不同比例紅藍LED燈對蔬菜育苗的補光效應(yīng)

王芳 高芳云 呂順 夏玲 劉建平 鄭漢文 莊華才 李洪波 陳麗娜 郭全香

摘 ?要 ?為解決華南地區(qū)冬春季節(jié)蔬菜育苗缺光現(xiàn)象，采用不同比例紅藍光組合的LED燈（紅 ∶ 藍=7 ∶ 3，7R3B;紅 ∶ 藍=8 ∶ 2，8R2B;紅 ∶ 藍=9 ∶ 1，9R1B）進行補光，以自然光為對照，探討不同光質(zhì)的LED燈補光對苦瓜、豆角、茄子和辣椒育苗的效應(yīng)。結(jié)果表明：不同的紅藍光組合LED燈補光對苦瓜、豆角、茄子和辣椒育苗具有一定的促進作用，其中對苦瓜幼苗的鮮重、地下部分干物質(zhì)積累、葉綠素含量以及根系活力具有顯著的促進效應(yīng);對豆角幼苗地下部分干物質(zhì)積累、葉綠素含量以及根系活力具有顯著的促進效應(yīng);對辣椒和茄子的形態(tài)指標和生理指標均有顯著的促進效應(yīng)，辣椒育苗的最適壯苗光源為9R1B，茄子育苗的最適壯苗光源為8R2B。

關(guān)鍵詞 ?蔬菜;育苗;LED;紅藍光;補光

中圖分類號 ?S626 ? ? ? ? ?文獻標識碼 ?A

Supplementing Light Effects of Light Emitting

Diodes（LEDs）on Vegetable Seedling

WANG Fang， GAO Fangyun， Lü Shun*， XIA Ling， LIU Jianping， ZHENG Hanwen，

ZHUANG Huacai， LI Hongbo， CHEN Lina， GUO Quanxiang

Dongguan Banana and Vegetable Institute，Dongguan，Guangdong 523061，China

Abstract ?To solve the missing light of vegetable seedling in winter and spring in South China region，the study investigated the effects of supplementary lighting of emitting diodes ?（LEDs） ?on the growth of vegetable seedling by using different proportions of red and blue combination LED（red ∶ blue=7 ∶ 3，7R3B;red ∶ blue=8 ∶ 2，8R2B;red ∶ blue=9 ∶ 1，9R1B）. Natural light was as the control. The results showed that red and blue LEDs were effective in promoting growth of bitter，cowpea，eggplant and chili seedlings. The fresh weight，dry weight of underground part，chlorophyll content and root activity of bitter seedlings were significantly promoted by using certain proportion of red and blue combination LED;Dry weight of underground part，chlorophyll content and root activity of cowpea seedlings were also significantly increased;All detection morphological and physiological indices of chili and eggplant seedling were significantly promoted;The most optimum light quality of chili seedling was 9R1B. The most optimum light quality of eggplant seedling was 8R2B.

