LED光照條件下低溫弱光貯藏對辣椒種苗質(zhì)量的影響

賀冬仙 閆征南 宋金修 成永三 杜維芬

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083）

LED光照條件下低溫弱光貯藏對辣椒種苗質(zhì)量的影響

賀冬仙 閆征南 宋金修 成永三 杜維芬

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083）

隨著我國設(shè)施蔬菜種植面積和蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)大，蔬菜商品苗的貯藏和運(yùn)輸成為育苗產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。以辣椒品種農(nóng)大24為試材，研究穴盤成苗在不同低溫弱光環(huán)境下的形態(tài)指標(biāo)與生理指標(biāo)變化，旨在明確適合辣椒種苗長期貯藏或長途運(yùn)輸?shù)倪m宜環(huán)境條件。結(jié)果表明：溫度為11 ℃，R∶B為1.9的熒光燈且光照強(qiáng)度為30 μmol·m-2·s-1、光照周期為12 h·d-1的貯藏環(huán)境和R∶B為1.3的LED且光照強(qiáng)度為15 μmol·m-2·s-1、光照周期為24 h·d-1的貯藏環(huán)境均能滿足14 d辣椒種苗貯藏和運(yùn)輸，有效地維持了種苗質(zhì)量。相比于熒光燈，高光效和低能耗的LED光源更適用于辣椒種苗的低溫弱光貯藏和長途運(yùn)輸。

葉綠素含量；辣椒穴盤苗；光補(bǔ)償點(diǎn)；凈光合速率；LED光照

我國設(shè)施蔬菜面積已達(dá)360萬hm2以上，蔬菜生產(chǎn)的種苗年需求量高達(dá)6 800億株（張志斌，2015）。蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展使種苗貯藏和運(yùn)輸成為育苗產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)（寧偉 等，2006a；張曉飛 等，2014）。由于天氣變化、計(jì)劃變更和勞動力管理等原因，種苗公司生產(chǎn)的穴盤成苗到農(nóng)戶溫室定植可能存在一定的時間差，種苗成苗后若不能及時定植則會因狹小的穴盤環(huán)境導(dǎo)致種苗黃化、劣化或老化，進(jìn)而影響其定植后的生長發(fā)育和后期產(chǎn)量（葛曉光，1987；趙庚義，1989；Kubota et al.，2004）。因此，針對蔬菜種苗的貯藏工藝需求，本試驗(yàn)研究穴盤成苗在不同低溫弱光環(huán)境下的形態(tài)指標(biāo)與生理指標(biāo)變化，旨在明確適合辣椒種苗貯藏的低溫弱光環(huán)境條件，以期為種苗貯藏或運(yùn)輸技術(shù)研發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 育苗方法

供試?yán)苯罚–apicum annuumL.）品種農(nóng)大24為中熟一代雜種，種子由北農(nóng)種業(yè)有限公司提供。貯藏試驗(yàn)用辣椒穴盤苗是利用人工光育苗技術(shù)培育的7葉1心種苗。

試驗(yàn)于2014年12月在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院的小型種苗工廠進(jìn)行，將辣椒種子播于填充了蛭石、草炭、珍珠巖（3V∶1V∶1V）混合基質(zhì)的108孔穴盤。育苗環(huán)境：明期的溫度為（24±1）℃、相對濕度為（70±5）%；暗期的溫度為（20±1）℃、相對濕度為（80±10）%；光照強(qiáng)度為300 μmol·m-2·s-1、光照周期為12 h·d-1；CO2濃度為（400±50） μmol·mol-1。育苗灌溉用營養(yǎng)液采用日本園試通用配方，EC值為2.4 mS·cm-1、pH值為6.5。辣椒種苗的育苗周期為1個月，人工光源采用三基色熒光燈。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

