不同红蓝LED组合光源对葫芦和南瓜幼苗生长和生理参数的影响

王利 ，李小娥 ，黄远 ，万正杰 ，黎煊 ，孔秋生 ，别之龙

（1.华中农业大学园艺林学学院/园艺植物生物学教育部重点实验室，武汉，430070；2.华中农业大学工学院）

嫁接是西瓜生产上的一项重要技术措施，能提高西瓜植株的抗生物和非生物胁迫能力。葫芦和南瓜是西瓜嫁接中常用的砧木，良好的砧木种苗是西瓜嫁接成活和培育壮苗的重要基础。光照是种苗生长发育过程中不可缺少的环境因子，对种苗质量影响较大。LED具有节能、高效、环保等优点，虽然已经有LED光源对植物种苗生长发育影响的报道，但是关于LED不同红蓝光质对葫芦和南瓜生长和生理参数的影响少有研究。以葫芦和南瓜为试验材料，以荧光灯为对照，在相同光照强度下，从形态和生理方面研究了不同红蓝配比混合LED光源对种苗质量的影响，以期为西瓜砧木种苗的培育提供光环境调控依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

葫芦品种为京欣砧1号，由北京农林科学院蔬菜研究中心提供。南瓜品种为青研砧木1号，由青岛市农科院提供。

1.2 试验处理

试验共设4个处理，以荧光灯为对照，将LED组合光源的红蓝光（R/B）配比分别设置为 7∶1、7∶2、7∶3。所有处理光照强度均为 150 μmol·m-2·s-1，光周期 12 h，温度 28℃/18℃（昼/夜），湿度 70%。LED 红蓝光源由飞利浦公司生产。

1.3 试验时间和地点

试验材料于2013年2～3月在国家蔬菜改良中心华中分中心连栋玻璃温室的人工气候室内培养。生长和生理参数的测定在园艺植物生物学教育部重点实验室完成。

1.4 材料培养

对种子消毒催芽之后，将露白的葫芦、南瓜种子播于50孔塑料穴盘，每孔播1粒种子。基质配比为草炭∶珍珠岩∶有机肥=7∶2∶1（体积比）。播种后放入人工气候室内进行不同的光照处理，每个处理葫芦、南瓜幼苗各50株，3次重复。待幼苗长到1叶1心，即葫芦、南瓜幼苗可作为嫁接砧木使用时进行采样，分析幼苗形态和生理参数。

1.5 测定方法

①植株生长 各处理随机取6株幼苗，用去离子水小心洗去根部的基质，擦干植株上的水分，测定株高、茎粗、鲜质量；用根系扫描分析系统Win-RHIZO分析根长、面积、直径、体积。测量干质量时，先将幼苗装入纸袋内，再放入烘箱，80℃下烘72 h后称其质量。干物质含量=（干质量/鲜质量）×100%；壮苗指数=（茎粗/株高）×全株干质量，根冠比=地下干质量/地上干质量。

②生理参数 相对叶绿素含量（SPAD值）的测定采用SPAD-502叶绿素计进行，每处理10次重复。参照李合生[1]的方法，采用TTC法测定根系活力，蒽酮比色法测定叶片可溶性糖含量，考马斯亮蓝方法测定叶片可溶性蛋白含量。

表1 LED光源对葫芦、南瓜幼苗生长的影响

1.6 数据处理

试验数据采用Excel 2003软件进行作图和分析，用SPSS-Statistics 19.0软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同红蓝LED组合光源对葫芦和南瓜幼苗生长的影响

从表1可以看出，LED组合光源R/B=7∶3下，葫芦株高显著低于其他处理。在LED组合光源R/B=7∶1、R/B=7∶3 下，葫芦茎较粗。与对照相比，R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 处理的葫芦幼苗鲜质量分别增加24.8%、17.6%、24.2%，干质量分别增加42.5%、28.8%、53.4%，干物质含量增加 13.3%、9.4%、23.5%（图1）。采用LED组合光源对葫芦幼苗进行处理，能促进幼苗根系生长，与对照相比，在LED 组合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 下，葫芦幼苗的根长分别增加60.4%、40.4%、41.2%，根面积分别增加32.9%、35.2%、37.3%，根体积分别增加66.7%、88.9%、66.7%。不同光源处理下，葫芦幼苗的壮苗指数存在显著差异，在LED组合光源R/B=7∶1、R/B=7∶3下，葫芦幼苗的壮苗指数与对照相比达到差异显著水平（图1）。

