不同LED光质对南瓜幼苗生长及田间性状的影响

郭林鑫 刘振威 乔丹丹 孙丽 李新峥

摘    要：以百蜜5号南瓜种子为材料，测定和分析了不同配比LED红蓝光源处理对南瓜幼苗的生长、生理特性及田间生长的影响，以期为南瓜育苗寻找最适光质配比提供理论依据。结果表明，单色红光处理下，南瓜幼苗的株高、茎长、根数和地上鲜质量、叶面积和碳氮比均最大;在一定比例的红蓝复合光源处理下，南瓜的可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、根系活力、茎粗、总鲜质量、总干质量、下胚轴长、壮苗指数等达最大值，分别为46.07 mg·g-1、433.63 µg·g-1、76.88 µg·g-1·h-1、1.60 mm、4.53 g、0.34 g、30.62 mm、0.07，同时田间生长指标最佳，部分比例红蓝光源处理下的值小于CK;单色蓝光处理下南瓜幼苗的可溶性糖含量最高，田间净光合速率和气孔导度也最大。综上所述，与单色的红光、蓝光以及白光相比，红蓝复合光源更有利于南瓜的生长发育。

关键词：南瓜;光质;生长指标;生理指标;光合特性

中图分类号：S642.1 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）02-055-06

Effects of different LED lights on growth and field characteristics of the winter squash seedling

GUO Linxin1，2， LIU Zhenwei1，2， QIAO Dandan1，2， SUN Li1，2， LI Xinzheng1，2

（ 1. School of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China; 2. Henan Province Engineering Research Center of Horticultural Plant Resource Utilization and Germplasm Enhancement， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract：An experiment was conducted using winter squash variety BaiMi-5 to understand the effects of different ratio of LED red and blue light on the growth， physiological characteristics and field growth of winter squash seedlings. The results show that the plant height， stem length， root number， ground fresh weight， leaf area and carbon-nitrogen ratio of the seedlings were the highest under monochrome red-light treatment. The soluble protein （46.07 mg·g-1）， free amino acid （433.63 μg·g-1）， root activity （76.88 μg·g-1·h-1）， total fresh weight （4.53 g）， total dry weight （0.34 g）， hypocotyl length （30.62 mm） and seedling strength index （0.07） were the highest for the treatment with red and blue light combination， this treatment also produced the best growth indexes in the field. The soluble sugar content of the seedlings was the highest under monochrome blue light， the net photosynthetic rate and stomatal conductance were also the highest in the field with this light treatment. The stem diameter of the seedlings was the largest under white light. Compared with the monochrome red， blue and white light， the combination of red and blue light is more beneficial to the growth and development of winter squash seedlings.

Key words： Winter squash; Light quality; Growth index; Physiological index; Photosynthetic characteristics

南瓜為葫芦科（Cucurbitaceae）南瓜属（Cucurbita）植物，南瓜果肉粉质香甜、营养丰富，且具有多种重要保健功能，可作蔬菜、粮食、籽用、观赏和饲料等。前人对南瓜的研究主要集中在栽培技术以及生物育种等方面，而光质对南瓜影响的研究报道不多。光是植物获取能量的主要来源，对植物的生长和产物积累非常重要[1]。其中，光质在植物的生长、光合作用、形态建成、物质代谢中起着非常重要的调控作用[2]。但不同的光质对植物的生物效应影响迥异[3]。前人研究表明，红光可以促进茎的伸长、增加叶面积，提高植株地上鲜质量、干质量，有利于碳水化合物的合成[4-6]。蓝光不仅对叶绿体的形成和叶绿素的合成影响较大，还可以促进根系增长，提高根系活力，也有利于蛋白质的合成[4，7-8]。因此，可以通过调节光质来调控植物的形态建成和生长发育。近些年来，随着对LED光源技术的深入研究，人们逐渐发现，与传统光源相比，其具有波普较窄、光谱性能好、光效率高、无污染、无任何噪音、使用寿命长等优势[9-10]。

笔者旨在通过不同配比的红蓝光质对南瓜幼苗进行调控，从而探究不同光质对南瓜幼苗生长、生理特性以及田间生长、光合特性的影响，以期为找到适合南瓜生长的光质配比提供理论支撑和技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2020年4—7月在河南科技学院蔬菜实验室及南瓜试验基地进行。试验材料是由河南科技学院园艺园林学院南瓜课题小组提供的百蜜5号南瓜种子。试验所用LED光源由河南智圣普电子技术有限公司生产，红光LED峰值波长为660 nm，蓝光LED峰值波长为440 nm。

