不同LED光源對(duì)西瓜苗生長發(fā)育的影響

黃雯，魏猷剛，甘小虎，胡靜，徐明喜，閻慶久，張艷雙

(南京市蔬菜科學(xué)研究所，江蘇 南京 210000)

西瓜因其汁多味甜深受廣大民眾歡迎，栽培面積逐年增加，相應(yīng)地，西瓜幼苗市場(chǎng)需求量同步升高。西瓜育苗相較于其他瓜類植物難度較大，因其在生長發(fā)育過程中極易發(fā)生下胚軸徒長的現(xiàn)象，形成高腳苗，導(dǎo)致西瓜苗羸弱，影響后期的生長，且不利于長途運(yùn)輸，降低了育苗企業(yè)的銷售半徑。

植株在生長發(fā)育過程中，光是主要的環(huán)境因子之一[1]。西瓜育苗期間如遇持續(xù)性低溫寡照，將會(huì)普遍出現(xiàn)高腳苗，嚴(yán)重的甚至造成僵苗、死苗，給育苗企業(yè)及瓜農(nóng)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。補(bǔ)光技術(shù)在植物育苗上的應(yīng)用由來已久[2]，白熾燈、高壓鈉燈、熒光燈是目前用于植物生產(chǎn)的主要人工光源，此三種光源均為熱光源，在發(fā)光的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，需距離植物較遠(yuǎn)，且浪費(fèi)能源。近年來一種新型的人工光源發(fā)光二極管(light-emitting diodes，LEDs)受到越來越多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的關(guān)注，其優(yōu)點(diǎn)突出，如體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長、光效率高、能耗小、節(jié)能環(huán)保、安全可靠及發(fā)熱量少，可近距離照射而不會(huì)灼傷植物，其還可按需進(jìn)行組合從而獲得純正單色光與復(fù)合光譜，光能有效利用率可達(dá)80%以上[3]，在設(shè)施栽培中的運(yùn)用越來越多[4]。目前國內(nèi)外已有大量關(guān)于LED光源應(yīng)用于園藝植物育苗的報(bào)告，如白菜[5-6]、甘藍(lán)[7-8]、甜瓜[9]、黃瓜[10-12]、番茄[13-17]、瓠瓜[18]，各專家普遍認(rèn)為選用合適的LED光源可顯著提高植株幼苗質(zhì)量，在西瓜上也已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展[3,19-20]。目前所見報(bào)道中，在西瓜育苗上LED光源光質(zhì)的選擇多以紅藍(lán)光為主，尚未見LED全光譜光源在西瓜育苗上的應(yīng)用，本試驗(yàn)選擇了白光、紅光以及白紅復(fù)合光作為試驗(yàn)處理，以探究白光對(duì)西瓜幼苗生長發(fā)育產(chǎn)生的影響，以期為西瓜育苗光環(huán)境調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2018年下半年在南京市蔬菜科學(xué)研究所進(jìn)行，供試西瓜品種為蘇蜜8號(hào)。

1.2 方法

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，T1、T2、T3為LED植物燈照射，CK為熒光燈照射，每處理50棵西瓜嫁接苗，重復(fù)試驗(yàn)3次。T1為白紅混合光，白光和紅光的比例為10∶1，T2為紅光，T3為白光，紅光波長650 nm，白光色溫4 600 K。試驗(yàn)期間各處理光量子通量均設(shè)置為(120±5)μmol·m-2·s-1，光周期12 h，每天6:00—18:00對(duì)西瓜苗進(jìn)行光照處理，日間(6:00—18:00)氣溫均維持在(25±1)℃，夜間(18:00—6:00)溫度維持在(14±1)℃，空氣濕度維持在60%～80%，50 d后出苗。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

于出苗當(dāng)日測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。測(cè)定全株高度、下胚軸長度、下胚軸絕對(duì)生長速率、植株粗度、植株鮮重、植株干重、植株根冠比、植株壯苗指數(shù)、最大葉葉面積、單株葉面積、根系活力、根體積、根系總長度、根系投影面積、根系表面積、根系平均直徑、根尖數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用SAS軟件的ANOVA過程處理，顯著性檢驗(yàn)采用鄧肯式新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長速率

由表1可見，各處理之間有明顯差異，T3植株生長最為緩慢，其下胚軸絕對(duì)生長速率僅為0.7 mm·d-1，比T2、T3和CK低25.2%、47.7%和50.4%，在出苗時(shí)植株高度和下胚軸高度分別為5.2 cm和3.4 cm，顯著低于其他各處理，植株高度分別比T2、T3和CK低28.6%、45.7%和42.2%，下胚軸高度分別比T2、T3和CK低24.9%、47.7%和50.2%，無明顯徒長現(xiàn)象。T2和CK高度生長指標(biāo)差異不顯著，T2植株高度比CK略高，但其下胚軸高度低于CK，CK植株呈現(xiàn)下胚軸明顯徒長，其下胚軸絕對(duì)生長速率高達(dá)1.4 mm·d-1。在植株的粗度方面，各處理的粗度之間差異較明顯，其中以接穗高度最低的T3最粗，比高度最高的T2粗了26.3%，比CK粗了44.7%，CK植株整體呈現(xiàn)出又高又細(xì)的狀態(tài)。從高度和粗度的數(shù)據(jù)可見，T3處理呈現(xiàn)出矮壯的狀態(tài)。

