不同LED紅藍(lán)光質(zhì)對(duì)鱷嘴花生長的影響

孫德劭，杜尚嘉，曾冬琴，符溶，符生波，唐瀟

（海南省林業(yè)科學(xué)研究院，海南海口571100）

鱷嘴花 (Clinacanthus nutans(Burm.f.)Lin-dau)又稱憂遁草，是爵床科鱷嘴花屬，廣泛分布于華南熱帶至馬來西亞、印度尼西亞和爪哇等地，生長于低海拔亞熱帶疏林中或灌叢內(nèi)[1]。鱷嘴花全株均可入藥，且具有較好的營養(yǎng)保健和藥用價(jià)值[2]。

光是植物生長發(fā)育所需的重要環(huán)境因素，可直接影響植物各種生理代謝[3]，也是調(diào)節(jié)植物形態(tài)、光周期及生物節(jié)律等的重要生命活動(dòng)信號(hào)[4]，對(duì)植物的生長及地上、地下生物量分配具有較大影響。

近年來，光質(zhì)已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，因?yàn)榘雽?dǎo)體固態(tài)光源——發(fā)光二極管(light emitting diode，LED) 逐步成熟，可精確發(fā)出較純的單色光[4]，相關(guān)研究表明，光質(zhì)對(duì)植物的形態(tài)建成、光合作用[5]、幼苗生長[6-8]等均具有調(diào)控作用。

目前國內(nèi)外對(duì)光質(zhì)的研究大多針對(duì)花卉、農(nóng)作物、蔬菜及組培，不同紅藍(lán)光質(zhì)組合對(duì)番茄、豌豆和香椿[9-10]等植物生長具有積極的影響，但是，針對(duì)LED 燈對(duì)鱷嘴花生長影響的研究鮮見報(bào)道。為此，該研究以鱷嘴花為試驗(yàn)材料，研究不同LED 紅藍(lán)光質(zhì)組合對(duì)鱷嘴花生長的影響，篩選出較適合鱷嘴花植株生長的紅藍(lán)LED 光質(zhì)組合，為鱷嘴花植株培育提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 鱷嘴花植株材料

試驗(yàn)于在海南省林業(yè)科學(xué)研究院五指山分院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，供試材料為鱷嘴花扦插成活植株；供試LED 光源燈。

1.1.2 試驗(yàn)方法

選取長度（15cm）、粗度（3mm～4mm）相似枝條進(jìn)行扦插，待扦插枝條成活長勢一致，將植株移植入長6.5cm，寬6.5cm、高12cm 的塑料杯中并置于7 種不同比例紅藍(lán)LED 光源下進(jìn)行培養(yǎng)，分別為白光（對(duì)照，W）、紅藍(lán)組8：2（8R2B，燈的數(shù)量比）、7：3（7R3B），6：4（6R4B），5：5（5R5B），紅光（657nm，R），藍(lán)光（449nm，B）；調(diào)節(jié)光源與植株的距離，使光強(qiáng)均為150μmol·m-2·s-1，光強(qiáng)用數(shù)字式照度計(jì)（型號(hào)：VICTOR1010D) 進(jìn)行測定，光照時(shí)間16h·d-1，溫度28℃/19℃(晝/夜)，空氣濕度(70±5)%，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)60 株。

1.2 研究內(nèi)容

1.2.1 植株形態(tài)指標(biāo)測定

處理后15d，30d，45d 測定植株形態(tài)指標(biāo)，測量時(shí)間為8：00am。植株的莖高取各萌發(fā)點(diǎn)至生長點(diǎn)距離的平均值，采用直尺測量；莖粗為各萌發(fā)點(diǎn)第1 葉下1cm 處，采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。

1.2.2 植株干物質(zhì)量測定

測定植株地上和地下生物量的鮮、干質(zhì)量；干質(zhì)量在精密鼓風(fēng)干燥箱105℃下烘8h（儀器型號(hào)：BPG-9070A），取出進(jìn)行稱重。鮮重、干重均用精度為0.001mg 的電子天平（儀器型號(hào)：AR224CN）；葉片數(shù)：細(xì)數(shù)枝條上每片葉片用。

1.2.3 相對(duì)葉綠素測定

使用便攜葉綠素測定儀（SPAD-502PLus）測定，并選基部以上第3、4、5 片葉進(jìn)行測定，每次隨機(jī)取樣5 株，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用SPSS 23.0 軟件，數(shù)據(jù)分析及作圖采用Excel 2018 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花成活率的影響

