不同紅藍LED組合光源對葫蘆和南瓜幼苗生長和生理參數的影響

王利 ，李小娥 ，黃遠 ，萬正杰 ，黎煊 ，孔秋生 ，別之龍

（1.華中農業大學園藝林學學院/園藝植物生物學教育部重點實驗室，武漢，430070；2.華中農業大學工學院）

嫁接是西瓜生產上的一項重要技術措施，能提高西瓜植株的抗生物和非生物脅迫能力。葫蘆和南瓜是西瓜嫁接中常用的砧木，良好的砧木種苗是西瓜嫁接成活和培育壯苗的重要基礎。光照是種苗生長發育過程中不可缺少的環境因子，對種苗質量影響較大。LED具有節能、高效、環保等優點，雖然已經有LED光源對植物種苗生長發育影響的報道，但是關于LED不同紅藍光質對葫蘆和南瓜生長和生理參數的影響少有研究。以葫蘆和南瓜為試驗材料，以熒光燈為對照，在相同光照強度下，從形態和生理方面研究了不同紅藍配比混合LED光源對種苗質量的影響，以期為西瓜砧木種苗的培育提供光環境調控依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

葫蘆品種為京欣砧1號，由北京農林科學院蔬菜研究中心提供。南瓜品種為青研砧木1號，由青島市農科院提供。

1.2 試驗處理

試驗共設4個處理，以熒光燈為對照，將LED組合光源的紅藍光（R/B）配比分別設置為 7∶1、7∶2、7∶3。所有處理光照強度均為 150 μmol·m-2·s-1，光周期 12 h，溫度 28℃/18℃（晝/夜），濕度 70%。LED 紅藍光源由飛利浦公司生產。

1.3 試驗時間和地點

試驗材料于2013年2～3月在國家蔬菜改良中心華中分中心連棟玻璃溫室的人工氣候室內培養。生長和生理參數的測定在園藝植物生物學教育部重點實驗室完成。

1.4 材料培養

對種子消毒催芽之后，將露白的葫蘆、南瓜種子播于50孔塑料穴盤，每孔播1粒種子。基質配比為草炭∶珍珠巖∶有機肥=7∶2∶1（體積比）。播種后放入人工氣候室內進行不同的光照處理，每個處理葫蘆、南瓜幼苗各50株，3次重復。待幼苗長到1葉1心，即葫蘆、南瓜幼苗可作為嫁接砧木使用時進行采樣，分析幼苗形態和生理參數。

1.5 測定方法

①植株生長 各處理隨機取6株幼苗，用去離子水小心洗去根部的基質，擦干植株上的水分，測定株高、莖粗、鮮質量；用根系掃描分析系統Win-RHIZO分析根長、面積、直徑、體積。測量干質量時，先將幼苗裝入紙袋內，再放入烘箱，80℃下烘72 h后稱其質量。干物質含量=（干質量/鮮質量）×100%；壯苗指數=（莖粗/株高）×全株干質量，根冠比=地下干質量/地上干質量。

②生理參數 相對葉綠素含量（SPAD值）的測定采用SPAD-502葉綠素計進行，每處理10次重復。參照李合生[1]的方法，采用TTC法測定根系活力，蒽酮比色法測定葉片可溶性糖含量，考馬斯亮藍方法測定葉片可溶性蛋白含量。

表1 LED光源對葫蘆、南瓜幼苗生長的影響

1.6 數據處理

試驗數據采用Excel 2003軟件進行作圖和分析，用SPSS-Statistics 19.0軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同紅藍LED組合光源對葫蘆和南瓜幼苗生長的影響

從表1可以看出，LED組合光源R/B=7∶3下，葫蘆株高顯著低于其他處理。在LED組合光源R/B=7∶1、R/B=7∶3 下，葫蘆莖較粗。與對照相比，R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 處理的葫蘆幼苗鮮質量分別增加24.8%、17.6%、24.2%，干質量分別增加42.5%、28.8%、53.4%，干物質含量增加 13.3%、9.4%、23.5%（圖1）。采用LED組合光源對葫蘆幼苗進行處理，能促進幼苗根系生長，與對照相比，在LED 組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 下，葫蘆幼苗的根長分別增加60.4%、40.4%、41.2%，根面積分別增加32.9%、35.2%、37.3%，根體積分別增加66.7%、88.9%、66.7%。不同光源處理下，葫蘆幼苗的壯苗指數存在顯著差異，在LED組合光源R/B=7∶1、R/B=7∶3下，葫蘆幼苗的壯苗指數與對照相比達到差異顯著水平（圖1）。

