王芳 高芳云 呂順 夏玲 劉建平 鄭漢文 莊華才 李洪波 陳麗娜 郭全香

摘 ?要 ?為解決華南地區(qū)冬春季節(jié)蔬菜育苗缺光現(xiàn)象，采用不同比例紅藍(lán)光組合的LED燈（紅 ∶ 藍(lán)=7 ∶ 3，7R3B;紅 ∶ 藍(lán)=8 ∶ 2，8R2B;紅 ∶ 藍(lán)=9 ∶ 1，9R1B）進(jìn)行補(bǔ)光，以自然光為對(duì)照，探討不同光質(zhì)的LED燈補(bǔ)光對(duì)苦瓜、豆角、茄子和辣椒育苗的效應(yīng)。結(jié)果表明：不同的紅藍(lán)光組合LED燈補(bǔ)光對(duì)苦瓜、豆角、茄子和辣椒育苗具有一定的促進(jìn)作用，其中對(duì)苦瓜幼苗的鮮重、地下部分干物質(zhì)積累、葉綠素含量以及根系活力具有顯著的促進(jìn)效應(yīng);對(duì)豆角幼苗地下部分干物質(zhì)積累、葉綠素含量以及根系活力具有顯著的促進(jìn)效應(yīng);對(duì)辣椒和茄子的形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)均有顯著的促進(jìn)效應(yīng)，辣椒育苗的最適壯苗光源為9R1B，茄子育苗的最適壯苗光源為8R2B。

關(guān)鍵詞 ?蔬菜;育苗;LED;紅藍(lán)光;補(bǔ)光

中圖分類號(hào) ?S626 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ?A

Supplementing Light Effects of Light Emitting

Diodes（LEDs）on Vegetable Seedling

WANG Fang， GAO Fangyun， Lü Shun*， XIA Ling， LIU Jianping， ZHENG Hanwen，

ZHUANG Huacai， LI Hongbo， CHEN Lina， GUO Quanxiang

Dongguan Banana and Vegetable Institute，Dongguan，Guangdong 523061，China

Abstract ?To solve the missing light of vegetable seedling in winter and spring in South China region，the study investigated the effects of supplementary lighting of emitting diodes ?（LEDs） ?on the growth of vegetable seedling by using different proportions of red and blue combination LED（red ∶ blue=7 ∶ 3，7R3B;red ∶ blue=8 ∶ 2，8R2B;red ∶ blue=9 ∶ 1，9R1B）. Natural light was as the control. The results showed that red and blue LEDs were effective in promoting growth of bitter，cowpea，eggplant and chili seedlings. The fresh weight，dry weight of underground part，chlorophyll content and root activity of bitter seedlings were significantly promoted by using certain proportion of red and blue combination LED;Dry weight of underground part，chlorophyll content and root activity of cowpea seedlings were also significantly increased;All detection morphological and physiological indices of chili and eggplant seedling were significantly promoted;The most optimum light quality of chili seedling was 9R1B. The most optimum light quality of eggplant seedling was 8R2B.

