不同光质处理对草莓生理特性的影响

王丽娟，白义奎，王铁良

(1.沈阳农业大学水利学院，辽宁 沈阳 110866；2.天津农学院园艺园林学院，天津300384)

不同光质处理对草莓生理特性的影响

王丽娟1，2，白义奎1，王铁良1

(1.沈阳农业大学水利学院，辽宁 沈阳 110866；2.天津农学院园艺园林学院，天津300384)

以白光为对照，研究了LED红、蓝不同光质配比对草莓生长及生理特性的影响。结果表明，与对照相比，LED红光和以红光为主的光质配比明显促进生物量的积累，净光合速率以及叶片中可溶性糖含量增加。通过隶属函数分析，R7/B3光质配比的促进效果最突出，应选择R7/B3作为补光最佳光质组合。

草莓；LED；生理特性

冬季光照因素是设施草莓生产的主要环境限制因子之一，严重影响了设施草莓冬季生产。所以,探索冬季补光对草莓生产具有重要的意义。在冬季补光过程中，除了满足光照强度要求外，不同的光质对草莓生理特性的影响不同，尤其是生长后期对品质的影响。因此，探索补光最佳的光质条件显得尤为重要。目前，设施内人工补充光照已成为设施栽培领域的一项重要技术，LED(Light-Emitting Diode)的诞生，使低能耗人工光源在设施园艺领域的应用成为可能[1]。LED灯具有高光电转换效率、使用直流电、体积小、寿命长、耗能低、波长固定与低发热等优点，与目前普遍使用的高压钠灯和荧光灯相比，不仅光量、光质(红/蓝光比例等)可调，而且还是低发热量的冷光源，防潮性强，可近距离照射[2]。因此，LED光源不仅成为发达国家植物工厂的主要光源，还是栽培补光的最佳光源[3]。现今，国内在植物设施栽培领域的LED应用机制研究还处于起步阶段，并且国内外关于光质的研究主要集中在植物组织培养和植物工厂上，对设施草莓生理特性的研究还未见报道。因此，深入研究LED光质对草莓生理特性的影响状况，筛选有利于提升草莓光合能力的LED光质配比，为进一步研究通过光质提升设施草莓品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计与方法

试验于2014年秋季日光温室内育苗，草莓品种为红颜，培养基质为V草炭:V蛭石=1∶1，日本山崎配方进行营养液供给，缓苗后选取生长状况基本一致的草莓苗转移到实验室的光照培养箱内进行培养，每个处理10株，3次重复，培养条件：白天温度为(20±1)℃，夜间为(10±1)℃，培养箱内的光照度为100 μmol·m-2·s-1，光周期为12 h，相对湿度65%～70%，红光光谱的波峰为660 nm，光谱波长范围为620～750 nm，蓝光光谱的波峰为450 nm，光谱波长范围为440～475 nm。处理30 d后分别测定每个处理每株苗的生长指标、生理指标和光合指标。光质设计如表1所示：

表1 LED光质设计Table 1 LED Light quality design

1.2 测定及分析方法：

干、鲜物质含量测定：称重法；叶绿素含量测定：乙醇、丙酮比色法；可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[2]。

光合指标的测定：采用CIRAS-2光合仪(美国PP Systems 公司)测定，光合仪内置可调光照度、CO2摩尔分数、叶温和环境湿度的装置，选择草莓心叶向外第2片展开的功能叶于上午9：00-11:00进行净光合速率及其相关参数的测定。

试验数据使用SPSS和EXCEL软件进行分析，用隶属函数法[4]评价各光质处理对草莓生理特性的影响。 隶属函数值计算公式：

R(1)= (Xi-Xmin) /(Xmax-Xmin)

式中:Xi为指标测定值，Xmin、Xmax为所有参试材料某一指标的最小值和最大值。累加各指标的具体隶属值，并求出平均值后进行比较。

2 结果与分析

2.1 不同光质对草莓幼苗生物质量的影响

光质的改变会间接影响有机物在植物地上部和地下部的分配，植物的生物量大小在一定程度上代表幼苗同化产物的积累量。由表2可知，在不同光质的影响下，草莓地上、地下的干、鲜重有明显差异，全株干物质含量以R7/B3光质处理最大，比对照高出18.39%，与对照相比，以红光为主的光质比例，如R7/B3、R8/B2、R等能明显的促进草莓生物量的积累，而以蓝光为主的光质对生物量积累差异不显著，因此，增加光质配比中红光的比例，可以促进草莓同化有机物的合成。

表2 不同光质对草莓幼苗生物质量的影响Table 2 Effects of different light quality on the quality of strawberry seedlings g

注：a、b、c、d分别表示P=0.05水平下的差异显著性。下同。

Note: a,b,c,d indicated the significance at the level ofP=0.05.The same as below.