Key words ?Vegetables;Seedling growth;LED;Red and blue;Supplementing lighting

doi ?10.3969/j.issn.1000-2561.2015.08.006

植物的生長是通過光合作用儲存有機物來實現(xiàn)的，因此光照對植物的生長發(fā)育影響很大。蔬菜的育苗是蔬菜栽培上的重要環(huán)節(jié)，連續(xù)的陰雨易造成幼苗光合作用不足，植株處于“饑餓”狀態(tài)，從而抑制秧苗的正常發(fā)育[1]。幼苗的健壯程度將直接影響植株的生長發(fā)育，并與作物的產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)，從而影響到當(dāng)季蔬菜的長勢和經(jīng)濟效益。華南地區(qū)全年光照分布不均勻，夏季處于陽光直接照射下，光照強度可達6～10萬lx，但在沒有太陽的陰天，光照強度只有0.1～0.5萬lx。在冬春季節(jié)，特別是1至4月多陰雨天氣，直接影響了蔬菜的栽培，尤其是設(shè)施大棚育苗缺光現(xiàn)象嚴重。因此，增加光照是冬春季節(jié)育苗的關(guān)鍵，研究表明利用人工光源調(diào)控技術(shù)是培育壯苗的有效途徑[2-3]。發(fā)光二級管（light-emitting diode，LED）光源是冷光源，與傳統(tǒng)的光源相比，具有壽命長、光譜純、能耗低等優(yōu)點，由于植物對可見光的吸收主要集中在400～ 510 nm的藍紫區(qū)和610～720 nm 紅橙區(qū)，因此使用紅色和藍色LED即可培養(yǎng)植物[4]。LED光質(zhì)對植物生長發(fā)育和形態(tài)建成具有顯著的效應(yīng)[5]。高藝等[6]研究不同光質(zhì)LED燈對絲瓜幼苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)LED光源能夠顯著提高絲瓜幼苗的壯苗指數(shù)，同時提高絲瓜幼苗的生理品質(zhì)。鄭胤建等[7]研究不同光質(zhì)LED燈對紅豆芽苗菜生長的影響，認為不同紅藍光組合處理下，紅豆芽苗菜干、鮮重有所增加。崔瑾等[8]研究發(fā)現(xiàn)，不同的LED光質(zhì)對黃瓜、辣椒和番茄等共6個品種的幼苗生長影響顯著且存在差異，在苗期補充紅光或紅藍光可促進黃瓜、辣椒和番茄幼苗的生長，有利于培育壯苗。申寶營等[9]研究發(fā)現(xiàn)，利用紅光LED進行夜間延時補光能夠促進黃瓜幼苗前期生長，紅藍混合光夜間延時補光可促進黃瓜幼苗后期生長，提高壯苗指數(shù)。黃丹丹等[10]研究紅藍綠3種不同光質(zhì)的LED燈補光對番茄光合特性的影響，發(fā)現(xiàn)LED燈補光改變了番茄葉片的光合速率日變化規(guī)律，且紅燈和藍燈比綠燈更有利于增加番茄光合速率，促進番茄葉片內(nèi)有機物質(zhì)的積累。李海達等[11]研究發(fā)現(xiàn)，LED燈管補光能顯著提高櫻桃番茄果實的品質(zhì)。本研究在多陰雨的冬春季節(jié)，利用不同紅藍光配比的LED燈，對華南地區(qū)人們比較喜愛的苦瓜、豆角、茄子和辣椒等蔬菜的育苗進行補光試驗，旨在研究不同光質(zhì)的LED燈的補光效應(yīng)，篩選適合的壯苗光源，為華南地區(qū)多陰雨季節(jié)的設(shè)施蔬菜育苗補光技術(shù)提供參考依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

以苦瓜（美冠1號苦瓜）、豆角（廣茂油白豆角）、辣椒（抗夏王青椒F1）和茄子（紫光紅茄）為試驗材料，試驗于2013年在東莞市香蕉蔬菜研究所溫室大棚內(nèi)進行。采用50孔穴盤（54 cm×28 cm×4.2 cm）育苗，育苗基質(zhì)采用進口泥炭土。

補光燈采用50W的LED植物生長燈（上海旭特電子有限公司），紅藍光比分別為7 ∶ 3（7R3B）、8 ∶ 2（8R2B）、9 ∶ 1（9R1B），以自然光為對照，紅光波長為660 nm，藍光波長為460 nm。

1.2 ?方法

苦瓜和豆角于2013年11月18日播種，辣椒和茄子于2014年1月6日播種，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)50株苗，每天補光時間為06：00～09：00和16：00～19：00，待幼苗長至4葉1心時進行采樣調(diào)查。每個處理隨機抽取15株幼苗進行以下指標測量：株高（從基質(zhì)表面到生長點）、莖粗（游標卡尺測量）、鮮重、干重（地上部干重、地下部干重）、壯苗指數(shù)（壯苗指數(shù)=莖粗/株高×全株干樣質(zhì)量[12]）、葉綠素含量[采用SPAD-502Plus便攜式葉綠素測定儀（柯尼卡美能達生產(chǎn)）測定葉片的SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值]、根系活力（采用TTC法測定[13]）。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用SPSS17.0軟件，數(shù)據(jù)分析及作圖采用Excel2003軟件。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?LED燈補光對苦瓜幼苗生長的影響

從表1可看出，采用紅藍光組合LED燈對苦瓜育苗進行補光，可以有效提高苦瓜幼苗的鮮重、地下部干物質(zhì)積累、葉綠素含量及幼苗根系活力，并且差異達到顯著水平，其中隨著藍光比例的增加，幼苗的鮮重逐漸升高。補光增加了幼苗的株高和莖粗，但未達到顯著水平。從圖1-A可見，采用3種紅藍光組合LED燈補光，苦瓜的壯苗指數(shù)與對照沒有顯著的差異，其中9R1B處理下，壯苗指數(shù)最高，達到0.008 0。