1.2 试验设计

经过浸种催芽，将已露白的种子播于装有基质（V草炭土∶V蛭石∶V珍珠岩=3∶1∶1）的塑料穴盘（每盘32穴）中，每个处理1个穴盘，3个重复，每个重复1个穴盘。试验设置7个不同配比的红蓝光处理，以日光灯为对照，处理与对照的光强均为60 μmol·m -2·s -1（表1）。光照处理时间为12 h·d-1 （8：00—20：00）。

1.3 测定指标及方法

1.3.1    生理指标    试验采用单因素完全随机处理。当南瓜幼苗长到2叶1心时开始测定生理指标，每个处理随机选3株南瓜幼苗，每个处理3次重复。可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，游离氨基酸含量采用茚三酮溶液显色法测定，MDA（丙二醛）含量采用硫代巴比妥酸法测定，根系活力采用TTC定量法[14-15]测定。

1.3.2    农艺性状指标    南瓜幼苗农艺性状的测定时间与生理指标测定时间一致。测定其株高、茎长、茎粗、下胚轴长、根数、叶面积、地下鲜质量、地上鲜质量、地下干质量、地上干质量，计算总鲜质量、总干质量、根冠比、壮苗指数等;当南瓜幼苗定植到大田经过缓苗期后开始测定田间农艺性状，分别在在缓苗后0、7、14、21、28 d对其田间株高、茎粗和开花节位进行观测。

1.3.3    光合指标    用Li-6400便携式光合测定仪（LICOR Inc，USA）对田间南瓜叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率指标进行测定，当南瓜幼苗定植到大田经过缓苗期后开始对其光合指标进行测定，分别测定其在缓苗期后10、15、20、25、30 d的光合数据。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010和DPS 7.5系统进行数据处理，差异显著性分析采用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 不同LED光质对南瓜幼苗生理指标的影响

由表2可知，在所有处理中，T5处理南瓜幼苗可溶性蛋白质含量（w，后同）最高，达46.07 mg·g-1，比CK提高56.81%;仅T5处理南瓜幼苗可溶性蛋白质含量显著高于CK，其他处理与CK无显著差异，且从T5处理开始可溶性蛋白质含量呈现出随着蓝光比例增大逐渐下降趋势。从T2处理开始南瓜幼苗可溶性糖含量呈现出随着蓝光比例增大逐渐升高趋势，以T7处理可溶性糖含量最高，为1.051%，比对照显著提高13.50%，其他处理可溶性糖含量均显著低于CK。仅T1处理南瓜幼苗游离氨基酸含量显著低于CK，其他处理游离氨基酸含量均显著高于CK，其中，T3处理游离氨基酸含量最高，为433.63 µg·g-1，比对照提高173.64%。所有LED光处理南瓜幼苗丙二醛含量均高于CK，仅T3、T6处理与CK无显著差异，其他处理均显著高于CK。在所有LED光处理中，T3处理丙二醛含量最低，为1.82 μmol·g-1，比CK提高20.53%。所有LED光处理南瓜幼苗根系活力均与CK无显著差异，仅T1、T6处理根系活力小于CK。在所有处理中，T3处理南瓜幼苗根系活力最大，达76.88 µg·g-1·h-1，比对照提高130.46%。T1处理南瓜幼苗碳氮比显著大于CK，其他处理均显著低于CK。其中，T1处理碳氮比最大，为11.02，比CK提高87.73%。

2.2 不同LED光质对南瓜幼苗生长指标的影响

由表3可知，在不同LED光质处理下，T1处理南瓜株高、茎长、根数、地上鲜质量和叶面积最大，分别为19.18 cm、8.42 cm、18.67、3.51 g和29.35 cm²，分别比对照提高8.48%、15.03%、5.66%、8.00%和24.73%;下胚轴长的最大值为T5处理，达30.62 mm，比对照提高89.60%;T3处理地上、地下鲜质量和总鲜质量均最大，分别为3.51 g、1.02 g和4.53 g，分别比对照提高8.00%、50.00%和15.27%;在T5处理下地上干质量和总干质量最大，分别比CK高了5.10%和8.40%;T4处理的根冠比最大，为0.31，比CK高了50.20%。

2.3 不同LED光质对南瓜田间生长指标的影响

由表4可知，经过不同LED光质处理后，南瓜第一雄花节位最低的是T4和T6处理，第一雄花节位均为3.20节，比CK降低27.27%;第一雌花节位最低的是T5处理，为9.20节，比对照降低26.98%。

