LED 补光对金银花栽培影响研究

廖建良 ，刘欢欢 ，贺握权，叶海宇

(1.惠州学院 生命科学系/生物技术研究所，广东 惠州 516007;2.广东第二师范学院 生物系，广东 广州 510303;3.惠州龙发山农业发展有限公司，广东 惠州 516007)

1 前言

金银花(Lonicera japonica Thunb)为忍冬科(Caprifoliaceae)忍冬属(Lonicera)多年生半常绿缠绕木质藤本或木本植物［1］。其茎中空，密生短柔毛。单叶对生，卵形，长3～8cm 棒状的花生于叶腋，一梗两花，花下偶尔可见2 苞片叶状，开放花冠筒状唇形，长3～4cm，初开白色，数日后为金黄色，故称金银花。全世界忍冬属植物大约有200种，98种为主要金银花种质资源，可供药用的达47个品种。主要分布在我国的山东、湖南、四川、贵州、广东等地。金银花的药用历史在我国已有两千多年，是国务院确定的38种名贵药材之一［2］。金银花的化学成分复杂多样，各研究表明，其富含绿原酸、黄酮类、皂苷类、挥发油类和至少含有人体必需的Fe、Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、Co7种微量元素。金银花性寒，味甘苦。其清热解毒的功效最为显著，广泛应用于风热感冒、温病发热、热毒血痢、咽喉肿痛等多种疾病;此外，还有抑菌、抗内毒素和抗炎、保肝利胆、止血、抗氧化、降血脂作用［3-8］。

金银花目前最常用的繁殖方式是扦插，方法简便，春夏秋都可以进行扦插。但切口容易携带病菌，会导致金银花生长不良，有效成分减少而使产品质量下降。根系生长不好，容易导致抗逆性差，成活率低［1］。LED 灯作为新型的第四代光源，具有光谱分布纯，光谱分布类型丰富，光谱能量调制方便快捷，发热较低，体积小，寿命较长等突出优势，在植物栽培和科研中逐步得到应用［9-13］。为了探讨LED 植物灯在植物工厂中应用，本实验通过LED红蓝光处理金银花，以期获得较好的LED 补光对金银花栽培效果。

2 材料和方法

2.1 实验材料与仪器

金银花品种为四季金银花(巨花一号)，购于广东金银花种植四会示范基地;LED 植物灯是惠州学院订制，灯芯为日本进口的;95%乙醇为天津市光复科技发展有限公司产品;二氧化硅和碳酸钙为广东台山化工产产品;α-萘乙酸和生根粉为广州市齐云生物技术有限公司的产品。

电子天平，上海精密科学仪器有限公司;游标卡尺，上海恒量量具有限公司。752N 紫外可见分光光度计，上海精科。

2.2 实验方法

2.2.1 实验处理

实验在惠州学院生物光谱实验基地进行，采用棕色塑料花盆(20cm×20cm)育苗，育苗泥土取自基地附近，上层加沙混匀至4～5cm 厚。把购买回来高度在20～30cm 生长一致的金银花扦插苗于2013年3月6日种在盆中，每天浇水管理。15 天生长稳定后，于2013年3月21日开始补光。光源为定制的LED 植物生长灯，设置2个处理，蓝光(B，450nm)和红光(R，625nm)，以自然光为对照(CK)。每个处理金银花3 株，每天补充光照12h，时间为每天20:00-次日8:00，实验时将LED 灯置于金银花顶部的10cm 处左右，使其尽可能近距离照射植物，充分利用光能。培养周期为30d。每10d 对给个处理的全部金银花的生长状况进行测量记录，测量的内容包括株高、叶片数、叶面积和叶长宽，30d 后对植株的根、茎和叶绿素进行测量，叶绿素采用95%乙醇提取。

2.2.2 金银花各指标的测定

金银花株高的测量，金银花叶片的计数，金银花叶长宽比和叶面积的测量，金银花茎粗和茎节间长度测定，金银花根数和最长根的测量。用常规方法对金银花叶绿素提取和测定［13］。

3 结果及分析

3.1 LED 光对金银花苗高生长的影响

从图1 可知，经红光和蓝光处理的金银花的株高增加速度均比对照组快;对照组增长缓慢，几乎没有变化。蓝光处理的株高生长较为缓慢，但整个生长过程中仍然比对照组高。红光处理的不仅增长速度最快而且株高为最高。这说明，适当的补充红光和蓝光可以促进金银花植株生长，特别是在幼苗期，补充红光的效果最好。

图1 不同处理下金银花苗高随时间的变化曲线图

3.2 LED 光对金银花叶的影响

从图2 知，红光处理下的叶片数在生长过程中都在增加，每株的平均叶片数量也是最大的。蓝光下的叶片数在中期略有下降，然后继续增长。自然光下的叶片数比较平稳，中间有点波动，但前后无明显变化。可能试验期间雨水天气多，导致自然光下的叶片数略有下降。相对于自然光，红光和蓝光补光处理下的金银花叶片数后期都是增加。红光对金银花叶片数目的增加是比较明显的。

