不同光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)番茄、黃瓜幼苗生長的影響

李雅旻，鄭胤建，譚　星，潘　越，劉厚誠

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州　510642)

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不同光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)番茄、黃瓜幼苗生長的影響

李雅旻，鄭胤建，譚星，潘越，劉厚誠

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州510642)

研究 4 種不同光質(zhì) (紅、橙、藍(lán)、綠光)LED 燈補(bǔ)光對(duì)番茄、黃瓜幼苗生長的影響。結(jié)果表明：紅、藍(lán)光補(bǔ)光處理下番茄幼苗的真葉面積、全株干鮮重、地上部干鮮重、壯苗指數(shù)、光合色素含量均顯著高于其他處理，紅光、綠光補(bǔ)光處理下番茄幼苗的株高、莖粗顯著提高；各光質(zhì)補(bǔ)光處理均顯著降低黃瓜幼苗的株高，提高黃瓜幼苗的壯苗指數(shù)，并以紅、藍(lán)光效果最佳，而紅、橙、藍(lán)光補(bǔ)光處理均顯著降低黃瓜幼苗的葉綠素含量。

LED；光質(zhì)；番茄；黃瓜；生長；生理活性

引言

育苗是蔬菜生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，能夠節(jié)約種量、提高土地利用率，增加復(fù)種指數(shù)，有效控制病蟲害發(fā)生，便于集約化管理及批量生產(chǎn)。幼苗的形態(tài)建成不可逆轉(zhuǎn)，其健壯程度將直接影響定植后植株的生長發(fā)育，作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。黃瓜徒長苗前期產(chǎn)量較健壯幼苗減產(chǎn)51%[2]，番茄徒長苗表現(xiàn)出花期延遲及早衰的現(xiàn)象，總產(chǎn)量下降25%左右[3]。

在工廠化育苗條件下，由于設(shè)施遮光和不良天氣條件等的影響，易造成弱光環(huán)境，從而導(dǎo)致幼苗生長發(fā)育不良和品質(zhì)下降[4]。實(shí)際生產(chǎn)中為避免幼苗徒長，常采用植物生長調(diào)節(jié)劑等化學(xué)調(diào)控手段，在一定程度上造成環(huán)境污染，影響食品安全。補(bǔ)光和光質(zhì)調(diào)節(jié)控制植株形態(tài)建成和生長發(fā)育技術(shù)較化學(xué)調(diào)控手段具有安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)有效、簡便易行等分突出的優(yōu)勢(shì)，是設(shè)施栽培領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)[5]

綠光能夠提高黃瓜幼苗干物質(zhì)積累、葉片葉綠素含量[6]，但引起黃瓜幼苗徒長[7]；藍(lán)光顯著提高辣椒干物質(zhì)積累與壯苗指數(shù)[8]，抑制煙苗莖的伸長[9]，減少葉用萵苣幼苗葉片數(shù)[10]，提高豇豆幼苗類胡蘿卜素、可溶性蛋白質(zhì)含量[11]，增加藍(lán)光比例能夠促進(jìn)絲瓜幼苗蛋白質(zhì)的含量提升[12]；黃光有利于葉用萵苣葉綠素的形成，降低胡蘿卜素含量[13]，提高煙苗的株高[9]，有利于番茄幼苗總氮含量的提高，但降低光合速率[14]；紅光有利于豇豆幼苗[11]和番茄、辣椒幼苗[8]可溶性糖含量的提高，利于番茄幼苗葉綠素b和類胡蘿卜素含量的提高[15]。

本試驗(yàn)研究了不同光質(zhì)補(bǔ)光處理對(duì)番茄和黃瓜幼苗生長的影響，以期為對(duì)蔬菜幼苗生長發(fā)育的光質(zhì)調(diào)控、培育優(yōu)質(zhì)壯苗提供參考和依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年4月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院溫室內(nèi)進(jìn)行。供試品種為賽田番茄、華青5號(hào)黃瓜。恒溫26℃催芽后播種至72孔穴盤中育苗。以自然光(120μmol·m-2·s-1)為對(duì)照，設(shè)紅光(630～660nm)、橙光(590～610nm)、藍(lán)光(450～460nm)、綠光(520～540nm)處理，補(bǔ)光強(qiáng)度為50μmol·m-2·s-1，總光強(qiáng)為120(±20)μmol·m-2·s-1，補(bǔ)光12h(6:30～18:30)。種子出芽后進(jìn)行處理，幼苗3葉1心時(shí)取樣測(cè)定。每處理取樣50株，3個(gè)重復(fù)。