2.2 ?LED補光對豆角幼苗生長的影響

從表2可看出，7R3B處理下豆角幼苗的地下部分干物質(zhì)積累相對于其他處理以及對照顯著提高。8R2B處理下，豆角幼苗的根系活力相對于其他處理以及對照顯著提高，而7R3B處理以及對照顯著高于9R1B處理，9R1B處理的幼苗根系活力最低。隨著紅光比例的增加，豆角幼苗的地上部分干物質(zhì)積累增加，葉綠素含量逐漸增加。7R3B處理下，豆角幼苗的株高最矮，8R2B處理下豆角幼苗莖粗最粗，但均未達到顯著差異。從圖1-B可見，采用3種紅藍光組合LED燈補光，豆角的壯苗指數(shù)均有所提高，但是與對照沒有顯著的差異，其中8R2B處理下，壯苗指數(shù)最高，達到了0.005 6。

2.3 ?LED補光對茄子幼苗生長的影響

從表3可看出，3個不同的紅藍光組合LED燈均有效地提高了茄子幼苗的鮮重、苗高、地上部分干物質(zhì)和地下部分干物質(zhì)積累、葉綠素含量以及根系活力，且與對照的差異均達到顯著水平。而8R2B處理下，茄子幼苗的莖粗達到最粗，且與其他處理以及對照之間的差異達到顯著水平，對照莖粗最小。隨著藍光比例的增加，茄子幼苗的苗高逐漸增高，鮮重，地上部分干重逐漸增加，根系活力逐漸提高。從圖1-C可看出，采用3種紅藍光組合LED燈補光，茄子的壯苗指數(shù)均有所提高，其中7R3B、8R2B處理與對照存在顯著的差異，在8R2B處理下，壯苗指數(shù)達到最高值（0.005 3）。

2.4 ?LED補光對辣椒幼苗生長的影響

從表4看出，3個不同的紅藍光組合LED燈均有效地提高了辣椒幼苗的鮮重、苗高、地上部分干物質(zhì)和地下部分干物質(zhì)積累、葉綠素含量以及根系活力，且與對照的差異均達到顯著水平。隨著紅光比例的增加，地上部分干物質(zhì)積累增加，莖粗逐漸增粗;隨著藍光比例的增加，辣椒幼苗的根系活力逐漸增加。從圖1-D可看出，采用3種紅藍光組合LED燈補光，茄子的壯苗指數(shù)均有所提高，與對照均有顯著的差異，且隨著紅光比例的增加，辣椒育苗的壯苗指數(shù)逐漸提高，在9R1B處理下，壯苗指數(shù)達到最高值（0.001 97）。

3 ?討論與結(jié)論

健壯的幼苗對于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的蔬菜具有決定性的作用，在多陰雨的冬春季節(jié)進行蔬菜育苗常因缺光而導(dǎo)致弱苗，影響蔬菜的生長發(fā)育，進而影響到當(dāng)?shù)厥卟说墓?yīng)。許多研究表明，不同比例的紅藍光組合LED燈對蔬菜的形態(tài)建成及生理特性具有顯著的影響，高藝等[6]研究不同紅藍光比例的LED燈對蔬菜育苗的影響，發(fā)現(xiàn)8R1B處理下，絲瓜幼苗的莖粗、全株鮮重、地上部鮮重顯著高于其他處理，且壯苗指數(shù)最大;謝景等[14]研究不同光質(zhì)LED燈對黃瓜幼苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)8R1B處理下，黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積、壯苗指數(shù)、地上部和全株鮮質(zhì)量均顯著高于6R3B及6R2G1B 2個處理，而6R3B處理下黃瓜幼苗根系活力顯著高于其他處理。本研究利用了3個不同組合的紅藍光對苦瓜、豆角、辣椒和茄子育苗進行了補光試驗，發(fā)現(xiàn)不同比例的紅藍光組合補光對這4種蔬菜育苗產(chǎn)生了不同程度的影響，其中，對苦瓜和豆角的形態(tài)指標及生理指標有一定的影響，但對其壯苗指數(shù)沒有產(chǎn)生顯著的促進效應(yīng);對辣椒和茄子每個檢測的形態(tài)指標及生理指標均有影響，且多數(shù)指標與自然光相比差異顯著，對其壯苗指數(shù)也具有顯著的促進效應(yīng)。可見不同的蔬菜種類對于補光效應(yīng)的響應(yīng)特點不同。

