高義卓 向鏡 葉天承 孫凱旋 陳惠哲 張玉屏張義凱 王亞梁 王志剛 張運(yùn)波

（1 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中游作物綠色高效生產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（部省共建）/長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；2 中國(guó)水稻研究所，杭州 310006；第一作者：15353871810@163.com；*通信作者：yzhang@yangtzeu.edu.cn；xiangjing@caas.cn）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移，傳統(tǒng)的手工插秧種植已不能適應(yīng)現(xiàn)代稻作技術(shù)發(fā)展，加上農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)的不斷提高，育秧機(jī)插正迅速發(fā)展成為主要的水稻種植方式[1-3]。良好的育秧技術(shù)是保證機(jī)插效果的重要前提，目前國(guó)內(nèi)外機(jī)插水稻主要育秧方式有大棚旱田育秧和溫室立體育秧。但大棚育秧效率不高，且育秧成本較大[4]。而溫室立體育秧可提高水稻育秧標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化和工廠化水平，大幅提高機(jī)插育秧中心的供秧能力，降低農(nóng)戶(hù)育秧帶來(lái)的爛秧風(fēng)險(xiǎn)，推進(jìn)水稻生產(chǎn)和機(jī)插的規(guī)?；潭萚5]。

但立體育秧受設(shè)施遮光和不良天氣條件的影響，幼苗處于弱光環(huán)境下生長(zhǎng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)發(fā)育受阻和秧苗素質(zhì)下降，從而影響水稻機(jī)插效果[6]。大棚和溫室育秧利用施肥、水分管理和噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等措施來(lái)進(jìn)行育秧調(diào)控[7]。多效唑等生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑降低秧苗內(nèi)源生長(zhǎng)素的水平，明顯減弱秧苗頂端生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)矮壯。但不同水稻品種對(duì)多效唑的敏感性有差異，使用量過(guò)少時(shí)控高效果不好，過(guò)量使用則易使秧苗生長(zhǎng)受到過(guò)度抑制，影響后期生長(zhǎng)。另外，多效唑在土壤中的殘留時(shí)間很長(zhǎng)，連續(xù)使用會(huì)在農(nóng)田土壤中累積，對(duì)后茬作物產(chǎn)生不良影響[8-10]。因此，如何采用更加環(huán)保有效的方式來(lái)增強(qiáng)水稻秧苗素質(zhì)是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

研究表明，光對(duì)水稻各時(shí)期的生長(zhǎng)發(fā)育均有顯著影響[11-13]，而發(fā)光二極管（light emitting diode, LED）作為新型照明光源具有節(jié)能環(huán)保、能效高的優(yōu)點(diǎn)，并且影響植物的光形態(tài)建成及光合作用，目前在植物生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛[14-16]。針對(duì)水稻機(jī)插育秧過(guò)程中秧苗受到設(shè)施遮光產(chǎn)生光照不足、秧苗素質(zhì)差的問(wèn)題，本研究通過(guò)設(shè)置不同紅藍(lán)光配比（R/B）的LED 光源進(jìn)行補(bǔ)光處理，研究其對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響，為進(jìn)一步完善水稻工廠化育秧技術(shù)和機(jī)械化栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

不同LED 光源處理育秧試驗(yàn)在中國(guó)水稻研究所溫室大棚內(nèi)進(jìn)行，供試品種為秈型雜交稻揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)和秈粳雜交稻甬優(yōu)12。采用水稻商品化專(zhuān)用育秧基質(zhì)育秧，秧盤(pán)選用內(nèi)徑規(guī)格為58.0 cm×28.0 cm 的可疊育秧盤(pán)，播種前先浸種2 d，種子露白后播種，每盤(pán)播種量為70 g 干谷，疊盤(pán)48 h 出苗，芽長(zhǎng)約1 cm 后將秧盤(pán)置于不同藍(lán)、紅光配比的LED 燈下，LED 燈板離秧盤(pán)盤(pán)面40 cm。設(shè)置3 個(gè)LED 燈光質(zhì)配比，包括純藍(lán)光（L1）、純紅光（L2）和藍(lán)紅光5∶5（L3），以及不采用LED燈補(bǔ)光的對(duì)照組（CK）。LED 燈光源光通量密度均設(shè)100 μmol/（m2·s），每個(gè)處理播種3 盤(pán)作為3 次重復(fù)。光源處理間采用遮陽(yáng)網(wǎng)隔開(kāi)，防止光源交叉，補(bǔ)光周期為每天10 h，具體時(shí)間段為8∶00—18∶00。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