1.2測(cè)定方法

測(cè)量株高(子葉節(jié)至生長點(diǎn))、莖粗(子葉下端部位直徑)、葉面積(Li-3000葉面積儀)、全株鮮重、地上部分鮮重、全株干重、地上部分干重(干重測(cè)量洗凈幼苗放入烘箱，105℃殺青，75℃烘干至恒重)，并計(jì)算壯苗指數(shù)[計(jì)算公式：壯苗指數(shù)=莖粗/株高×全株干質(zhì)量(張振賢等，1993)]。光合色素含量測(cè)定參照張憲政(1986)的方法。

1.3數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2007和spss17.0統(tǒng)計(jì)分析，新復(fù)極差法(LSD)、鄧肯氏(Duncan’s)檢測(cè)差異顯著性(p<0.05)。

2　結(jié)果與分析

2.1不同光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)幼苗生長的影響

不同光質(zhì)補(bǔ)光處理番茄幼苗的生長差異顯著(表1)。番茄幼苗的株高在紅、綠、橙光補(bǔ)光下分別提高了36.90%、20.71%和11.48%，藍(lán)光補(bǔ)光下無明顯差異；番茄幼苗的莖粗在紅、綠光補(bǔ)光下分別提高24.78%、10.00%，橙、藍(lán)光補(bǔ)光下差異不顯著；番茄幼苗真葉面積、全株干重、地上干重在紅、藍(lán)、綠光補(bǔ)光下均顯著提高，其中，紅光補(bǔ)光下各指標(biāo)達(dá)到最大，分別提高80.33%、161.54%、200.00%。除綠光外，番茄幼苗的全株鮮重、地上鮮重均顯著大于對(duì)照，紅光補(bǔ)光處理達(dá)到最大，分別為141.95%、152.79%；除橙光顯著降低外，各光質(zhì)補(bǔ)光處理均顯著提高番茄幼苗壯苗指數(shù)，依次為：紅光>綠光>藍(lán)光。

表1　不同光質(zhì)補(bǔ)光處理對(duì)番茄、黃瓜幼苗生長的影響

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(p=0.05)，下同。

各光質(zhì)補(bǔ)光處理黃瓜幼苗的地上鮮重、全株干重、地上干重均無明顯差異，但全株鮮重均有提高，依次為：紅光>藍(lán)光>橙光>綠光。不同補(bǔ)光光質(zhì)對(duì)黃瓜幼苗真葉面積以橙光影響最大，增加18.98%，綠、紅光次之，而藍(lán)光顯著降低9.53%。各光質(zhì)補(bǔ)光處理黃瓜幼苗的株高均顯著低于對(duì)照，以紅、藍(lán)光降低效果最大，分別為42.07%和41.57%。各光質(zhì)補(bǔ)光處理均能顯著增加黃瓜幼苗莖粗，藍(lán)光效果最佳，為46.01%。各光質(zhì)補(bǔ)光處理黃瓜幼苗壯苗指數(shù)均顯著提高，依次為藍(lán)光>紅光>綠光>橙光。

2.2不同光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)幼苗光合色素含量的影響

補(bǔ)光明顯影響幼苗葉綠素含量(表2)。番茄幼苗在紅、藍(lán)光補(bǔ)光下，葉綠素a含量分別提高了18.81%、20.00%，葉綠素b含量分別提高了42.95%、36.82%，總?cè)~綠素含量分別提高25.58%、24.61%。綠光對(duì)番茄幼苗葉綠素含量提高效果不顯著，而橙光補(bǔ)光處理下葉綠素含量均低于對(duì)照。各補(bǔ)光處理下番茄幼苗的類胡蘿卜素含量均高于對(duì)照，提高效果依次是藍(lán)光>紅光>橙光>綠光。

除綠光補(bǔ)光處理無顯著差異外，各補(bǔ)光處理下黃瓜幼苗的葉綠素a、b、總?cè)~綠素含量均顯著降低，以紅光下含量最低，分別降低26.03% 、46.73% 、32.59%，橙、藍(lán)光次之。紅光下黃瓜幼苗的類胡蘿卜素含量顯著下降，降低8.45%，其余各光質(zhì)補(bǔ)光處理均無顯著差異。