如圖1 可知，不同紅藍(lán)光處理下對(duì)鱷嘴花成活率有影響，6R4B 處理下鱷嘴花成活率較高，為88.9%，B 處理下成活率較低，為77.8%，方差分析發(fā)現(xiàn)，6R4B 處理與B 處理間差異顯著（P＜0.05），且6R4B 處理與8R2B、7R3B 處理也存在差異顯著（P＜0.05），其余處理組間均無差異顯著（P＞0.05）。

圖1 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花成活率的影響FIG. 1 The effect of the survive rate of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light

2.2 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花莖高、莖粗、分枝數(shù)的影響

通過連續(xù)3 次（每15d 統(tǒng)計(jì)1 次）不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花莖高統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)（圖2a），第一次測量中莖高增長量較高為R 處理，為43.17±7.97cm，莖高增長量較低為6R4B 處理，為27.50±3.53cm，比R 處理低15.67cm，兩處理間莖高增長量差異顯著，且R處理均與8R2B、7R3B、6R4B、5R5B、B、CK 處理差異顯著（P＜0.05），8R2B、7R3B、6R4B、5R5B、B、CK 處理間均無差異顯著（P＞0.05）；第二次測量中莖高增長量較高為R 處理，為78.30±7.21cm，增長量較低為5R5B 處理，為43.23±12.15cm，比R 處理低35.07cm，兩者間莖高增長存在差異顯著，同時(shí)R 處理 與8R2B、7R3B、6R4B、5R5B、B、CK 處 理 差 異 顯 著（P＜0.05），8R2B、7R3B、6R4B、5R5B、B、CK 處理間 無差異顯著（P＞0.05）；第三次測量中莖高增長量較高為R 處理，為76.90±21.69cm，增長量較低為5R5B處理，為49.00±11.32cm，比R 處理低27.90cm，兩者間莖高增長差異顯著（P＜0.05），R 處理與8R2B、6R4B 處理差異顯著（P＜0.05）。通過連續(xù)3 次測量，鱷嘴花莖高平均增長量較高的是R 處理，為63.46cm，莖高增長量較低的是5R5B 處理，為41.40cm，不同紅藍(lán)光處理下鱷嘴花莖高平均增長量高到低依次為R＞CK＞B＞7R3B＞8R2B＞6R4B＞5R5B。

通過連續(xù)3 次（每15d 統(tǒng)計(jì)1 次）不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花莖粗統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)（圖2b），第一次測量中莖粗增長量較高的為7R3B 處理，為1.84±0.05mm，增長量較低的為CK 處理，為1.51±0.12mm，比7R3B處理低0.33cm，且7R3B 處理與B、CK、5R5B、8R2B 處理差異顯著（P＜0.05）；第二次測量中莖粗增長量較高的為7R3B 處理，為1.80±0.03mm，較低為CK 處理組，為1.40±0.21cm，7R3B 處理與CK 處理差異不顯著，與R、B 處理差異顯著（P＜0.05）；第三次測量中莖粗增長量較高為R 處理組，為2.10±0.19mm，較低為CK 處理組，為1.53±0.21cm，兩者莖粗增長量差異顯著（P＜0.05），但是R 處理組與7R3B、5R5B處理組間差異顯著（P＞0.05）。通過連續(xù)3 次測量，鱷嘴花莖粗平均增長量較高為7R3B，為1.89±0.23mm,較低為B 處理組，為1.45±0.26cm，平均比7R3B 處理組低0.44mm。

從（圖2c）可知，通過連續(xù)對(duì)鱷嘴花分枝數(shù)進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，CK 處理下鱷嘴花平均分枝數(shù)較多，為1.91±0.15，其次是5R5B 處理，為1.89±0.01，而分枝數(shù)較少為R 和6R4B 處理，為1.71±0.03，各處理間均無差異顯著（P＞0.05）。

圖2 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花生長的影響FIG.2 The effect of the growth of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light

2.3 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花葉片數(shù)、葉面積、葉綠素的影響

從（圖3a）可知，通過對(duì)鱷嘴花葉片數(shù)進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，葉片數(shù)平均增長較多的是CK 處理，為12.44±2.52，較少的是7R3B 處理，為8.00±2.74，兩者間差異顯著（P＜0.05），同時(shí)，7R3B 處理與8R2B、B 處理也存在差異顯著（P＜0.05），其余處理組間均無差異顯著性（P＞0.05）。

從（圖3b）可知，不同比例紅藍(lán)光處理下鱷嘴花葉面積平均增長量較高的為CK 處理，為11.49cm2±3.35，較少的為5R5B 處理，為3.60cm2±0.49，但是各處理組間均無差異顯著（P＞0.05）。從（圖3c）可知，不同比例紅藍(lán)光處理下鱷嘴花葉片相對(duì)葉綠素含量較高為B 處理，為29.45±2.34，葉綠素含量較少的為R 處理，為20.56±3.05，且只有B 處理與R處理差異顯著（P＜0.05），其余處理組間均無差異顯著（P＞0.05）。

圖3 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花生長的影響FIG.3 The effect of the growth of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light

2.4 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花生物量的影響

圖4 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花生物量的影響FIG.4 The effect of the biomass of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light.