不同光源處理的南瓜幼苗株高、莖粗、根長、干物質含量、壯苗指數存在顯著差異，其變化情況與不同光源處理下的葫蘆幼苗的變化大致相同（表1）。與對照相比，LED 組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3處理下，南瓜幼苗的株高分別降低9.4%、20.3%、27.5%；幼苗的莖粗在LED組合光源R/B=7∶2處理下增加。與對照相比，LED組合光源R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 下，南 瓜幼苗 的 根長 分 別 增 加了15.3%、18.8%、25.1%。從圖1可以看出，與對照相比，LED 組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 處理下，南瓜幼苗干物質含量分別增加8.3%、9.9%、20.0%；LED 組合光源 R/B=7∶2 和 R/B=7∶3 處理下，南瓜幼苗壯苗指數顯著高于對照。

圖1 LED光源對葫蘆、南瓜幼苗干物質含量和壯苗指數的影響

2.2 不同紅藍LED組合光源對葫蘆和南瓜幼苗生理參數的影響

由表2可知，與對照相比，葫蘆幼苗在LED組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶3 處理下相對葉綠素含量（SPAD值）分別提高4.8%、3.7%；在LED組合光源R/B=7∶2、R/B=7∶3 處理下，南瓜幼苗相對葉綠素含量分別顯著提高8.6%、11.8%。在不同光源處理下，葫蘆、南瓜幼苗根系活力與對照均無顯著差異。與對照相比，在 LED 組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3處理下，葫蘆幼苗的可溶性糖含量分別顯著增加169.5%、103.4%、98.3%；南瓜幼苗的可溶性糖含量分別增加2.4%、14.3%、27.8%。葫蘆幼苗在LED組合光源R/B=7∶3下可溶性蛋白含量顯著高于其他處理；南瓜幼苗可溶性蛋白含量在各處理間無顯著差異。

3 討論與結論

3.1 不同紅藍LED組合光源下葫蘆和南瓜幼苗生長

①幼苗的形態建成受光質的影響[2]本研究中，隨著組合LED光源中藍光成分的增加，葫蘆和南瓜幼苗株高下降、莖粗和干物質含量增加，幼苗更加健壯，其中在LED組合光源R/B=7∶3下表現得尤為突出，這可能是因為植物對光譜的吸收具有選擇性，與熒光燈相比，紅藍混合LED能為南瓜、葫蘆幼苗光合作用提供更多的有效光譜[3]，也可能與藍光降低了幼苗生長素水平有關[4]。本結論與蘿卜[5]、菊花[6]、冬青[7]、生菜[8]、番茄[9，10]、青蒜[11]、黃瓜[12]等上的研究結果一致。

②發達的根系能極大地促進植物生長 本研究中，經過LED組合光源處理的葫蘆幼苗根長、根面積、根體積顯著高于對照。邸秀茹等[7]同樣發現紅藍組合光源能極大地促進冬青試管苗根系的生長。本試驗中，與對照相比，經過LED處理的南瓜幼苗根長、根面積、根體積均有所增加，并在LED組合光源R/B=7∶3下達最大值，這與楊雅婷等[13]在甘薯組培苗上發現紅藍光配比增加，組培苗根系更為發達的結論一致。LED處理下幼苗根系發達，能將基質很好固定，提高移植成活率，有利于工廠化育苗。

3.2 不同紅藍LED組合光源下葫蘆和南瓜幼苗生理響應

生理指標也是判斷種苗質量的重要標準。根系活力反映了植物根系的生理狀態，影響營養吸收狀況。本研究結果顯示，與熒光燈相比，經過紅藍混合LED處理的葫蘆、南瓜幼苗根系活力無顯著差異，可能原因是測量時葫蘆、南瓜幼苗苗齡較小，LED光源對幼苗根系活力的影響還沒有顯現。植物通過葉綠素吸收光能，葉綠素含量高能促進植物的光合作用。與對照相比，LED處理尤其是R/B=7∶3處理下，葉綠素含量增加明顯，因為紅藍光譜與植物葉綠素的吸收光譜相吻合，較多的藍光促進了幼苗光合作用，為幼苗生長提供更多的營養物質[3]。

表2 LED光源對葫蘆和南瓜幼苗生理參數的影響

隨著LED組合光源中藍光成分增加，南瓜幼苗可溶性糖含量增加，在LED組合光源R/B=7∶3下最大，而葫蘆幼苗可溶性糖含量在LED組合光源R/B=7∶1下最大，這種差異可能是物種不同所致。本研究還發現，葫蘆幼苗可溶性蛋白含量在LED組合光源R/B=7∶3下顯著高于對照；南瓜幼苗可溶性蛋白含量在LED組合光源R/B=7∶3處理下明顯增加。葫蘆和南瓜幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量增加可能是LED處理下種苗質量提高的重要原因。

綜上所述，LED混合紅藍光源處理下葫蘆和南瓜幼苗根系發達、干物質含量高、壯苗指數增加、種苗質量提高，總體而言，紅藍混合LED中藍光成分的增多，抑制了幼苗莖的伸長，促進了幼苗莖粗的增加。綜合形態和生理數據認為，LED組合光源R/B=7∶3是葫蘆、南瓜育苗的最優光源配比組合。

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