Key words ?Vegetables;Seedling growth;LED;Red and blue;Supplementing lighting

doi ?10.3969/j.issn.1000-2561.2015.08.006

植物的生長是通過光合作用儲(chǔ)存有機(jī)物來實(shí)現(xiàn)的，因此光照對(duì)植物的生長發(fā)育影響很大。蔬菜的育苗是蔬菜栽培上的重要環(huán)節(jié)，連續(xù)的陰雨易造成幼苗光合作用不足，植株處于“饑餓”狀態(tài)，從而抑制秧苗的正常發(fā)育[1]。幼苗的健壯程度將直接影響植株的生長發(fā)育，并與作物的產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)，從而影響到當(dāng)季蔬菜的長勢和經(jīng)濟(jì)效益。華南地區(qū)全年光照分布不均勻，夏季處于陽光直接照射下，光照強(qiáng)度可達(dá)6～10萬lx，但在沒有太陽的陰天，光照強(qiáng)度只有0.1～0.5萬lx。在冬春季節(jié)，特別是1至4月多陰雨天氣，直接影響了蔬菜的栽培，尤其是設(shè)施大棚育苗缺光現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，增加光照是冬春季節(jié)育苗的關(guān)鍵，研究表明利用人工光源調(diào)控技術(shù)是培育壯苗的有效途徑[2-3]。發(fā)光二級(jí)管（light-emitting diode，LED）光源是冷光源，與傳統(tǒng)的光源相比，具有壽命長、光譜純、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，由于植物對(duì)可見光的吸收主要集中在400～ 510 nm的藍(lán)紫區(qū)和610～720 nm 紅橙區(qū)，因此使用紅色和藍(lán)色LED即可培養(yǎng)植物[4]。LED光質(zhì)對(duì)植物生長發(fā)育和形態(tài)建成具有顯著的效應(yīng)[5]。高藝等[6]研究不同光質(zhì)LED燈對(duì)絲瓜幼苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)LED光源能夠顯著提高絲瓜幼苗的壯苗指數(shù)，同時(shí)提高絲瓜幼苗的生理品質(zhì)。鄭胤建等[7]研究不同光質(zhì)LED燈對(duì)紅豆芽苗菜生長的影響，認(rèn)為不同紅藍(lán)光組合處理下，紅豆芽苗菜干、鮮重有所增加。崔瑾等[8]研究發(fā)現(xiàn)，不同的LED光質(zhì)對(duì)黃瓜、辣椒和番茄等共6個(gè)品種的幼苗生長影響顯著且存在差異，在苗期補(bǔ)充紅光或紅藍(lán)光可促進(jìn)黃瓜、辣椒和番茄幼苗的生長，有利于培育壯苗。申寶營等[9]研究發(fā)現(xiàn)，利用紅光LED進(jìn)行夜間延時(shí)補(bǔ)光能夠促進(jìn)黃瓜幼苗前期生長，紅藍(lán)混合光夜間延時(shí)補(bǔ)光可促進(jìn)黃瓜幼苗后期生長，提高壯苗指數(shù)。黃丹丹等[10]研究紅藍(lán)綠3種不同光質(zhì)的LED燈補(bǔ)光對(duì)番茄光合特性的影響，發(fā)現(xiàn)LED燈補(bǔ)光改變了番茄葉片的光合速率日變化規(guī)律，且紅燈和藍(lán)燈比綠燈更有利于增加番茄光合速率，促進(jìn)番茄葉片內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的積累。李海達(dá)等[11]研究發(fā)現(xiàn)，LED燈管補(bǔ)光能顯著提高櫻桃番茄果實(shí)的品質(zhì)。本研究在多陰雨的冬春季節(jié)，利用不同紅藍(lán)光配比的LED燈，對(duì)華南地區(qū)人們比較喜愛的苦瓜、豆角、茄子和辣椒等蔬菜的育苗進(jìn)行補(bǔ)光試驗(yàn)，旨在研究不同光質(zhì)的LED燈的補(bǔ)光效應(yīng)，篩選適合的壯苗光源，為華南地區(qū)多陰雨季節(jié)的設(shè)施蔬菜育苗補(bǔ)光技術(shù)提供參考依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

以苦瓜（美冠1號(hào)苦瓜）、豆角（廣茂油白豆角）、辣椒（抗夏王青椒F1）和茄子（紫光紅茄）為試驗(yàn)材料，試驗(yàn)于2013年在東莞市香蕉蔬菜研究所溫室大棚內(nèi)進(jìn)行。采用50孔穴盤（54 cm×28 cm×4.2 cm）育苗，育苗基質(zhì)采用進(jìn)口泥炭土。

補(bǔ)光燈采用50W的LED植物生長燈（上海旭特電子有限公司），紅藍(lán)光比分別為7 ∶ 3（7R3B）、8 ∶ 2（8R2B）、9 ∶ 1（9R1B），以自然光為對(duì)照，紅光波長為660 nm，藍(lán)光波長為460 nm。

1.2 ?方法

苦瓜和豆角于2013年11月18日播種，辣椒和茄子于2014年1月6日播種，每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)50株苗，每天補(bǔ)光時(shí)間為06：00～09：00和16：00～19：00，待幼苗長至4葉1心時(shí)進(jìn)行采樣調(diào)查。每個(gè)處理隨機(jī)抽取15株幼苗進(jìn)行以下指標(biāo)測量：株高（從基質(zhì)表面到生長點(diǎn)）、莖粗（游標(biāo)卡尺測量）、鮮重、干重（地上部干重、地下部干重）、壯苗指數(shù)（壯苗指數(shù)=莖粗/株高×全株干樣質(zhì)量[12]）、葉綠素含量[采用SPAD-502Plus便攜式葉綠素測定儀（柯尼卡美能達(dá)生產(chǎn)）測定葉片的SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值]、根系活力（采用TTC法測定[13]）。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用SPSS17.0軟件，數(shù)據(jù)分析及作圖采用Excel2003軟件。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?LED燈補(bǔ)光對(duì)苦瓜幼苗生長的影響

從表1可看出，采用紅藍(lán)光組合LED燈對(duì)苦瓜育苗進(jìn)行補(bǔ)光，可以有效提高苦瓜幼苗的鮮重、地下部干物質(zhì)積累、葉綠素含量及幼苗根系活力，并且差異達(dá)到顯著水平，其中隨著藍(lán)光比例的增加，幼苗的鮮重逐漸升高。補(bǔ)光增加了幼苗的株高和莖粗，但未達(dá)到顯著水平。從圖1-A可見，采用3種紅藍(lán)光組合LED燈補(bǔ)光，苦瓜的壯苗指數(shù)與對(duì)照沒有顯著的差異，其中9R1B處理下，壯苗指數(shù)最高，達(dá)到0.008 0。

