不同光質(zhì)LED燈對黃瓜幼苗生長的影響

謝景，劉厚誠，宋世威，孫光聞，陳日遠(yuǎn)

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方設(shè)施園藝研究中心，廣州，510642）

不同光質(zhì)LED燈對黃瓜幼苗生長的影響

謝景，劉厚誠，宋世威，孫光聞，陳日遠(yuǎn)

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方設(shè)施園藝研究中心，廣州，510642）

研究了3種不同光質(zhì)（8紅1藍(lán)、6紅2綠1藍(lán)、6紅3藍(lán)）LED燈對黃瓜幼苗生長的影響。試驗結(jié)果表明，8紅1藍(lán)（8R1B）LED燈處理下，黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積、壯苗指數(shù)、地上部和全株鮮質(zhì)量均顯著高于另2個處理；而6紅3藍(lán)（6R3B）LED燈處理下，黃瓜幼苗根系活力和葉片的可溶性蛋白、可溶性糖含量及凈光合速率均顯著高于另2個處理，該處理黃瓜幼苗的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、葉綠素a含量、葉綠素a/b比例較高。

光質(zhì)；LED燈；黃瓜；幼苗生長

利用光質(zhì)調(diào)控植株形態(tài)建成和生長發(fā)育是設(shè)施栽培領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。由于幼苗健壯程度將直接影響植株的生長發(fā)育，并與作物的產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)，利用光調(diào)控技術(shù)培育壯苗是一項節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)有效且簡便易行的方法。因LED光源為冷光源，較傳統(tǒng)光源具有壽命長、光譜純、能耗低等優(yōu)勢，將在設(shè)施光環(huán)境調(diào)控中發(fā)揮重要作用。已有少量關(guān)于蔬菜育苗期用LED光調(diào)控在櫻桃番茄[1]、黃瓜[2，3]、葉用萵苣[4，5]等蔬菜上的研究報道，本試驗研究不同光質(zhì)LED燈對黃瓜幼苗生長和質(zhì)量的影響，為光質(zhì)控制技術(shù)在蔬菜育苗上的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

以深春黃瓜（Cucumis sativusL.）為試材。試驗于2011年在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院試驗基地溫室大棚內(nèi)進(jìn)行。9月24日用塑料營養(yǎng)缽（15 cm×13 cm）育苗，采用泥炭∶椰糠（1∶1）混合基質(zhì)，并摻入1%有機肥。當(dāng)子葉平展時開始光照處理。試驗設(shè)3個不同光質(zhì)的LED燈補光處理，分別是8紅1藍(lán)（8R1B）、6紅2綠1藍(lán)（6R2G1B)、6紅3藍(lán)（6R3B）（紅光波長：630~660 nm、綠光波長：520~540 nm、藍(lán)光波長：450~460 nm），每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)10株苗。光通量密度100 μmol·m-2·s-1，每天補光12 h（7：30~19:30）；待苗長至4葉1心（連續(xù)補光20 d）后取樣進(jìn)行指標(biāo)測定。

每個處理隨機取5株幼苗進(jìn)行形態(tài)及產(chǎn)量指標(biāo)的測定：株高（從營養(yǎng)缽表面到生長點）、莖粗（取子葉下端的位置）、葉面積（Li-3000葉面積儀）、壯苗指數(shù) [其計算公式為：（莖粗/株高）×全株干樣質(zhì)量]、全株干質(zhì)量（將幼苗洗凈放入烘箱，105℃殺青，75℃烘干至恒重）、地上部和下部鮮質(zhì)量。每個處理分別取3株幼苗用丙酮法測定葉綠素含量；用LI-6400便攜式光合儀測定光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率；葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量、根系活力采用李合生[6]的方法測定。試驗數(shù)據(jù)用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件和Excel 2003軟件進(jìn)行統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對黃瓜幼苗生長的影響