待辣椒種苗長至7片真葉時開始在6 ℃和11℃的2間低溫貯藏室進(jìn)行種苗低溫弱光貯藏試驗(yàn)，每間貯藏室各使用2種光照立體栽培架放置辣椒種苗，光照燈具使用熒光燈（T5-28W，上海鼎鐸照明電器有限公司）和LED（WR-16W，北京盛陽谷科技有限公司），其紅色光與藍(lán)色光的比率分別為1.9和1.3（圖1）。依照辣椒種苗葉片的光響應(yīng)曲線（圖2），以其光補(bǔ)償點(diǎn)為依據(jù)，設(shè)計(jì)15、30 μmol·m-2·s-1光照強(qiáng)度和12、24 h·d-1光照周期進(jìn)行貯藏環(huán)境調(diào)控。其他環(huán)境條件保持一致：相對濕度為（75±5）%、CO2濃度為（400±50）μmol·mol-1。種苗貯藏當(dāng)天、第7天和第14天分別測定辣椒種苗的各項(xiàng)生長參數(shù)，每個試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)選取6株辣椒種苗作為測量對象。該貯藏試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次。

圖1 熒光燈（R∶B為1.9）和LED光源（R∶B為1.3）的分光光譜分布

圖2 辣椒種苗葉片的光響應(yīng)曲線

1.3 測定項(xiàng)目

株高為種苗基部到頂部生長點(diǎn)的距離，用直尺測量。葉面積利用掃描儀（Lide-110，Cannon，越南）掃描樣本所有真葉，通過Photoshop圖像處理計(jì)算葉面積。地上部和地下部鮮質(zhì)量采用百分之一天平（JM-B6002，諸暨市超澤衡器設(shè)備有限公司）測量。葉綠素含量采用80%丙酮浸提法，采用分光光度計(jì)（UV3150，日本島津制作所）測量663 nm和645 nm的吸光度后利用Arnon修正公式計(jì)算得出。凈光合速率和蒸騰速率采用便攜式光合儀（LI-6400，LI-COR Inc.，美國）的標(biāo)準(zhǔn)光源葉室（2 cm×3 cm）進(jìn)行測定，測定葉片為植株自上而下第3片功能葉。光合儀的測量參數(shù)設(shè)定為：冷卻器溫度為6/11 ℃、樣本室氣體流量為500 μmol·s-1、參比氣CO2濃度為400 μmol·mol-1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Microsoft Excel 2007軟件和SPSS 18.0 軟件在0.05顯著性水平下利用LSD法完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒種苗貯藏前后的形態(tài)變化

由表1可以看出，光源為熒光燈、貯藏溫度為6 ℃、光照強(qiáng)度為15 μmol·m-2·s-1時，辣椒種苗的株高隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)增長的趨勢，貯藏14 d后株高增長了15%，而葉面積在貯藏前后無顯著變化；光照強(qiáng)度為30 μmol·m-2·s-1時的株高和葉面積均隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，貯藏14 d與貯藏前無顯著差異；但貯藏溫度為11 ℃時，株高和葉面積均隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)增加的趨勢，貯藏14 d與貯藏前相比差異顯著。

表1 低溫弱光貯藏環(huán)境對辣椒種苗形態(tài)的影響

光源為LED、光照強(qiáng)度為15 μmol·m-2·s-1時，T6L12P15處理的辣椒種苗的株高在貯藏前后無顯著變化，但T6L24P15、T11L12P15、T11L24P15處理的株高均隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)增加的趨勢；T6L24P15和T11L24P15處理的葉面積在貯藏前后無顯著變化，但T6L12P15處理的葉面積隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)先增后減的趨勢。光照強(qiáng)度為30 μmol·m-2·s-1時，各處理的株高隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)先增后減的趨勢；T6L24P30處理的葉面積在整個貯藏期間無顯著變化，但T6L12P30處理的葉面積呈先增加后減少的趨勢，貯藏14 d后，T11L12P30和T11L24P30處理的葉面積顯著高于貯藏前。辣椒種苗在貯藏前后的形態(tài)變化如圖3所示。

