不同光質LED補光對日光溫室內光環境及煙苗生長的影響

薛超群，王建偉，楊立均

1 中國煙草總公司鄭州煙草研究院,鄭州高新技術產業開發區楓楊街2號 450001;2 河南省駐馬店市煙草公司,河南省駐馬店市中華路932號 463000

農藝與調制

不同光質LED補光對日光溫室內光環境及煙苗生長的影響

薛超群1，王建偉1，楊立均2

1 中國煙草總公司鄭州煙草研究院,鄭州高新技術產業開發區楓楊街2號 450001;2 河南省駐馬店市煙草公司,河南省駐馬店市中華路932號 463000

為了明確不同光質LED補光條件下日光溫室內光環境及煙苗生長的差異，采用藍、黃、紅色發光二級管(LED)作為發光光源對日光溫室煙苗補光,以不補光為對照,研究了不同光質LED補光對日光溫室內光輻射強度及煙苗光合速率、生長的影響。結果表明，藍色LED補光顯著提高溫室內400～510 nm波段的光輻射強度，黃色LED補光顯著提高溫室內510～610 nm波段的光輻射強度，紅色LED補光顯著提高溫室內610～720 nm波段的光輻射強度。藍色LED補光煙苗莖粗、干重、根冠比和壯苗指數顯著大于對照和其他處理，株高最低；黃色LED補光煙苗株高較高；紅色LED補光煙苗光合速率最高，株高顯著高于對照和藍色LED補光處理，干重、根冠比、壯苗指數顯著大于對照和黃色LED補光處理。藍色、黃色和紅色LED補光均顯著增加日光溫室內的光輻射強度，調控溫室內煙苗的生長。

發光二級管；光質；溫室；光環境；煙苗；生長

日光溫室內光質成分較露地有很大的差異，尤其是日出與日落前后的光質成分變化很大，成為影響日光溫室作物育苗的重要因子[1-5]。光質對作物幼苗的光合速率、生長具有重要的調節作用[1-5]，因此，日光溫室內采取不同光質補光的方法來調控作物幼苗生長具有簡便易行的特點[6-16]。

發光二極管（light emitting diodes，簡稱LED）光源具有光質純、光效高、波長類型豐富、光譜能量調制便捷、能耗低等突出優勢,是替代熒光光源的新型光源[9-12]。有關不同光質LED補光對日光溫室作物幼苗光合速率及生長影響的研究[13-16]表明：藍、紅色LED補光均顯著提高番茄幼苗的莖粗、全株干重，促進作用依次為藍色LED補光＞紅色LED補光[13-14]。黃色LED補光對黃瓜幼苗生長影響不顯著，紅色LED補光顯著提高黃瓜的葉片光合速率、莖粗、株高、莖葉干重，藍色LED補光顯著提高黃瓜的葉片光合速率、莖粗、全株干重[14-15]。藍、黃、紅色LED補光均促進水稻幼苗生長，其中藍色LED補光水稻幼苗的光合速率最高，黃色LED補光水稻幼苗的株高、全株干重最高，紅色LED補光水稻幼苗的株高、全株干重最低[16]。

烤煙是我國采用日光溫室春季育苗的主要作物之一[1-3]，日光溫室內弱光環境導致煙苗光合速率下降、莖粗/株高降低、干物質量減少，成苗素質下降[2-3，6，17-18]。以往有不同光質熒光補光[6]、補光強度[17]、補光時間[18]對日光溫室煙苗光合速率及生長影響的研究，但不同光質LED補光對日光溫室內光環境及煙苗生長影響的研究鮮有報道。本試驗在烤煙育苗日光溫室中進行藍、黃、紅色LED補光處理，旨在研究不同光質LED補光對日光溫室內光環境及煙苗生長的影響，以期為烤煙育苗溫室內LED補光光質的選擇及煙苗生長的調控提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

試驗于2012年2月25日～5月1日在河南省駐馬店市泌陽縣盤古烤煙育苗日光溫室內進行。日光溫室為長100.0 m、跨度20.0 m、脊高3.5 m、肩高1.5 m、東西延長的塑料日光溫室。烤煙種子為云煙87，采用漂浮育苗方式：育苗盤為規格68 cm×34 cm×6 cm的200孔白色聚乙烯塑料泡沫浮盤，育苗基質由草炭、蛭石和膨化珍珠巖按體積比70%、15%、15%混合而成，營養液由烤煙漂浮育苗專用肥配制，氮、磷、鉀濃度分別為150、75、150 mg/kg，液深10 cm左右。