不同光質(zhì)LED燈對黃瓜幼苗生長的影響不同（圖1）。其中，8R1B處理下黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積和壯苗指數(shù)最高且均顯著高于6R2G1B處理，分別提高了17.58%，14.75%，29.61%，38.46%。莖粗、葉面積、壯苗指數(shù)均是6R2G1B處理下最低（8R1B>6R3B>6R2G1B），而6R2G1B和6R3B處理對黃瓜幼苗生長的影響無顯著性差異。結(jié)果表明，紅光比例高的LED處理可以促進(jìn)黃瓜幼苗的生長。

不同光質(zhì)LED燈影響黃瓜幼苗鮮質(zhì)量（表1）。8R1B處理的黃瓜幼苗全株鮮質(zhì)量及地上部鮮質(zhì)量最高，與其他處理差異達(dá)到顯著水平。8R1B處理下黃瓜幼苗的全株鮮質(zhì)量分別比6R2G1B和6R3B處理提高了65.91%和46.33%；地上部鮮質(zhì)量也分別提高了72.78%和50%。6R2G1B處理下黃瓜幼苗的全株及地上部鮮質(zhì)量均最低，和6R3B處理差異不顯著。

圖1 不同光質(zhì)LED燈對黃瓜幼苗生長的影響

2.2 對黃瓜幼苗生理特性的影響

不同光質(zhì)LED燈明顯影響黃瓜幼苗生理特性（表1）。6R3B處理的黃瓜幼苗可溶性糖、可溶性蛋白含量及根系活力均最高。6R3B處理的可溶性糖含量分別比6R2G1B和8R1B處理顯著提高了30.52%和57.77%；可溶性蛋白含量分別比6R2G1B和 8R1B處理顯著提高了 16.55%和 27.06%。6R2G1B和8R1B處理的黃瓜幼苗可溶性糖、可溶性蛋白含量及根系活力沒有顯著差異。在根系活力方面，6R3B處理較8R1B處理顯著提高了46.15%，而其他處理間均無顯著差異。

2.3 對黃瓜幼苗光合特性的影響

由表1可看出，葉綠素a含量和葉綠素a/b比值以藍(lán)光比例高的6R3B光質(zhì)組合最高，但不同處理之間差異不顯著；葉綠素b和葉綠素a+b含量卻相反，為8R1B>6R2G1B>6R3B，但不同處理之間差異也不顯著。

不同光質(zhì)LED燈影響黃瓜幼苗光合特性 （表1）。不同處理的凈光合速率的差異顯著，6R3B處理的凈光合速率最大，6R2G1B處理的最小。黃瓜幼苗氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均是6R3B處理的最高，為6R3B>8R1B>6R2G1B，其中，6R3B和8R1B處理沒有顯著差異，但均與6R2G1B處理差異顯著。不同LED處理對黃瓜幼苗胞間CO2濃度的影響不明顯。

3 小結(jié)與討論

苗期補充照射紅光LED燈 （658 nm±5 nm）或紅藍(lán)組合LED燈（658 nm/460 nm），黃瓜、辣椒和番茄幼苗莖粗、干鮮質(zhì)量、壯苗指數(shù)均顯著高于自然光對照處理[7]。本試驗發(fā)現(xiàn)紅光比例高的8紅1藍(lán)（8R1B）處理的黃瓜幼苗株高、莖粗、葉面積、壯苗指數(shù)、地上部和全株鮮質(zhì)量均顯著高于其他處理，表明高比例的紅光能夠促進(jìn)黃瓜幼苗生長。

