不同光質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

（華南農業大學南方設施園藝研究中心，廣州，510642）

不同光質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

（華南農業大學南方設施園藝研究中心，廣州，510642）

研究了3種不同光質（8紅1藍、6紅2綠1藍、6紅3藍）LED燈對黃瓜幼苗生長的影響。試驗結果表明，8紅1藍（8R1B）LED燈處理下，黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積、壯苗指數、地上部和全株鮮質量均顯著高于另2個處理；而6紅3藍（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度、蒸騰速率、葉綠素a含量、葉綠素a/b比例較高。

光質；LED燈；黃瓜；幼苗生長

利用光質調控植株形態建成和生長發育是設施栽培領域的一項重要技術。由于幼苗健壯程度將直接影響植株的生長發育，并與作物的產量和品質密切相關，利用光調控技術培育壯苗是一項節能環保、經濟有效且簡便易行的方法。因LED光源為冷光源，較傳統光源具有壽命長、光譜純、能耗低等優勢，將在設施光環境調控中發揮重要作用。已有少量關于蔬菜育苗期用LED光調控在櫻桃番茄[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LED燈對黃瓜幼苗生長和質量的影響，為光質控制技術在蔬菜育苗上的應用提供參考。

1 材料與方法

以深春黃瓜（Cucumis sativusL.）為試材。試驗于2011年在華南農業大學園藝學院試驗基地溫室大棚內進行。9月24日用塑料營養缽（15 cm×13 cm）育苗，采用泥炭∶椰糠（1∶1）混合基質，并摻入1%有機肥。當子葉平展時開始光照處理。試驗設3個不同光質的LED燈補光處理，分別是8紅1藍（8R1B）、6紅2綠1藍（6R2G1B)、6紅3藍（6R3B）（紅光波長：630~660 nm、綠光波長：520~540 nm、藍光波長：450~460 nm），每個處理重復3次，每個重復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（連續補光20 d）后取樣進行指標測定。

每個處理隨機取5株幼苗進行形態及產量指標的測定：株高（從營養缽表面到生長點）、莖粗（取子葉下端的位置）、葉面積（Li-3000葉面積儀）、壯苗指數 [其計算公式為：（莖粗/株高）×全株干樣質量]、全株干質量（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。試驗數據用SPSS 17.0統計軟件和Excel 2003軟件進行統計和分析。

2 結果與分析

2.1 對黃瓜幼苗生長的影響

不同光質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。結果表明，紅光比例高的LED處理可以促進黃瓜幼苗的生長。

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

圖1 不同光質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比值以藍光比例高的6R3B光質組合最高，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 小結與討論

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

光質調節植物的碳水化合物和蛋白質代謝，通常紅光下生長的植物碳水化合物含量較高，而在藍光下生長的植物蛋白質含量較高，Kowallik[8]認為，藍光可顯著促進線粒體的暗呼吸，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，促進了蛋白質的合成。增加藍光比例可以促進煙葉的氮代謝[9]，使葉片總氮、蛋白質、氨基酸含量提高。本試驗發現藍光比例高的6紅3藍（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LED燈對黃瓜幼苗鮮質量、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相應的光受體作用調控色素合成[10]。本試驗發現藍光比例高的6紅3藍（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，這一結果與萵苣[11]、番茄[11]、黃瓜[12]等作物上的研究結論相似。

大多數高等植物在橙、紅光下光合速率最高，藍紫光下其次，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，藍光次之，綠光處理則較紅光處理降低50%[13]。藍光LED燈（460 nm）增大了葉用萵苣葉片氣孔導度[4]。本試驗結果表明，藍光比例高的6R3B處理下的黃瓜幼苗葉片凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率最大，其次是8R1B，最小的是6R2G1B處理，可見不同植物對光質處理的光合特性的反應存在較大差異，這可能與光質的實現條件不同有關。

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

[2]唐大為，張國斌，張帆，等.LED光源不同光質對黃瓜幼苗生長及生理生化特性的影響[J].甘肅農業大學學報，2011，46（1）：44-48.

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

[4]李雯琳，郁繼華，張國斌，等.LED光源不同光質對葉用萵苣幼苗葉片氣體參數和葉綠素熒光參數的影響[J].甘肅農業大學學報，2010，45（1）：47-51.

[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的影響[J].中國農業氣象，2009，30（3）：413-416.

[6]李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M]．北京：高等教育出版社，2000.

[7]崔瑾，馬志虎，徐志剛，等．不同光質補光對黃瓜、辣椒和番茄幼苗生長及生理特性的影響[J]．園藝學報，2009，36（5）：663-670.

[8]Kowallik W．Blue light effects on respiration[J]．Annu Rev-Plant Physio,1982,33:51-72.

[9]史宏志，韓錦峰，遠彤，等．紅光和藍光對煙葉生長、碳氮代謝和品質的影響[J]．作物學報，1999，25（2）：215-220.

[10]Stuefer J F，Huber H．Differential effects of light quantity and spectral light quality on growth,morphology and development of two stoloniferousPotentillaspecies[J]．Oecologia,1998,117:1-8.

[11]張歡，徐志剛，崔瑾，等．光質對番茄和萵苣幼苗生長及葉綠體超微結構的影響[J]．應用生態學報，2010，21（4）：959-965.

[12]儲鐘稀，童哲，馮麗潔，等．不同光質對黃瓜葉片光合特性的影響[J]．植物學報，1999，41（8）：867-870.

[13]張瑞華，徐坤，董燦興，等．光質對姜生長及光能利用特性的影響[J]．園藝學報，2008，35（5）：673-680.

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化重大項目（cgzhzd0809）

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

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

2012-02-20