夜間LED補光強度和補光時間對辣椒種苗質量的影響

摘" "要" "為探究夜間LED補光強度和時間對辣椒種苗培育質量的影響，以隴椒13號為試材，通過育苗穴盤基質栽培方式，在辣椒種子直播出芽后進行不同LED補光強度和時間的處理，并對補光處理下辣椒種苗生長發育、光合能力、葉綠素含量、熒光特性、生物量積累和能源利用效率進行分析。研究發現，選用R ∶ B=2 ∶ 1的LED植物生長燈，調控DLI（全天補光能總量）為11.52 mol/m2·d，在夜間0：00—2：00進行光強為200 μmol/m2·s的補光，有助于辣椒種苗的優質培育和育苗環節中LED能源消耗的降低。

關鍵詞" "LED補光；辣椒；生長發育；光能利用效率

光為植物的發育提供了能量來源，在工廠化育苗中，LED（發光二極管，Light emitting diode）光源的光譜單一穩定、使用壽命長、節能低耗，為作物的生長提供了理想的光條件，工廠化育苗為辣椒種苗滿足市場的需求和改善育苗環境提供了新的思路，而LED照明作為工廠化育苗中重要的技術之一，在改善育苗質量、縮短育苗周期和降低育苗耗能具有積極作用。

本研究對辣椒幼苗進行夜間LED補光處理，通過對幼苗生長形態、光合能力、生物積累量和能源利用效率等相關指標進行測定，篩選出適宜的夜間補光參數，為當地辣椒高效栽培提供依據。

1" "材料與方法

1.1" "試驗材料" "試驗辣椒品種為隴椒13號，由甘肅農科院提供，辣椒育苗基質為珍珠巖 ∶ 蛭石 ∶ 草炭= 2 ∶ 1 ∶ 1（體積比）。

1.2" "試驗設計" "試驗處理組設置見表1，單次試驗為1板穴盤苗（50孔），3次重復。白天光照強度和時間設定一致，在夜間進行補光處理，設置2個補光時段（0：00—1：00和0：00—2：00）。種子發芽后開始補光，在辣椒幼苗生長至4葉1心時，進行各指標測定。

1.3" "主要數據計算" "能量利用效率：其中包括光能（LUE）和電能利用效率（EUE）。

光能利用效率（LUE）=K×Ww/PAR

電能利用效率（EUE）= K×Ww/Ew

式中，K是幼苗干物質所含的化學能，取值為20 MJ/kg[1]。

2" "結果與分析

2.1" "補光對辣椒生長形態的影響" "方差分析表明（表2），LED補光強度和時間對辣椒種苗的莖粗和葉片面積有顯著影響作用。由表3可知，夜間LED補光可促進辣椒種苗的生長發育，其中T4處理下綜合效果最佳，其株高、莖粗、葉片數和葉面積較CK分別顯著增加了39.24%、67.53%、31.47%和43.59%。

2.2" "補光對辣椒葉綠素含量和SPAD的影響" "方差分析表明（表4），夜間LED補光時間對辣椒種苗葉片葉綠素含量無顯著影響，補光強度對葉綠素a和總葉綠素含量影響顯著，兩者交互下對葉片葉綠素a、葉綠素a/b和總葉綠素有顯著影響。夜間補光對辣椒種苗葉片葉綠素含量的增加有促進作用，其中葉綠素b在各處理組間無顯著差異，同時隨著夜間補光強度的增加，T5和T6處理組較T4葉綠素含量開始降低。綜合表現T4最佳，其葉綠素a、類胡蘿卜素、葉綠素a/b和總葉綠素含量較CK分別顯著增加了29.93%、33.33%、21.63%和24.36%（表5）。夜間補光各處理辣椒種苗SPAD值較CK均有顯著增加，隨著補光強度的增加SAPD值呈先上升后下降的趨勢，其中T4處理值最高，較CK顯著增加了27.69%（圖1）。

2.3" "補光對辣椒光合能力和葉片熒光特性的影響" 方差分析表明（表6），夜間補光時間對辣椒種苗的凈光合速率影響顯著；補光強度對胞間CO2沒有影響外，對其他光合指標影響顯著；兩者交互下對種苗氣孔導度影響顯著。辣椒種苗光合能力隨光照強度的上升呈先上升后下降趨勢；同等光照強度下，隨著補光時間的增加光合能力增加，其中T4處理下各光合指標表現最佳，其凈光合速率（Pn）、氣孔導度（GS）和蒸騰速率（Tr）較CK相比，分別顯著提高了59.57%、52%和27.04%；胞間CO2濃度（Ci）較CK相比顯著降低了9%（表7）。由圖2可知，夜間補光下，對辣椒種苗的Fv/Fm（光系統Ⅱ最大化學效率）并無顯著影響；在相同光照強度條件下，隨著補光時間增加，φE0（量子產額）、ψ0（電子傳遞鏈的量子效率） 和PI_ABS（吸收光能的性能指數）的值均有所降低；說明夜間補光會對辣椒種苗造成光脅迫，但對其Fv/Fm無影響，說明對補光對葉片PSⅡ（光系統Ⅱ）無影響。