光質(zhì)調(diào)節(jié)植物的碳水化合物和蛋白質(zhì)代謝，通常紅光下生長的植物碳水化合物含量較高，而在藍(lán)光下生長的植物蛋白質(zhì)含量較高，Kowallik[8]認(rèn)為，藍(lán)光可顯著促進(jìn)線粒體的暗呼吸，呼吸過程中的有機酸為有機含氮化合物的合成提供了碳架，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的合成。增加藍(lán)光比例可以促進(jìn)煙葉的氮代謝[9]，使葉片總氮、蛋白質(zhì)、氨基酸含量提高。本試驗發(fā)現(xiàn)藍(lán)光比例高的6紅3藍(lán)（6R3B）處理的黃瓜葉片的可溶性蛋白、可溶性糖含量最高。

表1不同光質(zhì)LED燈對黃瓜幼苗鮮質(zhì)量、生理特性、葉綠素含量和光合特性的影響

光是影響葉綠素合成的重要條件，不同波長的光與植物體內(nèi)相應(yīng)的光受體作用調(diào)控色素合成[10]。本試驗發(fā)現(xiàn)藍(lán)光比例高的6紅3藍(lán)（6R3B）處理下的黃瓜幼苗葉片葉綠素a含量、葉綠素a/b比值最高，這一結(jié)果與萵苣[11]、番茄[11]、黃瓜[12]等作物上的研究結(jié)論相似。

大多數(shù)高等植物在橙、紅光下光合速率最高，藍(lán)紫光下其次，綠光下最低。相同光量子通量下，白光及紅光處理姜苗光合速率較高，藍(lán)光次之，綠光處理則較紅光處理降低50%[13]。藍(lán)光LED燈（460 nm）增大了葉用萵苣葉片氣孔導(dǎo)度[4]。本試驗結(jié)果表明，藍(lán)光比例高的6R3B處理下的黃瓜幼苗葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率最大，其次是8R1B，最小的是6R2G1B處理，可見不同植物對光質(zhì)處理的光合特性的反應(yīng)存在較大差異，這可能與光質(zhì)的實現(xiàn)條件不同有關(guān)。

[1]劉曉英，徐志剛，常濤濤，等．弱光LED對櫻桃番茄植株形態(tài)和光合性能的影響[J]．西北植物學(xué)報，2010，30（4）：725-732.

[2]唐大為，張國斌，張帆，等.LED光源不同光質(zhì)對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，2011，46（1）：44-48.

[3]段奇珍，曲梅，高麗紅.不同LED光源對黃瓜幼苗質(zhì)量的影響[J].北方園藝，2010（15）：125-128.

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[5]聞婧，鮑順淑，楊其長，等．LED光源R/B對葉用萵苣生理性狀及品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（3）：413-416.

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Effects of Different LED Lights on Growth of Cucumber Seedlings

XIE Jing,LIU Houcheng,SONG Shiwei,SUN Guangwen,CHEN Riyuan
(Institute of Protected Horticulture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642)

The effects of light quality on the growth of cucumber(Cucumis sativusL.)seedlings were studied by using three different Light Emitting Diode(LEDs)(red∶blue=8∶1,8R1B,red∶blue=6∶3,6R3B,red∶green∶:blue=6∶2∶1,6R2G1B,12 h, 50 μmol·m-2·s-1).The results showed that,under the 8R1B treatment,the plant height,stem diameter,leaf area,seedling index,fresh weight of shoot and whole plant were significantly higher than those of the other two treatments.While under the 6R3B treatment,the root activity,contents of soluble protein and sugar,net photosynthesis rate of the seedling leaf were significantly higher than those of the other two treatments,with the seedlings possessing higher stomatal conductance, transpiration rate,content of chlorophyll a and ratio of chlorophyll a/b.

Light quality;LED light;Cucumber;Seedling growth

10.3865/j.issn.1001-3547.2012.06.007

廣東高?？萍汲晒D(zhuǎn)化重大項目（cgzhzd0809）

謝景（1986-），女，碩士，研究方向為設(shè)施蔬菜，E-mail：xcxh@qq.com

劉厚誠，男，通信作者，博士，教授，研究方向為設(shè)施蔬菜，E-mail：liuhch@scau.edu.cn

2012-02-20