不同LED光源對西瓜苗生長發育的影響

黃雯，魏猷剛，甘小虎，胡靜，徐明喜，閻慶久，張艷雙

(南京市蔬菜科學研究所，江蘇 南京 210000)

西瓜因其汁多味甜深受廣大民眾歡迎，栽培面積逐年增加，相應地，西瓜幼苗市場需求量同步升高。西瓜育苗相較于其他瓜類植物難度較大，因其在生長發育過程中極易發生下胚軸徒長的現象，形成高腳苗，導致西瓜苗羸弱，影響后期的生長，且不利于長途運輸，降低了育苗企業的銷售半徑。

植株在生長發育過程中，光是主要的環境因子之一[1]。西瓜育苗期間如遇持續性低溫寡照，將會普遍出現高腳苗，嚴重的甚至造成僵苗、死苗，給育苗企業及瓜農帶來極大的經濟損失。補光技術在植物育苗上的應用由來已久[2]，白熾燈、高壓鈉燈、熒光燈是目前用于植物生產的主要人工光源，此三種光源均為熱光源，在發光的同時會產生大量熱量，需距離植物較遠，且浪費能源。近年來一種新型的人工光源發光二極管(light-emitting diodes，LEDs)受到越來越多的農業生產者的關注，其優點突出，如體積小、質量輕、使用壽命長、光效率高、能耗小、節能環保、安全可靠及發熱量少，可近距離照射而不會灼傷植物，其還可按需進行組合從而獲得純正單色光與復合光譜，光能有效利用率可達80%以上[3]，在設施栽培中的運用越來越多[4]。目前國內外已有大量關于LED光源應用于園藝植物育苗的報告，如白菜[5-6]、甘藍[7-8]、甜瓜[9]、黃瓜[10-12]、番茄[13-17]、瓠瓜[18]，各專家普遍認為選用合適的LED光源可顯著提高植株幼苗質量，在西瓜上也已經取得了一定的進展[3,19-20]。目前所見報道中，在西瓜育苗上LED光源光質的選擇多以紅藍光為主，尚未見LED全光譜光源在西瓜育苗上的應用，本試驗選擇了白光、紅光以及白紅復合光作為試驗處理，以探究白光對西瓜幼苗生長發育產生的影響，以期為西瓜育苗光環境調控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2018年下半年在南京市蔬菜科學研究所進行，供試西瓜品種為蘇蜜8號。

1.2 方法

試驗共設4個處理，T1、T2、T3為LED植物燈照射，CK為熒光燈照射，每處理50棵西瓜嫁接苗，重復試驗3次。T1為白紅混合光，白光和紅光的比例為10∶1，T2為紅光，T3為白光，紅光波長650 nm，白光色溫4 600 K。試驗期間各處理光量子通量均設置為(120±5)μmol·m-2·s-1，光周期12 h，每天6:00—18:00對西瓜苗進行光照處理，日間(6:00—18:00)氣溫均維持在(25±1)℃，夜間(18:00—6:00)溫度維持在(14±1)℃，空氣濕度維持在60%～80%，50 d后出苗。

1.3 測定項目

于出苗當日測定各項指標。測定全株高度、下胚軸長度、下胚軸絕對生長速率、植株粗度、植株鮮重、植株干重、植株根冠比、植株壯苗指數、最大葉葉面積、單株葉面積、根系活力、根體積、根系總長度、根系投影面積、根系表面積、根系平均直徑、根尖數量。

1.4 數據分析

數據分析采用SAS軟件的ANOVA過程處理，顯著性檢驗采用鄧肯式新復極差法。

2 結果與分析

2.1 生長速率

由表1可見，各處理之間有明顯差異，T3植株生長最為緩慢，其下胚軸絕對生長速率僅為0.7 mm·d-1，比T2、T3和CK低25.2%、47.7%和50.4%，在出苗時植株高度和下胚軸高度分別為5.2 cm和3.4 cm，顯著低于其他各處理，植株高度分別比T2、T3和CK低28.6%、45.7%和42.2%，下胚軸高度分別比T2、T3和CK低24.9%、47.7%和50.2%，無明顯徒長現象。T2和CK高度生長指標差異不顯著，T2植株高度比CK略高，但其下胚軸高度低于CK，CK植株呈現下胚軸明顯徒長，其下胚軸絕對生長速率高達1.4 mm·d-1。在植株的粗度方面，各處理的粗度之間差異較明顯，其中以接穗高度最低的T3最粗，比高度最高的T2粗了26.3%，比CK粗了44.7%，CK植株整體呈現出又高又細的狀態。從高度和粗度的數據可見，T3處理呈現出矮壯的狀態。

