不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室內(nèi)光環(huán)境及煙苗生長的影響

薛超群，王建偉，楊立均

1 中國煙草總公司鄭州煙草研究院,鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號 450001;2 河南省駐馬店市煙草公司,河南省駐馬店市中華路932號 463000

農(nóng)藝與調(diào)制

不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室內(nèi)光環(huán)境及煙苗生長的影響

薛超群1，王建偉1，楊立均2

1 中國煙草總公司鄭州煙草研究院,鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號 450001;2 河南省駐馬店市煙草公司,河南省駐馬店市中華路932號 463000

為了明確不同光質(zhì)LED補(bǔ)光條件下日光溫室內(nèi)光環(huán)境及煙苗生長的差異，采用藍(lán)、黃、紅色發(fā)光二級管(LED)作為發(fā)光光源對日光溫室煙苗補(bǔ)光,以不補(bǔ)光為對照,研究了不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室內(nèi)光輻射強(qiáng)度及煙苗光合速率、生長的影響。結(jié)果表明，藍(lán)色LED補(bǔ)光顯著提高溫室內(nèi)400～510 nm波段的光輻射強(qiáng)度，黃色LED補(bǔ)光顯著提高溫室內(nèi)510～610 nm波段的光輻射強(qiáng)度，紅色LED補(bǔ)光顯著提高溫室內(nèi)610～720 nm波段的光輻射強(qiáng)度。藍(lán)色LED補(bǔ)光煙苗莖粗、干重、根冠比和壯苗指數(shù)顯著大于對照和其他處理，株高最低；黃色LED補(bǔ)光煙苗株高較高；紅色LED補(bǔ)光煙苗光合速率最高，株高顯著高于對照和藍(lán)色LED補(bǔ)光處理，干重、根冠比、壯苗指數(shù)顯著大于對照和黃色LED補(bǔ)光處理。藍(lán)色、黃色和紅色LED補(bǔ)光均顯著增加日光溫室內(nèi)的光輻射強(qiáng)度，調(diào)控溫室內(nèi)煙苗的生長。

發(fā)光二級管；光質(zhì)；溫室；光環(huán)境；煙苗；生長

日光溫室內(nèi)光質(zhì)成分較露地有很大的差異，尤其是日出與日落前后的光質(zhì)成分變化很大，成為影響日光溫室作物育苗的重要因子[1-5]。光質(zhì)對作物幼苗的光合速率、生長具有重要的調(diào)節(jié)作用[1-5]，因此，日光溫室內(nèi)采取不同光質(zhì)補(bǔ)光的方法來調(diào)控作物幼苗生長具有簡便易行的特點(diǎn)[6-16]。

發(fā)光二極管（light emitting diodes，簡稱LED）光源具有光質(zhì)純、光效高、波長類型豐富、光譜能量調(diào)制便捷、能耗低等突出優(yōu)勢,是替代熒光光源的新型光源[9-12]。有關(guān)不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室作物幼苗光合速率及生長影響的研究[13-16]表明：藍(lán)、紅色LED補(bǔ)光均顯著提高番茄幼苗的莖粗、全株干重，促進(jìn)作用依次為藍(lán)色LED補(bǔ)光＞紅色LED補(bǔ)光[13-14]。黃色LED補(bǔ)光對黃瓜幼苗生長影響不顯著，紅色LED補(bǔ)光顯著提高黃瓜的葉片光合速率、莖粗、株高、莖葉干重，藍(lán)色LED補(bǔ)光顯著提高黃瓜的葉片光合速率、莖粗、全株干重[14-15]。藍(lán)、黃、紅色LED補(bǔ)光均促進(jìn)水稻幼苗生長，其中藍(lán)色LED補(bǔ)光水稻幼苗的光合速率最高，黃色LED補(bǔ)光水稻幼苗的株高、全株干重最高，紅色LED補(bǔ)光水稻幼苗的株高、全株干重最低[16]。

烤煙是我國采用日光溫室春季育苗的主要作物之一[1-3]，日光溫室內(nèi)弱光環(huán)境導(dǎo)致煙苗光合速率下降、莖粗/株高降低、干物質(zhì)量減少，成苗素質(zhì)下降[2-3，6，17-18]。以往有不同光質(zhì)熒光補(bǔ)光[6]、補(bǔ)光強(qiáng)度[17]、補(bǔ)光時(shí)間[18]對日光溫室煙苗光合速率及生長影響的研究，但不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室內(nèi)光環(huán)境及煙苗生長影響的研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)在烤煙育苗日光溫室中進(jìn)行藍(lán)、黃、紅色LED補(bǔ)光處理，旨在研究不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室內(nèi)光環(huán)境及煙苗生長的影響，以期為烤煙育苗溫室內(nèi)LED補(bǔ)光光質(zhì)的選擇及煙苗生長的調(diào)控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