2月28日播種，每處理4個育苗盤，小區面積1.5 m×0.75 m，每處理隨機排列，重復3次。2月29日開始進行不同光質LED補光，具體方法是藍光LED燈、黃光LED燈、紅光LED燈（購于南寧市立節節能電器有限公司）均安置于育苗盤上方1.2 m處，為防止不同質量光間的相互影響，不同處理間有2.0×1.0 m間隔，以不補光為對照（CK）。藍、黃、紅光LED燈均為方形，規格40.0 cm×21.2 cm，每燈含90顆1W的LED，以15×6排列，藍、黃、紅光LED燈發光波長分別為470士20 nm、585士20 nm、660士20 nm。補光時間為7：00～19：00，通過各燈的調節開關設定7：00各補光處理的燈下0.5 m處的光通量均為200μmol/（m2·s），由南京英格瑪儀器技術有限公司提供的HD2302.0數顯式照度計測定。除不進行剪葉煉苗外，其它管理按烤煙溫室漂浮育苗生產技術規范進行實施。

1.2 測定項目與方法

在晴天（3月10日）用英國PP-SYSTEMS公司生產的UNISPECTM-DC型光譜分析儀測定溫室內的光輻射強度。分別于上午8：00、下午13：00、18：00測定溫室內各小區育苗盤上方20 cm處的光輻射強度，測定波段為300～1100 nm，掃描波長間隔為2 nm。輸出數據為400～510 nm、510～610 nm、610～720 nm、300～1100 nm的光輻射強度[7]。

于播種后45 d（4月13日，晴天）、51 d（4月19日，多云）、57 d（4月25日，晴天）10：00～10：30時，用美國LI-COR公司生產的LI-6400P型光合儀分別測定各小區煙苗葉片（從生長點向下數第4片葉）的光合速率[17-19]。

按照《中華人民共和國煙草行業標準煙草農藝性狀調查方法》(YC/T142—1998)測定煙苗莖高、莖粗及干重。分別于播種后40、50、60 d測定各小區煙苗的株高、莖粗（株高1/3 處），于播種后60 d測定各小區煙苗的根、莖葉干重。壯苗指數按照公式[（莖粗/株高+根干重/莖葉干重)×全株干重）]計算[18，20]。

1.3 數據統計與分析

試驗數據經Excel2003整理后，采用SPSS10.0軟件進行Duncan極差5%水平的差異顯著性分析[21]。

2 結果與分析

2.1 不同光質LED補光對日光溫室內光輻射強度的影響

藍色LED補光、黃色LED補光和紅色LED補光對日光溫室內光輻射強度的影響如表1所示，藍色LED補光、黃色LED補光和紅色LED補光均顯著增加溫室內的光輻射強度，紅色LED補光的溫室內300～1100 nm波段光輻射強度最高，顯著高于其他處理。藍色LED補光的溫室內400～510 nm波段光輻射強度顯著高于其他處理。黃色LED補光的溫室內510～610 nm波段光輻射強度顯著高于其他處理。紅色LED補光的溫室內610～720 nm波段光輻射強度顯著高于其他處理。

表1 不同光質LED補光對溫室內光輻射強度的影響Tab.1 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on light radiation intensity in the solar greenhouse

2.2 不同光質LED補光對日光溫室煙苗葉片光合速率的影響

從圖1可知，紅色LED補光的煙苗葉片光合速率最高，藍色光其次，均顯著高于對照和黃色LED補光處理。黃色LED補光的煙苗葉片光合速率高于對照，但顯著低于藍色LED補光處理和紅色LED補光處理。

圖1 不同光質LED補光對日光溫室煙苗葉片光合速率的影響Fig.1 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on leaf photosynthesis of tobacco seedling in the solar greenhouse

2.3 不同光質LED補光對日光溫室煙苗株高和莖粗的影響

藍色LED補光、黃色LED補光和紅色LED補光均顯著調控日光溫室煙苗株高（表2），藍色LED補光的煙苗株高顯著低于其他處理。黃色LED補光和紅色LED補光間的煙苗株高無顯著差異，但顯著高于對照和藍色LED補光處理。

由表2可見，藍色LED補光的煙苗莖粗顯著大于對照和其他處理。紅色LED補光和黃色LED補光間的煙苗莖粗無顯著差異，但均顯著大于對照。藍色LED補光、黃色LED補光和紅色LED補光的煙苗莖粗較對照分別增加27.82%、9.77%和12.78%。

表2 不同光質LED補光對日光溫室煙苗株高和莖粗的影響Tab.2 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on plant height and stem diameter of tobacco seedling in the solar greenhouse

