不同光質補光對番茄、黃瓜幼苗生長的影響

李雅旻，鄭胤建，譚　星，潘　越，劉厚誠

(華南農業大學園藝學院，廣東 廣州　510642)

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不同光質補光對番茄、黃瓜幼苗生長的影響

李雅旻，鄭胤建，譚星，潘越，劉厚誠

(華南農業大學園藝學院，廣東 廣州510642)

研究 4 種不同光質 (紅、橙、藍、綠光)LED 燈補光對番茄、黃瓜幼苗生長的影響。結果表明：紅、藍光補光處理下番茄幼苗的真葉面積、全株干鮮重、地上部干鮮重、壯苗指數、光合色素含量均顯著高于其他處理，紅光、綠光補光處理下番茄幼苗的株高、莖粗顯著提高；各光質補光處理均顯著降低黃瓜幼苗的株高，提高黃瓜幼苗的壯苗指數，并以紅、藍光效果最佳，而紅、橙、藍光補光處理均顯著降低黃瓜幼苗的葉綠素含量。

LED；光質；番茄；黃瓜；生長；生理活性

引言

育苗是蔬菜生產過程中的關鍵環節之一，能夠節約種量、提高土地利用率，增加復種指數，有效控制病蟲害發生，便于集約化管理及批量生產。幼苗的形態建成不可逆轉，其健壯程度將直接影響定植后植株的生長發育，作物的產量和品質[1]。黃瓜徒長苗前期產量較健壯幼苗減產51%[2]，番茄徒長苗表現出花期延遲及早衰的現象，總產量下降25%左右[3]。

在工廠化育苗條件下，由于設施遮光和不良天氣條件等的影響，易造成弱光環境，從而導致幼苗生長發育不良和品質下降[4]。實際生產中為避免幼苗徒長，常采用植物生長調節劑等化學調控手段，在一定程度上造成環境污染，影響食品安全。補光和光質調節控制植株形態建成和生長發育技術較化學調控手段具有安全環保、經濟有效、簡便易行等分突出的優勢，是設施栽培領域的一項重要技術[5]

綠光能夠提高黃瓜幼苗干物質積累、葉片葉綠素含量[6]，但引起黃瓜幼苗徒長[7]；藍光顯著提高辣椒干物質積累與壯苗指數[8]，抑制煙苗莖的伸長[9]，減少葉用萵苣幼苗葉片數[10]，提高豇豆幼苗類胡蘿卜素、可溶性蛋白質含量[11]，增加藍光比例能夠促進絲瓜幼苗蛋白質的含量提升[12]；黃光有利于葉用萵苣葉綠素的形成，降低胡蘿卜素含量[13]，提高煙苗的株高[9]，有利于番茄幼苗總氮含量的提高，但降低光合速率[14]；紅光有利于豇豆幼苗[11]和番茄、辣椒幼苗[8]可溶性糖含量的提高，利于番茄幼苗葉綠素b和類胡蘿卜素含量的提高[15]。

本試驗研究了不同光質補光處理對番茄和黃瓜幼苗生長的影響，以期為對蔬菜幼苗生長發育的光質調控、培育優質壯苗提供參考和依據。

1　材料與方法

1.1試驗設計

試驗于2015年4月在華南農業大學園藝學院溫室內進行。供試品種為賽田番茄、華青5號黃瓜。恒溫26℃催芽后播種至72孔穴盤中育苗。以自然光(120μmol·m-2·s-1)為對照，設紅光(630～660nm)、橙光(590～610nm)、藍光(450～460nm)、綠光(520～540nm)處理，補光強度為50μmol·m-2·s-1，總光強為120(±20)μmol·m-2·s-1，補光12h(6:30～18:30)。種子出芽后進行處理，幼苗3葉1心時取樣測定。每處理取樣50株，3個重復。

1.2測定方法

測量株高(子葉節至生長點)、莖粗(子葉下端部位直徑)、葉面積(Li-3000葉面積儀)、全株鮮重、地上部分鮮重、全株干重、地上部分干重(干重測量洗凈幼苗放入烘箱，105℃殺青，75℃烘干至恒重)，并計算壯苗指數[計算公式：壯苗指數=莖粗/株高×全株干質量(張振賢等，1993)]。光合色素含量測定參照張憲政(1986)的方法。

1.3數據分析

試驗數據采用Excel2007和spss17.0統計分析，新復極差法(LSD)、鄧肯氏(Duncan’s)檢測差異顯著性(p<0.05)。

2　結果與分析

2.1不同光質補光對幼苗生長的影響

不同光質補光處理番茄幼苗的生長差異顯著(表1)。番茄幼苗的株高在紅、綠、橙光補光下分別提高了36.90%、20.71%和11.48%，藍光補光下無明顯差異；番茄幼苗的莖粗在紅、綠光補光下分別提高24.78%、10.00%，橙、藍光補光下差異不顯著；番茄幼苗真葉面積、全株干重、地上干重在紅、藍、綠光補光下均顯著提高，其中，紅光補光下各指標達到最大，分別提高80.33%、161.54%、200.00%。除綠光外，番茄幼苗的全株鮮重、地上鮮重均顯著大于對照，紅光補光處理達到最大，分別為141.95%、152.79%；除橙光顯著降低外，各光質補光處理均顯著提高番茄幼苗壯苗指數，依次為：紅光>綠光>藍光。