不同光源处理的南瓜幼苗株高、茎粗、根长、干物质含量、壮苗指数存在显著差异，其变化情况与不同光源处理下的葫芦幼苗的变化大致相同（表1）。与对照相比，LED 组合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3处理下，南瓜幼苗的株高分别降低9.4%、20.3%、27.5%；幼苗的茎粗在LED组合光源R/B=7∶2处理下增加。与对照相比，LED组合光源R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 下，南 瓜幼苗 的 根长 分 别 增 加了15.3%、18.8%、25.1%。从图1可以看出，与对照相比，LED 组合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3 处理下，南瓜幼苗干物质含量分别增加8.3%、9.9%、20.0%；LED 组合光源 R/B=7∶2 和 R/B=7∶3 处理下，南瓜幼苗壮苗指数显著高于对照。

图1 LED光源对葫芦、南瓜幼苗干物质含量和壮苗指数的影响

2.2 不同红蓝LED组合光源对葫芦和南瓜幼苗生理参数的影响

由表2可知，与对照相比，葫芦幼苗在LED组合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶3 处理下相对叶绿素含量（SPAD值）分别提高4.8%、3.7%；在LED组合光源R/B=7∶2、R/B=7∶3 处理下，南瓜幼苗相对叶绿素含量分别显著提高8.6%、11.8%。在不同光源处理下，葫芦、南瓜幼苗根系活力与对照均无显著差异。与对照相比，在 LED 组合光源 R/B=7∶1、R/B=7∶2、R/B=7∶3处理下，葫芦幼苗的可溶性糖含量分别显著增加169.5%、103.4%、98.3%；南瓜幼苗的可溶性糖含量分别增加2.4%、14.3%、27.8%。葫芦幼苗在LED组合光源R/B=7∶3下可溶性蛋白含量显著高于其他处理；南瓜幼苗可溶性蛋白含量在各处理间无显著差异。

3 讨论与结论

3.1 不同红蓝LED组合光源下葫芦和南瓜幼苗生长

①幼苗的形态建成受光质的影响[2]本研究中，随着组合LED光源中蓝光成分的增加，葫芦和南瓜幼苗株高下降、茎粗和干物质含量增加，幼苗更加健壮，其中在LED组合光源R/B=7∶3下表现得尤为突出，这可能是因为植物对光谱的吸收具有选择性，与荧光灯相比，红蓝混合LED能为南瓜、葫芦幼苗光合作用提供更多的有效光谱[3]，也可能与蓝光降低了幼苗生长素水平有关[4]。本结论与萝卜[5]、菊花[6]、冬青[7]、生菜[8]、番茄[9，10]、青蒜[11]、黄瓜[12]等上的研究结果一致。

②发达的根系能极大地促进植物生长 本研究中，经过LED组合光源处理的葫芦幼苗根长、根面积、根体积显著高于对照。邸秀茹等[7]同样发现红蓝组合光源能极大地促进冬青试管苗根系的生长。本试验中，与对照相比，经过LED处理的南瓜幼苗根长、根面积、根体积均有所增加，并在LED组合光源R/B=7∶3下达最大值，这与杨雅婷等[13]在甘薯组培苗上发现红蓝光配比增加，组培苗根系更为发达的结论一致。LED处理下幼苗根系发达，能将基质很好固定，提高移植成活率，有利于工厂化育苗。

3.2 不同红蓝LED组合光源下葫芦和南瓜幼苗生理响应

生理指标也是判断种苗质量的重要标准。根系活力反映了植物根系的生理状态，影响营养吸收状况。本研究结果显示，与荧光灯相比，经过红蓝混合LED处理的葫芦、南瓜幼苗根系活力无显著差异，可能原因是测量时葫芦、南瓜幼苗苗龄较小，LED光源对幼苗根系活力的影响还没有显现。植物通过叶绿素吸收光能，叶绿素含量高能促进植物的光合作用。与对照相比，LED处理尤其是R/B=7∶3处理下，叶绿素含量增加明显，因为红蓝光谱与植物叶绿素的吸收光谱相吻合，较多的蓝光促进了幼苗光合作用，为幼苗生长提供更多的营养物质[3]。

表2 LED光源对葫芦和南瓜幼苗生理参数的影响

随着LED组合光源中蓝光成分增加，南瓜幼苗可溶性糖含量增加，在LED组合光源R/B=7∶3下最大，而葫芦幼苗可溶性糖含量在LED组合光源R/B=7∶1下最大，这种差异可能是物种不同所致。本研究还发现，葫芦幼苗可溶性蛋白含量在LED组合光源R/B=7∶3下显著高于对照；南瓜幼苗可溶性蛋白含量在LED组合光源R/B=7∶3处理下明显增加。葫芦和南瓜幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量增加可能是LED处理下种苗质量提高的重要原因。

综上所述，LED混合红蓝光源处理下葫芦和南瓜幼苗根系发达、干物质含量高、壮苗指数增加、种苗质量提高，总体而言，红蓝混合LED中蓝光成分的增多，抑制了幼苗茎的伸长，促进了幼苗茎粗的增加。综合形态和生理数据认为，LED组合光源R/B=7∶3是葫芦、南瓜育苗的最优光源配比组合。

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