LED光照条件下低温弱光贮藏对辣椒种苗质量的影响

贺冬仙 闫征南 宋金修 成永三 杜维芬

（中国农业大学水利与土木工程学院，农业部设施农业工程重点实验室，北京100083）

LED光照条件下低温弱光贮藏对辣椒种苗质量的影响

贺冬仙 闫征南 宋金修 成永三 杜维芬

（中国农业大学水利与土木工程学院，农业部设施农业工程重点实验室，北京100083）

随着我国设施蔬菜种植面积和蔬菜育苗产业的不断扩大，蔬菜商品苗的贮藏和运输成为育苗产业的重要环节。以辣椒品种农大24为试材，研究穴盘成苗在不同低温弱光环境下的形态指标与生理指标变化，旨在明确适合辣椒种苗长期贮藏或长途运输的适宜环境条件。结果表明：温度为11 ℃，R∶B为1.9的荧光灯且光照强度为30 μmol·m-2·s-1、光照周期为12 h·d-1的贮藏环境和R∶B为1.3的LED且光照强度为15 μmol·m-2·s-1、光照周期为24 h·d-1的贮藏环境均能满足14 d辣椒种苗贮藏和运输，有效地维持了种苗质量。相比于荧光灯，高光效和低能耗的LED光源更适用于辣椒种苗的低温弱光贮藏和长途运输。

叶绿素含量；辣椒穴盘苗；光补偿点；净光合速率；LED光照

我国设施蔬菜面积已达360万hm2以上，蔬菜生产的种苗年需求量高达6 800亿株（张志斌，2015）。蔬菜育苗产业的快速发展使种苗贮藏和运输成为育苗产业的重要环节（宁伟 等，2006a；张晓飞 等，2014）。由于天气变化、计划变更和劳动力管理等原因，种苗公司生产的穴盘成苗到农户温室定植可能存在一定的时间差，种苗成苗后若不能及时定植则会因狭小的穴盘环境导致种苗黄化、劣化或老化，进而影响其定植后的生长发育和后期产量（葛晓光，1987；赵庚义，1989；Kubota et al.，2004）。因此，针对蔬菜种苗的贮藏工艺需求，本试验研究穴盘成苗在不同低温弱光环境下的形态指标与生理指标变化，旨在明确适合辣椒种苗贮藏的低温弱光环境条件，以期为种苗贮藏或运输技术研发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 育苗方法

供试辣椒（Capicum annuumL.）品种农大24为中熟一代杂种，种子由北农种业有限公司提供。贮藏试验用辣椒穴盘苗是利用人工光育苗技术培育的7叶1心种苗。

试验于2014年12月在中国农业大学水利与土木工程学院的小型种苗工厂进行，将辣椒种子播于填充了蛭石、草炭、珍珠岩（3V∶1V∶1V）混合基质的108孔穴盘。育苗环境：明期的温度为（24±1）℃、相对湿度为（70±5）%；暗期的温度为（20±1）℃、相对湿度为（80±10）%；光照强度为300 μmol·m-2·s-1、光照周期为12 h·d-1；CO2浓度为（400±50） μmol·mol-1。育苗灌溉用营养液采用日本园试通用配方，EC值为2.4 mS·cm-1、pH值为6.5。辣椒种苗的育苗周期为1个月，人工光源采用三基色荧光灯。

1.2 试验设计

待辣椒种苗长至7片真叶时开始在6 ℃和11℃的2间低温贮藏室进行种苗低温弱光贮藏试验，每间贮藏室各使用2种光照立体栽培架放置辣椒种苗，光照灯具使用荧光灯（T5-28W，上海鼎铎照明电器有限公司）和LED（WR-16W，北京盛阳谷科技有限公司），其红色光与蓝色光的比率分别为1.9和1.3（图1）。依照辣椒种苗叶片的光响应曲线（图2），以其光补偿点为依据，设计15、30 μmol·m-2·s-1光照强度和12、24 h·d-1光照周期进行贮藏环境调控。其他环境条件保持一致：相对湿度为（75±5）%、CO2浓度为（400±50）μmol·mol-1。种苗贮藏当天、第7天和第14天分别测定辣椒种苗的各项生长参数，每个试验区随机选取6株辣椒种苗作为测量对象。该贮藏试验重复进行3次。