秧苗在LED 燈光下處理20 d 后，每處理各重復(fù)均采用直徑為7 cm 定位圈獲取秧塊，每盤(pán)取3 個(gè)，采用自來(lái)水清洗根部基質(zhì)，清洗干凈后，調(diào)查秧苗形態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，包括苗高、葉鞘高和葉齡等。然后，在80℃的烘箱中烘干至恒質(zhì)量，并稱(chēng)量地上部和根系干質(zhì)量，計(jì)算根冠比和充實(shí)度（莖葉干質(zhì)量與株高之比）。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計(jì)算，用SPSS 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析，應(yīng)用SigmaPlot 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同補(bǔ)光處理對(duì)水稻幼苗株高的影響

從圖1 可以看出，相比CK，L1 處理抑制水稻幼苗株高，在播種后第5 d、9 d、11 d 和15 d 差異顯著；L2處理促進(jìn)幼苗株高，在播種后第7 d、11 d、13 d 和15 d差異顯著，而在播種后第5 d 差異不顯著。其中，甬優(yōu)12 經(jīng)L1 處理后的幼苗株高在播種后第5 d、9 d、11 d和15 d 分別較CK 矮21.96%、12.53%、14.62%和15.26%，揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)則分別矮8.21%、11.58%、12.76%和23.97%；經(jīng)L2 處理后，甬優(yōu)12 的幼苗株高在播種后第7 d、11 d、13 d 和15 d 分別比CK 高6.87%、8.20%、17.74%和8.24%，而揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)分別高9.72%、28.27%、37.97%和9.67%。此外，2 個(gè)品種在L3 處理下的幼苗株高與CK 相比差異不顯著。

圖1 不同光質(zhì)配比處理下水稻幼苗株高的動(dòng)態(tài)變化

2.2 不同補(bǔ)光處理對(duì)水稻幼苗葉齡的影響

由圖2 可知，與CK 相比，甬優(yōu)12 經(jīng)L1 處理后的幼苗葉齡在播種后第7 d、9 d、11 d、13 d 和15 d 分別顯著增加5.56%、11.17%、9.95%、12.69%和7.62%，而揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)則差異不顯著；經(jīng)L2 處理后，2 個(gè)品種的幼苗葉齡在播種后第13 d 和15 d 與CK 差異顯著。其中，甬優(yōu)12 分別增加11.68%和7.62%，揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)則分別增加17.82%和13.23%。甬優(yōu)12 經(jīng)L3 處理后的幼苗葉齡在播種后第7 d、9 d 和11 d 較CK 分別顯著增加5.56%、7.45%和6.28%，而揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)在各時(shí)期與CK 相比均無(wú)顯著差異。

圖2 不同光質(zhì)配比處理下水稻幼苗葉齡的動(dòng)態(tài)變化

2.3 不同補(bǔ)光處理對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響

2.3.1 秧苗形態(tài)

從表1 可以看出，品種、處理及其兩者間的互作效應(yīng)均對(duì)移栽前幼苗各形態(tài)指標(biāo)有顯著影響。相比CK，甬優(yōu)12 經(jīng)L1 處理后的幼苗株高、第1 葉鞘高、第2 葉鞘高及第2 葉長(zhǎng)均受到顯著抑制，分別降低13.76%、17.45%、11.92%和16.58%，而揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)則除第2 葉鞘高外，其余各指標(biāo)抑制效果均不顯著。相比CK，L2處理對(duì)2 個(gè)品種的秧苗形態(tài)指標(biāo)均有促進(jìn)作用，其中，甬優(yōu)12 的株高、葉齡和第2 葉鞘高分別顯著增加23.82%、23.45%和28.34%，而揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)的株高、葉齡、第1 葉鞘高、第2 葉鞘高和第2 葉長(zhǎng)較CK 分別顯著增加24.10%、17.39%、18.33%、29.11%和18.70%；L3處理對(duì)移栽前甬優(yōu)12 的幼苗各形態(tài)均有促進(jìn)作用，其中株高、葉齡和第2 葉鞘高較CK 顯著增加18.38%、22.12%和11.43%，而揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)則除葉齡與CK 差異顯著外，其余指標(biāo)均不顯著。

表1 移栽前不同光質(zhì)配比處理對(duì)水稻幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

