不同比例红蓝LED灯对蔬菜育苗的补光效应

王芳 高芳云 吕顺 夏玲 刘建平 郑汉文 庄华才 李洪波 陈丽娜 郭全香

摘  要  为解决华南地区冬春季节蔬菜育苗缺光现象，采用不同比例红蓝光组合的LED灯（红 ∶ 蓝=7 ∶ 3，7R3B;红 ∶ 蓝=8 ∶ 2，8R2B;红 ∶ 蓝=9 ∶ 1，9R1B）进行补光，以自然光为对照，探讨不同光质的LED灯补光对苦瓜、豆角、茄子和辣椒育苗的效应。结果表明：不同的红蓝光组合LED灯补光对苦瓜、豆角、茄子和辣椒育苗具有一定的促进作用，其中对苦瓜幼苗的鲜重、地下部分干物质积累、叶绿素含量以及根系活力具有显著的促进效应;对豆角幼苗地下部分干物质积累、叶绿素含量以及根系活力具有显著的促进效应;对辣椒和茄子的形态指标和生理指标均有显著的促进效应，辣椒育苗的最适壮苗光源为9R1B，茄子育苗的最适壮苗光源为8R2B。

关键词  蔬菜;育苗;LED;红蓝光;补光

中图分类号  S626          文献标识码  A

Supplementing Light Effects of Light Emitting

Diodes（LEDs）on Vegetable Seedling

WANG Fang， GAO Fangyun， Lü Shun*， XIA Ling， LIU Jianping， ZHENG Hanwen，

ZHUANG Huacai， LI Hongbo， CHEN Lina， GUO Quanxiang

Dongguan Banana and Vegetable Institute，Dongguan，Guangdong 523061，China

Abstract  To solve the missing light of vegetable seedling in winter and spring in South China region，the study investigated the effects of supplementary lighting of emitting diodes  （LEDs）  on the growth of vegetable seedling by using different proportions of red and blue combination LED（red ∶ blue=7 ∶ 3，7R3B;red ∶ blue=8 ∶ 2，8R2B;red ∶ blue=9 ∶ 1，9R1B）. Natural light was as the control. The results showed that red and blue LEDs were effective in promoting growth of bitter，cowpea，eggplant and chili seedlings. The fresh weight，dry weight of underground part，chlorophyll content and root activity of bitter seedlings were significantly promoted by using certain proportion of red and blue combination LED;Dry weight of underground part，chlorophyll content and root activity of cowpea seedlings were also significantly increased;All detection morphological and physiological indices of chili and eggplant seedling were significantly promoted;The most optimum light quality of chili seedling was 9R1B. The most optimum light quality of eggplant seedling was 8R2B.

Key words  Vegetables;Seedling growth;LED;Red and blue;Supplementing lighting

doi  10.3969/j.issn.1000-2561.2015.08.006

植物的生长是通过光合作用储存有机物来实现的，因此光照对植物的生长发育影响很大。蔬菜的育苗是蔬菜栽培上的重要环节，连续的阴雨易造成幼苗光合作用不足，植株处于“饥饿”状态，从而抑制秧苗的正常发育[1]。幼苗的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，从而影响到当季蔬菜的长势和经济效益。华南地区全年光照分布不均匀，夏季处于阳光直接照射下，光照强度可达6～10万lx，但在没有太阳的阴天，光照强度只有0.1～0.5万lx。在冬春季节，特别是1至4月多阴雨天气，直接影响了蔬菜的栽培，尤其是设施大棚育苗缺光现象严重。因此，增加光照是冬春季节育苗的关键，研究表明利用人工光源调控技术是培育壮苗的有效途径[2-3]。发光二级管（light-emitting diode，LED）光源是冷光源，与传统的光源相比，具有寿命长、光谱纯、能耗低等优点，由于植物对可见光的吸收主要集中在400～ 510 nm的蓝紫区和610～720 nm 红橙区，因此使用红色和蓝色LED即可培养植物[4]。LED光质对植物生长发育和形态建成具有显著的效应[5]。高艺等[6]研究不同光质LED灯对丝瓜幼苗生长的影响，发现LED光源能够显著提高丝瓜幼苗的壮苗指数，同时提高丝瓜幼苗的生理品质。郑胤建等[7]研究不同光质LED灯对红豆芽苗菜生长的影响，认为不同红蓝光组合处理下，红豆芽苗菜干、鲜重有所增加。崔瑾等[8]研究发现，不同的LED光质对黄瓜、辣椒和番茄等共6个品种的幼苗生长影响显著且存在差异，在苗期补充红光或红蓝光可促进黄瓜、辣椒和番茄幼苗的生长，有利于培育壮苗。申宝营等[9]研究发现，利用红光LED进行夜间延时补光能够促进黄瓜幼苗前期生长，红蓝混合光夜间延时补光可促进黄瓜幼苗后期生长，提高壮苗指数。黄丹丹等[10]研究红蓝绿3种不同光质的LED灯补光对番茄光合特性的影响，发现LED灯补光改变了番茄叶片的光合速率日变化规律，且红灯和蓝灯比绿灯更有利于增加番茄光合速率，促进番茄叶片内有机物质的积累。李海达等[11]研究发现，LED灯管补光能显著提高樱桃番茄果实的品质。本研究在多阴雨的冬春季节，利用不同红蓝光配比的LED灯，对华南地区人们比较喜爱的苦瓜、豆角、茄子和辣椒等蔬菜的育苗进行补光试验，旨在研究不同光质的LED灯的补光效应，筛选适合的壮苗光源，为华南地区多阴雨季节的设施蔬菜育苗补光技术提供参考依据。

