为了探究红、 蓝光在番茄果实着色过程中的作用关系, 在人工光型植物工厂中采用岩棉种植微型番茄, 以各发育阶段番茄果实在不同LED红蓝光模式下的反射光谱为切入点, 通过对纯红光、 红蓝组合光以及不同间隔的交替光照射下番茄果实色相指标和反射光谱的分析, 研究了不同的红蓝光照射模式对番茄果实光谱特性及着色的影响。 结果表明: (1) R6h/RB2h(纯红光/红蓝组合光6 h/2 h)交替供光模式最有利于番茄果实中呈红色素(如β-胡萝卜素和番茄红素)的积累和叶绿素的分解, 最终促成番茄果实更早地转色; R(纯红光)供光模式作用效果仅次于R6h/RB2h; 相比之下, RB(红蓝组合光)供光模式不利于番茄果实呈红色素的积累和果实着色进程。 (2) 在促进番茄果实着色方面, 红光和蓝光之间既存在协同增强效应, 也存在信号串扰引发的削弱效应, 红光与红蓝组合光以一定的间隔进行交替辐射, 能最大化地发挥单一红光与红蓝混合光在番茄果实色素代谢及果实着色方面的积极作用。 (3) 转色期番茄果实红绿区域反射比(Red/Green)、 修正叶绿素吸收比指数(MCARI)、 光化学反射指数绝对值(|PRI|)等光谱参量所反映出的色素含量变化动态与Hue值所反映的番茄果实色相一致, 该时期番茄果实反射光谱特性与果皮着色有较高的统一性, 转色期番茄果实的反射光谱能够更好地反映番茄果实着色程度和着色进程。

在人工光型植物工厂中采用深液流水培法栽培叶用莴苣, 依托光谱时空分布可精准调控的智能LED光源系统, 应用电感耦合等离子体原子发射光谱技术(ICP-AES), 研究了5 min, 10 min, 15 min, 30 min, 60 min, 2 h, 4 h和8 h等不同间隔的红、 蓝光谱交替照射对叶用莴苣中K, P, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn和Cu等8种营养元素吸收和累积的影响。 结果表明: (1) 与同时照射模式相比, 所有的交替光谱处理均显著提高了叶用莴苣地上部生物量, 其中鲜重提高幅度约为18.6%~67.4%, 干重提高幅度约为5.1%~88.0%; 所有的交替红蓝光谱照射下叶用莴苣体内Mg, Fe和Zn元素的植株累积量均得到显著(p<0.05)地提高; 所有的红蓝交替光谱辐射处理均不同程度地降低了叶用莴苣植株中Ca元素含量。 (2) 间隔为5 min的红蓝交替光谱辐射下莴苣植株Fe元素含量显著高于其他任意处理, 较其他处理增加了38.87%~85.37%, 高频次的红蓝光切换照射刺激了叶用莴苣植株对Fe元素的吸收。 (3) 红蓝交替光谱辐射有利于提高叶用莴苣的能量利用效率, 与红蓝同时供光的RB处理相比, 所有交替处理均显著提高了叶用莴苣的光、 电能利用率, 提高幅度分别约为34.3%~87.5%和34.6%~87.9%; 其中, 间隔为4 h的红蓝交替光谱辐射下叶用莴苣植株的光、 电能利用率均最大, 分别为6.13%和2.01%, 除间隔为5和10 min的红蓝交替光谱辐射处理外的其他交替光谱处理下的植株光、 电能利用率均与处理间最大值无显著性差异。 (4) 叶用莴苣对K和Mg两种元素的吸收在红蓝光交替间隔为10 min, 15 min, 60 min及4 h等多个处理下呈现拮抗现象。 (5) R/B(30 m)处理下叶用莴苣中P, Ca, Fe和Mn等四种元素的含量水平均呈现处理间最低水平, 其中P和Ca元素含量水平显著低于对照。

在全密闭植物工厂中水培种植中药蒲公英, 以发射不同波段光谱的荧光灯及LED灯作为药材生长光源, 并结合ICP–AES技术分析了不同光谱条件对蒲公英无机元素吸收和积累的影响。结果表明: (１)相近的光合有效辐射(PAR)条件下, 单一红光R及混合光FLRB有利于水培蒲公英可食生物量的积累, 单一蓝光B处理下可食生物量最低;(2)荧光灯FL条件下蒲公英地上部分常量无机元素含量比值为K∶Ca∶P∶Mg∶Na=79.74∶32.39∶24.32∶ 10.55∶1.00, 微量无机元素含量比值为Fe∶Mn∶B∶Zn∶Cu=9.28∶9.71∶3.82∶2.08∶1.00;(3)峰值为660 nm的红光有利于蒲公英对Ca, Fe, Mn, Zn元素的吸收, Cu元素含量受光谱条件的影响不明显;(4)蒲公英地上部分对Ca, Na, Mn, Zn四种元素的积累量均在纯红光R下最高, 而对其余六种元素的积累量以混合光FLRB条件下最高。

在植物工厂全密闭环境中水培种植大速生生菜, 以光谱比例可调节的LED灯板为植物生长光源, 应用电感耦合等离子体原子发射光谱技术（ICP-AES）, 研究了红蓝LED组合光谱下生菜对K, P, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo等11种营养元素的吸收特性。 结果表明: （1）与叶绿素生理吸收波峰（峰值450和660 nm）对应的单一或组合光谱均可增强水培生菜根对Na, Fe, Mn, Cu, Mo元素的吸收能力, 且单一红光光谱的促进作用最为显著, 四种元素含量分别为荧光灯全光谱下的7.8, 4.2, 5.3, 11.0倍; （2）根对K和B元素的吸收量在荧光灯全光谱下达到最大分别为10.309 mg·g-1和32.6 μg·g-1, 而在红、 蓝单一或组合光谱下吸收能力降低; (3)单一蓝色光谱下根对Ca和Mg元素的吸收受到抑制, 分别比荧光灯对照降低35%, 33%; (4)生菜在30%蓝光+70%红光的光谱条件下生物量最高, 而在20%蓝光+80%红光条件下对Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, B七种元素的累积量达到最大值。 试验结果为水培生菜光源光谱选择及营养液配方调节提供了理论依据。

以叶用莴苣为试验材料, 应用ICP-AES等技术, 研究了不同光谱成分及其组合条件下生菜对矿质元素的吸收特性。 结果显示: （1）生菜常量、 微量矿质元素含量比约为Ca∶Mg∶K∶Na∶P=5.5∶2.5∶2.3∶1.5∶1.0, Fe∶Mn∶Zn∶Cu: B=25.9∶5.9∶2.8∶1.1∶1.0, 且LED及荧光灯处理下的生菜各元素含量均高于自然光, 差异显著; （2）生菜在红蓝组合LED光R/B=1∶2.75处理下对K, P, Ca, Mg, B元素的吸收量及累积量均达最大, LED及荧光灯红光均可显著促进生菜对Fe和Cu元素的吸收; （3）矿质元素含量较高及干物质积累量较高的处理均为LED灯R/B=1∶2.75和B/W=1∶1。