不同色光對(duì)南板藍(lán)生長的影響

周勁松，趙東興，陳林楊

(云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南河口 661300)

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不同色光對(duì)南板藍(lán)生長的影響

周勁松，趙東興，陳林楊

(云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南河口 661300)

摘要[目的]了解紅、綠、藍(lán)3種不同基礎(chǔ)色調(diào)的光對(duì)南板藍(lán)生長的影響。[方法]運(yùn)用易得到的材料自制濾光設(shè)備，采用不同光質(zhì)的色光照射南板藍(lán)，研究自然日光與紅、綠、藍(lán)3種色光對(duì)南板藍(lán)生長的影響。[結(jié)果]紅光最有利于種子發(fā)芽，自然日光次之，再次藍(lán)光，綠光最后；生長量總體上以紅光照射最大，自然日光次之，藍(lán)光再次，綠光最后；定性比較葉面積大小順序?yàn)樽匀蝗展庹丈洹⑺{(lán)光照射、紅光照射、綠光照射；平均總分枝數(shù)大小排序?yàn)榧t光照射、藍(lán)光照射、自然日光照射、綠光照射。[結(jié)論]不同的色光對(duì)植物不同部分的形成和生長影響不同，對(duì)植物內(nèi)部不同的生化反應(yīng)影響也不同，有針對(duì)地根據(jù)植物的現(xiàn)狀進(jìn)行光照干預(yù)調(diào)節(jié)，補(bǔ)充實(shí)際中自然光照的缺陷，才能促進(jìn)植物更好地生長。

關(guān)鍵詞色光；南板藍(lán)；生長；影響

南板藍(lán)根是我國華南與西南地區(qū)的傳統(tǒng)地道藥材，也是年消耗量巨大的大宗藥材，在近十幾年來的疫情(如“非典”、“禽流感”、“甲型流感”等)中被發(fā)現(xiàn)具有較好的抗病毒效果。南板藍(lán)主要治療瘟毒發(fā)斑、活絳紫暗、爛喉丹腐、痄腮、喉痹、瘡腫、癰腫等癥。研究發(fā)現(xiàn)，南板藍(lán)根具有良好的抗病毒作用，其獨(dú)特療效在抗病毒方面優(yōu)于北板藍(lán)根[1]。經(jīng)本草考證，認(rèn)為爵床科植物馬藍(lán)[Baphicacanthuscusia(Ness)Bremek]，即《本草綱目》所載“蘭根”，是板藍(lán)根的原植物之一[2]。

高等綠色植物生長發(fā)育的生化反應(yīng)主要取決于光照。植物生長主要依靠波長范圍在380～760 nm的可見光，紅外與紫外波長的光對(duì)植物主要是負(fù)作用。隨著近年來臭氧層變薄，霧霾產(chǎn)生，到達(dá)地面的光質(zhì)(光譜組成)比以前有了很大改變。隨著一天中太陽高度的變化和陰晴風(fēng)雨的交替，照射植物的光質(zhì)也變化多端，早晚紅光較多，陰天藍(lán)光較多。對(duì)光質(zhì)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究多集中在紅、藍(lán)、綠3種基礎(chǔ)色調(diào)波長的光，紅光有利于植物生長、發(fā)芽、開花、結(jié)果，在植物增色中起著主導(dǎo)作用，使氣孔張開，促進(jìn)植物光合作用；藍(lán)光促進(jìn)氣孔張開[3]，增強(qiáng)葉綠體的活動(dòng)，防止植物徒長，抑制光合作用；綠光卻閉合氣孔，抑制植物生長。由于目前針對(duì)不同色光對(duì)南板藍(lán)生長影響的研究較少，筆者研究了紅、綠、藍(lán)3種不同基礎(chǔ)色調(diào)的光對(duì)南板藍(lán)生長的影響，以期為南板藍(lán)栽培提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料南板藍(lán)種子購自藥材市場，選取飽滿、均勻的種子供試。選用紅、黃、藍(lán)色塑料薄膜獲得3種基礎(chǔ)光質(zhì)的色光。太陽光照射紅色塑料薄膜透射綠光，黃色塑料膜透射藍(lán)光，藍(lán)色塑料膜透射紅光。

