不同紅藍(lán)LED組合光源對(duì)葫蘆和南瓜幼苗生長(zhǎng)和生理參數(shù)的影響

王利 ，李小娥 ，黃遠(yuǎn) ，萬(wàn)正杰 ，黎煊 ，孔秋生 ，別之龍

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院/園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢，430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院）

嫁接是西瓜生產(chǎn)上的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，能提高西瓜植株的抗生物和非生物脅迫能力。葫蘆和南瓜是西瓜嫁接中常用的砧木，良好的砧木種苗是西瓜嫁接成活和培育壯苗的重要基礎(chǔ)。光照是種苗生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中不可缺少的環(huán)境因子，對(duì)種苗質(zhì)量影響較大。LED具有節(jié)能、高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，雖然已經(jīng)有LED光源對(duì)植物種苗生長(zhǎng)發(fā)育影響的報(bào)道，但是關(guān)于LED不同紅藍(lán)光質(zhì)對(duì)葫蘆和南瓜生長(zhǎng)和生理參數(shù)的影響少有研究。以葫蘆和南瓜為試驗(yàn)材料，以熒光燈為對(duì)照，在相同光照強(qiáng)度下，從形態(tài)和生理方面研究了不同紅藍(lán)配比混合LED光源對(duì)種苗質(zhì)量的影響，以期為西瓜砧木種苗的培育提供光環(huán)境調(diào)控依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

葫蘆品種為京欣砧1號(hào)，由北京農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心提供。南瓜品種為青研砧木1號(hào)，由青島市農(nóng)科院提供。

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，以熒光燈為對(duì)照，將LED組合光源的紅藍(lán)光（R/B）配比分別設(shè)置為 7∶1、7∶2、7∶3。所有處理光照強(qiáng)度均為 150 μmol·m-2·s-1，光周期 12 h，溫度 28℃/18℃（晝/夜），濕度 70%。LED 紅藍(lán)光源由飛利浦公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

試驗(yàn)材料于2013年2～3月在國(guó)家蔬菜改良中心華中分中心連棟玻璃溫室的人工氣候室內(nèi)培養(yǎng)。生長(zhǎng)和生理參數(shù)的測(cè)定在園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

1.4 材料培養(yǎng)

對(duì)種子消毒催芽之后，將露白的葫蘆、南瓜種子播于50孔塑料穴盤(pán)，每孔播1粒種子。基質(zhì)配比為草炭∶珍珠巖∶有機(jī)肥=7∶2∶1（體積比）。播種后放入人工氣候室內(nèi)進(jìn)行不同的光照處理，每個(gè)處理葫蘆、南瓜幼苗各50株，3次重復(fù)。待幼苗長(zhǎng)到1葉1心，即葫蘆、南瓜幼苗可作為嫁接砧木使用時(shí)進(jìn)行采樣，分析幼苗形態(tài)和生理參數(shù)。

1.5 測(cè)定方法

①植株生長(zhǎng) 各處理隨機(jī)取6株幼苗，用去離子水小心洗去根部的基質(zhì)，擦干植株上的水分，測(cè)定株高、莖粗、鮮質(zhì)量；用根系掃描分析系統(tǒng)Win-RHIZO分析根長(zhǎng)、面積、直徑、體積。測(cè)量干質(zhì)量時(shí)，先將幼苗裝入紙袋內(nèi)，再放入烘箱，80℃下烘72 h后稱(chēng)其質(zhì)量。干物質(zhì)含量=（干質(zhì)量/鮮質(zhì)量）×100%；壯苗指數(shù)=（莖粗/株高）×全株干質(zhì)量，根冠比=地下干質(zhì)量/地上干質(zhì)量。

②生理參數(shù) 相對(duì)葉綠素含量（SPAD值）的測(cè)定采用SPAD-502葉綠素計(jì)進(jìn)行，每處理10次重復(fù)。參照李合生[1]的方法，采用TTC法測(cè)定根系活力，蒽酮比色法測(cè)定葉片可溶性糖含量，考馬斯亮藍(lán)方法測(cè)定葉片可溶性蛋白含量。

