不同光质LED补光对日光温室内光环境及烟苗生长的影响

薛超群，王建伟，杨立均

1 中国烟草总公司郑州烟草研究院,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;2 河南省驻马店市烟草公司,河南省驻马店市中华路932号 463000

农艺与调制

不同光质LED补光对日光温室内光环境及烟苗生长的影响

薛超群1，王建伟1，杨立均2

1 中国烟草总公司郑州烟草研究院,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001;2 河南省驻马店市烟草公司,河南省驻马店市中华路932号 463000

为了明确不同光质LED补光条件下日光温室内光环境及烟苗生长的差异，采用蓝、黄、红色发光二级管(LED)作为发光光源对日光温室烟苗补光,以不补光为对照,研究了不同光质LED补光对日光温室内光辐射强度及烟苗光合速率、生长的影响。结果表明，蓝色LED补光显著提高温室内400～510 nm波段的光辐射强度，黄色LED补光显著提高温室内510～610 nm波段的光辐射强度，红色LED补光显著提高温室内610～720 nm波段的光辐射强度。蓝色LED补光烟苗茎粗、干重、根冠比和壮苗指数显著大于对照和其他处理，株高最低；黄色LED补光烟苗株高较高；红色LED补光烟苗光合速率最高，株高显著高于对照和蓝色LED补光处理，干重、根冠比、壮苗指数显著大于对照和黄色LED补光处理。蓝色、黄色和红色LED补光均显著增加日光温室内的光辐射强度，调控温室内烟苗的生长。

发光二级管；光质；温室；光环境；烟苗；生长

日光温室内光质成分较露地有很大的差异，尤其是日出与日落前后的光质成分变化很大，成为影响日光温室作物育苗的重要因子[1-5]。光质对作物幼苗的光合速率、生长具有重要的调节作用[1-5]，因此，日光温室内采取不同光质补光的方法来调控作物幼苗生长具有简便易行的特点[6-16]。

发光二极管（light emitting diodes，简称LED）光源具有光质纯、光效高、波长类型丰富、光谱能量调制便捷、能耗低等突出优势,是替代荧光光源的新型光源[9-12]。有关不同光质LED补光对日光温室作物幼苗光合速率及生长影响的研究[13-16]表明：蓝、红色LED补光均显著提高番茄幼苗的茎粗、全株干重，促进作用依次为蓝色LED补光＞红色LED补光[13-14]。黄色LED补光对黄瓜幼苗生长影响不显著，红色LED补光显著提高黄瓜的叶片光合速率、茎粗、株高、茎叶干重，蓝色LED补光显著提高黄瓜的叶片光合速率、茎粗、全株干重[14-15]。蓝、黄、红色LED补光均促进水稻幼苗生长，其中蓝色LED补光水稻幼苗的光合速率最高，黄色LED补光水稻幼苗的株高、全株干重最高，红色LED补光水稻幼苗的株高、全株干重最低[16]。

烤烟是我国采用日光温室春季育苗的主要作物之一[1-3]，日光温室内弱光环境导致烟苗光合速率下降、茎粗/株高降低、干物质量减少，成苗素质下降[2-3，6，17-18]。以往有不同光质荧光补光[6]、补光强度[17]、补光时间[18]对日光温室烟苗光合速率及生长影响的研究，但不同光质LED补光对日光温室内光环境及烟苗生长影响的研究鲜有报道。本试验在烤烟育苗日光温室中进行蓝、黄、红色LED补光处理，旨在研究不同光质LED补光对日光温室内光环境及烟苗生长的影响，以期为烤烟育苗温室内LED补光光质的选择及烟苗生长的调控提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

试验于2012年2月25日～5月1日在河南省驻马店市泌阳县盘古烤烟育苗日光温室内进行。日光温室为长100.0 m、跨度20.0 m、脊高3.5 m、肩高1.5 m、东西延长的塑料日光温室。烤烟种子为云烟87，采用漂浮育苗方式：育苗盘为规格68 cm×34 cm×6 cm的200孔白色聚乙烯塑料泡沫浮盘，育苗基质由草炭、蛭石和膨化珍珠岩按体积比70%、15%、15%混合而成，营养液由烤烟漂浮育苗专用肥配制，氮、磷、钾浓度分别为150、75、150 mg/kg，液深10 cm左右。

2月28日播种，每处理4个育苗盘，小区面积1.5 m×0.75 m，每处理随机排列，重复3次。2月29日开始进行不同光质LED补光，具体方法是蓝光LED灯、黄光LED灯、红光LED灯（购于南宁市立节节能电器有限公司）均安置于育苗盘上方1.2 m处，为防止不同质量光间的相互影响，不同处理间有2.0×1.0 m间隔，以不补光为对照（CK）。蓝、黄、红光LED灯均为方形，规格40.0 cm×21.2 cm，每灯含90颗1W的LED，以15×6排列，蓝、黄、红光LED灯发光波长分别为470士20 nm、585士20 nm、660士20 nm。补光时间为7：00～19：00，通过各灯的调节开关设定7：00各补光处理的灯下0.5 m处的光通量均为200μmol/（m2·s），由南京英格玛仪器技术有限公司提供的HD2302.0数显式照度计测定。除不进行剪叶炼苗外，其它管理按烤烟温室漂浮育苗生产技术规范进行实施。

