LED光質對鱷嘴花生長和光合作用的影響

杜尚嘉，曾冬琴，符溶，符生波，陳國德，呂朝軍

1.海南省林業科學研究院(海南省紅樹林研究院)，海南海口 571100；

2.中國熱帶農業科學院椰子研究所，海南文昌 571339

鱷嘴花(Clinacanthus nutans(Burm.f.) Lin-dau)又稱憂遁草，是爵床科鱷嘴花屬高大草本植物，廣泛分布于馬來西亞、印度尼西亞、爪哇及中國華南熱帶等低海拔亞熱帶疏林中或植物灌叢內[1]。鱷嘴花全株均可入藥，藥用價值高且具有營養保健功效[2]。

光質是植物生長過程中重要的環境因子，對植物的生理代謝、形態建成、生長發育等具有調節作用[3，4]。通過合理的調節、控制光質，可有效發揮出植物生長潛能。不同類型光質對不同植物生長發育的影響差異明顯，因此，應選擇合理的光質類型。LED光質具有光質可調性、壽命長等優點[5]，目前在農作物等培育中已被廣泛應用[6]。LED 光質對作物種苗的快速生長[7]及提高地上、地下生物量的積累均有不同程度的影響[8，9]。該研究比較了不同LED 光質對鱷嘴花生長和光合作用的影響，以期篩選出適合其生長的LED 光質組合，為鱷嘴花栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試鱷嘴花扦插枝條采自海南省林業科學研究院（海南省紅樹林研究院）五指山分院采集圃。試驗裝置為自主設計的光照培養架，培養架內部采用銀白色隔板，隔間規格為120cm×60cm×80cm (長×寬×高)。供試LED 光源燈的紅光(R) 峰值波長657nm、藍光（B）峰值波長457nm，以白光為CK。

1.2 試驗設計

試驗于2019 年4～6 月在海南省林業科學研究院(海南省紅樹林研究院)五指山分院實驗室進行。選取15cm 長且粗度相似的枝條進行扦插。待扦插成活后，選擇生長健壯且長勢相似的成活植株移植入營養袋并放置在光照培養架。營養袋長×寬×高為6.5cm×6.5cm×12cm，基質配比為V(紅壤土)∶V(椰糠)∶V(河沙)=1∶1∶1。緩苗后開始光照處理，該研究設置7 種處理，分別為白光（CK）、紅光（R）、藍光（B）、紅光∶藍光=8∶2（8R2B）、紅光∶藍光=7∶3（7R3B）、紅光∶藍光=6∶4（6R4B）、紅光∶藍光=5∶5（5R5B），光照時間為8∶00～12∶00，光照強度為150μmol·m-2·s-1。每個處理60 株，3 次重復。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 生長指標

分別于光照處理第15d、30d、45d 的上午8∶00測定植株莖高、莖粗、葉面積、葉片數、分枝數。莖高采用直尺測量，指萌發點至生長點距離；莖粗取萌發點第1 葉下1cm 處，采用游標卡尺測量；采用葉面儀測定每一片真葉以計算總葉面積；對枝條葉片數及分枝數進行計數；每處理隨機選取5 株，3 次重復。

1.3.2 干物質量

光照處理第45d 時，測定植株地上和地下生物量鮮重，然后在精密鼓風干燥箱105℃下烘8h，取出用電子天平稱干質量(精度為0.001mg)。每處理隨機選取5 株，3 次重復。

1.3.3 光合色素和光合參數

光照處理第30d 時，采用葉綠素提取液提取葉綠素；采用Li-1100 便攜式光合測定儀測定光合參數，即于9∶00～11∶00 測定植株基部往上第3 片葉，測定指標包括：凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（gs）及胞間CO2濃度（Ci）。每處理隨機選取10 株，3 次重復。