試驗(yàn)于2012年2月25日～5月1日在河南省駐馬店市泌陽縣盤古烤煙育苗日光溫室內(nèi)進(jìn)行。日光溫室為長100.0 m、跨度20.0 m、脊高3.5 m、肩高1.5 m、東西延長的塑料日光溫室?？緹煼N子為云煙87，采用漂浮育苗方式：育苗盤為規(guī)格68 cm×34 cm×6 cm的200孔白色聚乙烯塑料泡沫浮盤，育苗基質(zhì)由草炭、蛭石和膨化珍珠巖按體積比70%、15%、15%混合而成，營養(yǎng)液由烤煙漂浮育苗專用肥配制，氮、磷、鉀濃度分別為150、75、150 mg/kg，液深10 cm左右。

2月28日播種，每處理4個(gè)育苗盤，小區(qū)面積1.5 m×0.75 m，每處理隨機(jī)排列，重復(fù)3次。2月29日開始進(jìn)行不同光質(zhì)LED補(bǔ)光，具體方法是藍(lán)光LED燈、黃光LED燈、紅光LED燈（購于南寧市立節(jié)節(jié)能電器有限公司）均安置于育苗盤上方1.2 m處，為防止不同質(zhì)量光間的相互影響，不同處理間有2.0×1.0 m間隔，以不補(bǔ)光為對照（CK）。藍(lán)、黃、紅光LED燈均為方形，規(guī)格40.0 cm×21.2 cm，每燈含90顆1W的LED，以15×6排列，藍(lán)、黃、紅光LED燈發(fā)光波長分別為470士20 nm、585士20 nm、660士20 nm。補(bǔ)光時(shí)間為7：00～19：00，通過各燈的調(diào)節(jié)開關(guān)設(shè)定7：00各補(bǔ)光處理的燈下0.5 m處的光通量均為200μmol/（m2·s），由南京英格瑪儀器技術(shù)有限公司提供的HD2302.0數(shù)顯式照度計(jì)測定。除不進(jìn)行剪葉煉苗外，其它管理按烤煙溫室漂浮育苗生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行實(shí)施。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

在晴天（3月10日）用英國PP-SYSTEMS公司生產(chǎn)的UNISPECTM-DC型光譜分析儀測定溫室內(nèi)的光輻射強(qiáng)度。分別于上午8：00、下午13：00、18：00測定溫室內(nèi)各小區(qū)育苗盤上方20 cm處的光輻射強(qiáng)度，測定波段為300～1100 nm，掃描波長間隔為2 nm。輸出數(shù)據(jù)為400～510 nm、510～610 nm、610～720 nm、300～1100 nm的光輻射強(qiáng)度[7]。

于播種后45 d（4月13日，晴天）、51 d（4月19日，多云）、57 d（4月25日，晴天）10：00～10：30時(shí)，用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400P型光合儀分別測定各小區(qū)煙苗葉片（從生長點(diǎn)向下數(shù)第4片葉）的光合速率[17-19]。

按照《中華人民共和國煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法》(YC/T142—1998)測定煙苗莖高、莖粗及干重。分別于播種后40、50、60 d測定各小區(qū)煙苗的株高、莖粗（株高1/3 處），于播種后60 d測定各小區(qū)煙苗的根、莖葉干重。壯苗指數(shù)按照公式[（莖粗/株高+根干重/莖葉干重)×全株干重）]計(jì)算[18，20]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel2003整理后，采用SPSS10.0軟件進(jìn)行Duncan極差5%水平的差異顯著性分析[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室內(nèi)光輻射強(qiáng)度的影響

藍(lán)色LED補(bǔ)光、黃色LED補(bǔ)光和紅色LED補(bǔ)光對日光溫室內(nèi)光輻射強(qiáng)度的影響如表1所示，藍(lán)色LED補(bǔ)光、黃色LED補(bǔ)光和紅色LED補(bǔ)光均顯著增加溫室內(nèi)的光輻射強(qiáng)度，紅色LED補(bǔ)光的溫室內(nèi)300～1100 nm波段光輻射強(qiáng)度最高，顯著高于其他處理。藍(lán)色LED補(bǔ)光的溫室內(nèi)400～510 nm波段光輻射強(qiáng)度顯著高于其他處理。黃色LED補(bǔ)光的溫室內(nèi)510～610 nm波段光輻射強(qiáng)度顯著高于其他處理。紅色LED補(bǔ)光的溫室內(nèi)610～720 nm波段光輻射強(qiáng)度顯著高于其他處理。