2.2 辣椒種苗貯藏前后的生物量變化

種苗鮮質(zhì)量的變化反映了秧苗在貯藏期間營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和消耗情況（李曉慧 等，2006）。光源為熒光燈時，T6F12P15和T11F12P30處理辣椒種苗的地上部鮮質(zhì)量在整個貯藏期間無顯著變化；光照強(qiáng)度為30 μmol·m-2·s-1時，貯藏前后的地下部鮮質(zhì)量也無顯著變化（表2）。光源為LED時，溫度為6 ℃、光照周期為24 h·d-1時，地上部鮮質(zhì)量隨著貯藏時間的延長無顯著差異；但貯藏14 d后，T6L12P15處理的地上部鮮質(zhì)量下降了20%、地下部鮮質(zhì)量下降了30%。辣椒種苗在低溫弱光貯藏前后的生物量減少是由于溫度較低造成無法從基質(zhì)中吸收營養(yǎng)，從而過多地消耗了種苗本身的營養(yǎng)物質(zhì)。種苗鮮質(zhì)量的變化在一定程度上反映了種苗在貯運(yùn)期間的質(zhì)量變化，這是由于種苗正常生長發(fā)育的環(huán)境條件急劇改變而引起的脅迫性生理衰變。低溫脅迫和水分脅迫是種苗在貯運(yùn)期間質(zhì)量下降的主要外因，這說明該環(huán)境條件不利于辣椒種苗的貯藏（寧偉 等，2006b）。溫度為11 ℃時，各處理貯藏結(jié)束后的地上部鮮質(zhì)量與貯藏前相比均出現(xiàn)增加的趨勢。在整個種苗貯藏期間，T11L24P15處理的地上部和地下部鮮質(zhì)量與貯藏前無顯著差異，這說明當(dāng)溫度為11 ℃的連續(xù)光照下，光補(bǔ)償點(diǎn)附近的弱光貯藏環(huán)境有利于辣椒種苗質(zhì)量的保持（Kubota & Kozai，1995）。

圖3 辣椒種苗貯藏前后的形態(tài)變化

2.3 辣椒種苗貯藏前后的葉綠素含量變化

種苗在貯藏期間的光照強(qiáng)度處于光補(bǔ)償點(diǎn)時，葉綠素的合成與分解代謝將達(dá)到動態(tài)平衡，若葉綠素含量在貯藏期間減少則會導(dǎo)致種苗質(zhì)量的下降（寧偉 等，2005）。如表3所示，光源為熒光燈且貯藏溫度為6 ℃時，辣椒種苗葉片的總?cè)~綠素含量在光照強(qiáng)度為15 μmol·m-2·s-1時隨著貯藏時間的延長得到了較好的保持，但光照強(qiáng)度為30 μmol·m-2·s-1則顯著提高了總?cè)~綠素含量，增加率為24%，這說明貯藏過程中的葉綠素繼續(xù)合成且合成速率大于分解速率，故總?cè)~綠素含量呈增加趨勢（程琳 等，2011）。貯藏溫度為11 ℃時，隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，葉片總?cè)~綠素含量分別增加了31%和8%，葉綠素a/b也隨著貯藏時間的延長而增加。光源為LED時，T6L12P15和T6L24P15處理的總?cè)~綠素含量顯著下降，這說明辣椒種苗受到低溫弱光脅迫的嚴(yán)重影響（徐偉慧 等，2006）。溫度為6 ℃、光強(qiáng)為30 μmol·m-2·s-1時，總?cè)~綠素含量得到了較好的保持，與貯藏前無顯著差異；溫度為11 ℃時，除T11L24P30處理的總?cè)~綠素含量增加了26.7%外，其他處理則與貯藏前無顯著差異。T6L12P15處理的葉綠素a/b隨著貯藏時間的延長而呈增加趨勢，但其他處理則均呈先降低后增加的趨勢，這說明貯藏初期的捕光色素含量所占比例較大、而貯藏后期的中心色素所占比例較大，種苗對低溫弱光環(huán)境表現(xiàn)了較好的適應(yīng)性（王萍 等，2007）。

2.4 辣椒種苗在貯藏前后的光合特性變化

光合作用是植物生物產(chǎn)量的主要決定因素之一，低溫弱光貯藏環(huán)境減弱了辣椒種苗的凈光合速率與蒸騰速率，從而有效地減少了貯藏期間的碳水化合物消耗和水分散失（張志剛和尚慶茂，2010）。從表4可以看出，與貯藏前相比，貯藏14 d后各處理辣椒種苗的蒸騰速率在溫度為6 ℃時呈現(xiàn)下降趨勢，除T11L24P30處理外，其他處理在溫度為11 ℃時則呈現(xiàn)上升趨勢。溫度為6 ℃和11℃的貯藏條件下，各處理葉片的凈光合速率較低，基本維持在呼吸水平，且7 d與14 d之間無顯著差異，有效地避免了辣椒種苗的黃化和劣化（Kubota et al.，2002）。

