不同光质LED灯对黄瓜幼苗生长的影响

谢景，刘厚诚，宋世威，孙光闻，陈日远

（华南农业大学南方设施园艺研究中心，广州，510642）

不同光质LED灯对黄瓜幼苗生长的影响

谢景，刘厚诚，宋世威，孙光闻，陈日远

（华南农业大学南方设施园艺研究中心，广州，510642）

研究了3种不同光质（8红1蓝、6红2绿1蓝、6红3蓝）LED灯对黄瓜幼苗生长的影响。试验结果表明，8红1蓝（8R1B）LED灯处理下，黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积、壮苗指数、地上部和全株鲜质量均显著高于另2个处理；而6红3蓝（6R3B）LED灯处理下，黄瓜幼苗根系活力和叶片的可溶性蛋白、可溶性糖含量及净光合速率均显著高于另2个处理，该处理黄瓜幼苗的气孔导度、蒸腾速率、叶绿素a含量、叶绿素a/b比例较高。

光质；LED灯；黄瓜；幼苗生长

利用光质调控植株形态建成和生长发育是设施栽培领域的一项重要技术。由于幼苗健壮程度将直接影响植株的生长发育，并与作物的产量和品质密切相关，利用光调控技术培育壮苗是一项节能环保、经济有效且简便易行的方法。因LED光源为冷光源，较传统光源具有寿命长、光谱纯、能耗低等优势，将在设施光环境调控中发挥重要作用。已有少量关于蔬菜育苗期用LED光调控在樱桃番茄[1]、黄瓜[2，3]、叶用莴苣[4，5]等蔬菜上的研究报道，本试验研究不同光质LED灯对黄瓜幼苗生长和质量的影响，为光质控制技术在蔬菜育苗上的应用提供参考。

1 材料与方法

以深春黄瓜（Cucumis sativusL.）为试材。试验于2011年在华南农业大学园艺学院试验基地温室大棚内进行。9月24日用塑料营养钵（15 cm×13 cm）育苗，采用泥炭∶椰糠（1∶1）混合基质，并掺入1%有机肥。当子叶平展时开始光照处理。试验设3个不同光质的LED灯补光处理，分别是8红1蓝（8R1B）、6红2绿1蓝（6R2G1B)、6红3蓝（6R3B）（红光波长：630~660 nm、绿光波长：520~540 nm、蓝光波长：450~460 nm），每个处理重复3次，每个重复10株苗。光通量密度100 μmol·m-2·s-1，每天补光12 h（7：30~19:30）；待苗长至4叶1心（连续补光20 d）后取样进行指标测定。

每个处理随机取5株幼苗进行形态及产量指标的测定：株高（从营养钵表面到生长点）、茎粗（取子叶下端的位置）、叶面积（Li-3000叶面积仪）、壮苗指数 [其计算公式为：（茎粗/株高）×全株干样质量]、全株干质量（将幼苗洗净放入烘箱，105℃杀青，75℃烘干至恒重）、地上部和下部鲜质量。每个处理分别取3株幼苗用丙酮法测定叶绿素含量；用LI-6400便携式光合仪测定光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率；叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量、根系活力采用李合生[6]的方法测定。试验数据用SPSS 17.0统计软件和Excel 2003软件进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 对黄瓜幼苗生长的影响

不同光质LED灯对黄瓜幼苗生长的影响不同（图1）。其中，8R1B处理下黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积和壮苗指数最高且均显著高于6R2G1B处理，分别提高了17.58%，14.75%，29.61%，38.46%。茎粗、叶面积、壮苗指数均是6R2G1B处理下最低（8R1B>6R3B>6R2G1B），而6R2G1B和6R3B处理对黄瓜幼苗生长的影响无显著性差异。结果表明，红光比例高的LED处理可以促进黄瓜幼苗的生长。