從圖4 可知，不同紅藍(lán)光比例下鱷嘴花地上、地下干質(zhì)量B 處理較高，較低為5R5B 處理，方差分析發(fā)現(xiàn)，各不同紅藍(lán)光處理下地上、地下干質(zhì)量差異不顯著（P＞0.05）。

2.5 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花葉片光合色素含量的影響

由表1 可知，不同比例紅藍(lán)組合光處理鱷嘴花葉片光合色素含量不同，6R4B 處理葉綠素a 含量較高，7R3b 處理葉綠素a 含量較低，且兩者間差異不顯著，各處理組間葉綠素a 含量均差異不顯著；葉綠素b 含量7R3B 處理較高，含量較低為5R5B 處理，兩者間差異顯著，同時(shí)，5R5B 處理與CK、R、8R2B、B 處理間差異顯著（P＜0.05），其余處理間均差異不顯著（P＞0.05），葉綠素a+b 含量CK 處理較高，5R5B 處理含量較低，葉綠素a/b 含量較高為5R5B 處理，葉綠素a/b 含量較低為7R3B 處理，但是其單獨(dú)間處理均差異無顯著性（P＞0.05）。

表1 不同紅藍(lán)光比例對(duì)鱷嘴花葉片光合色素含量的影響Tab.1 The effect of the photosynthetic pigment content in leaves of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light

3 結(jié)論與討論

光既可為植物提供生長所需能量，也可對(duì)植物形態(tài)建成進(jìn)行調(diào)控[11]。該研究結(jié)果表明，光照時(shí)間16h·d-1下，相比CK 處理下，單色紅光處理均對(duì)鱷嘴花植株莖高、莖粗有促進(jìn)作用，5R5B 處理下對(duì)鱷嘴花植株莖高有抑制作用，單色紅光處理下均與其他處理組存在差異顯著，說明不同LED 紅藍(lán)光質(zhì)對(duì)鱷嘴花的生長具有一定的影響，這與杜建芳、曹剛、陳文昊、陳嫻等人在番茄、油菜、生菜、韭菜、黃瓜[10]的研究中紅光有利促進(jìn)株高增長一致。

光質(zhì)的改變可能會(huì)引起植物光合作用發(fā)生變化，研究結(jié)果表明，光照時(shí)間16h·d-1下，紅藍(lán)光組合對(duì)葉片比、葉面積及分支數(shù)均產(chǎn)生抑制作用，但各處理間均存在差異不顯著，對(duì)植株葉片數(shù)、葉片相對(duì)葉綠素均產(chǎn)生一定的影響，存在差異顯著性，說明16h·d-1下，對(duì)鱷嘴花植株葉面積和分支數(shù)無影響。

光環(huán)境與植物的生長發(fā)育有密切關(guān)系，對(duì)植物莖及根的生長具有重要的影響，而植物根系本身不能直接感應(yīng)外界光環(huán)境的變化，是通過植物地上部中的各種光受體感知并通過植物莖部分傳導(dǎo)至根系[12]。該研究結(jié)果表明，不同紅藍(lán)光LED 燈對(duì)鱷嘴花地上、地下干物質(zhì)量的積累均無差異顯著，說明在光照時(shí)間16h·d-1下，可能對(duì)鱷嘴花植株地上、地下生物量的積累及分配無影響。

光合色素在植物進(jìn)行光合作用時(shí)對(duì)光能傳遞、轉(zhuǎn)換及吸收過程中起到重要作用，其含量與組成對(duì)植物葉片的光合速率有影響[12]，從而影響植株的光合作用[11-12]。該研究發(fā)現(xiàn)，不同LED 紅藍(lán)光組合處理葉片葉綠素a 和a+b 及a/b 均無差異性顯著，而不同LED 紅藍(lán)光組合處理葉片葉綠素b 差異顯著。

綜合以上結(jié)論：在光照時(shí)間16h·d-1下，不同LED 紅藍(lán)光質(zhì)組合對(duì)鱷嘴花植株生長發(fā)育產(chǎn)生影響，紅光處理對(duì)鱷嘴花植株生長效果較好。