图1 荧光灯（R∶B为1.9）和LED光源（R∶B为1.3）的分光光谱分布

图2 辣椒种苗叶片的光响应曲线

1.3 测定项目

株高为种苗基部到顶部生长点的距离，用直尺测量。叶面积利用扫描仪（Lide-110，Cannon，越南）扫描样本所有真叶，通过Photoshop图像处理计算叶面积。地上部和地下部鲜质量采用百分之一天平（JM-B6002，诸暨市超泽衡器设备有限公司）测量。叶绿素含量采用80%丙酮浸提法，采用分光光度计（UV3150，日本岛津制作所）测量663 nm和645 nm的吸光度后利用Arnon修正公式计算得出。净光合速率和蒸腾速率采用便携式光合仪（LI-6400，LI-COR Inc.，美国）的标准光源叶室（2 cm×3 cm）进行测定，测定叶片为植株自上而下第3片功能叶。光合仪的测量参数设定为：冷却器温度为6/11 ℃、样本室气体流量为500 μmol·s-1、参比气CO2浓度为400 μmol·mol-1。

1.4 数据处理

数据统计分析采用Microsoft Excel 2007软件和SPSS 18.0 软件在0.05显著性水平下利用LSD法完成。

2 结果与分析

2.1 辣椒种苗贮藏前后的形态变化

由表1可以看出，光源为荧光灯、贮藏温度为6 ℃、光照强度为15 μmol·m-2·s-1时，辣椒种苗的株高随着贮藏时间的延长呈现增长的趋势，贮藏14 d后株高增长了15%，而叶面积在贮藏前后无显著变化；光照强度为30 μmol·m-2·s-1时的株高和叶面积均随着贮藏时间的延长呈现先增加后下降的趋势，贮藏14 d与贮藏前无显著差异；但贮藏温度为11 ℃时，株高和叶面积均随着贮藏时间的延长呈现增加的趋势，贮藏14 d与贮藏前相比差异显著。

表1 低温弱光贮藏环境对辣椒种苗形态的影响

光源为LED、光照强度为15 μmol·m-2·s-1时，T6L12P15处理的辣椒种苗的株高在贮藏前后无显著变化，但T6L24P15、T11L12P15、T11L24P15处理的株高均随着贮藏时间的延长呈现增加的趋势；T6L24P15和T11L24P15处理的叶面积在贮藏前后无显著变化，但T6L12P15处理的叶面积随着贮藏时间的延长呈现先增后减的趋势。光照强度为30 μmol·m-2·s-1时，各处理的株高随着贮藏时间的延长呈现先增后减的趋势；T6L24P30处理的叶面积在整个贮藏期间无显著变化，但T6L12P30处理的叶面积呈先增加后减少的趋势，贮藏14 d后，T11L12P30和T11L24P30处理的叶面积显著高于贮藏前。辣椒种苗在贮藏前后的形态变化如图3所示。

2.2 辣椒种苗贮藏前后的生物量变化

种苗鲜质量的变化反映了秧苗在贮藏期间营养物质转化和消耗情况（李晓慧 等，2006）。光源为荧光灯时，T6F12P15和T11F12P30处理辣椒种苗的地上部鲜质量在整个贮藏期间无显著变化；光照强度为30 μmol·m-2·s-1时，贮藏前后的地下部鲜质量也无显著变化（表2）。光源为LED时，温度为6 ℃、光照周期为24 h·d-1时，地上部鲜质量随着贮藏时间的延长无显著差异；但贮藏14 d后，T6L12P15处理的地上部鲜质量下降了20%、地下部鲜质量下降了30%。辣椒种苗在低温弱光贮藏前后的生物量减少是由于温度较低造成无法从基质中吸收营养，从而过多地消耗了种苗本身的营养物质。种苗鲜质量的变化在一定程度上反映了种苗在贮运期间的质量变化，这是由于种苗正常生长发育的环境条件急剧改变而引起的胁迫性生理衰变。低温胁迫和水分胁迫是种苗在贮运期间质量下降的主要外因，这说明该环境条件不利于辣椒种苗的贮藏（宁伟 等，2006b）。温度为11 ℃时，各处理贮藏结束后的地上部鲜质量与贮藏前相比均出现增加的趋势。在整个种苗贮藏期间，T11L24P15处理的地上部和地下部鲜质量与贮藏前无显著差异，这说明当温度为11 ℃的连续光照下，光补偿点附近的弱光贮藏环境有利于辣椒种苗质量的保持（Kubota & Kozai，1995）。

