摘要：秋冬或早春季節(jié)溫室內光照不足會嚴重影響番茄幼苗的生長發(fā)育，因此，補光對溫室番茄幼苗的培育顯得尤為重要。本試驗以“粉貝貝”為供試番茄品種，使用色溫為3 000 K、4 000 K和6 500 K的白色LED和紅藍（RB） LED進行補光，以不補光為對照（CK），研究不同色溫LED補光光質對番茄幼苗生長、光合色素含量和生物量等質量指標的影響。結果表明：使用色溫為3 000 K、4 000 K的白色LED補光能夠顯著增加番茄幼苗總葉面積，促進光合色素合成和生物量積累，同時顯著抑制番茄幼苗下胚軸伸長。與CK相比，色溫為3 000 K的白色LED處理番茄幼苗的莖粗和總葉面積分別增加42.3%和121. 6%，下胚軸長降低19.6%：色溫為4 000 K的白色LED處理番茄幼苗的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量和總葉綠素含量分別增加77. 8%、61.7%、66. 7%和73. 6%。色溫為3 000 K和4 000 K時，番茄幼苗的壯苗指數(shù)與CK相比增加141. 0%和119.0%，但與RB無顯著性差異。番茄幼苗的株高、總葉面積、光合色素含量、地上部干重和鮮重、總干重和總鮮重與補光光源中藍光比例呈二次函數(shù)關系。綜上看出，較低色溫的白色LED可作為秋冬季節(jié)溫室番茄幼苗培育的補光光源。

關鍵詞：LED補光：藍光比例；光質；溫室番茄：幼苗質量；下胚軸長

中圖分類號：S641.2 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024） 08-0080-07

番茄（Solanum lycopersicum L．）是世界上消費量最大的蔬菜之一，因具有較高的營養(yǎng)價值和抗氧化物質含量而受到消費者的青睞。隨著社會需求的增加，番茄種植面積已從2011年的555x104 hm2增長到2021年的631×104 hm2，種植面積擴大了13.7%。

番茄作為設施生產(chǎn)中重要的作物之一，其幼苗培育與生產(chǎn)容易受到溫室環(huán)境的影響。秋冬或早春季節(jié)溫室內光照不足嚴重影響到番茄幼苗生長和優(yōu)質壯苗的生產(chǎn)，進而導致產(chǎn)量降低和品質下降。研究表明，在弱光下生長的植物比在強光下更容易受到光抑制，因此，補光對番茄幼苗的培育顯得尤為重要。近年來，LED因其具有能耗低和可控性強的優(yōu)點，被廣泛應用于植物補光生產(chǎn)領域。

不同光質對植物的生理生化過程和形態(tài)均有影響，因此，根據(jù)特定需求調整光源光譜能夠調控植物的生長發(fā)育和品質形成。藍色LED具有降低甜瓜幼苗下胚軸長的作用，紅色LED能夠促進黃瓜和番茄幼苗生物量積累。但對植物而言單色光不能滿足其光合作用和生長發(fā)育的需求。研究表明，紅藍LED能增強番茄幼苗的光合速率和氣孔數(shù)量，促進葉綠體和柵欄組織細胞發(fā)育。但不同比例的紅藍LED組合對黃瓜和番茄幼苗生長和代謝的促進作用不同。研究表明，與窄光譜相比，寬光譜補光更有利于植物生長。因此，具有廣譜特性的白色LED在植物生產(chǎn)中更具優(yōu)勢。

色溫是表示光線中所包含顏色成分的計量單位，不同色溫的光源具有不同的光譜分布，植物對其響應也不同。研究表明，較低色溫的白色LED有利于鐵皮石斛組培苗生長和草莓苗移栽質量的提高。Lee等研究三種不同白光對植物工廠中草莓苗生長發(fā)育的生物學效應后指出，薄荷白光促進植物葉片數(shù)和葉面積的增加。不同色溫LED補光下番茄幼苗生長和生理特性不同，但不同色溫白色LED與紅藍LED對溫室番茄幼苗生長及效果評價的研究還較少。為此，本試驗以溫室自然光下番茄幼苗為對照，研究不同色溫LED補光對番茄幼苗生長及生理指標的影響，以期明確早春季節(jié)適宜番茄幼苗生長的補光條件，為番茄幼苗的高質量生產(chǎn)提供理論依據(jù)與技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試番茄品種“粉貝貝”（綠亨科技集團股份有限公司產(chǎn)品，中國）播于72孔育苗穴盤中（培養(yǎng)基質：草炭：蛭石：珍珠巖=3：1：1），之后將其放置于玻璃溫室內。補光LED光源為3 000 K、4 000 K、6 500 K的白色LED和紅藍（RB） LED，均由中山市艾爾之光照明科技有限公司提供。