本研究中設(shè)置了紅藍光比例（R/B）7/3、8/2、9/1 3個處理，隨著R/B值的增加，豆角的株高增加，豆角和辣椒的地上部分干物質(zhì)積累增加，苦瓜及豆角的葉綠素含量增加，這與聞婧等[15]研究不同R/B值對黃瓜幼苗生長發(fā)育指標的調(diào)節(jié)的趨勢較為一致。同時，研究也發(fā)現(xiàn)隨著R/B值的增加，茄子的株高逐漸降低，茄子的地上部分干物質(zhì)降低，苦瓜和茄子的鮮物質(zhì)積累降低，可見不同蔬菜種類對R/B值的響應(yīng)特點不一致。許多研究認為藍光有利于莖的橫向加粗[16-17]，也有研究發(fā)現(xiàn)紅藍光組合有效提高了莖粗[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，一定比例的紅藍光組合可以有效提高辣椒、茄子的莖粗，隨著R/B值的增加，辣椒的莖粗增加，可見在一定的紅藍光比例下，紅光也有利于植物莖的加粗。

植物的根系作為植物的重要營養(yǎng)器官，與地上部分的生長關(guān)系密切，較高的根系活力有利于植物體內(nèi)同化物質(zhì)的積累轉(zhuǎn)化及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用[19-20]，因此其活性的高低直接影響地上部的生長發(fā)育及形態(tài)建成。本研究中，8R2B補光處理對豆角幼苗根系活力具有顯著的提高效應(yīng)，8R2B和9R1B補光處理對苦瓜幼苗根系活力具有顯著的提高效應(yīng)，7R3B、8R2B和9R1B補光處理對辣椒幼苗根系活力具有顯著的提高效應(yīng)，7R3B、8R2B和9R1B補光處理對茄子幼苗根系活力具有顯著的提高效應(yīng);同時發(fā)現(xiàn)隨著藍光比例的增加，茄子和辣椒的根系活力逐漸提高，可見在一定紅藍光比例范圍內(nèi)，藍光有利于提高辣椒和茄子幼苗的根系活力，這與前人的研究結(jié)論較為一致[3，21]。

光合色素含量可以反映植物光合能力，光合色素含量的增加有利于植物吸收更多的光能。前人研究結(jié)果表明，藍光促進油麥菜[22]、番茄[23]等葉片葉綠素含量的增加，黃瓜幼苗的葉綠素含量隨著紅光比例的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢[15]，擬南芥葉綠素a、b含量隨著紅藍光比例的升高有降低的趨勢[24]。本研究中，在最高的藍光比例（7R3B）處理下，茄子的葉綠素含量最高;隨著紅光比例的增加，苦瓜和豆角葉片葉綠素含量逐漸增加;而辣椒葉片的葉綠素含量在3個紅藍光組合處理下幾乎沒有差異?？梢?，光質(zhì)對不同種類的蔬菜葉綠素含量的影響不同，這可能與植物內(nèi)部相應(yīng)的光受體調(diào)控作用有關(guān)。

根據(jù)前人研究，不同LED光質(zhì)對植物不同內(nèi)源激素的含量有著不同的影響[25]，且不同的LED光照強度和光照時間對植物的形態(tài)建成有一定的影響[26-27]。本研究中，在多陰雨天氣的季節(jié)，利用不同比例紅藍光組合的LED燈進行補光，對辣椒和茄子培育壯苗具有顯著的促進作用，對苦瓜和豆角培育壯苗具有一定的促進作用，但是效果不顯著，原因可能是不同光質(zhì)對不同蔬菜的內(nèi)源激素調(diào)節(jié)作用不同，或者試驗中的補光強度及時間尚不適宜，具體原因有待進一步的研究。

參考文獻

[1] 譚亮萍， 戴雄澤， 馬艷青， 等. 湖南低溫陰雨寡日照條件下茄果類蔬菜育苗的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 寧波農(nóng)業(yè)科技， 2013（1）： ? ?29-31.

[2]杜洪濤， 劉世琦， 蒲高斌. 光質(zhì)對彩色甜椒幼苗生長及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]. 華北農(nóng)學(xué)報， 2005， 14（1）： 41-45.

[3] 蒲高斌， 劉世琦， 劉 ?磊， 等. 不同光質(zhì)對番茄幼苗生長和生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報， 2005， 32（3）： 420-425.

[4]徐景致， 李同凱， 葛大勇， 等. 植物生長發(fā)育對光波段選擇性吸收的研究進展[J]. 河北林果研究， 2002， 17（2）： 180-184.

[5] Schuerger A C， Brown C S， Stryjewski E C. Anatomical features of pepper plants（Capsium annuum L.）grown under red Light emitting diodes supplemented with blue or far-red light[J]. Annals of Botany， 1997， 79（3）： 273-282.