图2 金银花在不同处理下叶片数随时间变化的曲线图

从图3 可知，补光处理的前10d，自然光、红光和蓝光处理的叶面积都是大幅度增加，特别是自然光和红光处理增长比较快而且相当;从第10d 到第30 天之间，蓝光和自然光处理增加十分平缓，而红光处理在这段时间的叶面积是快速增长的。红光处理下的叶面积是最大的，自然光下的叶面积比蓝光的还大，蓝光对叶片的增长有些抑制作用。红光处理对叶的生长是有明显优势的。

图3 金银花在不同处理下叶面积随时间的变化曲线图

从图4 可知，在第1d～10d 之间，红光、蓝光处理以及对照组的金银花的叶长宽比都是在增大的，而红光和蓝光的增长速度明显比自然光的大，此后蓝光下的比值快速增长;红光处理下的比值下降后又增大，而自然光下的比值则缓慢下降。蓝光处理下的叶面积是最小的，长宽比却是最大的，显然蓝光下的叶子小和狭长;红光处理下的叶面积最大，长宽比仅次于蓝光而大于自然光;自然光的叶面积大于蓝光，长宽比最小，其叶比较接近卵形。

图4 金银花在不同处理下的叶片长宽比随时间的变化的曲线图

从表1 可以看出，光处理30d 后，平均每片叶子的鲜重大小依次为:自然光＞红光＞蓝光，自然光下的叶子浓绿，叶片比较厚，红光和蓝光的叶子颜色较浅，叶片也略薄。金银花中的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a +b)含量以蓝光处理为最高，红光处理的较低，自然光的叶中色素含量最低。叶绿素a/b 的比值从大到小依次为:自然光＞红光＞蓝光，蓝光更有利于叶绿素b 的合成。蓝光和红光都有利于叶绿素的积累，蓝光的作用更明显。自然光下的叶绿素与和王建伟等(2007)用乙醇提取比色法测定的叶绿素a 含量:0.923～1.703 mg·g-1，叶绿素b:0.3～0.604 mg·g-1，叶绿素总量为1.228～2.307 mg·g-1 基本相符［13］。

表1 金银花在不同处理下30d 后其叶片鲜重和叶绿素含量

3.3 LED 光对金银花根、茎和花的影响

从表2 中可知，自然光下的金银花的根长和根数均比红蓝光处理的更显优势，而红光和蓝光之间差别不明显;自然光下新长的根较长，但茎节间明显较短;红光处理的金银花枝条的节间长和茎粗都是明显的高于蓝光和自然光的，但其生根数目则比自然光少;蓝光的节间长比红光略短，且细小，其生根数目比红光少。在相同时间下红光处理的有66.7%金银花已含苞待放，蓝光和自然光处理的则没有出现花蕾。由此可见，红光、蓝光均可以促进金银花枝条伸长，红光最明显;红光还可以提早花期，至于蓝光对金银花的花期是提早还是推迟作用还有待于研究。

表2 金银花在不同处理下30d 后其根、茎和开花情况

4 结论与讨论

从本实验条件结果可以得出，不同光质补光30d 后对金银花幼苗生长影响显著。在补充红光的条件下，金银花幼苗的株高、叶片数、叶面积、节间长和茎粗都是明显高于蓝光和自然光的;红光下的叶片鲜重、叶绿素a、b和总叶绿素含量以及叶绿a/b 的比值均介于蓝光和自然光之间，红光还使金银花的花期大大提前，在30d 后已经有66.7%的植株含苞待放。蓝光下的叶长宽比、叶绿素a、b和总叶绿素含量均达到最大，蓝光下的叶绿素a、b和总叶绿素含量分别比自然光下的高出44.01%、59.38%和48.32%;红光则分别增长23.37%、26.49%和24.26%，显然蓝光更有利于叶绿素的积累。这与车生泉等(1997)的发现蓝光下叶绿素含量最高却是一致［9］。蓝光下的株高、叶片数、节间长不及红光，但仍然比自然光下的好，蓝光对金银花的生长还是起促进作用。其中红光苗高增加了208.43%，蓝光增加了47.89%;这和魏胜林等(1998)发现蓝光利于菊花叶面积增加和茎伸长，而红光下受到抑制实验结果不同［10］，但和陈文昊等(2011)发现红光有利于叶面积和茎长增加是一致的［11］。自然光下的金银花在株高、叶片数、长宽比、叶面积等都没有明显的变化，但其叶片鲜重高于红蓝光，叶片颜色更深，叶片也较厚，其有效根数也是比红蓝光多;而红光和蓝光下的根长和根数上没有明显的区别。

综上所述，本实验条件下光质能显著调控金银花的生长，用单色红光下的金银花长势较好，但叶绿素合成较蓝光低;蓝光长势稍比红光逊色，但更有利于叶绿素的合成，茎高适宜。光质对植物的形态建成、生理代谢、生长发育有着广泛的调节作用。因此，我们可以从不同的红蓝光比例方面考虑，并设置不同比值下来确定金银花生长的最佳红蓝光配比。红蓝复合光是高产优质栽培金银花的较好光源。在栽培过程中可以考虑设定红蓝光的比例，以控制金银花的开花期。

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