不同光质LED灯影响黄瓜幼苗鲜质量（表1）。8R1B处理的黄瓜幼苗全株鲜质量及地上部鲜质量最高，与其他处理差异达到显著水平。8R1B处理下黄瓜幼苗的全株鲜质量分别比6R2G1B和6R3B处理提高了65.91%和46.33%；地上部鲜质量也分别提高了72.78%和50%。6R2G1B处理下黄瓜幼苗的全株及地上部鲜质量均最低，和6R3B处理差异不显著。

图1 不同光质LED灯对黄瓜幼苗生长的影响

2.2 对黄瓜幼苗生理特性的影响

不同光质LED灯明显影响黄瓜幼苗生理特性（表1）。6R3B处理的黄瓜幼苗可溶性糖、可溶性蛋白含量及根系活力均最高。6R3B处理的可溶性糖含量分别比6R2G1B和8R1B处理显著提高了30.52%和57.77%；可溶性蛋白含量分别比6R2G1B和 8R1B处理显著提高了 16.55%和 27.06%。6R2G1B和8R1B处理的黄瓜幼苗可溶性糖、可溶性蛋白含量及根系活力没有显著差异。在根系活力方面，6R3B处理较8R1B处理显著提高了46.15%，而其他处理间均无显著差异。

2.3 对黄瓜幼苗光合特性的影响

由表1可看出，叶绿素a含量和叶绿素a/b比值以蓝光比例高的6R3B光质组合最高，但不同处理之间差异不显著；叶绿素b和叶绿素a+b含量却相反，为8R1B>6R2G1B>6R3B，但不同处理之间差异也不显著。

不同光质LED灯影响黄瓜幼苗光合特性 （表1）。不同处理的净光合速率的差异显著，6R3B处理的净光合速率最大，6R2G1B处理的最小。黄瓜幼苗气孔导度和蒸腾速率均是6R3B处理的最高，为6R3B>8R1B>6R2G1B，其中，6R3B和8R1B处理没有显著差异，但均与6R2G1B处理差异显著。不同LED处理对黄瓜幼苗胞间CO2浓度的影响不明显。

3 小结与讨论

苗期补充照射红光LED灯 （658 nm±5 nm）或红蓝组合LED灯（658 nm/460 nm），黄瓜、辣椒和番茄幼苗茎粗、干鲜质量、壮苗指数均显著高于自然光对照处理[7]。本试验发现红光比例高的8红1蓝（8R1B）处理的黄瓜幼苗株高、茎粗、叶面积、壮苗指数、地上部和全株鲜质量均显著高于其他处理，表明高比例的红光能够促进黄瓜幼苗生长。

光质调节植物的碳水化合物和蛋白质代谢，通常红光下生长的植物碳水化合物含量较高，而在蓝光下生长的植物蛋白质含量较高，Kowallik[8]认为，蓝光可显著促进线粒体的暗呼吸，呼吸过程中的有机酸为有机含氮化合物的合成提供了碳架，促进了蛋白质的合成。增加蓝光比例可以促进烟叶的氮代谢[9]，使叶片总氮、蛋白质、氨基酸含量提高。本试验发现蓝光比例高的6红3蓝（6R3B）处理的黄瓜叶片的可溶性蛋白、可溶性糖含量最高。

表1不同光质LED灯对黄瓜幼苗鲜质量、生理特性、叶绿素含量和光合特性的影响

光是影响叶绿素合成的重要条件，不同波长的光与植物体内相应的光受体作用调控色素合成[10]。本试验发现蓝光比例高的6红3蓝（6R3B）处理下的黄瓜幼苗叶片叶绿素a含量、叶绿素a/b比值最高，这一结果与莴苣[11]、番茄[11]、黄瓜[12]等作物上的研究结论相似。

大多数高等植物在橙、红光下光合速率最高，蓝紫光下其次，绿光下最低。相同光量子通量下，白光及红光处理姜苗光合速率较高，蓝光次之，绿光处理则较红光处理降低50%[13]。蓝光LED灯（460 nm）增大了叶用莴苣叶片气孔导度[4]。本试验结果表明，蓝光比例高的6R3B处理下的黄瓜幼苗叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率最大，其次是8R1B，最小的是6R2G1B处理，可见不同植物对光质处理的光合特性的反应存在较大差异，这可能与光质的实现条件不同有关。

[1]刘晓英，徐志刚，常涛涛，等．弱光LED对樱桃番茄植株形态和光合性能的影响[J]．西北植物学报，2010，30（4）：725-732.

