不同光质补光对番茄、黄瓜幼苗生长的影响

李雅旻，郑胤建，谭　星，潘　越，刘厚诚

(华南农业大学园艺学院，广东 广州　510642)



不同光质补光对番茄、黄瓜幼苗生长的影响

李雅旻，郑胤建，谭星，潘越，刘厚诚

(华南农业大学园艺学院，广东 广州510642)

研究 4 种不同光质 (红、橙、蓝、绿光)LED 灯补光对番茄、黄瓜幼苗生长的影响。结果表明：红、蓝光补光处理下番茄幼苗的真叶面积、全株干鲜重、地上部干鲜重、壮苗指数、光合色素含量均显著高于其他处理，红光、绿光补光处理下番茄幼苗的株高、茎粗显著提高；各光质补光处理均显著降低黄瓜幼苗的株高，提高黄瓜幼苗的壮苗指数，并以红、蓝光效果最佳，而红、橙、蓝光补光处理均显著降低黄瓜幼苗的叶绿素含量。

LED；光质；番茄；黄瓜；生长；生理活性

引言

育苗是蔬菜生产过程中的关键环节之一，能够节约种量、提高土地利用率，增加复种指数，有效控制病虫害发生，便于集约化管理及批量生产。幼苗的形态建成不可逆转，其健壮程度将直接影响定植后植株的生长发育，作物的产量和品质[1]。黄瓜徒长苗前期产量较健壮幼苗减产51%[2]，番茄徒长苗表现出花期延迟及早衰的现象，总产量下降25%左右[3]。

在工厂化育苗条件下，由于设施遮光和不良天气条件等的影响，易造成弱光环境，从而导致幼苗生长发育不良和品质下降[4]。实际生产中为避免幼苗徒长，常采用植物生长调节剂等化学调控手段，在一定程度上造成环境污染，影响食品安全。补光和光质调节控制植株形态建成和生长发育技术较化学调控手段具有安全环保、经济有效、简便易行等分突出的优势，是设施栽培领域的一项重要技术[5]

绿光能够提高黄瓜幼苗干物质积累、叶片叶绿素含量[6]，但引起黄瓜幼苗徒长[7]；蓝光显著提高辣椒干物质积累与壮苗指数[8]，抑制烟苗茎的伸长[9]，减少叶用莴苣幼苗叶片数[10]，提高豇豆幼苗类胡萝卜素、可溶性蛋白质含量[11]，增加蓝光比例能够促进丝瓜幼苗蛋白质的含量提升[12]；黄光有利于叶用莴苣叶绿素的形成，降低胡萝卜素含量[13]，提高烟苗的株高[9]，有利于番茄幼苗总氮含量的提高，但降低光合速率[14]；红光有利于豇豆幼苗[11]和番茄、辣椒幼苗[8]可溶性糖含量的提高，利于番茄幼苗叶绿素b和类胡萝卜素含量的提高[15]。

本试验研究了不同光质补光处理对番茄和黄瓜幼苗生长的影响，以期为对蔬菜幼苗生长发育的光质调控、培育优质壮苗提供参考和依据。

1　材料与方法

1.1试验设计

试验于2015年4月在华南农业大学园艺学院温室内进行。供试品种为赛田番茄、华青5号黄瓜。恒温26℃催芽后播种至72孔穴盘中育苗。以自然光(120μmol·m-2·s-1)为对照，设红光(630～660nm)、橙光(590～610nm)、蓝光(450～460nm)、绿光(520～540nm)处理，补光强度为50μmol·m-2·s-1，总光强为120(±20)μmol·m-2·s-1，补光12h(6:30～18:30)。种子出芽后进行处理，幼苗3叶1心时取样测定。每处理取样50株，3个重复。

1.2测定方法

测量株高(子叶节至生长点)、茎粗(子叶下端部位直径)、叶面积(Li-3000叶面积仪)、全株鲜重、地上部分鲜重、全株干重、地上部分干重(干重测量洗净幼苗放入烘箱，105℃杀青，75℃烘干至恒重)，并计算壮苗指数[计算公式：壮苗指数=茎粗/株高×全株干质量(张振贤等，1993)]。光合色素含量测定参照张宪政(1986)的方法。

1.3数据分析

试验数据采用Excel2007和spss17.0统计分析，新复极差法(LSD)、邓肯氏(Duncan’s)检测差异显著性(p<0.05)。

2　结果与分析

2.1不同光质补光对幼苗生长的影响

不同光质补光处理番茄幼苗的生长差异显著(表1)。番茄幼苗的株高在红、绿、橙光补光下分别提高了36.90%、20.71%和11.48%，蓝光补光下无明显差异；番茄幼苗的茎粗在红、绿光补光下分别提高24.78%、10.00%，橙、蓝光补光下差异不显著；番茄幼苗真叶面积、全株干重、地上干重在红、蓝、绿光补光下均显著提高，其中，红光补光下各指标达到最大，分别提高80.33%、161.54%、200.00%。除绿光外，番茄幼苗的全株鲜重、地上鲜重均显著大于对照，红光补光处理达到最大，分别为141.95%、152.79%；除橙光显著降低外，各光质补光处理均显著提高番茄幼苗壮苗指数，依次为：红光>绿光>蓝光。