表2 低溫弱光貯藏環(huán)境對辣椒種苗地上部與地下部鮮質(zhì)量的影響

表3 低溫弱光貯藏環(huán)境對辣椒種苗葉綠素含量的影響

表4 辣椒種苗在貯藏前后的光合特性變化

3 結(jié)論與討論

種苗貯運(yùn)技術(shù)適應(yīng)我國育苗產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，但在貯運(yùn)過程中需優(yōu)化環(huán)境條件從而保證種苗質(zhì)量（Wang et al.，2009）。貯藏期間的種苗質(zhì)量保持對移栽后的栽培效果的影響很大，種苗貯運(yùn)過程應(yīng)在抑制其生長且保持光合和再生能力的同時，還要維持其外觀品質(zhì)（Heins et al.，1992；程琳 等，2011）。蔬菜種苗質(zhì)量的保持是種苗合理運(yùn)輸和產(chǎn)前技術(shù)保障的重要依據(jù)，適于種苗貯藏的環(huán)境條件是日后幼苗移栽成功并良好生長的關(guān)鍵因素（王瑞霞，2006；許蕊和李高燕，2009）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在R∶B為1.9的熒光燈照射條件下，溫度為11 ℃、光照強(qiáng)度為30 μmol·m-2·s-1和光照周期為12 h·d-1貯藏14 d時，辣椒種苗株高增長了8.7%、葉面積增加了21.0%、地上部和地下部鮮質(zhì)量及總?cè)~綠素含量與貯藏前無顯著差異；在R∶B為1.3的LED照射條件下，溫度為11 ℃、光照強(qiáng)度為15 μmol·m-2·s-1和光照周期為24 h·d-1時，辣椒種苗的株高增長了15.5%，葉面積、地上部和地下部鮮質(zhì)量及總?cè)~綠素含量在貯藏前后無顯著差異。上述兩種低溫弱光環(huán)境有效地維持了辣椒種苗的質(zhì)量，故可用于辣椒種苗的低溫弱光貯藏和長途運(yùn)輸。相比于熒光燈，高光效和低能耗的LED光源更適用于辣椒種苗的低溫弱光貯藏和長途運(yùn)輸。辣椒種苗的貯藏過程是一個相對的逆境脅迫過程，辣椒種苗在上述環(huán)境中的質(zhì)量得到了較好的保持，但是其在定植后的生長發(fā)育及其后期栽培效果等有待于今后進(jìn)一步試驗(yàn)與研究。

程琳，趙永欽，王玉玨，趙冰，郭仰冬．2011．弱光下不同貯藏溫度對黃瓜穴盤秧苗質(zhì)量的影響．華北農(nóng)學(xué)報(bào)，26（2）：147-151．

葛曉光．1987．果菜壯苗指標(biāo)研究的概況．中國蔬菜，（1）：32-34．

李曉慧，孫治強(qiáng)，張惠梅．2006．不同貯藏溫度對番茄穴盤秧苗品質(zhì)的影響．沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，37（3）：498-501．

寧偉，葛曉光，李天來，朱海生．2005．模擬運(yùn)貯條件下番茄秧苗質(zhì)量保持指標(biāo)研究．中國蔬菜，（4）：6-9．

寧偉，鮑桐，葛曉光，李天來，劉延吉．2006a．番茄秧苗運(yùn)貯中質(zhì)量變化的生理因素分析．沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，37（2）：151-154．

寧偉，葛曉光，李天來．2006b．番茄秧苗運(yùn)貯過程中質(zhì)量下降有關(guān)指標(biāo)研究．中國蔬菜，（3）：12-14．

王萍，郭曉冬，趙鵬．2007．低溫弱光對辣椒葉片光合色素含量的影響．北方園藝，（7）：15-17．

王瑞霞．2006．貯藏期間不同控制條件對穴盤苗生長和質(zhì)量的影響及其機(jī)理〔碩士論文〕．上海：上海交通大學(xué)．

許蕊，李高燕．2009．不同貯藏溫度對黃瓜秧苗質(zhì)量的影響．安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，15（1）：54-56．

徐偉慧，王蘭蘭，王志剛．2006．低溫對辣椒幼苗生理生化特性的影響．甘肅農(nóng)大學(xué)報(bào)，41（4）：56-59．

張曉飛，曲梅，田永強(qiáng)，高麗紅．2014．蔬菜商品苗貯藏運(yùn)輸技術(shù)研究進(jìn)展．中國蔬菜，（7）：4-11．

張志斌．2015．我國設(shè)施園藝發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問題及發(fā)展方向．蔬菜，（6）：1-4．