[2]唐大为，张国斌，张帆，等.LED光源不同光质对黄瓜幼苗生长及生理生化特性的影响[J].甘肃农业大学学报，2011，46（1）：44-48.

[3]段奇珍，曲梅，高丽红.不同LED光源对黄瓜幼苗质量的影响[J].北方园艺，2010（15）：125-128.

[4]李雯琳，郁继华，张国斌，等.LED光源不同光质对叶用莴苣幼苗叶片气体参数和叶绿素荧光参数的影响[J].甘肃农业大学学报，2010，45（1）：47-51.

[5]闻婧，鲍顺淑，杨其长，等．LED光源R/B对叶用莴苣生理性状及品质的影响[J].中国农业气象，2009，30（3）：413-416.

[6]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M]．北京：高等教育出版社，2000.

[7]崔瑾，马志虎，徐志刚，等．不同光质补光对黄瓜、辣椒和番茄幼苗生长及生理特性的影响[J]．园艺学报，2009，36（5）：663-670.

[8]Kowallik W．Blue light effects on respiration[J]．Annu Rev-Plant Physio,1982,33:51-72.

[9]史宏志，韩锦峰，远彤，等．红光和蓝光对烟叶生长、碳氮代谢和品质的影响[J]．作物学报，1999，25（2）：215-220.

[10]Stuefer J F，Huber H．Differential effects of light quantity and spectral light quality on growth,morphology and development of two stoloniferousPotentillaspecies[J]．Oecologia,1998,117:1-8.

[11]张欢，徐志刚，崔瑾，等．光质对番茄和莴苣幼苗生长及叶绿体超微结构的影响[J]．应用生态学报，2010，21（4）：959-965.

[12]储钟稀，童哲，冯丽洁，等．不同光质对黄瓜叶片光合特性的影响[J]．植物学报，1999，41（8）：867-870.

[13]张瑞华，徐坤，董灿兴，等．光质对姜生长及光能利用特性的影响[J]．园艺学报，2008，35（5）：673-680.

Effects of Different LED Lights on Growth of Cucumber Seedlings

XIE Jing,LIU Houcheng,SONG Shiwei,SUN Guangwen,CHEN Riyuan
(Institute of Protected Horticulture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642)

The effects of light quality on the growth of cucumber(Cucumis sativusL.)seedlings were studied by using three different Light Emitting Diode(LEDs)(red∶blue=8∶1,8R1B,red∶blue=6∶3,6R3B,red∶green∶:blue=6∶2∶1,6R2G1B,12 h, 50 μmol·m-2·s-1).The results showed that,under the 8R1B treatment,the plant height,stem diameter,leaf area,seedling index,fresh weight of shoot and whole plant were significantly higher than those of the other two treatments.While under the 6R3B treatment,the root activity,contents of soluble protein and sugar,net photosynthesis rate of the seedling leaf were significantly higher than those of the other two treatments,with the seedlings possessing higher stomatal conductance, transpiration rate,content of chlorophyll a and ratio of chlorophyll a/b.

Light quality;LED light;Cucumber;Seedling growth

10.3865/j.issn.1001-3547.2012.06.007

广东高校科技成果转化重大项目（cgzhzd0809）

谢景（1986-），女，硕士，研究方向为设施蔬菜，E-mail：xcxh@qq.com

刘厚诚，男，通信作者，博士，教授，研究方向为设施蔬菜，E-mail：liuhch@scau.edu.cn

2012-02-20