不同红蓝光配比处理对桑树幼苗生长的影响

胡举伟　代欣　孙广玉

摘 要：為探索桑树（Morus alba）幼苗生长发育对红蓝组合光的响应机制，采用LEDs为光源，以桑树幼苗为试验材料，5个处理分别以蓝光的百分比表示为：红光（0%蓝光，记为0%B）、蓝光（100%B）和红蓝组合光（15%B、20%B、30%B、50%B），其余的比例为红光，以白光处理为对照，研究不同配比红蓝光对桑树幼苗各项生长参数的影响。结果表明：在桑树种子萌发及幼苗生长阶段以不同红蓝光配比处理，可影响桑树实生幼苗移栽后在自然环境下的生长表现，其中在蓝光（100%B）照下萌发并长成的桑树幼苗，在移栽到自然环境中，通过评价株高、生物量、地径、高径比和茎根比等参数，尤其是质量指数 表明其总体生长状况优于对照、红光（0%B）、红蓝组合光（15%B、20%B、30%B和50%B）.本试验结果表明采用蓝光（100%B）适用于温室繁育桑树实生幼苗。

关键词：桑树;光质;红光;蓝光;生长

中图分类号：S888 文献标识码：A   文章编号：1006-8023（2019）04-0028-04

Effects of Different Proportions of Red and Blue Light Treatments

on Growth of Mulberry Seedlings

HU Juwei1， DAI Xin2， SUN Guangyu2*

（1.Kingenta Ecological Engineering Group Co.， Ltd. State Key Laboratory of Nutrition Resources Integrated Utilization

Key Laboratory of Plant Nutrition and New Fertilizer Creation， Ministry of Agriculture， Linyi 276700;

2.College of Life Science， Northeast Forest University， Harbin 150040）

Abstract：In order to explore the mechanism of response of growth and development of mulberry seedlings to the combination of red and blue light， the LEDs as light sources were used in this study with 6 treatments. The five different spectral treatments were expressed as the blue （B） light percentage： red light （0%B）， blue light （100%B） and combinations of red and blue light （15%B， 20%B， 30%B， 50%B）， the remaining percentage was red. Using white light as control， and the effects of different proportions of red and blue light on the growth and development of mulberry seedlings were studied to provide reference for practical application of red and blue LEDs. The results showed that different proportions of red and blue light treatments were performed in stages of seed germination and seedling growth of mulberry， affecting the growth performance of mulberry seedlings in the natural environment after transplanting. By evaluating the plant height， biomass， root collar diameter， plant height-root collar diameter ratio， shoot-root ratio and other parameters， especially the quality index， the growth performance of mulberry seedlings that germinated and grew under the combination of blue light （100%B） was better than that of seedlings treated with white light， red light （0%B）， the combinations of red and blue light （15%B， 20%B， 30%B and 50%B）. These results indicated that the blue light （100%B）was suitable for the breeding of mulberry seedlings in greenhouse.

Keywords：Mulberry; light quality; red light; blue light; growth

0 引言

近年来发光二极管（LEDs）技术的发展为优化设施农业中的光环境，开辟了新的途径。LEDs是冷光源，可对植物进行近距离照射，具有体积小、节能高效等特点[1]。此外，相对于金属卤化灯等宽光谱的光源，LEDs发射的光只在一个狭窄的波段内，可以有针对性的选择波长[1-2]。因此，LEDs为研究不同光质对植物生理特性的影响提供了较好的方法。

中国北方传统桑树育苗是在大田中进行，桑树种子萌发和幼苗生长易受温度、降水等自然环境变化的影响，近年来在实际生产中也逐渐采用温室繁育桑树幼苗，获得健壮幼苗，以满足大田桑树栽培和桑树扦插育苗的需要。育苗阶段幼苗的生长状况对其移栽后的存活和生长表现有较大影响[3]。目前关于光质（红光、蓝光）对植物的生长、生理影响的研究主要集中于蔬菜等园艺作物，众多研究结果表明植物对光质的不同响应与物种差异有关，通过控制光质可获得符合市场需求的作物产品，这为红光、蓝光在实际生产中的应用打下了基础[4]。因此，有必要研究受控环境下不同红蓝光配比处理的桑树实生幼苗在移栽后的生长表现，以期为桑树苗木繁育中应用不同光质获得高质量的幼苗提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用桑树品种“龙桑1号”种子，由黑龙江省蚕业研究所提供。试验于2014年3月开始进行，将桑树种子放入40 ℃温水中浸泡，待水变凉后继续浸种10 h，浸种完成后将桑树种子播种在装有草炭土和蛭石混合培养基质（2∶1， V/V）的50孔育苗盘中，每个育苗盘播种50粒种子，每个处理3盘。