1.4 統計與分析

分別采用Excel 2018 軟件和SPSS 16.0 對數據進行統計分析，運用LSD 進行差異顯著性檢驗。圖中數據均為“平均值±標準差”。

2 結果與分析

2.1 LED 光質對鱷嘴花生長的影響

2.1.1 莖高

從圖1a 可知，光照15d 時，7 個處理表現為8R2B＞CK＞R＞5R5B＞B＞7R3B＞6R4B，其中，8R2B處理最高（3.60cm），比CK 高0.39cm，顯著高于除5R5B 處理外的其他處理。光照30d 時，7 個處理表現為8R2B＞5R5B＞7R3B＞6R4B＞R＞CK＞B，其中，8R2B 處理較高（4.63cm），比CK 高1.25cm，8R2B 處理與CK、R、B 處理差異顯著，與7R3B、6R4B、5R5B 處理無顯著差異。光照45d 時，7 個處理表現為8R2B＞6R4B ＞5R5B ＞7R3B ＞R ＞B ＞CK，8R2B 處 理 較 高（6.35cm），比CK 高2.57cm，顯著高于除5R5B 外的其他處理。綜上可見，各處理下，以8R2B 處理對促進莖高生長較佳。

2.1.2 莖粗

從圖1b 可知，光照15d 時，7 個處理表現為8R2B＞B＞CK＞6R4B＞5R5B＞7R3B＞R，其中，8R2B處理較粗（1.92mm），比CK 粗0.12mm，與7R3B、R 處理差異顯著，其余處理無顯著差異。光照30d 時，7個 處 理 表 現 為8R2B ＞7R3B ＞B ＞5R5B ＞CK ＞R6R4=R，其中，8R2B 處理較粗（2.06mm），比CK 粗0.24mm，除與7R3B、B 處理無顯著差異外，均與其他處理差異顯著。光照45d 時，7 個處理表現為8R2B＞5R5B ＞B ＞7R3B ＞6R4B ＞CK ＞R，8R2B 處 理 較 粗（2.85mm），比CK 粗0.69mm，且除與5R5B 處理無顯著差異外，均與其余處理差異顯著。綜上可見，各處理下，以8R2B 處理對促進鱷嘴花莖粗生長較佳。

圖1 LED 光質對鱷嘴花生長的影響Fig.1 Effect of LED light quality on the growth of Clinacanthus nutans

2.1.3 分枝數、葉面積和葉片數

從表1 可知，8R2B 處理分枝數較多（2.78 枝/株），比CK 多0.67 枝/株，與CK、R、5R5B、6R4B 處理差異顯著，且除6R4B、5R5B 處理外均顯著多于CK。8R2B 處理葉面積較大（21.00m2），比CK 大4.51m2，CK處理葉面積除大于R 處理外，均小于其他處理，且8R2B 處理與R 處理差異顯著，與其余處理均無顯著差異。8R2B 處理葉片數較多（20.62 片/株），比CK多6.6 片/株，且與CK、R 處理差異顯著，與其余均無顯著差異，除R 處理外，各處理葉片數均多于CK。綜上可見，各處理下，8R2B 處理對分枝數、葉面積和葉片數等形態指標促進作用較佳。

表1 LED 光質對鱷嘴花生長的影響Tab.1 Effect of LED light quality on the growth of Clinacanthus nutans

2.2 LED 光質對鱷嘴花生物量的影響

由圖2 可知，各處理對鱷嘴花地上、地下生物量積累無顯著差異。

圖2 LED 光質對鱷嘴花生物量的影響Fig.2 Effect of LED light quality on crocodile biomass of Clinacanthus nutans

2.3 LED 光質對鱷嘴花光合作用的影響

2.3.1 光合色素含量

由表2 可知，與CK 相比，6R4B 處理葉片葉綠素a/b 和葉綠素總量較高，其次為CK，5R5B 處理較低，但CK 與6R4B 處理無顯著差異，與5R5B 處理差異顯著，同時，CK 與R 處理差異顯著，R 處理與6R4B 處理也存在顯著差異，其余處理均無顯著差異。與CK 相比，7R3B、6R4B 處理葉綠素a/b 含量較高，其次是B處理，R 處理含量較低，但與CK 未達到顯著差異，只與5R5B 和R 處理差異顯著。綜上可見，LED 不同光質處理對鱷嘴花葉片光合色素含量影響不同，以6R4B 處理最有利于鱷嘴花葉片光合色素的積累。

