不同混合光下观赏向日葵‘玩具熊’生长及开花状态研究

曹巧滢，王 勉，刘思卉

（佛山皓徕特光电有限公司，广东佛山 528000）

光是影响植物生长的主要因素之一，直接参与植物光合作用，调节种子萌发、形态建成、庇荫反应、开花和衰老等生命活动[1]。目前，花卉苗木生产上补光或LED 人工光源措施普及，一些花卉生产强国如荷兰等，设施园艺发展迅速，尤其是照明设备广泛应用，提高了花卉生产的产量和质量[2]。至2018 年，中国设施园艺面积达410 万hm2，位居世界第1 位[3]，因此，针对人工光源的研究对我国园艺产业发展有重要意义。应用于设施园艺的人工光源普遍以红蓝光及其组合光源作为光质，而与其他点光源相比，LED 光源不仅具有光电转换效率高、体积小、寿命长、耗能低等优势，而且光质易于组合与调控，为人工光源的推广应用提供了条件[4]。‘呼啦’

向日葵属菊科向日葵属，原产北美洲，品种繁多，花盘分为舌状花和管状花两部分，花色鲜艳，花期较长，是重要的鲜切花材料，亦大量运用于盆景装饰中，具有较高的经济价值[5]，但针对向日葵特别是观赏向日葵生长开花的光质和光照强度研究较少，本研究选用品种名为“玩具熊”的不结实重瓣观赏向日葵作为试验材料，分析不同混合光对向日葵生长开花的影响，以期为鲜切花和精品盆花生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为‘玩具熊’向日葵。所用盆栽基质为椰糠泥炭混物（椰糠∶泥炭=1∶1），试验照明灯具为佛山皓徕特光电有限公司提供的“八爪鱼”LED 灯。

1.2 试验设计

试验分为光质试验和光照强度试验，均为单因素完全随机试验。光质试验选择白光、红蓝混合光（R∶B=2∶1）、白红蓝混合光3 种光质为光源（如图1），光照强度以光量子通量密度（PPFD）计，均为330±10μmol/m2·s，重复5 次，共15 个处理。光强试验以白红蓝混合光为光源，光照强度（PPFD）分别为230μmol/m2·s、330μmol/m2·s、680μmol/m2·s，共3 个光照强度，重复5 次，共15 个处理。

图1 试验所用光谱

1.3 培养方法

光源架设于培养架顶端，四周包裹黑色遮光布，避免其他光源干扰，光源距种植板75cm，通过调节灯具功率控制光照强度。光周期为12h/d，设置光周期室内温度为25℃，暗周期室内温度为16℃。在向日葵长出4 对真叶前，每周浇灌清水，长出4 对真叶后，每周浇灌霍格兰营养液，种植过程中摘除腋芽，仅保留顶部花蕾，播种8 周后收获。

1.4 指标测定

3 周后每周测定株高、茎粗，及从顶部往下数第2对完全展开叶的相对叶绿素含量，记录各生长时期，收获后测量地上部及根系鲜重、花蕾直径、花朵厚度、叶片数量，以及从顶部往下数第8 片叶的叶长、叶宽，计算其最大叶面积和叶形指数。株高为子叶到生长顶点的高度，茎粗为子叶到第1 对真叶间的截面直径，最大叶面积=叶长×叶宽×0.78，叶形指数=叶长÷叶宽。

2 结果分析

2.1 光质与光照强度对观赏向日葵株高的影响

由图2 知，各光质下‘玩具熊’向日葵的株高均在20～25cm 之间，均为品种正常高度。其中白光处理的株高最高，为24.5cm，红蓝混合光（R∶B=2∶1）株高最小，为20.33cm。各光质下株高生长阶段重叠，播种后第5～7 周为迅速生长期，平均每天伸长0.8cm 左右，此期间以白光处理的植株生长最快，达到0.85cm/d，红蓝混合光（R∶B=4∶1）生长速度最慢，为0.77cm/d，而第7 周，即开花后植株几乎停止生长。