1.2 试验方法

播种后将部分育苗盘在白色冷荧光灯下培养，作为白光对照处理（CK），其它分别在红光LEDs阵列、红蓝组合LEDs阵列、蓝光LEDs阵列光源下培养，以上LEDs阵列光源均由广州绿荧光电有限公司提供。组成LEDs阵列的红光LED和蓝光LED的峰值波长分别为660、465 nm，半峰全宽均为20 nm。由红光LEDs、红蓝组合LEDs、蓝光LEDs阵列光源提供的6种不同红蓝光配比的光照可分别按光照中蓝光（B）的光合光量子通量密度（PPFD）所占比例表示为单质红光（0%B）、红蓝组合光（15%B、20%B、30%B和50%B）、单质蓝光（100%B）。不同光源的光谱和光照强度通过光谱仪（OPT-2000， Optpe Co.， 中国）和光量子传感器（LI-250A， Licor， 美国）测定。放置不同光源的灯架外部用遮光布覆盖，以避免外界光照干扰。通过调整光源到植株顶部的距离，使各处理的光照强度保持在100 μmol/（m2·s）。环境条件控制为：光周期为14 h/10 h，光/暗;白天温度为28±2 ℃;夜间温度为23±2 ℃;相对湿度60%～65%。每7 d浇1次水。

在不同光质下培养90 d后，每个处理分别选取20株长势相近、健壮的幼苗，移栽到装有蛭石和草炭土混合培养基质（2∶1， V/V）的培养盆（直径30 cm，高40 cm）中，每盆1株。将移栽后的桑树幼苗放置在室外自然环境下（哈尔滨城市林业示范基地），各盆随机摆放，保证幼苗生长中不相互遮荫，桑树幼苗先在顶部覆盖有遮阴网的铁架下培养7 d （测定移栽后第1 d中午12：00时，桑树植株顶部的PPFD约为300 μmol/（m2·s），7 d后撤掉遮阴网，使各植株完全处在自然环境下。除及时浇水以防干旱并清除盆中杂草外，不采用其它管理措施。待桑树幼苗在室外自然环境下生长到2016年4月时，即桑树当年生长期开始前，进行各项指标测定。

1.3 指标测定

桑树幼苗在室外生长到2016年4月时，分别用直尺测定株高，用游标卡尺测定桑树幼苗茎基部的地径，计算高径比[株高（cm）/地径（mm）]。将桑树根系从培养盆中小心取出，剥离掉根系周围的培养基质，用蒸馏水将根系冲洗干净，而后将茎、根的鲜样在105 ℃下杀青0.5 h，80 ℃烘干至恒重，分别称量测定茎干重、根干重，计算茎根比（茎干重/根干重）。

Dickson质量指数兼顾多个重要参数计算苗木的质量和生物量分布，能较好地反映植物生物量的变化，可用于植物幼苗质量的评价。按照Dickson等[5]所述方法，根据以上测定的指标计算不同光质处理过的桑树幼苗的质量指数，由于测定时桑树叶片未长出，故实际计算时不计入叶干重，质量指数具体按照以下公式计算：

质量指数= 茎干重（g）+根干重（g）

株高（cm）地径（mm）+茎干重（g）根干重（g）

以上所测定的指标均为5次重复。

1.4 数据分析

利用DPS 7.5软件对数据进行方差分析（one-way ANOVA）和相关性分析，并比较不同数据组间的差异（LSD， α=0.05）。采用Microsoft Excel 2007作图，表1中数据均为5次重复的平均值±SD。