1.2 测定项目与方法

在晴天（3月10日）用英国PP-SYSTEMS公司生产的UNISPECTM-DC型光谱分析仪测定温室内的光辐射强度。分别于上午8：00、下午13：00、18：00测定温室内各小区育苗盘上方20 cm处的光辐射强度，测定波段为300～1100 nm，扫描波长间隔为2 nm。输出数据为400～510 nm、510～610 nm、610～720 nm、300～1100 nm的光辐射强度[7]。

于播种后45 d（4月13日，晴天）、51 d（4月19日，多云）、57 d（4月25日，晴天）10：00～10：30时，用美国LI-COR公司生产的LI-6400P型光合仪分别测定各小区烟苗叶片（从生长点向下数第4片叶）的光合速率[17-19]。

按照《中华人民共和国烟草行业标准烟草农艺性状调查方法》(YC/T142—1998)测定烟苗茎高、茎粗及干重。分别于播种后40、50、60 d测定各小区烟苗的株高、茎粗（株高1/3 处），于播种后60 d测定各小区烟苗的根、茎叶干重。壮苗指数按照公式[（茎粗/株高+根干重/茎叶干重)×全株干重）]计算[18，20]。

1.3 数据统计与分析

试验数据经Excel2003整理后，采用SPSS10.0软件进行Duncan极差5%水平的差异显著性分析[21]。

2 结果与分析

2.1 不同光质LED补光对日光温室内光辐射强度的影响

蓝色LED补光、黄色LED补光和红色LED补光对日光温室内光辐射强度的影响如表1所示，蓝色LED补光、黄色LED补光和红色LED补光均显著增加温室内的光辐射强度，红色LED补光的温室内300～1100 nm波段光辐射强度最高，显著高于其他处理。蓝色LED补光的温室内400～510 nm波段光辐射强度显著高于其他处理。黄色LED补光的温室内510～610 nm波段光辐射强度显著高于其他处理。红色LED补光的温室内610～720 nm波段光辐射强度显著高于其他处理。

表1 不同光质LED补光对温室内光辐射强度的影响Tab.1 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on light radiation intensity in the solar greenhouse

2.2 不同光质LED补光对日光温室烟苗叶片光合速率的影响

从图1可知，红色LED补光的烟苗叶片光合速率最高，蓝色光其次，均显著高于对照和黄色LED补光处理。黄色LED补光的烟苗叶片光合速率高于对照，但显著低于蓝色LED补光处理和红色LED补光处理。

图1 不同光质LED补光对日光温室烟苗叶片光合速率的影响Fig.1 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on leaf photosynthesis of tobacco seedling in the solar greenhouse

2.3 不同光质LED补光对日光温室烟苗株高和茎粗的影响

蓝色LED补光、黄色LED补光和红色LED补光均显著调控日光温室烟苗株高（表2），蓝色LED补光的烟苗株高显著低于其他处理。黄色LED补光和红色LED补光间的烟苗株高无显著差异，但显著高于对照和蓝色LED补光处理。

由表2可见，蓝色LED补光的烟苗茎粗显著大于对照和其他处理。红色LED补光和黄色LED补光间的烟苗茎粗无显著差异，但均显著大于对照。蓝色LED补光、黄色LED补光和红色LED补光的烟苗茎粗较对照分别增加27.82%、9.77%和12.78%。

表2 不同光质LED补光对日光温室烟苗株高和茎粗的影响Tab.2 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on plant height and stem diameter of tobacco seedling in the solar greenhouse

2.4 不同光质LED补光对日光温室烟苗干重和壮苗指数的影响

从表3可知，各处理的日光温室烟苗根干重、茎叶干重、全株干重均为蓝色LED补光＞红色LED补光＞黄色LED补光＞对照，相互之间差异显著。蓝色LED补光的烟苗根干重、茎叶干重和全株干重较对照分别增加222.48%、68.90%和97.41%，红色LED补光的烟苗根干重、茎叶干重和全株干重较对照分别增加105.43%、34.81%和47.91%，黄色LED补光的烟苗根干重、茎叶干重和全株干重较对照分别增加85.27%、28.09%和38.71%。