表1 不同光源對西瓜苗植株生長速率的影響

注：同列數據后無相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。同表2～3。

2.2 植株重量及壯苗系數

由表2可見，各處理之間的植株鮮重及植株干重差異均較為明顯，T3的植株鮮干重均最高，分別為2.82 g和0.384 g，顯著高于CK，CK僅為1.92 g和0.225 g，T3比CK分別高46.8%和70.7%。由壯苗指數的分析結果可見，T3的植株最為健壯，壯苗指數高達0.72，顯著高于其他各處理，分別高33.3%、63.6%和157.0%。

2.3 葉片及根系生長

由表3可知，出苗之日各處理植株的葉片數為4～5片，總葉面積和最大葉的葉面積均存在較大差異，采用LED光源處理的植株葉片均較為發達，其中T3的最大葉葉面積最高，T2的總葉面積最高，葉片數最多。葉色最深。CK的地上部分生長較弱，葉片最少且較薄，葉色淡，總葉面積最小，其最大葉葉面積最小。T3的最大葉葉面積為32.39 cm2，比CK高80.5%，T2的總葉面積為85.74 cm2，比CK高71.2%。

表3 不同光源對西瓜苗葉片及根系生長情況的影響

在根系生長方面，T3的根系最為發達，根系活力最強，由表3可見，根系各項指標與其他各處理之間的差異非常明顯，其中根系活力、根體積、根系總長度、根系投影面積、根系表面積以及根尖數量等幾項指標均顯著高于其他各處理。T3處理根系活力高達114.41 μg·g-1·h-1，比T1、T2和CK分別高了21.0%、40.4%和93.6%；根體積比T1、T2和CK分別高了11.5%、38.8%和88.9%；根系總長度比T1、T2和CK分別高了 24.4%、52.8%和105.8%；根系投影面積比T1、T2和CK分別高了20.3%、50.3%和122.1%；根系表面積比T1、T2和CK分別高了20.3%、50.3%和127.6%；根系平均直徑比T1、T2和CK分別高了2.1%、2.3%和4.7%；根尖數量比T1、T2和CK分別高了72.95%、100.2%和11.7.7%。各處理間的根冠比也存在一定差異，T3的根冠比最高，其與T1之間差異不顯著，但顯著高于T2和CK，進一步證明了T3植株根系發達，植物健壯。

3 小結與討論

不同的光質對植物的生長發育、光合特性、產量以及產品品質均有不同程度的影響[21-26]。早在1991年Bula等[27]首先提出光譜范圍400～700 nm，即藍光、綠光和紅光為植物的最大光譜敏感區。近年來已有不少關于紅藍光對植物幼苗生長發育影響的報道，一般認為紅光有促進幼苗莖伸長的作用，而藍光則抑制莖的伸長[28]，本試驗中T2處理為紅光，該處理下的植株地上部分發達，葉片多且單株葉面積大，株高以及下胚軸最長，表明了紅光可促進植物生長，促進莖的伸長，與前人研究結果一致。

根系是植物吸收水分和養分的器官，根系的生長情況在一定程度上可以直接影響植株地上部的生長發育情況和營養吸收能力，幼苗根系的生長情況還會影響到幼苗定植后緩苗期的長短，故根系是否強健是判斷種苗質量的一個重要指標。很多學者認為比例恰當的紅藍復合光可促進地下部根系的發育，更容易育成壯苗，鄭冬梅等[7]報道采用紅藍比4∶1的光源照射紫甘藍幼苗，根鮮重、根體積、根總表面積和根投影面積均最大，壯苗效果最為顯著；董飛等[16]研究認為，紅藍比3∶1光源處理的根系活力最高，最有利于培育櫻桃番茄壯苗。在西瓜育苗上李小娥等[19]經試驗研究，紅藍光比7∶3的組合光源能夠明顯提高西瓜幼苗種苗質量，該處理下西瓜幼苗植株矮壯且根系發達。然而眾所周知，藍光對人眼會造成一定的危害，如長期在藍光下操作作業對身體難免造成傷害，故本試驗嘗試舍棄藍光，選用全光譜LED光源作為其中一個試驗照明材料，結果表明，該處理(T3)西瓜幼苗壯苗指數最高，根系發達，地上部植株矮小且粗壯，葉面積大，干物質積累量顯著增加，符合市場上對于西瓜優秀種苗的定義。目前對于作物生長所需的補光時長和光譜配比沒有明確的說明。因此，對于不同光質的組合效應和補光的時長是值得進一步探索的問題。