表1　不同光質補光處理對番茄、黃瓜幼苗生長的影響

注：表中同列數據后不同小寫字母表示差異顯著(p=0.05)，下同。

各光質補光處理黃瓜幼苗的地上鮮重、全株干重、地上干重均無明顯差異，但全株鮮重均有提高，依次為：紅光>藍光>橙光>綠光。不同補光光質對黃瓜幼苗真葉面積以橙光影響最大，增加18.98%，綠、紅光次之，而藍光顯著降低9.53%。各光質補光處理黃瓜幼苗的株高均顯著低于對照，以紅、藍光降低效果最大，分別為42.07%和41.57%。各光質補光處理均能顯著增加黃瓜幼苗莖粗，藍光效果最佳，為46.01%。各光質補光處理黃瓜幼苗壯苗指數均顯著提高，依次為藍光>紅光>綠光>橙光。

2.2不同光質補光對幼苗光合色素含量的影響

補光明顯影響幼苗葉綠素含量(表2)。番茄幼苗在紅、藍光補光下，葉綠素a含量分別提高了18.81%、20.00%，葉綠素b含量分別提高了42.95%、36.82%，總葉綠素含量分別提高25.58%、24.61%。綠光對番茄幼苗葉綠素含量提高效果不顯著，而橙光補光處理下葉綠素含量均低于對照。各補光處理下番茄幼苗的類胡蘿卜素含量均高于對照，提高效果依次是藍光>紅光>橙光>綠光。

除綠光補光處理無顯著差異外，各補光處理下黃瓜幼苗的葉綠素a、b、總葉綠素含量均顯著降低，以紅光下含量最低，分別降低26.03% 、46.73% 、32.59%，橙、藍光次之。紅光下黃瓜幼苗的類胡蘿卜素含量顯著下降，降低8.45%，其余各光質補光處理均無顯著差異。

表2　不同光質補光處理對番茄幼苗葉綠素含量的影響

3　結論與討論

不同光質補光對蔬菜幼苗的生長有重要的影響，且不同種類的蔬菜幼苗對各光質的生理響應存在區別[16]。紅光(630～660nm)是蔬菜生理輻射光譜區中反射比例最高、吸收絕對能量最大的光譜波段，藍光效應則促使幼苗葉片氣孔張開，加速呼吸作用，兩種光質均為光合作用提供充足的能量[17]。本試驗中，番茄幼苗在紅光補光下營養生長旺盛，其株高、莖粗、真葉面積、全株干、鮮質量均顯著高于對照，藍光下除株高、莖粗差異不顯著外，各項指標均顯著增加，說明紅、藍光有利于番茄幼苗真葉的擴展和干物質量的積累。黃瓜幼苗在各光質補光處理下株高均顯著降低，莖粗顯著增加，其他各項生長指標雖高于對照但無顯著差異，說明各光質補光處理均能抑制黃瓜幼苗徒長，但對提升干物質積累無明顯效果。這一試驗現象同唐大為等[18]研究的藍光有利于黃瓜幼苗的矮化相一致。

本試驗中，各光質補光處理下番茄幼苗的株高均有所增加，以紅光效果顯著，而黃瓜幼苗株高均顯著降低，以紅、藍光降幅最大。蘇娜娜等[19]研究表明不同光質可以通過調節內源激素(如GA、IAA等)含量，影響蔬菜幼苗的生長。據此推測，紅光可以降低GA含量、藍光提高IAA氧化酶活性[20]，紅、藍光處理下黃瓜幼苗的株高在所有處理中較低。番茄幼苗也表現了相同的變化趨勢。

光是植物進行光合作用的物質基礎，能夠調節葉綠素的合成。葉綠素的含量直接影響葉片光合產物的積累[21]，而類胡蘿卜素是葉綠體進行光合作用的輔助色素，其功能是消耗光系統Ⅱ(PSⅡ)中過剩的能量，保護葉綠素免受強光破壞[22]。本試驗中，紅、藍光補光處理下番茄幼苗的葉綠素a、b、總葉綠素及類胡蘿卜素含量均顯著提高，與黃枝[22]等在瓠瓜上研究紅光促進瓠瓜葉片的葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量的增加，而藍光提高類胡蘿卜素含量的結論類似。本試驗中，各光質補光處理下黃瓜幼苗光合色素含量比之對照組無顯著差異或有下降，這一結果可能是由于不同蔬菜種類對光質的反應存在差異。

本試驗證明，各補光光質中，紅光和藍光能夠較好地促進番茄和黃瓜幼苗的生長，利于培育壯苗，但不同蔬菜種類對光質的響應存在較大差異，生產中需要按實際情況調整補光光質。

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Effects of Different LED Supplemental Lighting on Growth of Tomato and Cucumber Seedlings

LI Yamin, ZHENG Yinjian, TAN Xin, PAN Yue, LIU Houcheng

(College of Horticulture，South China Agricultural University，Guangzhou510642，China)

The effects of light quality on the growth of tomato and cucumber seedlings were studied by different Light Emitting Diode (LEDs) supplemental lighting ( red 630～660nm, orange 590～610nm, blue 450～460nm, green 520～540nm, 12 h, 120 μmol·m-2·s-1). The results showed that, under the red and blue supplemental lighting treatment, leaf area, seedling index, concentration of photosynthetic pigment, fresh weight and dry weight of plant and shoot in tomato seedling were significantly higher than those of other treatments. Under the red and green supplemental lighting treatment, plant height and stem diameter of tomato seedling significantly increased. Under supplemental lighting treatments, the plant height significantly decreased while seedling index significantly increased in cucumber seedling, especially under red and blue lighting treatment. The chlorophyll concentrations in cucumber seedling decreased under red, orange and blue LED supplemental lighting.

light quality; tomato; cucumber; seedling growth；photosynthetic pigment

廣東省自然科學基金研究團隊項目(S2013030012842)；廣東省科技計劃項目(2014A020208097)

劉厚誠，E-mail:liuhch@scau.edu.cn

TM923

ADOI:10.3969/j.issn.1004-440X.2016.05.014