图3 辣椒种苗贮藏前后的形态变化

2.3 辣椒种苗贮藏前后的叶绿素含量变化

种苗在贮藏期间的光照强度处于光补偿点时，叶绿素的合成与分解代谢将达到动态平衡，若叶绿素含量在贮藏期间减少则会导致种苗质量的下降（宁伟 等，2005）。如表3所示，光源为荧光灯且贮藏温度为6 ℃时，辣椒种苗叶片的总叶绿素含量在光照强度为15 μmol·m-2·s-1时随着贮藏时间的延长得到了较好的保持，但光照强度为30 μmol·m-2·s-1则显著提高了总叶绿素含量，增加率为24%，这说明贮藏过程中的叶绿素继续合成且合成速率大于分解速率，故总叶绿素含量呈增加趋势（程琳 等，2011）。贮藏温度为11 ℃时，随着光照强度的增强，叶片总叶绿素含量分别增加了31%和8%，叶绿素a/b也随着贮藏时间的延长而增加。光源为LED时，T6L12P15和T6L24P15处理的总叶绿素含量显著下降，这说明辣椒种苗受到低温弱光胁迫的严重影响（徐伟慧 等，2006）。温度为6 ℃、光强为30 μmol·m-2·s-1时，总叶绿素含量得到了较好的保持，与贮藏前无显著差异；温度为11 ℃时，除T11L24P30处理的总叶绿素含量增加了26.7%外，其他处理则与贮藏前无显著差异。T6L12P15处理的叶绿素a/b随着贮藏时间的延长而呈增加趋势，但其他处理则均呈先降低后增加的趋势，这说明贮藏初期的捕光色素含量所占比例较大、而贮藏后期的中心色素所占比例较大，种苗对低温弱光环境表现了较好的适应性（王萍 等，2007）。

2.4 辣椒种苗在贮藏前后的光合特性变化

光合作用是植物生物产量的主要决定因素之一，低温弱光贮藏环境减弱了辣椒种苗的净光合速率与蒸腾速率，从而有效地减少了贮藏期间的碳水化合物消耗和水分散失（张志刚和尚庆茂，2010）。从表4可以看出，与贮藏前相比，贮藏14 d后各处理辣椒种苗的蒸腾速率在温度为6 ℃时呈现下降趋势，除T11L24P30处理外，其他处理在温度为11 ℃时则呈现上升趋势。温度为6 ℃和11℃的贮藏条件下，各处理叶片的净光合速率较低，基本维持在呼吸水平，且7 d与14 d之间无显著差异，有效地避免了辣椒种苗的黄化和劣化（Kubota et al.，2002）。