由图1可以看出，对其缓苗后0、7、14、21、28 d的调查表明，各处理株高均呈现出随着時间变化逐渐增大，截至最后一次调查各处理株高均达到最大值。在缓苗期后28 d的调查中，T5处理株高值最大，为225.40 cm，比CK提高111.84%。各处理茎粗也呈现出随着时间推移缓慢增加趋势，到缓苗期后28 d调查时达最大值。其中，T5处理茎粗最大，达20.95 mm，比CK提高41.08%。

2.4 不同LED光质对南瓜田间光合特性的影响

由图2可以看出，通过测定其缓苗后10、15、20、25、30 d的光合指标发现，T1处理净光合速率最大值出现在缓苗后20 d，T5处理气孔导度最大值出现在缓苗后30 d，除此之外，其他处理净光合速率和气孔导度均在缓苗后25 d达到最大值，且净光合速率和气孔导度均以T7处理为最大，分别为30.07 µmol·m-2·s-1和0.45 mmol·m-2·s-1，分别比CK提高29.22%和36.36%。除了T1处理胞间CO 2浓度最大值出现在缓苗后25 d，其他处理最大值均出现在缓苗后30 d，且此时T5处理胞间CO 2浓度最低，仅为276.42 mmol·m-2·s-1，比CK降低1.96%。T6和T7处理蒸腾速率最大值出现在缓苗后30 d，其他各处理蒸腾速率最大值均出现在缓苗后20 d，此时T5处理蒸腾速率值最大，为14.72 mmol·m-2·s-1，比CK提高30.50%。

3 讨论与结论

红光可以促进植株生长和茎伸长[4-5，16]，还可以提高作物的碳水化合物积累量[17]，在红蓝复合光中适当增加红光比例可以促进植株根系生长[18]，一定比例的红蓝组合光源综合了单色红光和蓝光的特点，从而促进植株生长，但具体的光质比例因植物种类而异[19]。有试验表明，不结球白菜在红蓝比为8∶1、生菜在红蓝比为1∶1下最有利于植株生长[20-21]。本研究结果表明，单色红光有利于促进南瓜幼苗的生长和茎伸长，而蓝光则抑制了南瓜幼苗的生长;与对照相比，红蓝复合光源在一定比例下南瓜幼苗的下胚轴长，壮苗指数和根冠比大，根系活力高，总干质量和总鲜质量大。由此可见，红蓝复合光源对南瓜幼苗的生长发育起到了促进作用，有利于培育壮苗。这与前人在其他蔬菜上的研究结果一致。可能是由于红蓝光的光谱分布与叶绿素的吸收光谱峰值区基本一致，从而导致对植株的生长起到了促进作用[22]。

可溶性蛋白质含量是与植物抗性密切相关的重要指标之一[23]。本试验表明，红蓝光比为6∶4时南瓜幼苗可溶性蛋白质含量最高，红蓝光比为8∶2时南瓜幼苗游离氨基酸含量最高。这表明红蓝组合光源有利于南瓜幼苗蛋白质的合成以及游离氨基酸的积累。这与前人在番茄[24]和烟草[25]上的研究结果一致。可溶性糖对植物的生长非常重要[26]。笔者试验表明，单色蓝光促进了南瓜幼苗可溶性糖含量的提高，这与高松等[27]在青葱上的研究结果一致，这表明单色蓝光对南瓜幼苗的可溶性糖合成有一定的促进作用。

蓝光比红光更有利于光合能力的形成，蓝光可以促进气孔的发育[28-29]。本试验表明，在苗期对南瓜进行单色蓝光处理后，南瓜田间的净光合速率和气孔导度最大。在苗期对南瓜进行红蓝复合光源处理，有利于促进南瓜田间的营养生长和雌花开放。可能是由于苗期对南瓜进行不同光质处理后，对南瓜的田间生长发育产生了影响。由于此类研究很少追踪到田间生长阶段，因此导致这一现象的具体原因还需进一步探讨。

综上所述，与单色蓝光和单色红光以及白光相比，红蓝组合光源更有利于南瓜培育壮苗，并且在苗期经过红蓝复合光源处理后，对于南瓜的田间生长也起到了一定促进作用。尤其是在红蓝光比为8∶2、7∶3、6∶4时对南瓜生长更加有利，为今后南瓜工厂化育苗和设施栽培提供了一定理论支撑和数据参考。

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