1.2試驗(yàn)地概況試驗(yàn)在云南省河口縣沙壩的基礎(chǔ)試驗(yàn)地進(jìn)行，紅河從地旁邊流經(jīng)，排灌方便，土壤為紅河的沖積砂壤，肥力中等，肥力狀況：有機(jī)質(zhì)38.40 g/kg，全氮1.10 g/kg，水解氮94.80 mg/kg，全磷0.43 g/kg，有效磷18.90 mg/kg，全鉀11.70 g/kg，速效鉀153.30 mg/kg，交換鈣856.00 mg/g，交換鎂100.10 mg/kg，有效銅2 021.00 mg/kg，有效鐵39.80 mg/kg，有效錳18.80 mg/kg，有效鋅1.76 mg/kg，pH 5.2。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：處理A為無塑料薄膜覆蓋(CK)；處理B為藍(lán)色塑料薄膜覆蓋，透射紅光；處理C為紅色塑料薄膜覆蓋，透射綠光；處理D為黃色塑料薄膜覆蓋，透射藍(lán)光。每個(gè)處理種植100株，制作4塊條狀平畦，長11.0 m，寬1.0 m，對(duì)應(yīng)4個(gè)處理。

1.4試驗(yàn)方法2015年4月8日制作4塊并排條狀平畦，分為A、B、C、D，兩畦邊沿之間留2.0 m的間距，使用旋耕機(jī)深翻平畦需30 cm以上，并快速打碎土壤。按株行距25 cm×40 cm挖穴深2 cm，每塊平畦挖穴100個(gè)，按25行每行4個(gè)穴挖。4月10日用水浸泡種子，浸泡2 h，泡后撈起晾干水即播種，處理后的種子播入平畦，每穴放3粒種子，細(xì)土覆蓋略高于地面1～2 cm，剩余種子回收。種罷后，B、C、D搭支架托塑料薄膜，然后覆蓋對(duì)應(yīng)顏色的薄膜，薄膜離地1.5 m，四周邊沿超出種植平畦邊沿0.5 m以上，確保不同太陽高度的日光都是透過彩色薄膜照射3個(gè)處理南板藍(lán)，并且3個(gè)處理四周通風(fēng)，薄膜不落地。

出苗后第16天定苗，每穴保留生長量最大的1株，拔出的苗移栽其他地方。每個(gè)處理的苗選10株掛牌標(biāo)記，要求選出的共40株生長量接近，用于研究后續(xù)的不同色光對(duì)植物生長的影響，除草和澆水根據(jù)具體情況開展，在6、9月各施肥1次，施加腐熟的家禽、畜糞便為肥。

1.5調(diào)查方法

1.5.1發(fā)芽情況調(diào)查。從種下后第2天開始到第15天，每天記錄發(fā)芽情況，以芽長到種子長度的50%為發(fā)芽，發(fā)芽指標(biāo)以發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)活力指數(shù)為參考[4]。

式中，Gt指在一定時(shí)間內(nèi)的發(fā)芽數(shù)；Dt指發(fā)芽的時(shí)間15d。

1.5.2株高和產(chǎn)量調(diào)查。于2015年12月20日收獲南板藍(lán)，收獲后對(duì)掛牌的4組40株測(cè)量株高、地上部分(包括莖、葉)、地下部分(包括地下莖、根)，取平均值。挖根時(shí)注意把根完整挖出。

1.5.3葉面積測(cè)量。從掛牌的4組40株，每株從莖中部取形態(tài)完整完全展開的4片葉片測(cè)定，按照東、南、西、北4個(gè)方向選取。運(yùn)用剪紙稱量法，將葉片整齊的剪去葉柄后展開平放在質(zhì)地均勻的A4紙上，固定好葉片不要滑動(dòng)，沿葉片準(zhǔn)確描出葉片形狀并剪下葉片紙樣，稱量每個(gè)處理的所有葉片紙樣后取平均值。稱量100cm2紙樣的質(zhì)量，按葉面積=葉片樣紙的平均質(zhì)量/100cm2紙樣的質(zhì)量×100粗略計(jì)算葉面積。