表2 LED 光質對鱷嘴花葉片光合色素的影響Tab.2 Effects of LED light quality on the photosynthetic pigment content of Clinacanthus nutans

2.3.2 光合參數

由表3 可知，8R2B 處理光合速率較高，5R5B 處理次之，除與5R5B 處理無顯著差異外，均與其余處理差異顯著。除R 處理蒸騰速率低于CK 外，其余處理蒸騰速率均高于CK，其中8R2B 處理較高，與CK、R、7R3B、6R4B、B 處理差異顯著。LED 紅藍光質處理對鱷嘴花氣孔導度有明顯的影響，6 個處理氣孔導度均高于CK，其中8R2B 處理較高，且顯著高于其余處理。與CK 相比，8R2B 處理對提升胞間CO2濃度最為顯著，其次是R 和B 處理，7R3B 處理提升幅度較小，但與CK 相比只有8R2B、7R3B 處理達到顯著差異，其余處理均未與CK 存在顯著差異。綜上可見，LED 組合光質處理對提高鱷嘴花光合作用強度具有一定的促進作用，以8R2B 處理較佳。

表3 LED 光質對鱷嘴花葉片光合參數的影響Tab.3 Effect of LED lght quality on photosynthetic characteristics of Clinacanthus nutans

3 討論

光既可提供植物生長所需能量，也可調控植物形態建成[10]。不同光質下幼苗生長發育、光合特性的測定，發現光質能有效影響作物生長發育[11]。且有研究表明紅光對株高增長有促進作用[11-14]。該研究表明，LED 光質顯著促進鱷嘴花植株株高的增長。8R2B處理鱷嘴花地上、地下生物量的積累效果最為明顯，但各處理均無顯著差異，說明紅藍組合光或單色光處理對鱷嘴花干物質的積累影響較小，而紅光(R 處理) 對鱷嘴花葉片數增加、葉面積的擴展有抑制作用；8R2B 處理鱷嘴花莖高、莖粗、葉面積和葉片數等形態指標相對較大，說明紅藍光組合對鱷嘴花生長有促進作用，以8R2B 處理較佳。

光合色素在植物進行光合作用時對光能的吸收、傳遞和轉換過程中起重要作用，其含量直接影響植物的光合效率[15，16]。研究結果表明，6R4B 處理鱷嘴花葉片葉綠素a、b 及總葉綠素含量較高，顯著高于CK。說明LED 光質處理能有效促進光合色素的積累。這一結果與許莉等人[14]研究的結果紅光有利于提高葉片葉綠素a、b 含量，藍光則降低葉片葉綠素a、b含量不一致。出現這種情況可能與不同植物種類葉片對紅、藍光質需求響應不同有關。

植物進行光合作用時，光照是主要能量來源，光質不同直接影響植物的光合作用。相關研究表明，在紅藍復合光下葉用萵苣(Lactuca stnifera L)光合速率、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度均最大[17]。李承志等[18]也發現，增加藍光比例可提高白菜葉片凈光合速率?？梢?，合理的紅藍組合光質可有效提高植物葉片的光合作用[12]。研究表明，8R2B 處理鱷嘴花凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度在各處理中均較佳，說明8R2B 處理有利于提高鱷嘴花葉片的光合作用。

綜上可知，以8R2B 處理有利于促進鱷嘴花生長和光合作用，可為鱷嘴花栽培生產光質調控機制提供理論依據。但該研究限于實驗室條件下進行，要使LED 光質在鱷嘴花栽培中得到應用，仍需深入研究。