2.2 不同光质对草莓幼苗叶片生理特性的影响

由表3可知，增加光质处理中的红光比例可以促进草莓叶片的可溶性糖含量，而蓝光对植株叶片可溶性糖含量没有明显的优势性。R7/B3 、R8/B2处理草莓叶片的可溶性糖含量显著高于其它光质处理，但2者之间差异不显著。R7/B3光质处理草莓叶片的可溶性糖含量比对照高17.69%，R8/B2处理比对照高15.82%。

光合色素是植物进行光合作用的物质基础，它能够吸收、传递和转换光能，光合色素的含量和组成直接影响植物的光合速率。R8/B2、R7/B3、R处理下草莓叶片叶绿素总量显著大于对照，但三者处理间差异不显著。

2.3 不同光质对草莓幼苗光合作用及其参数的影响

不同LED光质处理影响了草莓净光合速率及其光合参数，由图1可知，净光合速率的大小为，R7/B3>R8/B2>R>B>R3/B7>R2/B8>R1/B1>CK，以R7/B3处理最高，比对照高33.85%，；不同光质处理蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2摩尔分数表现规律不同。

表3 不同光质对草莓幼苗叶片叶绿素及可溶性糖含量的影响Table 3 Effects of different light quality on chlorophyll and soluble sugar content of strawberry seedlings mg·g-1

图1 不同光质下草莓幼苗净光合速率及其参数Fig.1 Seedling photosynthetic rate and its parameters of strawberry under the different light qualities

2.4 不同光质下草莓主要指标的隶属函数值分析

多因素隶属函数分析是用来衡量处理间差异性的重要研究手段，通过多因素进行隶属函数分析，能够判断出各光质处理的差异状况，并可以对光质进行综合因素筛选。通过对主要测定参数干物质含量、可溶性糖含量、叶绿素含量、净光合速率隶属函数分析，各处理间的排序为：R7/B3>R8/B2>R>B>R1/B1>R3/B7>R2/B8。

表4 不同光质处理下各因素隶属函数分析Table 4 Analysis of the factors of different light quality under subjection function

3 结论与讨论

光不但是植物生长所需的能量来源，也参与调节植物的形态建成，两方面作用互相协调共同影响着植物的生理代谢[5-6]，在光质组成方面，大部分国内外学者研究认为，红蓝光对植物生长发育有利[6-7]，唐大为等[8]研究表明，红光有利于黄瓜根系的生长和干物质的积累，蓝光使黄瓜植株矮壮，但不利于根系的生长。前人在葛芭[9]、冬青[10]、黄瓜[2]等植物上的研究也表明，红光可促进光合产物的形成。本研究发现，红光光质处理下植物地上部、地下部的干、鲜物质含量较大，与前人在其它作物上的研究结果一致，组合光质如R7/B3、 R8/B2比单色光质对植物的生物量积累更有优势，进一步说明这两种光质在补光中的重要性。

植株碳水化合物代谢受到光质的调节，植物体内可溶性糖的变化可以反应植物的碳代谢的情况。史宏志等[11]的研究表明，复合光中较高的红光比例可促进烟叶碳代谢的增强；江明艳等[12]在一品红上的研究也说明，红、蓝光均极显著促进叶片中可溶性糖的积累，本研究与前人在其他作物上的研究结果一致，R7/B3处理下草莓叶片的可溶性糖含量大于对照。

植株叶片光合速率的高低直接影响植物营养生长的优劣[13]，光合色素的合成、净光合速率的大小皆受到光质的影响，有研究表明，红光使叶用莴苣叶片的净光合速率升高幅度最大，蓝光降低了净光合速率[14]；而李承志等[15]的研究表明，增加蓝光或者红光照射，提高了白菜、萝卜的叶绿素含量、光合速率及产量。前人在不同作物上研究还发现，红光和蓝光都使番茄幼苗的光合速率显著大于对照[16]；红光处理的青蒜苗和豇豆叶片净光合速率都较高[17]，可见不同作物净光合速率对光质的响应不同。本试验发现，与对照相比，R7/B3光质处理显著提高了草莓叶片的净光合速率，其原因可能与红光和以红光为主的光质能够有效促进叶绿素相对含量的增加有关。

光对植物生长发育的影响是光生物学研究的一个重要部分，不同波长的光通过与其相关的色素作用而影响植物体内生理代谢的平衡，从而对植物的生长发育产生影响，不同LED光质对草莓的生理特性影响明显，与对照相比，LED红光和以红光为主的光质配比明显促进生物量的积累，净光合速率以及叶片中可溶性糖含量的增加，通过隶属函数分析，R7/B3的光质配比的促进效果最突出，应选择R7/B3作为补光最佳光质组合。

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(责任编辑：李 莹)

Effects of different light quality on physiological characteristics of strawberry

WANG Lijuan1,2, BAI Yikui1,WANG Tieliang1

(1.College of Water Resource, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China; 2.College of Horticulture and Landscape，Tianjin Agricultural College, Tianjin 300384，China)

With white light as the control, the effect of different LED red and blue light quality ratio on the growth and physiological characteristics of strawberry was studied.The results showed that compared with the control, the LED red and quality ratio dominated by the red light significantly promoted the accumulation of biomass, net photosynthetic rate and the soluble sugar content increase in leaves.Through the analysis of membership function, light quality ratio of R7/B3 had the best effect on the proportion of light quality,therefore R7/B3 could be chosen as the best quality ratio of supplementary light.

strawberry; LED; physiological characteristics

2016-04-10

农业部公益性行业(农业)科研专项项目(201203002)；天津市中青年骨干教师资助项目(J010070207)

王丽娟(1971-)，女，河北涿州人，副教授，从事设施栽培与生理的研究。

王铁良(1965-)，男，辽宁黑山人，教授，博士研究生导师。

1000-2340(2017)01-0025-04

S628

A