1.2 試驗處理

試驗于2023年3-4月在青島農(nóng)業(yè)大學玻璃溫室中進行。試驗期間溫室內平均日累積光照量為5mol/（m2·d）。根據(jù)適宜番茄幼苗生長的日累積光照量（DLI） 確定補充DLI為7.6 mol/（m2·d），分別使用3 000 K、4 000 K、6 500 K的白色LED和RB LED對溫室番茄幼苗進行補光處理。設置補光強度為175 μmol/（m2·S），補光時長為12 h/d，以不補光為對照（CK）。

LED光源光譜特性（表1）和光譜分布（圖1）使用手持式分光光譜計（PG100N，群耀科技股份有限公司產(chǎn)品，中國）在植株冠層位置測量得出。溫室晝／夜溫度控制在（25±3）℃1（18+3）℃，相對濕度為65% - 70%，CO2濃度不控制。番茄育苗期間澆灌霍格蘭營養(yǎng)液，其EC值控制在1.8 - 2.0mS/cm，pH值調整為6.0-6.5。幼苗于3月20日（4時）開始補光，幼苗生長至30 d時測定各相關指標。

1.3 測定指標及方法

隨機選取長勢均勻的番茄幼苗5株，用直尺分別測量株高、下胚軸長、莖粗，用葉面積儀（Yax-in-1241，北京雅欣理儀科技有限公司）測定葉面積。之后將番茄植株地上部和地下部分開，用電子分析天平稱其鮮重，隨后將其放在105℃烘箱中烘3h，然后80℃烘72 h后稱量干重，計算壯苗指數(shù)。壯苗指數(shù)=（莖粗／株高+地下部干重／地上部干重）×全株干重。用80%丙酮提取番茄葉片葉綠素，放置于黑暗中浸提72 h以上，用分光光度計（1810，上海佑科儀器儀表有限公司）測定提取物在470、663 nm和645 nm處的吸光度。葉綠素含量根據(jù)Lichtenthaler等的公式計算。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

圖表制作和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析分別使用MicrosoftExcel 2019和SPSS 22.0軟件完成，基于LSD法進行多重比較（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同色溫LED補光對溫室番茄幼苗形態(tài)的影響

不同色溫LED補光顯著影響溫室番茄幼苗的形態(tài)指標（表2）。補光處理番茄幼苗的株高、莖粗和總葉面積均顯著大于對照（CK）。色溫3 000 K補光處理下幼苗株高和總葉面積均顯著大于其他補光處理，較CK分別增加42. 3%和121.6%。色溫4 000 K時幼苗莖粗顯著高于RB處理，其他補光處理間差異不顯著。色溫3 000K、4 000 K時，番茄幼苗下胚軸長均顯著低于對照19.6%。

不同補光處理下番茄幼苗株高、總葉面積與補光藍光比例均呈二次函數(shù)關系，且隨著補光光源中藍光比例增加，幼苗株高和總葉面積呈降低趨勢。當藍光比例為11. 9%時，番茄幼苗株高和總葉面積分別比藍光比例為32.1%時顯著增加，增幅達24.2%和26.0%（圖2）。

2.2 不同色溫LED補光對番茄幼苗光合色素含量的影響

不同色溫LED補光對溫室番茄葉片葉綠素含量的影響顯著（表3）。色溫為4 000 K時，番茄幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量和總葉綠素含量均顯著高于其他處理，總體上看，色溫為3 000 K時番茄幼苗葉片的光合色素含量僅次于色溫為4 000 K時。

番茄幼苗葉片光合色素含量和藍光補充比例呈二次函數(shù)關系（圖3）。隨著補光中藍光比例增加，番茄幼苗葉片的光合色素含量呈先增加后降低趨勢。藍光比例為17.3%時葉片葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量和類胡蘿卜素含量分別比藍光比例為32. 1%時增加39. 5%、55. 1%、43. 6%和32.4%，比不補光處理CK分別增加77. 8%、61 .7%、73.6%和66.7%。

2.3 不同色溫LED補光對番茄幼苗生物量的影響

不同色溫LED補光對番茄幼苗生物量有顯著影響（表4）。色溫3 000 K和4 000 K處理番茄幼苗地上部鮮重差異不顯著，前者顯著高于其他處理，其地上部干重和總干重的變化規(guī)律與地上部鮮重相似。色溫4 000 K處理地上部鮮重、干重與6 500 K處理差異不顯著，但顯著大于其余處理。番茄幼苗地下部干重各補光處理均顯著優(yōu)于CK，但各補光處理間無顯著差異。