图2 光强330μmol/m·2s 下3 种混合光对‘玩具熊’向日葵株高的影响

由图3 可知，白红蓝混合光下，‘玩具熊’向日葵株高随光照强度的增大而显著升高。所有光照下向日葵的快速生长期为播种后第5～7 周，其中光照强度为230μmol/m2·s 时生长速度最慢，为0.66cm/d，680μmol/m2·s 时生长速度最快，为0.86cm/d。

图3 白红蓝混合光下光强对‘玩具熊’向日葵株高的影响

综上所述，各种光质下白光对‘玩具熊’向日葵植株伸长最优，提高光照强度有利于向日葵的株高生长。

2.2 光质与光照强度对观赏向日葵茎粗的影响

由图4 可知，白光下‘玩具熊’向日葵的茎粗在收获时达到0.83cm，显著高于其他光质处理，而红蓝混合光（R∶B=2∶1）对促进向日葵茎部增粗的作用最弱，收获时茎粗为0.68cm，显著低于其他处理。各光质下，‘玩具熊’向日葵茎粗均以约每周0.1cm 的速度生长，全生育期茎粗增长速率均一。

图4 光强330μmol/m·2s 下3 种混合光对‘玩具熊’向日葵茎粗的影响

由图5 可知，白红蓝混合光230～680μmol/m2·s 光强下，‘玩具熊’向日葵茎粗均随光照强度的增加而增加，且处理间差异显著，680μmol/m2·s 时，向日葵的茎粗比光强230μmol/m2·s 时大0.24cm。

图5 白红蓝混合光下光强对‘玩具熊’向日葵株高的影响

综上所述，各种光质下白光对‘玩具熊’向日葵茎部增粗作用最佳，提高光照强度有利于向日葵的茎粗增加。

2.3 光质与光照强度对观赏向日葵鲜重的影响

由图6 可知，观赏向日葵地上部鲜重白光处理最大，为202.17g，而其他光质间无显著差异。根系同样在白光下生长最好，为97.00g，其次是红蓝光。

图6 光强330μmol/m2·s 下3 种混合光对‘玩具熊’向日葵鲜重的影响

由图7 可知，白红蓝混合光下，观赏向日葵的地上部鲜重和根部鲜重均随光强的增强而增大，光强为230μmol/m2·s 时，向日葵的地上部鲜重及根部鲜重仅为光强680μmol/m2·s 处理的57.51%及30.21%，光照强度对观赏向日葵的生物量影响较大。

图7 白红蓝混合光下光强对‘玩具熊’向日葵鲜重的影响

2.4 光质与光照强度对观赏向日葵花和叶的影响

由表1、表2 可知，白红蓝混合光下向日葵的花朵直径最大，红蓝混合光下花朵直径较小。白红蓝混合光下花径随光照增加而变大，光强680μmol/m2·s 的白红蓝混合光处理为光强230μmol/m2·s 的白红蓝混合光处理的1.15 倍。各处理下花朵厚度均没有明显差异，在1.6～1.9cm 之间。

表1 光强330μmol/m2·s 下3 种混合光对‘玩具熊’向日葵花和叶形态的影响

由表2、表3 可知，光强680μmol/m2·s 的白红蓝混合光处理下叶片数量最多，为21 片，其他处理下开花时向日葵的叶片数量为18 片，表明提高光照强度可以促进叶芽分化。白光下向日葵的叶面积最大，红蓝混合光处理叶面积最小。同光质下光照强度升高导致叶面积减小。叶形指数数值越大，叶片越细长，数值越低，叶片越圆钝。白光处理下叶片趋向圆钝，红蓝混合光的叶片更细长。而光照强度增加，叶形指数会显著降低。