2.3.2 幼苗生物量

從圖3 可以看出，相比CK，L1 處理對(duì)2 個(gè)品種移栽前的根干質(zhì)量、根冠比和充實(shí)度均有促進(jìn)作用，其中，甬優(yōu)12 的充實(shí)度較CK 顯著增加24.42%，而揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)則差異不顯著。L2 處理對(duì)2 個(gè)品種的莖葉干質(zhì)量均有顯著促進(jìn)效果，甬優(yōu)12 較CK 增加28.12%，揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)則增加18.36%。但相比CK，L2 處理后2 個(gè)品種的根冠比卻受到不同程度抑制，其中甬優(yōu)12 顯著降低18.84%。此外，移栽前2 個(gè)品種經(jīng)L3 處理后的幼苗莖葉干質(zhì)量、根干質(zhì)量、根冠比及充實(shí)度與CK 相比差異均不顯著。

圖3 移栽前不同光質(zhì)配比處理對(duì)幼苗各生物量指標(biāo)的影響

3 討論

光照對(duì)水稻的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)均有顯著影響[17-18]。育秧期時(shí)不良的光環(huán)境會(huì)導(dǎo)致秧苗莖稈細(xì)弱，抗逆性變差，而光照充足可以提高壯苗指數(shù)，進(jìn)而有助于后期產(chǎn)量及品質(zhì)提高[5]。有研究表明，采用LED 補(bǔ)光會(huì)彌補(bǔ)溫室育秧光照不足的缺點(diǎn)，使得幼苗生長(zhǎng)更加健壯[19]。但不同光源下幼苗各形態(tài)指標(biāo)差異顯著。李韶山等[20]研究認(rèn)為，水稻幼苗的株高在藍(lán)光下會(huì)受到顯著抑制。MOE 等[21]研究也表明，藍(lán)光明顯抑制黃瓜幼苗的伸長(zhǎng)。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除播種后第5 d 外，2 個(gè)品種幼苗株高在其余各時(shí)期均受到藍(lán)光抑制。此外，移栽前藍(lán)光處理后秧苗的第1 和第2 葉鞘高較自然光處理顯著降低，這與前人研究結(jié)果相符。付傳明等[22]研究表明，夜間通過(guò)LED 補(bǔ)增藍(lán)光會(huì)改變幼苗形態(tài)，使其更加矮壯，秧苗素質(zhì)變好。郭銀生等[23]研究結(jié)果表明，隨著藍(lán)光處理時(shí)間的延長(zhǎng)，5 葉期時(shí)水稻幼苗的壯苗指數(shù)顯著提高。本試驗(yàn)中，2 個(gè)品種經(jīng)過(guò)藍(lán)光處理的幼苗根冠比均最高，甬優(yōu)12 的秧苗充實(shí)度顯著高于其他處理，揚(yáng)兩優(yōu)6 號(hào)幼苗根冠比較CK 同樣有所增加，表明藍(lán)光調(diào)節(jié)對(duì)水稻秧苗素質(zhì)有積極影響，這與之前的研究結(jié)論相一致。

孫慶麗等[24]在不同光質(zhì)試驗(yàn)中得出結(jié)論，紅光促進(jìn)水稻幼苗根莖伸長(zhǎng)。HENG 等[25]利用不同光源調(diào)節(jié)黃瓜幼苗生長(zhǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，紅光顯著提高幼苗莖的生長(zhǎng)。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，從播種后第7 d 開(kāi)始到移栽前，紅光處理下2 個(gè)品種的株高均顯著高于CK，這再次印證了前人的結(jié)論。關(guān)于不同光質(zhì)對(duì)水稻幼苗碳水化合物的影響，相關(guān)研究存在爭(zhēng)議。其中，倪文[26]認(rèn)為，采用藍(lán)光育秧有利于幼苗碳水化合物的積累，但郭銀生等[23]研究結(jié)果表明，紅光可以增加水稻幼苗干物質(zhì)積累量，并加快同化產(chǎn)物向營(yíng)養(yǎng)器官的分配。YU 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)LED 紅光處理的水稻幼苗與LED 藍(lán)光相比更能促進(jìn)光合同化物的產(chǎn)生。在本試驗(yàn)中，幼苗莖葉的干物質(zhì)量經(jīng)紅光處理后最大，且與CK 差異顯著，表明紅光的確有助于光合作用，加快碳水化合物的生成。

4 結(jié)論

不同光質(zhì)配比的LED 光源補(bǔ)光對(duì)水稻幼苗形態(tài)有顯著影響。藍(lán)光抑制幼苗株高，增加了根冠比與充實(shí)度，在培育壯苗方面發(fā)揮重要作用。紅光可以顯著促進(jìn)幼苗莖的伸長(zhǎng)及莖葉干物質(zhì)的累積。綜合來(lái)看，在工廠化育秧中采用純藍(lán)光配比的LED 光源補(bǔ)光可以有效控制苗高，防止秧苗生長(zhǎng)瘦弱，提高水稻秧苗素質(zhì)。