2.2 ?LED補(bǔ)光對(duì)豆角幼苗生長的影響

從表2可看出，7R3B處理下豆角幼苗的地下部分干物質(zhì)積累相對(duì)于其他處理以及對(duì)照顯著提高。8R2B處理下，豆角幼苗的根系活力相對(duì)于其他處理以及對(duì)照顯著提高，而7R3B處理以及對(duì)照顯著高于9R1B處理，9R1B處理的幼苗根系活力最低。隨著紅光比例的增加，豆角幼苗的地上部分干物質(zhì)積累增加，葉綠素含量逐漸增加。7R3B處理下，豆角幼苗的株高最矮，8R2B處理下豆角幼苗莖粗最粗，但均未達(dá)到顯著差異。從圖1-B可見，采用3種紅藍(lán)光組合LED燈補(bǔ)光，豆角的壯苗指數(shù)均有所提高，但是與對(duì)照沒有顯著的差異，其中8R2B處理下，壯苗指數(shù)最高，達(dá)到了0.005 6。

2.3 ?LED補(bǔ)光對(duì)茄子幼苗生長的影響

從表3可看出，3個(gè)不同的紅藍(lán)光組合LED燈均有效地提高了茄子幼苗的鮮重、苗高、地上部分干物質(zhì)和地下部分干物質(zhì)積累、葉綠素含量以及根系活力，且與對(duì)照的差異均達(dá)到顯著水平。而8R2B處理下，茄子幼苗的莖粗達(dá)到最粗，且與其他處理以及對(duì)照之間的差異達(dá)到顯著水平，對(duì)照莖粗最小。隨著藍(lán)光比例的增加，茄子幼苗的苗高逐漸增高，鮮重，地上部分干重逐漸增加，根系活力逐漸提高。從圖1-C可看出，采用3種紅藍(lán)光組合LED燈補(bǔ)光，茄子的壯苗指數(shù)均有所提高，其中7R3B、8R2B處理與對(duì)照存在顯著的差異，在8R2B處理下，壯苗指數(shù)達(dá)到最高值（0.005 3）。

2.4 ?LED補(bǔ)光對(duì)辣椒幼苗生長的影響

從表4看出，3個(gè)不同的紅藍(lán)光組合LED燈均有效地提高了辣椒幼苗的鮮重、苗高、地上部分干物質(zhì)和地下部分干物質(zhì)積累、葉綠素含量以及根系活力，且與對(duì)照的差異均達(dá)到顯著水平。隨著紅光比例的增加，地上部分干物質(zhì)積累增加，莖粗逐漸增粗;隨著藍(lán)光比例的增加，辣椒幼苗的根系活力逐漸增加。從圖1-D可看出，采用3種紅藍(lán)光組合LED燈補(bǔ)光，茄子的壯苗指數(shù)均有所提高，與對(duì)照均有顯著的差異，且隨著紅光比例的增加，辣椒育苗的壯苗指數(shù)逐漸提高，在9R1B處理下，壯苗指數(shù)達(dá)到最高值（0.001 97）。

3 ?討論與結(jié)論

健壯的幼苗對(duì)于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的蔬菜具有決定性的作用，在多陰雨的冬春季節(jié)進(jìn)行蔬菜育苗常因缺光而導(dǎo)致弱苗，影響蔬菜的生長發(fā)育，進(jìn)而影響到當(dāng)?shù)厥卟说墓?yīng)。許多研究表明，不同比例的紅藍(lán)光組合LED燈對(duì)蔬菜的形態(tài)建成及生理特性具有顯著的影響，高藝等[6]研究不同紅藍(lán)光比例的LED燈對(duì)蔬菜育苗的影響，發(fā)現(xiàn)8R1B處理下，絲瓜幼苗的莖粗、全株鮮重、地上部鮮重顯著高于其他處理，且壯苗指數(shù)最大;謝景等[14]研究不同光質(zhì)LED燈對(duì)黃瓜幼苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)8R1B處理下，黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積、壯苗指數(shù)、地上部和全株鮮質(zhì)量均顯著高于6R3B及6R2G1B 2個(gè)處理，而6R3B處理下黃瓜幼苗根系活力顯著高于其他處理。本研究利用了3個(gè)不同組合的紅藍(lán)光對(duì)苦瓜、豆角、辣椒和茄子育苗進(jìn)行了補(bǔ)光試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同比例的紅藍(lán)光組合補(bǔ)光對(duì)這4種蔬菜育苗產(chǎn)生了不同程度的影響，其中，對(duì)苦瓜和豆角的形態(tài)指標(biāo)及生理指標(biāo)有一定的影響，但對(duì)其壯苗指數(shù)沒有產(chǎn)生顯著的促進(jìn)效應(yīng);對(duì)辣椒和茄子每個(gè)檢測的形態(tài)指標(biāo)及生理指標(biāo)均有影響，且多數(shù)指標(biāo)與自然光相比差異顯著，對(duì)其壯苗指數(shù)也具有顯著的促進(jìn)效應(yīng)?？梢姴煌氖卟朔N類對(duì)于補(bǔ)光效應(yīng)的響應(yīng)特點(diǎn)不同。