表2　不同光質(zhì)補(bǔ)光處理對(duì)番茄幼苗葉綠素含量的影響

3　結(jié)論與討論

不同光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)蔬菜幼苗的生長有重要的影響，且不同種類的蔬菜幼苗對(duì)各光質(zhì)的生理響應(yīng)存在區(qū)別[16]。紅光(630～660nm)是蔬菜生理輻射光譜區(qū)中反射比例最高、吸收絕對(duì)能量最大的光譜波段，藍(lán)光效應(yīng)則促使幼苗葉片氣孔張開，加速呼吸作用，兩種光質(zhì)均為光合作用提供充足的能量[17]。本試驗(yàn)中，番茄幼苗在紅光補(bǔ)光下營養(yǎng)生長旺盛，其株高、莖粗、真葉面積、全株干、鮮質(zhì)量均顯著高于對(duì)照，藍(lán)光下除株高、莖粗差異不顯著外，各項(xiàng)指標(biāo)均顯著增加，說明紅、藍(lán)光有利于番茄幼苗真葉的擴(kuò)展和干物質(zhì)量的積累。黃瓜幼苗在各光質(zhì)補(bǔ)光處理下株高均顯著降低，莖粗顯著增加，其他各項(xiàng)生長指標(biāo)雖高于對(duì)照但無顯著差異，說明各光質(zhì)補(bǔ)光處理均能抑制黃瓜幼苗徒長，但對(duì)提升干物質(zhì)積累無明顯效果。這一試驗(yàn)現(xiàn)象同唐大為等[18]研究的藍(lán)光有利于黃瓜幼苗的矮化相一致。

本試驗(yàn)中，各光質(zhì)補(bǔ)光處理下番茄幼苗的株高均有所增加，以紅光效果顯著，而黃瓜幼苗株高均顯著降低，以紅、藍(lán)光降幅最大。蘇娜娜等[19]研究表明不同光質(zhì)可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)源激素(如GA、IAA等)含量，影響蔬菜幼苗的生長。據(jù)此推測(cè)，紅光可以降低GA含量、藍(lán)光提高IAA氧化酶活性[20]，紅、藍(lán)光處理下黃瓜幼苗的株高在所有處理中較低。番茄幼苗也表現(xiàn)了相同的變化趨勢(shì)。

光是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，能夠調(diào)節(jié)葉綠素的合成。葉綠素的含量直接影響葉片光合產(chǎn)物的積累[21]，而類胡蘿卜素是葉綠體進(jìn)行光合作用的輔助色素，其功能是消耗光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)中過剩的能量，保護(hù)葉綠素免受強(qiáng)光破壞[22]。本試驗(yàn)中，紅、藍(lán)光補(bǔ)光處理下番茄幼苗的葉綠素a、b、總?cè)~綠素及類胡蘿卜素含量均顯著提高，與黃枝[22]等在瓠瓜上研究紅光促進(jìn)瓠瓜葉片的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量的增加，而藍(lán)光提高類胡蘿卜素含量的結(jié)論類似。本試驗(yàn)中，各光質(zhì)補(bǔ)光處理下黃瓜幼苗光合色素含量比之對(duì)照組無顯著差異或有下降，這一結(jié)果可能是由于不同蔬菜種類對(duì)光質(zhì)的反應(yīng)存在差異。

本試驗(yàn)證明，各補(bǔ)光光質(zhì)中，紅光和藍(lán)光能夠較好地促進(jìn)番茄和黃瓜幼苗的生長，利于培育壯苗，但不同蔬菜種類對(duì)光質(zhì)的響應(yīng)存在較大差異，生產(chǎn)中需要按實(shí)際情況調(diào)整補(bǔ)光光質(zhì)。

[1] 汪俏梅. 設(shè)施栽培中培育壯苗的一些技術(shù)措施[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2000(01): 120-123.

[2] 明村豪，蔣芳玲，胡宏敏，等. 幼苗徒長程度對(duì)黃瓜植株生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J]. 中國蔬菜， 2011(04): 29-34.

[3] 王廣龍，夏冬，楊澤恩，等. 幼苗質(zhì)量對(duì)番茄植株生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2014(05): 140-144.

[4] 申寶營，丁為民，惠娜，等. 夜間補(bǔ)光對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)的調(diào)節(jié)與補(bǔ)光方式的確定[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2014, 45(6): 296-302.

[5] 張艷艷，梁曉芳，張本強(qiáng)，等. 光質(zhì)對(duì)烤煙苗期幼苗色素含量和光合特性的影響[J]. 中國煙草學(xué)報(bào)， 2013(02): 42-46.