番茄幼苗地上部干重、鮮重和總鮮重、總干重與藍光補充比例呈二次函數(shù)關系（圖4）。藍光比例為11 .9%時，地上部鮮重、干重比藍光比例為32.1%時分別增加34.4%和29.4%。隨著藍光比例增加，番茄幼苗總干重、總鮮重呈逐漸降低趨勢。藍光比例為11.9%時番茄幼苗總鮮重顯著高于其他處理，總干重除與藍光比例17. 3%時差異不顯著外也顯著高于其他處理，且兩者較藍光比例為32.1%時分別增加31.6%和26.3%。

2.4 不同色溫LED補光對番茄幼苗壯苗指數(shù)的影響

當色溫為3 000 K和4 000 K時，番茄幼苗的壯苗指數(shù)比CK分別增加141. 0%和119. 0%。RB處理番茄幼苗的壯苗指數(shù)與CK相比增加132.7%，但與色溫3 000 K和4 000 K的白色LED處理無顯著差異（圖5）。

3 討論

光是綠色植物能量的來源，同時也調控植株的光形態(tài)建成。光照不足嚴重影響植物的生長發(fā)育。本研究表明，溫室內補光能顯著增加番茄幼苗莖粗和總葉面積。光質的變化會同時調控多個光感受器的活動，影響植物的光合作用和生長發(fā)育。前人研究表明在紅藍LED光源中補充白光更有利于培育番茄壯苗。本研究表明，當色溫為3 000 K時，番茄幼苗株高和總葉面積均顯著優(yōu)于4 000 K和6 500 K處理，這是由于不同比例的光譜構成對番茄幼苗生長的影響不同。植物通過不同的光受體來感知和觸發(fā)光信號，從而影響植物的生長發(fā)育等代謝過程。適宜比例的紅藍光更有利于番茄幼苗生長，過量的藍光會抑制植物生長。本研究表明，隨著補光光源中藍光比例增加，番茄幼苗株高和總葉面積逐漸降低，該結果與前人研究結果相一致。

光合色素是植物進行光合作用所必需的，而光質直接影響到光合色素的形成，進而影響植物的光合作用。本研究表明，各補光處理番茄幼苗的光合色素含量均顯著高于不補光處理，且當色溫為4 000 K時，番茄幼苗葉片中的光合色素含量顯著高于其他處理。這可能是由于在此條件下番茄幼苗的表觀量子效率最大，具有更大的光合潛能。本研究結果還表明，番茄葉片中的光合色素含量隨著藍光補充比例的增加呈現(xiàn)先增加后降低趨勢，這與Liang、Li等研究得出的規(guī)律一致。

生物量可以直接表征番茄幼苗對不同色溫LED補光的響應程度，且不同色溫對番茄幼苗生物量的影響顯著。本研究表明，當色溫為3 000K、4 000 K時，番茄幼苗生物量顯著高于其他處理，這可能是由于隨著色溫的升高，白色LED光源中藍光比例增加，從而導致生物量降低。該結果與蒲高斌等研究得出的藍光所占比例越多番茄幼苗干物質積累越低的結果相一致。由此看出，不同色溫LED補光對番茄幼苗生物量產(chǎn)生的影響是由于不同光質對番茄幼苗光合作用進行調控進而影響番茄幼苗的生長發(fā)育過程所致。

4 結論

綜上所述，溫室內補光能夠促進番茄幼苗生長和光合色素的合成，彌補弱光下番茄幼苗生長受到的抑制。不同色溫LED對番茄幼苗生長的影響不同，推測是由于番茄幼苗對補光光源中藍光比例的響應不同。與紅藍LED相比，較低色溫的白色LED有利于增加番茄幼苗生物量和光合色素的合成。因此，較低色溫的白色LED光源可作為秋冬或早春季節(jié)溫室內番茄幼苗培育的補光光源。

基金項目：山東省鄉(xiāng)村振興科技創(chuàng)新提振行動計劃項目“設施蔬菜智慧生產(chǎn)與高值轉化技術集成創(chuàng)新與示范”（2021TZXD007）；青島市科技惠民示范引導專項“蔬菜壯苗標準化生產(chǎn)智控技術裝備研發(fā)與示范應用”（21-1-4-ny-6-nsh）；山東省蔬菜產(chǎn)業(yè)技術體系項目“蔬菜集約化育苗技術研究”（SDAIT-05）；青島農(nóng)業(yè)大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目“不同色溫LED對番茄幼苗生長發(fā)育的影響”