表1 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對溫室內(nèi)光輻射強(qiáng)度的影響Tab.1 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on light radiation intensity in the solar greenhouse

2.2 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室煙苗葉片光合速率的影響

從圖1可知，紅色LED補(bǔ)光的煙苗葉片光合速率最高，藍(lán)色光其次，均顯著高于對照和黃色LED補(bǔ)光處理。黃色LED補(bǔ)光的煙苗葉片光合速率高于對照，但顯著低于藍(lán)色LED補(bǔ)光處理和紅色LED補(bǔ)光處理。

圖1 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室煙苗葉片光合速率的影響Fig.1 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on leaf photosynthesis of tobacco seedling in the solar greenhouse

2.3 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室煙苗株高和莖粗的影響

藍(lán)色LED補(bǔ)光、黃色LED補(bǔ)光和紅色LED補(bǔ)光均顯著調(diào)控日光溫室煙苗株高（表2），藍(lán)色LED補(bǔ)光的煙苗株高顯著低于其他處理。黃色LED補(bǔ)光和紅色LED補(bǔ)光間的煙苗株高無顯著差異，但顯著高于對照和藍(lán)色LED補(bǔ)光處理。

由表2可見，藍(lán)色LED補(bǔ)光的煙苗莖粗顯著大于對照和其他處理。紅色LED補(bǔ)光和黃色LED補(bǔ)光間的煙苗莖粗無顯著差異，但均顯著大于對照。藍(lán)色LED補(bǔ)光、黃色LED補(bǔ)光和紅色LED補(bǔ)光的煙苗莖粗較對照分別增加27.82%、9.77%和12.78%。

表2 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室煙苗株高和莖粗的影響Tab.2 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on plant height and stem diameter of tobacco seedling in the solar greenhouse

2.4 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室煙苗干重和壯苗指數(shù)的影響

從表3可知，各處理的日光溫室煙苗根干重、莖葉干重、全株干重均為藍(lán)色LED補(bǔ)光＞紅色LED補(bǔ)光＞黃色LED補(bǔ)光＞對照，相互之間差異顯著。藍(lán)色LED補(bǔ)光的煙苗根干重、莖葉干重和全株干重較對照分別增加222.48%、68.90%和97.41%，紅色LED補(bǔ)光的煙苗根干重、莖葉干重和全株干重較對照分別增加105.43%、34.81%和47.91%，黃色LED補(bǔ)光的煙苗根干重、莖葉干重和全株干重較對照分別增加85.27%、28.09%和38.71%。

藍(lán)色LED補(bǔ)光的煙苗根冠比、壯苗指數(shù)顯著大于對照和其他處理。紅色LED補(bǔ)光的煙苗根冠比、壯苗指數(shù)較大，顯著大于對照和黃色LED補(bǔ)光處理，但顯著小于藍(lán)色LED補(bǔ)光處理。黃色LED補(bǔ)光的煙苗根冠比、壯苗指數(shù)顯著大于對照，但顯著小于紅色LED補(bǔ)光處理和藍(lán)色LED補(bǔ)光處理。藍(lán)色LED補(bǔ)光、黃色LED補(bǔ)光和紅色LED補(bǔ)光的煙苗根冠比分別較對照增加90.99%、44.68%和52.42%，藍(lán)色LED補(bǔ)光、黃色LED補(bǔ)光和紅色LED補(bǔ)光的煙苗壯苗指數(shù)較對照分別增加259.52%、87.71%和110.75%（表3）。

表3 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對日光溫室煙苗干重和壯苗指數(shù)的影響Tab.3 Effects of LED supplemental lighting with different qualities on dry quality and seedling index of tobacco seedling in the solar greenhouse

3 討論

藍(lán)色LED補(bǔ)光、黃色LED補(bǔ)光和紅色LED補(bǔ)光均顯著增加日光溫室內(nèi)的光輻射強(qiáng)度。黃色LED補(bǔ)光顯著提高溫室內(nèi)510～610 nm波段的光輻射強(qiáng)度，紅色LED補(bǔ)光顯著提高溫室內(nèi)610～720 nm波段的光輻射強(qiáng)度，藍(lán)色LED補(bǔ)光顯著提高溫室內(nèi)400～510 nm波段的光輻射強(qiáng)度。以往報(bào)道中的測定結(jié)果[7，13，16]也印證了該結(jié)論。