[6]高 ?藝， 劉厚誠， 董 ?皓， 等. 不同光質(zhì)LED燈對絲瓜幼苗生長的影響[C]//中國園藝學(xué).中國園藝學(xué)會設(shè)施園藝分會2013年年會· 蔬菜優(yōu)質(zhì)安全生產(chǎn)技術(shù)研討會暨現(xiàn)場觀摩會論文摘要集. 廣州： 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2013： 7.

[7]鄭胤建， 汪玉潔， 蘇 ?蔚， 等. 不同光質(zhì)LED燈對紅豆芽苗菜生長和品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（園藝溫室）， 2013（9）：38-40.

[8] 崔 ?瑾， 馬志虎， 徐志剛， 等. 不同光質(zhì)補光對黃瓜、辣椒和番茄幼苗生長及生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報， 2009， 36（5）： 663-670.

[9]申寶營， 丁為民， 惠 ?娜， 等. 夜間補光對黃瓜幼苗形態(tài)的調(diào)節(jié)與補光方式的確定[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報， 2014， 45（6）： 296-302.

[10] 黃丹丹， 張士秀， 賈淑霞， 等. LED補光對番茄光合特性的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報， 2014， 30（22）： 102-108.

[11]李海達， 吉家曾， 鄭桂建， 等. 不同LED補光光源對櫻桃番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2014（14）： 37-40， 46.

[12]張振賢， 王培倫， 劉世琦， 等. 蔬菜生理[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)科技出版社， 1993： 38- 39.

[13] 李合生. 植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M]. 北京： 高等教育出版社， 1999： 119-205.

[14]謝 ?景， 劉厚誠， 宋世威， 等. 不同光質(zhì)燈對黃瓜幼苗生長的影響LED[J]. 長江蔬菜， 2012（6）： 23-25.

[15]聞 ?婧， 楊其長， 魏靈玲， 等. 不同波峰的LED紅藍光質(zhì)組合對黃瓜苗生長和光合特性的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2013， 29（3）： 619-625.

[16] 唐大為， 張國斌， 張 ?帆， 等. LED光源不同光質(zhì)對黃瓜幼苗生長及生理生化特性的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2011， 46（1）： 44-48.

[17]劉 ?媛， 李 ?勝， 馬紹英， 等. 不同光質(zhì)對葡萄試管苗離體培養(yǎng)生長發(fā)育的影響[J]. 園藝學(xué)報， 2009， 36（1）： 1 105-1 112.

[18]曹 ?剛， 張國斌， 郁繼華， 等. 不同光質(zhì)LED光源對黃瓜苗期生長及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013， 46（6）： 1 297-1 304.

[19] Ye B X， Mao D C， Liu X C. Study on the correlation of root activity and photosynthetic rate in the later growth duration of super-wheat[J]. Plant Physiology， 2005， 4： 15-18.

[20] Matsuda H， Mori S， Fujii H， et al. Photosynthetic rate and root activity of rice plant with reference to application rate o f top dressed[J]. Japanese Journal of Soil Science and Plant Nutrition， 2001， 72： 667-672.

[21]閆萌萌， 王銘倫， 王洪波， 等. 光質(zhì)對花生幼苗根系生長與根系活力的影響[J]. 農(nóng)學(xué)學(xué)報， 2013， 3（8）： 17-20.

[22]唐永康， 郭雙生， 艾為黨， 等. 不同比例紅藍LED光照對油麥菜生長發(fā)育的影響[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程， 2010， 23（3）： 206-212.

[23]張 ?歡， 徐志剛， 崔 ?瑾， 等. 光質(zhì)對番茄和萵苣幼苗生長及葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報， 2010， 21（4）： 959-965.

[24]劉 ?穎， 林 ?娟， 周小麗. LED光照對擬南芥葉綠素含量和根生長發(fā)育的影響[J]. 復(fù)旦學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2013， 52（6）： 762-767.

[25] 蘇娜娜， 鄔 ?奇， 崔 ?瑾. LED單色光質(zhì)對黃瓜幼苗葉片和下胚軸中內(nèi)源激素含量的影響[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報， ?2014， 20（1）： 45-49.

[26]丁娟娟， 楊振超， 王鵬勃， 等. LED光強對不結(jié)球小白菜生長與光合特性的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2015， 43（3）： 1-6.

[27] 毛金柱， 邱 ?權(quán)， 張 ?芳， 等. LED光源下不同光照時間對生菜生長的影響[J]. 農(nóng)機化研究， 2014（3）： 141-145.