表1 LED光源對(duì)葫蘆、南瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003軟件進(jìn)行作圖和分析，用SPSS-Statistics 19.0軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紅藍(lán)LED組合光源對(duì)葫蘆和南瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

從表1可以看出，LED組合光源R/B=7∶3下，葫蘆株高顯著低于其他處理。在LED組合光源R/B=7∶1、R/B=7∶3 下，葫蘆莖較粗。與對(duì)照相比，R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 處理的葫蘆幼苗鮮質(zhì)量分別增加24.8%、17.6%、24.2%，干質(zhì)量分別增加42.5%、28.8%、53.4%，干物質(zhì)含量增加 13.3%、9.4%、23.5%（圖1）。采用LED組合光源對(duì)葫蘆幼苗進(jìn)行處理，能促進(jìn)幼苗根系生長(zhǎng)，與對(duì)照相比，在LED 組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 下，葫蘆幼苗的根長(zhǎng)分別增加60.4%、40.4%、41.2%，根面積分別增加32.9%、35.2%、37.3%，根體積分別增加66.7%、88.9%、66.7%。不同光源處理下，葫蘆幼苗的壯苗指數(shù)存在顯著差異，在LED組合光源R/B=7∶1、R/B=7∶3下，葫蘆幼苗的壯苗指數(shù)與對(duì)照相比達(dá)到差異顯著水平（圖1）。

不同光源處理的南瓜幼苗株高、莖粗、根長(zhǎng)、干物質(zhì)含量、壯苗指數(shù)存在顯著差異，其變化情況與不同光源處理下的葫蘆幼苗的變化大致相同（表1）。與對(duì)照相比，LED 組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3處理下，南瓜幼苗的株高分別降低9.4%、20.3%、27.5%；幼苗的莖粗在LED組合光源R/B=7∶2處理下增加。與對(duì)照相比，LED組合光源R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 下，南 瓜幼苗 的 根長(zhǎng) 分 別 增 加了15.3%、18.8%、25.1%。從圖1可以看出，與對(duì)照相比，LED 組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 處理下，南瓜幼苗干物質(zhì)含量分別增加8.3%、9.9%、20.0%；LED 組合光源 R/B=7∶2 和 R/B=7∶3 處理下，南瓜幼苗壯苗指數(shù)顯著高于對(duì)照。

圖1 LED光源對(duì)葫蘆、南瓜幼苗干物質(zhì)含量和壯苗指數(shù)的影響

2.2 不同紅藍(lán)LED組合光源對(duì)葫蘆和南瓜幼苗生理參數(shù)的影響

由表2可知，與對(duì)照相比，葫蘆幼苗在LED組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶3 處理下相對(duì)葉綠素含量（SPAD值）分別提高4.8%、3.7%；在LED組合光源R/B=7∶2、R/B=7∶3 處理下，南瓜幼苗相對(duì)葉綠素含量分別顯著提高8.6%、11.8%。在不同光源處理下，葫蘆、南瓜幼苗根系活力與對(duì)照均無(wú)顯著差異。與對(duì)照相比，在 LED 組合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3處理下，葫蘆幼苗的可溶性糖含量分別顯著增加169.5%、103.4%、98.3%；南瓜幼苗的可溶性糖含量分別增加2.4%、14.3%、27.8%。葫蘆幼苗在LED組合光源R/B=7∶3下可溶性蛋白含量顯著高于其他處理；南瓜幼苗可溶性蛋白含量在各處理間無(wú)顯著差異。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同紅藍(lán)LED組合光源下葫蘆和南瓜幼苗生長(zhǎng)