表1　不同光质补光处理对番茄、黄瓜幼苗生长的影响

注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著(p=0.05)，下同。

各光质补光处理黄瓜幼苗的地上鲜重、全株干重、地上干重均无明显差异，但全株鲜重均有提高，依次为：红光>蓝光>橙光>绿光。不同补光光质对黄瓜幼苗真叶面积以橙光影响最大，增加18.98%，绿、红光次之，而蓝光显著降低9.53%。各光质补光处理黄瓜幼苗的株高均显著低于对照，以红、蓝光降低效果最大，分别为42.07%和41.57%。各光质补光处理均能显著增加黄瓜幼苗茎粗，蓝光效果最佳，为46.01%。各光质补光处理黄瓜幼苗壮苗指数均显著提高，依次为蓝光>红光>绿光>橙光。

2.2不同光质补光对幼苗光合色素含量的影响

补光明显影响幼苗叶绿素含量(表2)。番茄幼苗在红、蓝光补光下，叶绿素a含量分别提高了18.81%、20.00%，叶绿素b含量分别提高了42.95%、36.82%，总叶绿素含量分别提高25.58%、24.61%。绿光对番茄幼苗叶绿素含量提高效果不显著，而橙光补光处理下叶绿素含量均低于对照。各补光处理下番茄幼苗的类胡萝卜素含量均高于对照，提高效果依次是蓝光>红光>橙光>绿光。

除绿光补光处理无显著差异外，各补光处理下黄瓜幼苗的叶绿素a、b、总叶绿素含量均显著降低，以红光下含量最低，分别降低26.03% 、46.73% 、32.59%，橙、蓝光次之。红光下黄瓜幼苗的类胡萝卜素含量显著下降，降低8.45%，其余各光质补光处理均无显著差异。

表2　不同光质补光处理对番茄幼苗叶绿素含量的影响

3　结论与讨论

不同光质补光对蔬菜幼苗的生长有重要的影响，且不同种类的蔬菜幼苗对各光质的生理响应存在区别[16]。红光(630～660nm)是蔬菜生理辐射光谱区中反射比例最高、吸收绝对能量最大的光谱波段，蓝光效应则促使幼苗叶片气孔张开，加速呼吸作用，两种光质均为光合作用提供充足的能量[17]。本试验中，番茄幼苗在红光补光下营养生长旺盛，其株高、茎粗、真叶面积、全株干、鲜质量均显著高于对照，蓝光下除株高、茎粗差异不显著外，各项指标均显著增加，说明红、蓝光有利于番茄幼苗真叶的扩展和干物质量的积累。黄瓜幼苗在各光质补光处理下株高均显著降低，茎粗显著增加，其他各项生长指标虽高于对照但无显著差异，说明各光质补光处理均能抑制黄瓜幼苗徒长，但对提升干物质积累无明显效果。这一试验现象同唐大为等[18]研究的蓝光有利于黄瓜幼苗的矮化相一致。

本试验中，各光质补光处理下番茄幼苗的株高均有所增加，以红光效果显著，而黄瓜幼苗株高均显著降低，以红、蓝光降幅最大。苏娜娜等[19]研究表明不同光质可以通过调节内源激素(如GA、IAA等)含量，影响蔬菜幼苗的生长。据此推测，红光可以降低GA含量、蓝光提高IAA氧化酶活性[20]，红、蓝光处理下黄瓜幼苗的株高在所有处理中较低。番茄幼苗也表现了相同的变化趋势。

光是植物进行光合作用的物质基础，能够调节叶绿素的合成。叶绿素的含量直接影响叶片光合产物的积累[21]，而类胡萝卜素是叶绿体进行光合作用的辅助色素，其功能是消耗光系统Ⅱ(PSⅡ)中过剩的能量，保护叶绿素免受强光破坏[22]。本试验中，红、蓝光补光处理下番茄幼苗的叶绿素a、b、总叶绿素及类胡萝卜素含量均显著提高，与黄枝[22]等在瓠瓜上研究红光促进瓠瓜叶片的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量的增加，而蓝光提高类胡萝卜素含量的结论类似。本试验中，各光质补光处理下黄瓜幼苗光合色素含量比之对照组无显著差异或有下降，这一结果可能是由于不同蔬菜种类对光质的反应存在差异。

本试验证明，各补光光质中，红光和蓝光能够较好地促进番茄和黄瓜幼苗的生长，利于培育壮苗，但不同蔬菜种类对光质的响应存在较大差异，生产中需要按实际情况调整补光光质。

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Effects of Different LED Supplemental Lighting on Growth of Tomato and Cucumber Seedlings

LI Yamin, ZHENG Yinjian, TAN Xin, PAN Yue, LIU Houcheng

(College of Horticulture，South China Agricultural University，Guangzhou510642，China)

The effects of light quality on the growth of tomato and cucumber seedlings were studied by different Light Emitting Diode (LEDs) supplemental lighting ( red 630～660nm, orange 590～610nm, blue 450～460nm, green 520～540nm, 12 h, 120 μmol·m-2·s-1). The results showed that, under the red and blue supplemental lighting treatment, leaf area, seedling index, concentration of photosynthetic pigment, fresh weight and dry weight of plant and shoot in tomato seedling were significantly higher than those of other treatments. Under the red and green supplemental lighting treatment, plant height and stem diameter of tomato seedling significantly increased. Under supplemental lighting treatments, the plant height significantly decreased while seedling index significantly increased in cucumber seedling, especially under red and blue lighting treatment. The chlorophyll concentrations in cucumber seedling decreased under red, orange and blue LED supplemental lighting.

light quality; tomato; cucumber; seedling growth；photosynthetic pigment

广东省自然科学基金研究团队项目(S2013030012842)；广东省科技计划项目(2014A020208097)

刘厚诚，E-mail:liuhch@scau.edu.cn

TM923

ADOI:10.3969/j.issn.1004-440X.2016.05.014