光周期對冬季溫室辣椒生長的影響

華露

(長江大學園藝園林學院,湖北 荊州 434025；湖北省荊門市園林科學研究所,湖北 荊門 448000)

許鋒

(長江大學園藝園林學院,湖北 荊州 434025)

光周期對冬季溫室辣椒生長的影響

華露

(長江大學園藝園林學院,湖北 荊州 434025；湖北省荊門市園林科學研究所,湖北 荊門 448000)

許鋒

(長江大學園藝園林學院,湖北 荊州 434025)

[摘要]利用植物補光燈對冬季溫室內生長的辣椒(Capsicum annuum L.)品種‘湘研802’進行補光，以不補光作為對照，分析了不同光周期對辣椒生長的影響。結果表明，冬季溫室補光能明顯促進辣椒的生長，其中上午5：30開啟補光燈、8：30關閉，下午16：30開啟補光燈、19：30關閉的補光方法最有利于辣椒生長。在所有光照方式中，該補光方法對葉片的葉綠素含量、凈光合速率、胞間CO2濃度等光合指標提高最大，同時對RuBP羧化酶、FBA、GAPDH活性提高最大。

[關鍵詞]辣椒(Capsicum annuum L.)；光周期；冬季溫室；生長；光合作用

由于冬季自然光照不足，使溫室內蔬菜光合積累相對減少，導致蔬菜營養生長和生殖生長情況均不佳，影響蔬菜產量及市場供給。湖北省部分地區冬季利用植物生長補光燈對溫室內蔬菜進行補光，以彌補冬季自然光照不足的缺陷，在實際生產中收到了顯著效果，提高了蔬菜的產量和品質。補光設施的合理應用，可以模擬夏季自然光照條件，甚至可達到比夏季更好的光照效果。光周期影響著蔬菜葉片的光合作用，進而影響蔬菜生長，冬季早晚均延長光照時間，比只在早晨或晚上延長效果要好[1]。另外，隨著冬季日照時間的縮短，每天的補光時間也會受此影響[2]。

辣椒是喜光作物，良好的光照強度是培育壯苗的必要條件，由于冬季光照時間短，自然光照不足，幼苗時期根系不發達，抗逆性弱，易感病，成株期往往出現植株徒長、葉片薄、花蕾果實發育不良的現象，導致辣椒的產量和果實質量明顯達不到市場所需要求。而適當增加光照可加快幼苗的生長，培育出壯苗，促進植株開花結果，進而提高了辣椒的產量和質量。為此，本研究探討了冬季溫室內植物光周期變化對辣椒生長的影響，以期為冬季補光設施的合理使用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

辣椒品種‘湘研802’由湖南湘研種業提供。補光燈類型為HMZ40型植物補光燈，由上海合鳴照明電器有限公司生產。

1.2試驗方法

試驗于2014年～2015年在湖北省荊門市園林科學研究所連棟溫室內進行。

2014年10月20日開始辣椒育苗，幼苗長至4～5片真葉時定植于日光溫室中，株距8cm，行距15cm。灌溉方式為膜下滴灌，整枝方式為雙干整枝，用增溫設備控制溫度。

試驗組中，補光燈懸掛在辣椒植株上方1m處，均勻分布光照，光照強度為600lx，以不補光的辣椒作為對照(CK)組，每組3次重復，不同處理之間用遮光布遮擋。

根據荊門市每年11月至翌年2月日出日落時間規律，補光設備控制光周期設計如表1所示。

表1　補光時間和時長設計

在植株生長過程中對葉片的葉綠素含量、凈光合速率、胞間CO2濃度，RuBP羧化酶、FBA、GAPDH活性進行測定。其中葉綠素含量測定采用95%乙醇浸泡法[3]，光合指標(凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導度)利用LI6400光合儀測定[4]，RuBP(核酮糖-1，5-二磷酸)羧化酶活性的測定采用分光光度法[5]；FBA(果糖-1，6-二磷酸醛縮酶)活性的測定按照呂科等[6]的方法；GAPDH(磷酸甘油醛-3-磷酸脫氫酶)活性的測定按照梁穎等[7]的方法。

2結果與分析

2.1光周期對冬季溫室辣椒葉片光合特性指標的影響

從表2可以看出，對生長期的辣椒進行補光后，相對于對照組，7組處理的辣椒葉片葉綠素含量、凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導度顯著提高。其中，L4處理上午5：30開啟補光燈、8：30關閉，下午16：30開啟補光燈、19：30關閉的補光方法對辣椒光合特性指標增幅最顯著。其他組補光方法對辣椒光合特性影響效果由高到低依次是L3、L2、L1、L6、L5和L7。總光照時間14h對于提高辣椒光合特性指標效果最佳。

表2　光周期對冬季溫室辣椒葉片光合特性指標的影響處理

注：同列數據后不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。表3同。

2.2光周期對冬季溫室辣椒葉片光合酶活性的影響

從表3可以看出，對生長期的辣椒進行補光后，與對照組相比，7組處理辣椒葉片的RuBP羧化酶活性、FBA活性和GAPDH活性顯著提高。補光方法對辣椒葉片中RuBP羧化酶活性、FBA活性和GAPDH活性提高效果由高到低依次為L4、L3、L2、L1、L6、L5和L7。其中，L4處理上午5：30開啟補光燈、8：30關閉，下午16：30開啟補光燈、19：30關閉的補光方法對辣椒葉片光合酶活性增幅最顯著。L4總光照時間為14h。對比各組數據而言，總光照時間為14h對于提高辣椒RuBP羧化酶活性、FBA活性和GAPDH活性效果最佳。