本研究中設(shè)置了紅藍(lán)光比例（R/B）7/3、8/2、9/1 3個(gè)處理，隨著R/B值的增加，豆角的株高增加，豆角和辣椒的地上部分干物質(zhì)積累增加，苦瓜及豆角的葉綠素含量增加，這與聞婧等[15]研究不同R/B值對(duì)黃瓜幼苗生長發(fā)育指標(biāo)的調(diào)節(jié)的趨勢較為一致。同時(shí)，研究也發(fā)現(xiàn)隨著R/B值的增加，茄子的株高逐漸降低，茄子的地上部分干物質(zhì)降低，苦瓜和茄子的鮮物質(zhì)積累降低，可見不同蔬菜種類對(duì)R/B值的響應(yīng)特點(diǎn)不一致。許多研究認(rèn)為藍(lán)光有利于莖的橫向加粗[16-17]，也有研究發(fā)現(xiàn)紅藍(lán)光組合有效提高了莖粗[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，一定比例的紅藍(lán)光組合可以有效提高辣椒、茄子的莖粗，隨著R/B值的增加，辣椒的莖粗增加，可見在一定的紅藍(lán)光比例下，紅光也有利于植物莖的加粗。

植物的根系作為植物的重要營養(yǎng)器官，與地上部分的生長關(guān)系密切，較高的根系活力有利于植物體內(nèi)同化物質(zhì)的積累轉(zhuǎn)化及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用[19-20]，因此其活性的高低直接影響地上部的生長發(fā)育及形態(tài)建成。本研究中，8R2B補(bǔ)光處理對(duì)豆角幼苗根系活力具有顯著的提高效應(yīng)，8R2B和9R1B補(bǔ)光處理對(duì)苦瓜幼苗根系活力具有顯著的提高效應(yīng)，7R3B、8R2B和9R1B補(bǔ)光處理對(duì)辣椒幼苗根系活力具有顯著的提高效應(yīng)，7R3B、8R2B和9R1B補(bǔ)光處理對(duì)茄子幼苗根系活力具有顯著的提高效應(yīng);同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著藍(lán)光比例的增加，茄子和辣椒的根系活力逐漸提高，可見在一定紅藍(lán)光比例范圍內(nèi)，藍(lán)光有利于提高辣椒和茄子幼苗的根系活力，這與前人的研究結(jié)論較為一致[3，21]。

光合色素含量可以反映植物光合能力，光合色素含量的增加有利于植物吸收更多的光能。前人研究結(jié)果表明，藍(lán)光促進(jìn)油麥菜[22]、番茄[23]等葉片葉綠素含量的增加，黃瓜幼苗的葉綠素含量隨著紅光比例的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢[15]，擬南芥葉綠素a、b含量隨著紅藍(lán)光比例的升高有降低的趨勢[24]。本研究中，在最高的藍(lán)光比例（7R3B）處理下，茄子的葉綠素含量最高;隨著紅光比例的增加，苦瓜和豆角葉片葉綠素含量逐漸增加;而辣椒葉片的葉綠素含量在3個(gè)紅藍(lán)光組合處理下幾乎沒有差異?？梢?，光質(zhì)對(duì)不同種類的蔬菜葉綠素含量的影響不同，這可能與植物內(nèi)部相應(yīng)的光受體調(diào)控作用有關(guān)。

根據(jù)前人研究，不同LED光質(zhì)對(duì)植物不同內(nèi)源激素的含量有著不同的影響[25]，且不同的LED光照強(qiáng)度和光照時(shí)間對(duì)植物的形態(tài)建成有一定的影響[26-27]。本研究中，在多陰雨天氣的季節(jié)，利用不同比例紅藍(lán)光組合的LED燈進(jìn)行補(bǔ)光，對(duì)辣椒和茄子培育壯苗具有顯著的促進(jìn)作用，對(duì)苦瓜和豆角培育壯苗具有一定的促進(jìn)作用，但是效果不顯著，原因可能是不同光質(zhì)對(duì)不同蔬菜的內(nèi)源激素調(diào)節(jié)作用不同，或者試驗(yàn)中的補(bǔ)光強(qiáng)度及時(shí)間尚不適宜，具體原因有待進(jìn)一步的研究。

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