表2 低温弱光贮藏环境对辣椒种苗地上部与地下部鲜质量的影响

表3 低温弱光贮藏环境对辣椒种苗叶绿素含量的影响

表4 辣椒种苗在贮藏前后的光合特性变化

3 结论与讨论

种苗贮运技术适应我国育苗产业化的发展，但在贮运过程中需优化环境条件从而保证种苗质量（Wang et al.，2009）。贮藏期间的种苗质量保持对移栽后的栽培效果的影响很大，种苗贮运过程应在抑制其生长且保持光合和再生能力的同时，还要维持其外观品质（Heins et al.，1992；程琳 等，2011）。蔬菜种苗质量的保持是种苗合理运输和产前技术保障的重要依据，适于种苗贮藏的环境条件是日后幼苗移栽成功并良好生长的关键因素（王瑞霞，2006；许蕊和李高燕，2009）。本试验结果表明，在R∶B为1.9的荧光灯照射条件下，温度为11 ℃、光照强度为30 μmol·m-2·s-1和光照周期为12 h·d-1贮藏14 d时，辣椒种苗株高增长了8.7%、叶面积增加了21.0%、地上部和地下部鲜质量及总叶绿素含量与贮藏前无显著差异；在R∶B为1.3的LED照射条件下，温度为11 ℃、光照强度为15 μmol·m-2·s-1和光照周期为24 h·d-1时，辣椒种苗的株高增长了15.5%，叶面积、地上部和地下部鲜质量及总叶绿素含量在贮藏前后无显著差异。上述两种低温弱光环境有效地维持了辣椒种苗的质量，故可用于辣椒种苗的低温弱光贮藏和长途运输。相比于荧光灯，高光效和低能耗的LED光源更适用于辣椒种苗的低温弱光贮藏和长途运输。辣椒种苗的贮藏过程是一个相对的逆境胁迫过程，辣椒种苗在上述环境中的质量得到了较好的保持，但是其在定植后的生长发育及其后期栽培效果等有待于今后进一步试验与研究。

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本刊常用计量单位表示法

1. 时间：用a（年）、d（天）、h（小时）、min（分）、s（秒）表示。

2. 面积：用km2（平方千米）、hm2（公顷）、m2（平方米）、cm2（平方厘米）表示，不用亩，可暂用667 m2代替。

3. 质量（原为重量）：用g（克）、kg（千克）、t（吨）表示。

4. 浓度：可用%表示质量分数和体积分数。质量浓度用kg·L-1（千克每升）、g·L-1（克每升）、mg·L-1（毫克每升）、μg·L-1（微克每升）表示。ppm并非单位符号，不能使用，可根据具体情况改写成质量分数mg·kg-1、体积分数μL·L-1或质量浓度mg·L-1，数值保持不变。

5. 组合单位：

① 组合单位中不能插入其他信息，如“VC含量25 mg/100 g鲜重”，应为“VC含量250 mg·kg-1（鲜样质量）”；“施肥量140 kg N/hm2”应为“施N肥量140 kg·hm-2”。

② 组合单位书写错误，如“mg/kg·d”，应写为“mg·kg-1·d-1”。

Effects of Low Temperature and Poor Light Storage under LED Condition on Quality of Pepper Seedling

HE Dong-xian，YAN Zheng-nan，SONG Jin-xiu，CHENG Yong-san，DU Wei-fen

（KeyLab.ofAgriculturalEngineeringinStructureandEnvironment，CollegeofWaterResourcesandCivilEngineering，ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100083，China）

Storage and transportation of vegetable commercial seedlings becomes an important link，along with the continuous expansion of facility vegetables planting areas and vegetable seedling culture industry．This paper took pepper variety ‘Nongda No.24’ as experimental material and studied on the changes in morphology and physiology indexes of plug seedling under different low temperature and poor light environment，aiming at finding suitable environment condition for long period storage and transportation of pepper seedlings．Results showed that no quality changes found in pepper plug seedlings during 14 days storage and transportation at 11 ℃ temperature in 30 μmol·m-2·s-1light intensity and 12 h·d-1photoperiod and using fluorescent lamp with 1.9 R∶B ratio and in 15 μmol·m-2·s-1light intensity and 24 h·d-1photoperiod using LED．Compared to fluorescent lamp，LED with advantages of high lighting efficiency and low energy consumption is more suitable for providing pepper seedlings with long-distance transportation and storage in low temperature and weak light intensity．

Chlorophyll contents；Pepper plug seedling；Light compensation point；Net photosynthetic rate；LED lighting

贺冬仙，女，博士，教授，博士生导师，专业方向：植物环境生理、设施园艺工程，E-mail：hedx@cau.edu.cn

2016-12-15；接受日期：2017-03-27

国家公益性行业（农业）科研专项（201303014）