表2 白红蓝混合光下光强对‘玩具熊’向日葵花和叶形态的影响

2.4 光质与光照强度对观赏向日葵生长时期的影响

由表3 可知，各光照处理下‘玩具熊’向日葵的生长时期没有差异，播种后5 周内为苗期，播种后第5～7周为现蕾期，这个时期也是向日葵株高生长的迅速期，第7～8 周为花期，若应用于切花生产，第7 周即可收获。

表3 白红蓝混合光下光强对“玩具熊”向日葵生长时期的影响

2.5 光质与光照强度对观赏向日葵相对叶绿素含量的影响

图8、图9 为各光照处理下‘玩具熊’向日葵的叶片相对叶绿素含量变化，各处理下相对叶绿素含量在20～30 之间，呈现苗期上升蕾期下降，花期再上升的趋势。各光质下，苗期时红蓝混合光下叶片的相对叶绿素含量最小，其他光质间无明显差异。各光强下，苗期时叶片相对叶绿素含量随光照强度的上升而增加，蕾期到花期则相反，光照越弱叶片相对叶绿素含量越低，光强230μmol/m2·s 的白红蓝混合光处理蕾期时最低。

图8 光强330μmol/m·2s 下3 种混合光对‘玩具熊’向日葵相对叶绿素含量的影响

图9 光强白红蓝混合光下光强对‘玩具熊’向日葵相对叶绿素含量的影响

3 讨论

3.1 光照强度对观赏向日葵生长及开花的影响

参考前人研究，向日葵（油籽型食用向日葵）的光饱和点为2200～3700μmol/m2·s，光补偿点为30～107μmol/m2·s，为耐阴性差、需光量大的作物[6]。因此，提高光合有效辐射强度，能提高向日葵的净光合速率，增加光合产物累积，有利向日葵的生长。同时有研究认为，高光照能缩短植物的成花时间，促进花芽分化[7]。但由于光合光响应曲线为抛物线，当光照强度上升到一定范围时，净光合速率的增加速度减缓，如本试验中光强为330μmol/m2·s 和680μmol/m2·s 处理下，观赏向日葵的花朵直径、株高、茎粗相差分别为0.45cm、3.83cm、0.08cm，差别并不大，从节省人工光源的耗能，降低生产成本来看，观赏向日葵生产所使用的光强在330μmol/m2·s 左右最为合适。

3.2 光质对观赏向日葵生长及开花的影响

红光调控植物的生长发育，而蓝光能够调控植物的营养品质和次生代谢物的提高，以红蓝复合光最佳，而加入绿光和黄光能提高作物的壮苗指数[8]，这可能是红蓝混合光的株高、茎粗、生物量比白光或白红蓝混合光处理要小的原因。研究认为，远红光和蓝光能促进植物开花，诱导花芽发育[9]，本试验中各混合光下观赏向日葵均为播种后第5 周后现蕾，第7周开花，可能是所用光谱中缺乏远红外光的原因，在生产中为促进观赏向日葵开花，可适当加入远红外光。

图10 光强330μmol/m2·s，从左到右为白光、红蓝混合光（R∶B=2∶1）、白红蓝混合光下‘玩具熊’向日葵根苗期及花期

图11 白红蓝混合光下，从左到右为230μmol/m2·s、330μmol/m2·s、680μmol/m2·s‘玩具熊’向日葵苗期及花期

4 结论

白光在株高、茎粗、地上部鲜重、根系鲜重、最大叶面积等指标中均为全部光质中最佳，而红蓝混合光下‘玩具熊’向日葵的生长指标低于其他光质，以白红蓝混合光为人工光源的处理，其花朵直径最大，花朵厚度不随光照条件的变化而变化。随光照强度增大，向日葵的株高、茎粗、苗期时相对叶绿素含量、根系重量都会增大。白光下叶片更宽，红蓝混合光下叶片细长，光照强度增加，向日葵叶片会呈现更圆钝的形态。