸合成酶显著高于其它三个处理，因此，设施栽培中可以采用蓝光连续照射24小时进行快速有效的处理，以达到提高不结球白菜安全品质的目的。