1.5.4平均分枝情況調(diào)查。出苗第16天定苗掛牌后，每個(gè)月的26日調(diào)查統(tǒng)計(jì)總分枝情況，取平均值。

2結(jié)果與分析

2.1發(fā)芽情況由表1可知，紅光照射處理與自然光照射的各項(xiàng)指標(biāo)都要高于另外2種處理，A、B二者數(shù)據(jù)接近，C、D二者數(shù)據(jù)接近，從發(fā)芽勢(shì)可以了解到A、B處理的發(fā)芽峰值要提前于C、D處理，其他3個(gè)指標(biāo)顯示A、B處理在發(fā)芽的數(shù)量和發(fā)芽的速度上都高于C、D處理。發(fā)芽階段對(duì)光質(zhì)無特別要求，但紅光具有熱效應(yīng)，A、B處理的光照射在土壤表層的溫度高于C、D處理，南板藍(lán)種子埋藏淺，易感受到，在其他條件同等情況下溫度成為促進(jìn)種子發(fā)芽的明顯因素。

表1　不同光質(zhì)色光照射的發(fā)芽情況

2.2株高和產(chǎn)量由表2可知，紅光在生長量上處于領(lǐng)先地位，處理C所有指標(biāo)均落后，株高大小順序?yàn)樘幚鞡、處理A、處理D、處理C；莖葉干重大小順序?yàn)樘幚鞡、處理A、處理D、處理C；地下莖及根干重大小順序?yàn)樘幚鞤、處理B、處理A、處理C。紅光有利于光合作用促進(jìn)植物生長，光合作用所需的葉綠素則要在藍(lán)光下形成而藍(lán)光又抑制光合作用，處理B中除主要的透射紅光外，也接受到來自于空氣折射和地面漫反射的藍(lán)光合成葉綠素，所以光合作用促進(jìn)植物長勢(shì)比較突出。D處理的植物光合作用的光質(zhì)來源于空氣折射和地面放射的紅光，但不如自然白光搭配的長勢(shì)好。

表2不同光質(zhì)色光照射的南板藍(lán)生長量

Table 2Growth ofB.cusiaunder the irradiation by colored light with different light qualities

處理Treatment株高Plantheightcm莖葉干重Dryweightofstemsandleaves∥g地下莖及根干重Dryweightofundergroundstemsandroots∥gA(CK)9746636B(紅光)10548242C(綠光)6233127D(藍(lán)光)8645745

2.3葉面積葉片顏色目測(cè)從深到淺排列為處理B、處理D、處理A、處理C。結(jié)果表明，無處理的自然日光照射的葉面積(81.0 cm2)最大，藍(lán)光(葉面積48.0 cm2)比紅光(葉面積46.2 cm2)更有利于葉片生長，綠光(葉面積38.5 cm2)關(guān)閉葉片氣孔阻礙了葉片與外界物質(zhì)的交換，抑制植物生長。

2.4平均分枝情況由圖1可知，定植后的第1個(gè)月植物分枝大致相同，6月后溫度升高，植物分枝加快，7～9月當(dāng)?shù)剡M(jìn)入雨季，雨水充沛，但陰雨天相對(duì)增多，日照減少，并且云層厚的天氣藍(lán)綠光易到達(dá)地面，抑制植物生長，在有限的晴天處理B透射紅光促進(jìn)植物生長，處理B分枝速度遠(yuǎn)快于其他3個(gè)處理。10～12月天氣轉(zhuǎn)晴，日照充足，當(dāng)?shù)販囟仍?5～25 ℃變化，分枝快速增加。平均總分枝數(shù)大小排序?yàn)樘幚鞡、處理D、處理A、處理C。

圖1　不同光質(zhì)色光照射的平均總分枝數(shù)Fig.1　Average total branch number of under the irradiation by colored light with different light qualities