表3　光周期對冬季溫室辣椒葉片光合酶活性的影響

3討論與結論

在植物生長階段進行補光是增強其光合作用的有效手段。有研究表明，弱光可使黃瓜幼苗生長發育遲緩，植株干重減少，可溶性蛋白質含量及膜保護酶活性降低，膜質過氧化水平增高，葉綠素含量和光合速率降低[8，9]，適當的補光可使番茄葉片凈光合速率增加，葉綠素a/b值增加，使植株的光合作用增強[4]。本研究為避免弱光環境的出現，在上午和下午光照強度減弱時對辣椒進行補光，與對照組相比，各補光處理組辣椒的光合指標均有顯著提高。

葉綠素含量、凈光合速率、胞間CO2濃度和氣孔導度指標是光合速率變化的直觀表現；Rubisco是光合碳同化的關鍵酶，處于光合碳還原和光合碳氧化2個方向相反但又相互連鎖的循環交叉點上，它對凈光合率起著決定性的影響。在最適溫度條件下，光合作用的強弱取決于Rubisco活性，而細胞中CO2與O2濃度差別會直接影響Rubisco活性強弱。所以，最適溫度條件下增施CO2能夠增加Rubisco活性，進而使光合作用速率提高[10]；果糖-1，6-二磷酸醛縮酶( Fructose-1，6-bisphosphatealdolase，FBA) 是Calvin循環中固定CO2后的第一個催化由3C化合物轉化為6C化合物的酶，處于第一個分支點上，同時也是控制光合作用速率的重要酶之一；甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)在Calvin循環中催化3-磷酸甘油酸( 3-PGA) 還原成3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛既是葉綠體光合產物輸出的一種形式，又是形成核酮糖-5-磷酸的底物。因此，GAPDH活性高低直接影響光合環的運轉效率及光合產物的積累。

從本研究中以上生理指標的變化可以看出，補光處理提高了參與光合作用的各指標參數，同時提高了RuBP羧化酶活性、FBA活性和GAPDH活性，進而增強了辣椒的光合作用。L4處理上午5：30開啟補光燈、8：30關閉，下午16：30開啟補光燈、19：30關閉的補光方法對辣椒的光合作用促進最大，其光照時間為14h。光照時間為15h的最長光照處理雖然比CK有利植株生長，但相比光照時間為14h的光照處理光合指標降低。這有可能是由于過早光照使植株光合作用時間過度提前，而溫度尚未提升至正常生長所需的溫度時，因而不能帶來良好效果。而從L2和L3對比得出，早晨光照時間延長，比傍晚光照時間延長更有利于植物光合作用，這與程瑞峰[1]的研究結果一致。本研究為提高冬季溫室辣椒的光合作用，從而促進辣椒的產量和質量提供了一定的依據。另外，有關夜間補光的光照方式還有待進一步研究。

[參考文獻]

[1]程瑞鋒,鄒志榮,王軍.外源補光狀態下溫室黃瓜光合作用的研究[J].陜西農業科學,2004,(3):17～18.

[2]劉全國,張義勇.北方日光溫室生產存在的問題及對策[J].北方園藝,2006,(1):74～75.

[3]李合生,王學奎,劉武定，等.光對小麥葉片谷氨酰胺合成酶調節機理初探[J].華中農業大學學報,2000,(2):102～105.

[4]趙玉萍,鄒志榮,楊振超，等.不同溫度和光照對溫室番茄光合作用及果實品質的影響[J].西北農林科技大學學報(自然科學版),2010,38(5):125～130.

[5]Siegel M I,Lane M D.Ribulose-diphosphate carboxylase from spinach leaves[J].Methods in Enzymology,1975,42:472～480.

[6]呂科,劉富兵,花慶，等.小麥葉綠體果糖-1,6-二磷酸醛縮酶活性的測定方法及應用[J].麥類作物學報,2011,31(1):82～87.

[7]梁穎,李玉花.植物中磷酸甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)在氧化脅迫下的生理功能[J].植物生理學通訊,2009,45(10):1027～1032.

[8]王永健,張峰,許勇,等.黃瓜低溫弱光耐受性機理及其應用研究的主要進展[J].中國蔬菜,2005,(增刊):7～12.

[9]高麗紅,張福墁.日光溫室黃瓜生產中存在問題及解決途徑[J].沈陽農業大學學報,2000,31(1):113～116.

[10]Jiang C Z,Rodermel S R.Regulation of photosynthesis during leaf development in RbcS antisense DNA mutants of tobacco[J].Plant Physiology,1995,107:215～224.

[收稿日期]2016-03-07

[基金項目]湖北省自然科學基金項目(2013CFA039)。

[作者簡介]華露(1989-)，女，碩士生，研究方向為園藝作物栽培。通信作者：許鋒，xufeng198@126.com。

[中圖分類號]S641.1

[文獻標識碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)15-0010-03

[引著格式]華露,許鋒.光周期對冬季溫室辣椒生長的影響[J].長江大學學報(自科版) ，2016，13(15)：10～12,48.