2.4 不同光質LED補光對日光溫室煙苗干重和壯苗指數的影響

從表3可知，各處理的日光溫室煙苗根干重、莖葉干重、全株干重均為藍色LED補光＞紅色LED補光＞黃色LED補光＞對照，相互之間差異顯著。藍色LED補光的煙苗根干重、莖葉干重和全株干重較對照分別增加222.48%、68.90%和97.41%，紅色LED補光的煙苗根干重、莖葉干重和全株干重較對照分別增加105.43%、34.81%和47.91%，黃色LED補光的煙苗根干重、莖葉干重和全株干重較對照分別增加85.27%、28.09%和38.71%。

藍色LED補光的煙苗根冠比、壯苗指數顯著大于對照和其他處理。紅色LED補光的煙苗根冠比、壯苗指數較大，顯著大于對照和黃色LED補光處理，但顯著小于藍色LED補光處理。黃色LED補光的煙苗根冠比、壯苗指數顯著大于對照，但顯著小于紅色LED補光處理和藍色LED補光處理。藍色LED補光、黃色LED補光和紅色LED補光的煙苗根冠比分別較對照增加90.99%、44.68%和52.42%，藍色LED補光、黃色LED補光和紅色LED補光的煙苗壯苗指數較對照分別增加259.52%、87.71%和110.75%（表3）。

表3 不同光質LED補光對日光溫室煙苗干重和壯苗指數的影響Tab.3 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on dry quality and seedling index of tobacco seedling in the solar greenhouse

3 討論

藍色LED補光、黃色LED補光和紅色LED補光均顯著增加日光溫室內的光輻射強度。黃色LED補光顯著提高溫室內510～610 nm波段的光輻射強度，紅色LED補光顯著提高溫室內610～720 nm波段的光輻射強度，藍色LED補光顯著提高溫室內400～510 nm波段的光輻射強度。以往報道中的測定結果[7，13，16]也印證了該結論。

光合速率是衡量煙苗光合能力大小的重要指標，本文研究結果表明紅色LED補光的煙苗葉片光合速率高于藍色LED補光處理。倪紀恒等[15]的研究結果表明，紅色LED補光的黃瓜葉片光合速率高于藍色LED補光處理，與本研究結果相一致，但付傳明等[16]認為藍色LED補光的水稻幼苗光合速率高于紅色LED補光處理，這體現了不同作物光合速率對光質反應的差異性[1，5，22]。本結果表明紅色LED補光和藍色LED補光均提高日光溫室煙苗光合速率，其原因可能是紅色LED補光提高了溫室煙苗葉片的原初光輻射強度轉化效率，藍色LED補光增加了煙苗葉片光合作用底物胞間CO2濃度[2，6，22]。

藍色LED補光降低日光溫室煙苗株高，紅色LED補光和黃色LED補光均提高煙苗株高，藍、黃、紅色LED補光均增加煙苗莖粗，這在番茄、黃瓜和水稻上均得到類似的結果[13-16]。藍色LED補光抑制煙苗的株高、提高煙苗的莖粗，可能是藍光提高吲哚乙酸氧化酶活性、降低生長素水平,進而抑制煙苗縱向生長、促進橫向生長[2，5，13-16]。

日光溫室煙苗根干重、莖葉干重、全株干重均為藍色LED補光＞紅色LED補光＞黃色LED補光。楊春雷等[6]認為藍色熒光補光的煙苗根干重、莖葉干重、全株干重均大于紅色熒光補光處理，與本研究結果相一致。本研究結果表明，日光溫室煙苗根干重、根冠比、壯苗指數均為藍色LED補光＞紅色LED補光＞黃色LED補光，與蒲高斌等[23]在番茄幼苗上的研究結果相似，這可能與藍光促進同化產物向根的分配、紅光促進同化產物向莖的分配有關[2，6，22，23]。

4 結論

藍色LED補光、黃色LED補光和紅色LED補光均顯著增加日光溫室內的光輻射強度，調控溫室內煙苗的生長，其中藍色LED補光的煙苗根冠比、壯苗指數最大。

[1]馬承偉，苗香雯．農業生物環境工程[M]．北京：北京農業出版社，2005：90-230．

[2]中國農業科學院煙草研究所．中國煙草栽培學[M]．上海：上?？茖W技術出版社，2005：368，273-298．

[3]楊懷千，周冀衡，黃勇，等．中國現階段烤煙生產中主要育苗技術研究進展[J]．中國農學通報，2009，25(17)：84-88．

[4]吳毅明，徐師華．溫室塑料棚環境管理[M]．北京：北京農業出版社，1990：4-6，20-23．

[5]朱靜嫻．人工補光對植物生長發育的影響[J]．作物研究，2012，26(1)：74-78．

[6]楊春雷，楊久紅，楊錦鵬，等．煙草補光育苗技術研究[J]．安徽農業科學，2009，37(27)：13080-13081，13090．

[7]王紹輝，孔云，程繼鴻，等．補充單色光對日光溫室黃瓜光合特性及光合產物分配的影響[J]．農業工程學報，2008，24(9)：203-206．

[8]孔云，王紹輝，沈紅香，等．不同光質補光對溫室葡萄新梢生長的影響[J]．北京農學院學報，2006，21(3)：23-25．

[9]Chory J，Wu D Y．Weaving the complex web of signal transduction[J]．Plant Physiology，2001，125：77-80．