3結(jié)論與討論

該研究表明，光是植物生長的所有條件中最重要的部分，光為光合作用固定碳提供能量，為水分和營養(yǎng)物質(zhì)交換提供動(dòng)力，但不同的色光對(duì)于植物不同部分的形成和生長影響不同，對(duì)植物內(nèi)部不同的生化反應(yīng)影響也不同，應(yīng)人為地根據(jù)植物的現(xiàn)狀進(jìn)行光照干預(yù)調(diào)節(jié)，補(bǔ)充實(shí)際中自然光照的缺陷，從而促進(jìn)植物更好地生長[5]。

光照必須和其他條件有機(jī)地結(jié)合，和肥料、水、空氣達(dá)到最適合植物生長的平衡點(diǎn)，才有利于植物生長。土壤肥力的高低決定了作物生長的營養(yǎng)源優(yōu)劣，但作物必須通過光把肥料聯(lián)系起來，只有當(dāng)光肥耦合時(shí)，作物產(chǎn)量才能最高。北方耕地黑壤的肥力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于南方的磚紅壤，然而作物的長勢(shì)、產(chǎn)量落后于南方的原因之一就是北方土肥光“瘦”，南方土瘦光“肥”。土壤的肥力可以利用現(xiàn)代工業(yè)化的成果大規(guī)模地改造，并且操作方便、持續(xù)時(shí)間長，而光照方面的改造受很多條件的限制，目前還多集中在實(shí)驗(yàn)室和示范園。紅光有利于光合作用促進(jìn)植物生長，光合作用所需的葉綠素則要在藍(lán)光下形成，而藍(lán)光又抑制光合作用，只有二者合理復(fù)合才能得到最適合植物生長的光質(zhì)，單一色光無法滿足植物健康的生長[5]。

在有限的日光照射范圍內(nèi)，光質(zhì)對(duì)植物影響的研究應(yīng)集中到光質(zhì)調(diào)節(jié)光合作用的機(jī)理、光質(zhì)對(duì)碳代謝的調(diào)節(jié)、光質(zhì)對(duì)蛋白及基因表達(dá)的調(diào)節(jié)[6]，但目前對(duì)高等植物的研究較少。為滿足社會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全的期望，逐漸減小石油、化學(xué)對(duì)農(nóng)業(yè)的影響，積極挖掘開發(fā)物理因素來提升農(nóng)業(yè)的品質(zhì)與產(chǎn)值已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主流發(fā)展方向，把光、電、磁、原子技術(shù)開發(fā)運(yùn)用到農(nóng)業(yè)中，從選種、育種、栽培、植保、倉儲(chǔ)、保鮮、加工等環(huán)節(jié)幾乎都是研究的主要方向。

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作者簡介周勁松(1982- )，男，云南蒙自人，助理研究員，碩士，從事藥用植物研究。

收稿日期2016-03-14

中圖分類號(hào)S 501

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)15-010-02

Effects of Different Colored Lights on the Growth ofBaphicacanthuscusia(Ness) Bremek

ZHOU Jin-song, ZHAO Dong-xing, CHEN Lin-yang

(Honghe Research Institute of Tropical Agriculture, Hekou,Yunnan 661300)

Abstract[Objective] To understand the effects of three different basic color light of red, green and blue on the growth of Baphicacanthus cusia (Ness) Bremek. [Method] The filter equipment was made by ourselves using the materials easily got. Effects of natural sunlight and three color lights (red, blue and green) on the growth of B. cusia were researched. [Result] Red light was the most beneficial to seed germination, followed with natural sunlight; blue took the third place, and green was the last. Growth rate beamed by red light was the largest, followed with natural sunlight; blue took the third place, and green was the last. After qualitative comparison of leaf area, the order was natural sunlight irradiation>blue light irradiation>red light irradiation>green light irradiation. The order of average total branch number was red light irradiation> blue light irradiation>natural sunlight irradiation>green light irradiation. [Conclusion]Different color lights have different effects on the forming and growing of different plant parts, as well as on the biochemical reactions in plants. Light interference adjustment according to the current status of plant can offset the natural light deficiency, and promote the better growth of plants.

Key wordsColored light; Baphicacanthus cusia (Ness) Bremek; Growth; Influence