1  材料与方法

1.1  材料

以苦瓜（美冠1号苦瓜）、豆角（广茂油白豆角）、辣椒（抗夏王青椒F1）和茄子（紫光红茄）为试验材料，试验于2013年在东莞市香蕉蔬菜研究所温室大棚内进行。采用50孔穴盘（54 cm×28 cm×4.2 cm）育苗，育苗基质采用进口泥炭土。

补光灯采用50W的LED植物生长灯（上海旭特电子有限公司），红蓝光比分别为7 ∶ 3（7R3B）、8 ∶ 2（8R2B）、9 ∶ 1（9R1B），以自然光为对照，红光波长为660 nm，蓝光波长为460 nm。

1.2  方法

苦瓜和豆角于2013年11月18日播种，辣椒和茄子于2014年1月6日播种，每个处理重复3次，每个重复50株苗，每天补光时间为06：00～09：00和16：00～19：00，待幼苗长至4叶1心时进行采样调查。每个处理随机抽取15株幼苗进行以下指标测量：株高（从基质表面到生长点）、茎粗（游标卡尺测量）、鲜重、干重（地上部干重、地下部干重）、壮苗指数（壮苗指数=茎粗/株高×全株干样质量[12]）、叶绿素含量[采用SPAD-502Plus便携式叶绿素测定仪（柯尼卡美能达生产）测定叶片的SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值]、根系活力（采用TTC法测定[13]）。

1.3  数据处理

数据统计采用SPSS17.0软件，数据分析及作图采用Excel2003软件。

2  结果与分析

2.1  LED灯补光对苦瓜幼苗生长的影响

从表1可看出，采用红蓝光组合LED灯对苦瓜育苗进行补光，可以有效提高苦瓜幼苗的鲜重、地下部干物质积累、叶绿素含量及幼苗根系活力，并且差异达到显著水平，其中随着蓝光比例的增加，幼苗的鲜重逐渐升高。补光增加了幼苗的株高和茎粗，但未达到显著水平。从图1-A可见，采用3种红蓝光组合LED灯补光，苦瓜的壮苗指数与对照没有显著的差异，其中9R1B处理下，壮苗指数最高，达到0.008 0。

2.2  LED补光对豆角幼苗生长的影响

从表2可看出，7R3B处理下豆角幼苗的地下部分干物质积累相对于其他处理以及对照显著提高。8R2B处理下，豆角幼苗的根系活力相对于其他处理以及对照显著提高，而7R3B处理以及对照显著高于9R1B处理，9R1B处理的幼苗根系活力最低。随着红光比例的增加，豆角幼苗的地上部分干物质积累增加，叶绿素含量逐渐增加。7R3B处理下，豆角幼苗的株高最矮，8R2B处理下豆角幼苗茎粗最粗，但均未达到显著差异。从图1-B可见，采用3种红蓝光组合LED灯补光，豆角的壮苗指数均有所提高，但是与对照没有显著的差异，其中8R2B处理下，壮苗指数最高，达到了0.005 6。

2.3  LED补光对茄子幼苗生长的影响

从表3可看出，3个不同的红蓝光组合LED灯均有效地提高了茄子幼苗的鲜重、苗高、地上部分干物质和地下部分干物质积累、叶绿素含量以及根系活力，且与对照的差异均达到显著水平。而8R2B处理下，茄子幼苗的茎粗达到最粗，且与其他处理以及对照之间的差异达到显著水平，对照茎粗最小。随着蓝光比例的增加，茄子幼苗的苗高逐渐增高，鲜重，地上部分干重逐渐增加，根系活力逐渐提高。从图1-C可看出，采用3种红蓝光组合LED灯补光，茄子的壮苗指数均有所提高，其中7R3B、8R2B处理与对照存在显著的差异，在8R2B处理下，壮苗指数达到最高值（0.005 3）。

2.4  LED补光对辣椒幼苗生长的影响

从表4看出，3个不同的红蓝光组合LED灯均有效地提高了辣椒幼苗的鲜重、苗高、地上部分干物质和地下部分干物质积累、叶绿素含量以及根系活力，且与对照的差异均达到显著水平。随着红光比例的增加，地上部分干物质积累增加，茎粗逐渐增粗;随着蓝光比例的增加，辣椒幼苗的根系活力逐渐增加。从图1-D可看出，采用3种红蓝光组合LED灯补光，茄子的壮苗指数均有所提高，与对照均有显著的差异，且随着红光比例的增加，辣椒育苗的壮苗指数逐渐提高，在9R1B处理下，壮苗指数达到最高值（0.001 97）。