①幼苗的形態(tài)建成受光質(zhì)的影響[2]本研究中，隨著組合LED光源中藍(lán)光成分的增加，葫蘆和南瓜幼苗株高下降、莖粗和干物質(zhì)含量增加，幼苗更加健壯，其中在LED組合光源R/B=7∶3下表現(xiàn)得尤為突出，這可能是因?yàn)橹参飳?duì)光譜的吸收具有選擇性，與熒光燈相比，紅藍(lán)混合LED能為南瓜、葫蘆幼苗光合作用提供更多的有效光譜[3]，也可能與藍(lán)光降低了幼苗生長(zhǎng)素水平有關(guān)[4]。本結(jié)論與蘿卜[5]、菊花[6]、冬青[7]、生菜[8]、番茄[9，10]、青蒜[11]、黃瓜[12]等上的研究結(jié)果一致。

②發(fā)達(dá)的根系能極大地促進(jìn)植物生長(zhǎng) 本研究中，經(jīng)過(guò)LED組合光源處理的葫蘆幼苗根長(zhǎng)、根面積、根體積顯著高于對(duì)照。邸秀茹等[7]同樣發(fā)現(xiàn)紅藍(lán)組合光源能極大地促進(jìn)冬青試管苗根系的生長(zhǎng)。本試驗(yàn)中，與對(duì)照相比，經(jīng)過(guò)LED處理的南瓜幼苗根長(zhǎng)、根面積、根體積均有所增加，并在LED組合光源R/B=7∶3下達(dá)最大值，這與楊雅婷等[13]在甘薯組培苗上發(fā)現(xiàn)紅藍(lán)光配比增加，組培苗根系更為發(fā)達(dá)的結(jié)論一致。LED處理下幼苗根系發(fā)達(dá)，能將基質(zhì)很好固定，提高移植成活率，有利于工廠(chǎng)化育苗。

3.2 不同紅藍(lán)LED組合光源下葫蘆和南瓜幼苗生理響應(yīng)

生理指標(biāo)也是判斷種苗質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。根系活力反映了植物根系的生理狀態(tài)，影響營(yíng)養(yǎng)吸收狀況。本研究結(jié)果顯示，與熒光燈相比，經(jīng)過(guò)紅藍(lán)混合LED處理的葫蘆、南瓜幼苗根系活力無(wú)顯著差異，可能原因是測(cè)量時(shí)葫蘆、南瓜幼苗苗齡較小，LED光源對(duì)幼苗根系活力的影響還沒(méi)有顯現(xiàn)。植物通過(guò)葉綠素吸收光能，葉綠素含量高能促進(jìn)植物的光合作用。與對(duì)照相比，LED處理尤其是R/B=7∶3處理下，葉綠素含量增加明顯，因?yàn)榧t藍(lán)光譜與植物葉綠素的吸收光譜相吻合，較多的藍(lán)光促進(jìn)了幼苗光合作用，為幼苗生長(zhǎng)提供更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[3]。

表2 LED光源對(duì)葫蘆和南瓜幼苗生理參數(shù)的影響

隨著LED組合光源中藍(lán)光成分增加，南瓜幼苗可溶性糖含量增加，在LED組合光源R/B=7∶3下最大，而葫蘆幼苗可溶性糖含量在LED組合光源R/B=7∶1下最大，這種差異可能是物種不同所致。本研究還發(fā)現(xiàn)，葫蘆幼苗可溶性蛋白含量在LED組合光源R/B=7∶3下顯著高于對(duì)照；南瓜幼苗可溶性蛋白含量在LED組合光源R/B=7∶3處理下明顯增加。葫蘆和南瓜幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量增加可能是LED處理下種苗質(zhì)量提高的重要原因。

綜上所述，LED混合紅藍(lán)光源處理下葫蘆和南瓜幼苗根系發(fā)達(dá)、干物質(zhì)含量高、壯苗指數(shù)增加、種苗質(zhì)量提高，總體而言，紅藍(lán)混合LED中藍(lán)光成分的增多，抑制了幼苗莖的伸長(zhǎng)，促進(jìn)了幼苗莖粗的增加。綜合形態(tài)和生理數(shù)據(jù)認(rèn)為，LED組合光源R/B=7∶3是葫蘆、南瓜育苗的最優(yōu)光源配比組合。

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