[10]陳強，劉世琦，張自坤，等．不同LED光源對番茄果實轉色期品質的影響[J]．農業工程學報，2009，25(5)：156-161．

[11]崔 瑾，徐志剛，邸秀茹．LED 在植物設施栽培中的應用和前景[J]．農業工程學報，2008，24(8)：249-253．

[12]周國泉，徐一清，付順華，等．溫室植物生產用人工光源研究進展[J]．浙江林學院學報，2008，25(6)：798-802．

[13]李 軍，劉鳳軍，徐 君，等．不同發光二極管(LED)光源補光對大棚秋番茄植株生長及果實產量和品質的影響[J]．江蘇農業學報，2011，27(6)：1339-1343．

[14]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．

[15]倪紀恒，陳學好，陳春宏，等．補充不同光質對溫室黃瓜生長發育、光合和前期產量的影響[J]．中國農業科學，2009，42(7)：2615-2623．

[16]付傳明，黃寧珍，趙志國，等．光質與補光對水稻幼苗生長及光合速率的影響[J]．廣西植物，2007，27(2)：255-259．

[17]鄭 明，周冀衡，黃勇．光照強度對烤煙煙苗生長和代謝產物含量的影響[J]．作物研究，2009，23(3)：181-183．

[18]吳云平，朱信，王瑞，等．利用弱光延長光照時間對溫室煙苗光合作用與生長的影響[J]．中國煙草學報，2011，17(5)：59-63．

[19]王前進，焦加國，李依婷，等．秸稈氣化殘余物在煙草漂浮育苗系統中的應用研究[J]．中國煙草學報，2009，15(6)：44-48．

[20]劉國順，楊興有，位輝琴，等．光照強度對烤煙漂浮育苗成苗素質的影響[J]．煙草科技，2006（8）：51-54．

[21]蘇金明，傅榮華，周建斌，等．統計軟件SPSS for Windows實用指南[M]．北京：電子工業出版社，2000： 401-406．

[22]鄭 潔，胡美君，郭延平．光質對植物光合作用的調控及其機理[J]．應用生態學報，2008，19(7)：1619-1624．

[23]蒲高斌，劉世琦，劉磊，等．不同光質對番茄幼苗生長和生理特性的影響[J]．園藝學報，2005，32(3)： 420-425．

Effects of supplemental lighting with LED of different light quality on light environment and tobacco seedling growth in solar greenhouse

XUE Chaoqun1,WANG Jianwei1,YANG Lijun2
1 Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC,Zhengzhou 450001,China;2 Zhumadian Municipal Tobacco Company,Zhumadian 463000,Henan,China

Blue,yellow and red LED were applied as supplemental lighting to flue-cured tobacco seedling in solar greenhouse in comparison with no light supplemented in order to investigate the effects of LED supplemental lighting with different qualities on light radiation intensity,photosynthetic rate and tobacco growth.Results indicated that blue LED supplement significantly increased light radiation intensity of 400-510nm wavelength,yellow LED supplement 510-610nm wavelength and red LED supplement 610-720nm wavelength.Blue LED supplement resulted the highest stem diameter index,dry quality,root-shoot ratio and seedling index among all treatments,but thelowest plant height.Plant height under yellow LED supplemented treatment was the highest.With red LED supplement,photosynthetic rate was the highest while plant height was higher than with blue LED supplement and no supplement at all.Dry quality,root-shoot ratio and seedling index were higher than with yellow LED supplement and no light supplement.In conclusion,blue,yellow and red LED supplement could significantly increase light radiation intensity and hence tobacco seedling growth in greenhouse can be effectively control.

light emitting diodes(LED）; light quality; greenhouse; light environment; tobacco seedling; growth

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.02.008

S572.01 文獻標志碼： A 文章編號：1004-5708(2014)02-0054-05

河南省煙草公司項目“駐馬店煙葉濃香型風格特色的區域定位及彰顯技術研究”(HYKJ200905)

薛超群（1973– ），碩士，高級農藝師，主要從事煙葉生產與質量評價研究,Tel:0371-67672318, Email: xuecq@ztri.com.cn

2013-05-31