2 結果与分析

由表1可以看出，不同红蓝光配比处理的桑树幼苗在自然环境中的生长状况存在差异。就株高而言，红蓝组合光（15%B）处理的桑树幼苗株高最小且显著低于对照（P<0.05），蓝光处理下株高最大，但与对照相比无显著差异（P>0.05），其它各处理的株高与对照相比也均无显著差异（P>0.05）。红光处理和红蓝组合光（15%B）处理的幼苗地径显著低于对照（P<0.05），而其它各处理与对照相比无显著差异（P>0.05）。红光处理的高径比显著高于对照（P<0.05），与对照相比，其它各处理的高径比并无显著变化（P>0.05）。除了红蓝组合光（15%B）处理的桑树幼苗茎干重、根干重显著低于对照（P<0.05），其它各处理与对照相比均无显著差异（P>0.05）。红蓝组合光（50%B）处理的桑树幼苗的茎根比明显低于对照及其它各处理，而蓝光处理的茎根比明显高于对照及其它各处理，除红蓝组合光（50%B）和蓝光处理，其它各处理的茎根比与对照相比，也均无显著差异（P>0.05）。红光处理和红蓝组合光（15%B）处理的幼苗质量指数显著低于对照（P<0.05），而其它各处理的质量指数与对照相比均无显著差异（P>0.05）。

3 討论

光不仅是植物光合作用的能量来源，也是影响植物生长发育的关键环境因子，光影响从种子萌发开始的整个植物生命周期[6-8]。光质的改变可显著影响植物生理过程、形态建成和生长发育，而光质对植物生理过程、形态建成和生长发育的影响会因植物种类的不同而发生变化[9-10]。

在本试验中通过在桑树种子萌发和幼苗生长阶段予以不同红蓝光配比处理，研究了不同红蓝光配比处理下繁育的幼苗在自然环境下的生长状况，测定了地径、高径比和茎根比等生长与形态参数，这些参数常被用来衡量苗木的生长表现和质量。地径、高径比可用来评价苗木质量，地径较大而高径比较小可表明苗木对不利环境有较强的抗性[11]。树木幼苗的茎生物重、根生物重和茎根比的大小也可反映幼苗质量，一般来说根生物量较大表明根系发达，根对养分有较强吸收能力，而茎根比较小对维持幼苗自身水分吸收与蒸腾平衡有利[12]。质量指数通过综合苗木多方面的生长、形态参数也可反映苗木质量[5]。本试验结果表明，不同红蓝光配比处理的桑树实生幼苗在自然环境中的生长状况存在不同，红光处理和红蓝组合光（15%B）处理的桑树幼苗的地径、茎干重、根干重和质量指数明显低于对照及其它各处理，同时红光处理的高径比较大（表1）;红蓝组合光（20%B和30%B）和蓝光处理的桑树幼苗的生长状况也并未优于对照（表1），值得注意的是红蓝组合光（50%B）处理的桑树幼苗除株高、地径和茎干重与对照相似，其它各指标（高径比、根干重、茎根比和质量指数）均优于对照（表1），这说明红蓝组合光（50%B）处理的桑树幼苗在自然环境下有较好的生长表现，采用蓝光比例较高的红蓝组合光处理可削弱红光处理对移栽后桑树实生幼苗在自然环境下生长的不利影响，增强幼苗抗性。蓝光处理的质量指数高于红蓝组合光（50%B）处理及其它各处理，这说明蓝光处理下培养的桑树幼苗质量最优。前人研究也发现红光、蓝光可对树木幼苗的生长、形态等方面产生影响，例如相比于红光处理，红蓝组合光处理下欧洲赤松（Pinus sylvestris L.）的株高降低，但生物量等其他指标无明显变化;白光（HPS）处理下挪威云杉（Picea abies L.）的株高显著高于红蓝组合光（蓝光比例为55%）处理，但干物质量却显著低于红蓝组合光（蓝光比例为55%）处理[13]。但是关于不同红蓝光配比处理下长成的幼苗在自然环境下的生长表现还少见报道。有研究发现单质蓝光处理下长成的欧洲赤松幼苗移栽到自然环境中生长3 a后，其茎干重和根干重与白光、红光处理的植株相比无显著差异，但显著高于远红光处理的植株，蓝光处理幼苗的总体生长状况与白光处理相似，说明蓝光可用于欧洲赤松幼苗繁育[14]。

综上所述，在桑树种子萌发及幼苗生长阶段予以不同红蓝光配比处理，可影响其在自然环境下的生长表现，其中在蓝光（100%B）下萌发并长成的桑树实生幼苗，在移栽到自然环境下其总体生长状况优于白光处理、红光（0%B）、红蓝组合光（15%B、20%B、30%B和50%B）处理，表明采用蓝光（100%B）适用于温室繁育桑树实生幼苗，可增强幼苗抗性。

【参 考 文 献】

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