2.4" "補光對辣椒種苗生物積累量和種苗質量的影響" "夜間補光對辣椒種苗地上和地下部干鮮重均有促進作用，隨著光照強度的上升種苗生物量呈現先上升后降低趨勢，在相同光照強度條件下隨著補光時間的增加種苗生物積累量降低（圖3）。綜合表現T4處理最佳，其地上部鮮重和干重分別是CK的2.07和3.51倍，地下部鮮重和干重分別是CK的4.86和1.88倍。壯苗指數T4表現最佳，是CK的1.75倍，且差異顯著（圖4）。

由圖5可知，辣椒種苗處理組CK、T1、T2、T3、T4、T5和T6的DLI（全天補光能總量）分別為8.64、9.36、10.08、10.08、11.52、10.8和12.24 mol/m·d。通過分析補光總能量與辣椒種苗生物量的關系，并構建方程發現，隨著光照能量的增加辣椒種苗的生物積累量不斷增加。

2.5" "補光對辣椒能源利用效率的影響" "夜間補光下，對辣椒育苗過程中光能和電能利用效率的提升有促進作用（圖6）。其中T4處理表現最優，其光能（LUE）和電能利用效率（EUE）分別是CK的2.58和2.51倍。

3" "討論與結論

LED照明作為工廠化育苗中重要的技術之一，在改善育苗質量、減短育苗周期和降低育苗耗能具有重要作用[2]。研究發現，LED補光（光強150 μmol/m2·s）可顯著促進黃瓜[3]幼苗的生長發育及生物量的積累；在甜瓜[4]幼苗生長中發現，補光條件下甜瓜莖粗和葉面積顯著增加，其凈光合速率、葉綠素含量和壯苗指數顯著提高。劉志強等[5]研究發現，T3（光強90 μmol/m2·s，補光3 h）處理下番茄幼苗的凈光合和壯苗指數較CK（不補光）相比，分別顯著提高了43.76%和54.55%，認為補光通過對番茄幼苗的光合能力的增加，進而促進了幼苗生物的積累和健壯種苗的培育。本試驗發現，T4（200 μmol/m2·s，補光2 h）處理下辣椒種苗的生長和生物積累量表現最優，其壯苗指數較CK增加1.75倍，辣椒種苗的凈光合速率和葉片中葉綠素含量顯著增加。丁娟娟等[6]研究補光對不結球白菜生長的影響時發現，光強不斷增加下（153 μmol/m2·s增加至 330 μmol/m2·s），植株生長率及電能轉換率隨之增加，其生物積累量也不斷增加。Song等[7]研究番茄發現，在一定范圍內DLI（補充光能總量）的增加會顯著促進番茄幼苗生物量的積累，且EUE會隨著光強的增加而降低；Yan等[8]在研究萵苣時也有相似發現，其地上部和地下部的干鮮重隨著DLI的增加呈現線性增加，但光能和電能利用效率（LUE和EUE）則會隨著DLI的增加而降低。本研究通過構建方程發現，隨著DLI的增加辣椒種苗的生物積累量呈線性增加，T4處理下LUE和EUE值最大。

綜上，LED補光對辣椒種苗的生長、光合能力、生物量積累和能源利用率方面起到積極調節作用，其中光照強度200 μmol/m2·s補光2 h有助于辣椒種苗的優質培育和育苗環節中LED能源消耗的降低。

參考文獻

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[2] 彭志慧，申麗霞，李艷麗，等.夜間補光時長和光強對空心菜生長的影響[J].北方園藝，2023（9）：7-14.

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[6] 丁娟娟， 楊振超， 王鵬勃， 等. LED光強對不結球小白菜生長與光合特性的影響[J]. 西北農林科技大學學報（自然科學版）， 2015， 43 （3）： 113-118.

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[8] Yan Z ， He D ， Niu G ，et al.Growth， Nutritional Quality， and Energy Use Efficiency of Hydroponic Lettuce as Influenced by Daily Light Integrals Exposed to White versus White Plus Red Light-emitting Diodes[J].HortScience： a publication of the American Society for Horticultural Science， 2019， 54（10）：1 737-1 744.