蓝色LED补光的烟苗根冠比、壮苗指数显著大于对照和其他处理。红色LED补光的烟苗根冠比、壮苗指数较大，显著大于对照和黄色LED补光处理，但显著小于蓝色LED补光处理。黄色LED补光的烟苗根冠比、壮苗指数显著大于对照，但显著小于红色LED补光处理和蓝色LED补光处理。蓝色LED补光、黄色LED补光和红色LED补光的烟苗根冠比分别较对照增加90.99%、44.68%和52.42%，蓝色LED补光、黄色LED补光和红色LED补光的烟苗壮苗指数较对照分别增加259.52%、87.71%和110.75%（表3）。

表3 不同光质LED补光对日光温室烟苗干重和壮苗指数的影响Tab.3 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on dry quality and seedling index of tobacco seedling in the solar greenhouse

3 讨论

蓝色LED补光、黄色LED补光和红色LED补光均显著增加日光温室内的光辐射强度。黄色LED补光显著提高温室内510～610 nm波段的光辐射强度，红色LED补光显著提高温室内610～720 nm波段的光辐射强度，蓝色LED补光显著提高温室内400～510 nm波段的光辐射强度。以往报道中的测定结果[7，13，16]也印证了该结论。

光合速率是衡量烟苗光合能力大小的重要指标，本文研究结果表明红色LED补光的烟苗叶片光合速率高于蓝色LED补光处理。倪纪恒等[15]的研究结果表明，红色LED补光的黄瓜叶片光合速率高于蓝色LED补光处理，与本研究结果相一致，但付传明等[16]认为蓝色LED补光的水稻幼苗光合速率高于红色LED补光处理，这体现了不同作物光合速率对光质反应的差异性[1，5，22]。本结果表明红色LED补光和蓝色LED补光均提高日光温室烟苗光合速率，其原因可能是红色LED补光提高了温室烟苗叶片的原初光辐射强度转化效率，蓝色LED补光增加了烟苗叶片光合作用底物胞间CO2浓度[2，6，22]。

蓝色LED补光降低日光温室烟苗株高，红色LED补光和黄色LED补光均提高烟苗株高，蓝、黄、红色LED补光均增加烟苗茎粗，这在番茄、黄瓜和水稻上均得到类似的结果[13-16]。蓝色LED补光抑制烟苗的株高、提高烟苗的茎粗，可能是蓝光提高吲哚乙酸氧化酶活性、降低生长素水平,进而抑制烟苗纵向生长、促进横向生长[2，5，13-16]。

日光温室烟苗根干重、茎叶干重、全株干重均为蓝色LED补光＞红色LED补光＞黄色LED补光。杨春雷等[6]认为蓝色荧光补光的烟苗根干重、茎叶干重、全株干重均大于红色荧光补光处理，与本研究结果相一致。本研究结果表明，日光温室烟苗根干重、根冠比、壮苗指数均为蓝色LED补光＞红色LED补光＞黄色LED补光，与蒲高斌等[23]在番茄幼苗上的研究结果相似，这可能与蓝光促进同化产物向根的分配、红光促进同化产物向茎的分配有关[2，6，22，23]。

4 结论

蓝色LED补光、黄色LED补光和红色LED补光均显著增加日光温室内的光辐射强度，调控温室内烟苗的生长，其中蓝色LED补光的烟苗根冠比、壮苗指数最大。

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Effects of supplemental lighting with LED of different light quality on light environment and tobacco seedling growth in solar greenhouse

XUE Chaoqun1,WANG Jianwei1,YANG Lijun2
1 Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC,Zhengzhou 450001,China;2 Zhumadian Municipal Tobacco Company,Zhumadian 463000,Henan,China

Blue,yellow and red LED were applied as supplemental lighting to flue-cured tobacco seedling in solar greenhouse in comparison with no light supplemented in order to investigate the effects of LED supplemental lighting with different qualities on light radiation intensity,photosynthetic rate and tobacco growth.Results indicated that blue LED supplement significantly increased light radiation intensity of 400-510nm wavelength,yellow LED supplement 510-610nm wavelength and red LED supplement 610-720nm wavelength.Blue LED supplement resulted the highest stem diameter index,dry quality,root-shoot ratio and seedling index among all treatments,but thelowest plant height.Plant height under yellow LED supplemented treatment was the highest.With red LED supplement,photosynthetic rate was the highest while plant height was higher than with blue LED supplement and no supplement at all.Dry quality,root-shoot ratio and seedling index were higher than with yellow LED supplement and no light supplement.In conclusion,blue,yellow and red LED supplement could significantly increase light radiation intensity and hence tobacco seedling growth in greenhouse can be effectively control.

light emitting diodes(LED）; light quality; greenhouse; light environment; tobacco seedling; growth

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.02.008

S572.01 文献标志码： A 文章编号：1004-5708(2014)02-0054-05

河南省烟草公司项目“驻马店烟叶浓香型风格特色的区域定位及彰显技术研究”(HYKJ200905)

薛超群（1973– ），硕士，高级农艺师，主要从事烟叶生产与质量评价研究,Tel:0371-67672318, Email: xuecq@ztri.com.cn

2013-05-31