光合速率是衡量煙苗光合能力大小的重要指標(biāo)，本文研究結(jié)果表明紅色LED補(bǔ)光的煙苗葉片光合速率高于藍(lán)色LED補(bǔ)光處理。倪紀(jì)恒等[15]的研究結(jié)果表明，紅色LED補(bǔ)光的黃瓜葉片光合速率高于藍(lán)色LED補(bǔ)光處理，與本研究結(jié)果相一致，但付傳明等[16]認(rèn)為藍(lán)色LED補(bǔ)光的水稻幼苗光合速率高于紅色LED補(bǔ)光處理，這體現(xiàn)了不同作物光合速率對光質(zhì)反應(yīng)的差異性[1，5，22]。本結(jié)果表明紅色LED補(bǔ)光和藍(lán)色LED補(bǔ)光均提高日光溫室煙苗光合速率，其原因可能是紅色LED補(bǔ)光提高了溫室煙苗葉片的原初光輻射強(qiáng)度轉(zhuǎn)化效率，藍(lán)色LED補(bǔ)光增加了煙苗葉片光合作用底物胞間CO2濃度[2，6，22]。

藍(lán)色LED補(bǔ)光降低日光溫室煙苗株高，紅色LED補(bǔ)光和黃色LED補(bǔ)光均提高煙苗株高，藍(lán)、黃、紅色LED補(bǔ)光均增加煙苗莖粗，這在番茄、黃瓜和水稻上均得到類似的結(jié)果[13-16]。藍(lán)色LED補(bǔ)光抑制煙苗的株高、提高煙苗的莖粗，可能是藍(lán)光提高吲哚乙酸氧化酶活性、降低生長素水平,進(jìn)而抑制煙苗縱向生長、促進(jìn)橫向生長[2，5，13-16]。

日光溫室煙苗根干重、莖葉干重、全株干重均為藍(lán)色LED補(bǔ)光＞紅色LED補(bǔ)光＞黃色LED補(bǔ)光。楊春雷等[6]認(rèn)為藍(lán)色熒光補(bǔ)光的煙苗根干重、莖葉干重、全株干重均大于紅色熒光補(bǔ)光處理，與本研究結(jié)果相一致。本研究結(jié)果表明，日光溫室煙苗根干重、根冠比、壯苗指數(shù)均為藍(lán)色LED補(bǔ)光＞紅色LED補(bǔ)光＞黃色LED補(bǔ)光，與蒲高斌等[23]在番茄幼苗上的研究結(jié)果相似，這可能與藍(lán)光促進(jìn)同化產(chǎn)物向根的分配、紅光促進(jìn)同化產(chǎn)物向莖的分配有關(guān)[2，6，22，23]。

4 結(jié)論

藍(lán)色LED補(bǔ)光、黃色LED補(bǔ)光和紅色LED補(bǔ)光均顯著增加日光溫室內(nèi)的光輻射強(qiáng)度，調(diào)控溫室內(nèi)煙苗的生長，其中藍(lán)色LED補(bǔ)光的煙苗根冠比、壯苗指數(shù)最大。

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Effects of supplemental lighting with LED of different light quality on light environment and tobacco seedling growth in solar greenhouse

XUE Chaoqun1,WANG Jianwei1,YANG Lijun2
1 Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC,Zhengzhou 450001,China;2 Zhumadian Municipal Tobacco Company,Zhumadian 463000,Henan,China

Blue,yellow and red LED were applied as supplemental lighting to flue-cured tobacco seedling in solar greenhouse in comparison with no light supplemented in order to investigate the effects of LED supplemental lighting with different qualities on light radiation intensity,photosynthetic rate and tobacco growth.Results indicated that blue LED supplement significantly increased light radiation intensity of 400-510nm wavelength,yellow LED supplement 510-610nm wavelength and red LED supplement 610-720nm wavelength.Blue LED supplement resulted the highest stem diameter index,dry quality,root-shoot ratio and seedling index among all treatments,but thelowest plant height.Plant height under yellow LED supplemented treatment was the highest.With red LED supplement,photosynthetic rate was the highest while plant height was higher than with blue LED supplement and no supplement at all.Dry quality,root-shoot ratio and seedling index were higher than with yellow LED supplement and no light supplement.In conclusion,blue,yellow and red LED supplement could significantly increase light radiation intensity and hence tobacco seedling growth in greenhouse can be effectively control.

light emitting diodes(LED）; light quality; greenhouse; light environment; tobacco seedling; growth

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.02.008

S572.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1004-5708(2014)02-0054-05

河南省煙草公司項(xiàng)目“駐馬店煙葉濃香型風(fēng)格特色的區(qū)域定位及彰顯技術(shù)研究”(HYKJ200905)

薛超群（1973– ），碩士，高級農(nóng)藝師，主要從事煙葉生產(chǎn)與質(zhì)量評價(jià)研究,Tel:0371-67672318, Email: xuecq@ztri.com.cn

2013-05-31