張志剛，尚慶茂．2010．低溫、弱光及鹽脅迫下辣椒葉片的光合特性．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，43（1）：123-131．

趙庚義．1989．蔬菜秧苗的運(yùn)輸．北方園藝，（10）：22-24．

Heins R D，Lange N，Wallace T F．1992．Low-temperature storage of bedding-Plant plugs．Springer Netherlands，（6）：45-64．

Kubota C，Kozai T．1995．Low-temperature storage of transplants at the light compensation point：air temperature and light intensity for growth suppression and quality preservation．Scientia Horticulturae，61（s3-4）：193-204．

Kubota C，Seiyama S，Kozai T．2002．Manipulation of photoperiod and light intensity in low-temperature storage of eggplant plug seedlings．Scientia Horticulturae，94（s1-2）：13-20．

Kubota C，Kroggel M，Solomon D，Benne L．2004．Analyses and optimization of long distance transportation conditions for high quality tomato seedlings．Acta Horticulturae，659：227-234．

Wang R X，Guo Z，Ao Y S．2009．Physiological adaptation and recovery of eggplant plug seedlings to low temperature and lowintensity light during storage．Journal of Horticultural Science & Biotechnology，84（2）：209-215．

本刊常用計(jì)量單位表示法

1. 時間：用a（年）、d（天）、h（小時）、min（分）、s（秒）表示。

2. 面積：用km2（平方千米）、hm2（公頃）、m2（平方米）、cm2（平方厘米）表示，不用畝，可暫用667 m2代替。

3. 質(zhì)量（原為重量）：用g（克）、kg（千克）、t（噸）表示。

4. 濃度：可用%表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)和體積分?jǐn)?shù)。質(zhì)量濃度用kg·L-1（千克每升）、g·L-1（克每升）、mg·L-1（毫克每升）、μg·L-1（微克每升）表示。ppm并非單位符號，不能使用，可根據(jù)具體情況改寫成質(zhì)量分?jǐn)?shù)mg·kg-1、體積分?jǐn)?shù)μL·L-1或質(zhì)量濃度mg·L-1，數(shù)值保持不變。

5. 組合單位：

① 組合單位中不能插入其他信息，如“VC含量25 mg/100 g鮮重”，應(yīng)為“VC含量250 mg·kg-1（鮮樣質(zhì)量）”；“施肥量140 kg N/hm2”應(yīng)為“施N肥量140 kg·hm-2”。

② 組合單位書寫錯誤，如“mg/kg·d”，應(yīng)寫為“mg·kg-1·d-1”。

Effects of Low Temperature and Poor Light Storage under LED Condition on Quality of Pepper Seedling

HE Dong-xian，YAN Zheng-nan，SONG Jin-xiu，CHENG Yong-san，DU Wei-fen

（KeyLab.ofAgriculturalEngineeringinStructureandEnvironment，CollegeofWaterResourcesandCivilEngineering，ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100083，China）

Storage and transportation of vegetable commercial seedlings becomes an important link，along with the continuous expansion of facility vegetables planting areas and vegetable seedling culture industry．This paper took pepper variety ‘Nongda No.24’ as experimental material and studied on the changes in morphology and physiology indexes of plug seedling under different low temperature and poor light environment，aiming at finding suitable environment condition for long period storage and transportation of pepper seedlings．Results showed that no quality changes found in pepper plug seedlings during 14 days storage and transportation at 11 ℃ temperature in 30 μmol·m-2·s-1light intensity and 12 h·d-1photoperiod and using fluorescent lamp with 1.9 R∶B ratio and in 15 μmol·m-2·s-1light intensity and 24 h·d-1photoperiod using LED．Compared to fluorescent lamp，LED with advantages of high lighting efficiency and low energy consumption is more suitable for providing pepper seedlings with long-distance transportation and storage in low temperature and weak light intensity．

Chlorophyll contents；Pepper plug seedling；Light compensation point；Net photosynthetic rate；LED lighting

賀冬仙，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，專業(yè)方向：植物環(huán)境生理、設(shè)施園藝工程，E-mail：hedx@cau.edu.cn

2016-12-15；接受日期：2017-03-27

國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303014）