3  讨论与结论

健壮的幼苗对于生产优质高产的蔬菜具有决定性的作用，在多阴雨的冬春季节进行蔬菜育苗常因缺光而导致弱苗，影响蔬菜的生长发育，进而影响到当地蔬菜的供应。许多研究表明，不同比例的红蓝光组合LED灯对蔬菜的形态建成及生理特性具有显著的影响，高艺等[6]研究不同红蓝光比例的LED灯对蔬菜育苗的影响，发现8R1B处理下，丝瓜幼苗的茎粗、全株鲜重、地上部鲜重显著高于其他处理，且壮苗指数最大;谢景等[14]研究不同光质LED灯对黄瓜幼苗生长的影响，发现8R1B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6R3B及6R2G1B 2个处理，而6R3B处理下黄瓜幼苗根系活力显著高于其他处理。本研究利用了3个不同组合的红蓝光对苦瓜、豆角、辣椒和茄子育苗进行了补光试验，发现不同比例的红蓝光组合补光对这4种蔬菜育苗产生了不同程度的影响，其中，对苦瓜和豆角的形态指标及生理指标有一定的影响，但对其壮苗指数没有产生显著的促进效应;对辣椒和茄子每个检测的形态指标及生理指标均有影响，且多数指标与自然光相比差异显著，对其壮苗指数也具有显著的促进效应。可见不同的蔬菜种类对于补光效应的响应特点不同。

本研究中设置了红蓝光比例（R/B）7/3、8/2、9/1 3个处理，随着R/B值的增加，豆角的株高增加，豆角和辣椒的地上部分干物质积累增加，苦瓜及豆角的叶绿素含量增加，这与闻婧等[15]研究不同R/B值对黄瓜幼苗生长发育指标的调节的趋势较为一致。同时，研究也发现随着R/B值的增加，茄子的株高逐渐降低，茄子的地上部分干物质降低，苦瓜和茄子的鲜物质积累降低，可见不同蔬菜种类对R/B值的响应特点不一致。许多研究认为蓝光有利于茎的横向加粗[16-17]，也有研究发现红蓝光组合有效提高了茎粗[18]。本研究发现，一定比例的红蓝光组合可以有效提高辣椒、茄子的茎粗，随着R/B值的增加，辣椒的茎粗增加，可见在一定的红蓝光比例下，红光也有利于植物茎的加粗。

植物的根系作为植物的重要营养器官，与地上部分的生长关系密切，较高的根系活力有利于植物体内同化物质的积累转化及营养物质的吸收利用[19-20]，因此其活性的高低直接影响地上部的生长发育及形态建成。本研究中，8R2B补光处理对豆角幼苗根系活力具有显著的提高效应，8R2B和9R1B补光处理对苦瓜幼苗根系活力具有显著的提高效应，7R3B、8R2B和9R1B补光处理对辣椒幼苗根系活力具有显著的提高效应，7R3B、8R2B和9R1B补光处理对茄子幼苗根系活力具有显著的提高效应;同时发现随着蓝光比例的增加，茄子和辣椒的根系活力逐渐提高，可见在一定红蓝光比例范围内，蓝光有利于提高辣椒和茄子幼苗的根系活力，这与前人的研究结论较为一致[3，21]。

光合色素含量可以反映植物光合能力，光合色素含量的增加有利于植物吸收更多的光能。前人研究结果表明，蓝光促进油麦菜[22]、番茄[23]等叶片叶绿素含量的增加，黄瓜幼苗的叶绿素含量随着红光比例的增加呈现先增加后下降的趋势[15]，拟南芥叶绿素a、b含量随着红蓝光比例的升高有降低的趋势[24]。本研究中，在最高的蓝光比例（7R3B）处理下，茄子的叶绿素含量最高;随着红光比例的增加，苦瓜和豆角叶片叶绿素含量逐渐增加;而辣椒叶片的叶绿素含量在3个红蓝光组合处理下几乎没有差异。可见，光质对不同种类的蔬菜叶绿素含量的影响不同，这可能与植物内部相应的光受体调控作用有关。

根据前人研究，不同LED光质对植物不同内源激素的含量有着不同的影响[25]，且不同的LED光照强度和光照时间对植物的形态建成有一定的影响[26-27]。本研究中，在多阴雨天气的季节，利用不同比例红蓝光组合的LED灯进行补光，对辣椒和茄子培育壮苗具有显著的促进作用，对苦瓜和豆角培育壮苗具有一定的促进作用，但是效果不显著，原因可能是不同光质对不同蔬菜的内源激素调节作用不同，或者试验中的补光强度及时间尚不适宜，具体原因有待进一步的研究。

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