[6] 令狐偉，劉厚誠，宋世威，等. LED綠光補(bǔ)光對(duì)黃瓜和番茄幼苗生長的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)， 2015(28): 37-38.

[7] 常濤濤，劉曉英，徐志剛，等. 不同光譜能量分布對(duì)番茄幼苗生長發(fā)育的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2010(08):1748-1756.

[8] 崔瑾，馬志虎，徐志剛，等. 不同光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)黃瓜、辣椒和番茄幼苗生長及生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2009(05): 663-670.

[9] 薛超群，王建偉，楊立均. 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對(duì)日光溫室內(nèi)光環(huán)境及煙苗生長的影響[J]. 中國煙草學(xué)報(bào)， 2014(02): 54-58.

[10] 李雯琳. LED光源不同光質(zhì)對(duì)葉用萵苣種子發(fā)芽及幼苗生理生化特性的影響[D]. 蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009.

[11] 林碧英，張瑜，林義章. 不同光質(zhì)對(duì)豇豆幼苗光合特性和若干生理生化指標(biāo)的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2011(02):235-239.

[12] 高藝，董皓，劉厚誠. 不同光質(zhì)LED燈對(duì)絲瓜幼苗生長的影響[J]. 中國園藝文摘， 2015(7): 10-12.

[13] 許莉，劉世琦，齊連東，等. 不同光質(zhì)對(duì)葉用萵苣光合作用及葉綠素?zé)晒獾挠绊慬J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2007(01):96-100.

[14] 蒲高斌，劉世琦，劉磊，等. 不同光質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長和生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2005(03): 420-425.

[15] 鄔奇，蘇娜娜，崔瑾. LED光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)番茄幼苗生長及光合特性和抗氧化酶的影響[J]. 北方園藝， 2013(21): 59-63.

[16] 謝景，劉厚誠，宋世威，等. 光源及光質(zhì)調(diào)控在溫室蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 中國蔬菜， 2012(02): 1-7.

[17] 張歡. 光環(huán)境調(diào)控對(duì)植物生長發(fā)育的影響[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2010.

[18] 唐大為，張國斌，張帆，等. LED光源不同光質(zhì)對(duì)黃瓜幼苗生長及生理生化特性的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011(01): 44-48.

[19] 蘇娜娜，鄔奇，崔瑾. LED單色光質(zhì)對(duì)黃瓜幼苗葉片和下胚軸中內(nèi)源激素含量的影響[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)， 2014(01): 45-49.

[20] 蒲高斌，劉世琦，劉磊，等. 不同光質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長和生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2005(03): 420-425.

[21] 曹剛，張國斌，郁繼華，等. 不同光質(zhì)LED光源對(duì)黃瓜苗期生長及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013(06): 1297-1304.

[22] 黃枝，林魁，林碧英，等. 光質(zhì)對(duì)瓠瓜幼苗光合及若干生理特性的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 2016(02): 85-90.

Effects of Different LED Supplemental Lighting on Growth of Tomato and Cucumber Seedlings

LI Yamin, ZHENG Yinjian, TAN Xin, PAN Yue, LIU Houcheng

(College of Horticulture，South China Agricultural University，Guangzhou510642，China)

The effects of light quality on the growth of tomato and cucumber seedlings were studied by different Light Emitting Diode (LEDs) supplemental lighting ( red 630～660nm, orange 590～610nm, blue 450～460nm, green 520～540nm, 12 h, 120 μmol·m-2·s-1). The results showed that, under the red and blue supplemental lighting treatment, leaf area, seedling index, concentration of photosynthetic pigment, fresh weight and dry weight of plant and shoot in tomato seedling were significantly higher than those of other treatments. Under the red and green supplemental lighting treatment, plant height and stem diameter of tomato seedling significantly increased. Under supplemental lighting treatments, the plant height significantly decreased while seedling index significantly increased in cucumber seedling, especially under red and blue lighting treatment. The chlorophyll concentrations in cucumber seedling decreased under red, orange and blue LED supplemental lighting.

light quality; tomato; cucumber; seedling growth；photosynthetic pigment

廣東省自然科學(xué)基金研究團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(S2013030012842)；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014A020208097)

劉厚誠，E-mail:liuhch@scau.edu.cn

TM923

ADOI:10.3969/j.issn.1004-440X.2016.05.014