表1 不同光源對(duì)西瓜苗植株生長速率的影響

注：同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。同表2～3。

2.2 植株重量及壯苗系數(shù)

由表2可見，各處理之間的植株鮮重及植株干重差異均較為明顯，T3的植株鮮干重均最高，分別為2.82 g和0.384 g，顯著高于CK，CK僅為1.92 g和0.225 g，T3比CK分別高46.8%和70.7%。由壯苗指數(shù)的分析結(jié)果可見，T3的植株最為健壯，壯苗指數(shù)高達(dá)0.72，顯著高于其他各處理，分別高33.3%、63.6%和157.0%。

2.3 葉片及根系生長

由表3可知，出苗之日各處理植株的葉片數(shù)為4～5片，總?cè)~面積和最大葉的葉面積均存在較大差異，采用LED光源處理的植株葉片均較為發(fā)達(dá)，其中T3的最大葉葉面積最高，T2的總?cè)~面積最高，葉片數(shù)最多。葉色最深。CK的地上部分生長較弱，葉片最少且較薄，葉色淡，總?cè)~面積最小，其最大葉葉面積最小。T3的最大葉葉面積為32.39 cm2，比CK高80.5%，T2的總?cè)~面積為85.74 cm2，比CK高71.2%。

表3 不同光源對(duì)西瓜苗葉片及根系生長情況的影響

在根系生長方面，T3的根系最為發(fā)達(dá)，根系活力最強(qiáng)，由表3可見，根系各項(xiàng)指標(biāo)與其他各處理之間的差異非常明顯，其中根系活力、根體積、根系總長度、根系投影面積、根系表面積以及根尖數(shù)量等幾項(xiàng)指標(biāo)均顯著高于其他各處理。T3處理根系活力高達(dá)114.41 μg·g-1·h-1，比T1、T2和CK分別高了21.0%、40.4%和93.6%；根體積比T1、T2和CK分別高了11.5%、38.8%和88.9%；根系總長度比T1、T2和CK分別高了 24.4%、52.8%和105.8%；根系投影面積比T1、T2和CK分別高了20.3%、50.3%和122.1%；根系表面積比T1、T2和CK分別高了20.3%、50.3%和127.6%；根系平均直徑比T1、T2和CK分別高了2.1%、2.3%和4.7%；根尖數(shù)量比T1、T2和CK分別高了72.95%、100.2%和11.7.7%。各處理間的根冠比也存在一定差異，T3的根冠比最高，其與T1之間差異不顯著，但顯著高于T2和CK，進(jìn)一步證明了T3植株根系發(fā)達(dá)，植物健壯。

3 小結(jié)與討論

不同的光質(zhì)對(duì)植物的生長發(fā)育、光合特性、產(chǎn)量以及產(chǎn)品品質(zhì)均有不同程度的影響[21-26]。早在1991年Bula等[27]首先提出光譜范圍400～700 nm，即藍(lán)光、綠光和紅光為植物的最大光譜敏感區(qū)。近年來已有不少關(guān)于紅藍(lán)光對(duì)植物幼苗生長發(fā)育影響的報(bào)道，一般認(rèn)為紅光有促進(jìn)幼苗莖伸長的作用，而藍(lán)光則抑制莖的伸長[28]，本試驗(yàn)中T2處理為紅光，該處理下的植株地上部分發(fā)達(dá)，葉片多且單株葉面積大，株高以及下胚軸最長，表明了紅光可促進(jìn)植物生長，促進(jìn)莖的伸長，與前人研究結(jié)果一致。

根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的器官，根系的生長情況在一定程度上可以直接影響植株地上部的生長發(fā)育情況和營養(yǎng)吸收能力，幼苗根系的生長情況還會(huì)影響到幼苗定植后緩苗期的長短，故根系是否強(qiáng)健是判斷種苗質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。很多學(xué)者認(rèn)為比例恰當(dāng)?shù)募t藍(lán)復(fù)合光可促進(jìn)地下部根系的發(fā)育，更容易育成壯苗，鄭冬梅等[7]報(bào)道采用紅藍(lán)比4∶1的光源照射紫甘藍(lán)幼苗，根鮮重、根體積、根總表面積和根投影面積均最大，壯苗效果最為顯著；董飛等[16]研究認(rèn)為，紅藍(lán)比3∶1光源處理的根系活力最高，最有利于培育櫻桃番茄壯苗。在西瓜育苗上李小娥等[19]經(jīng)試驗(yàn)研究，紅藍(lán)光比7∶3的組合光源能夠明顯提高西瓜幼苗種苗質(zhì)量，該處理下西瓜幼苗植株矮壯且根系發(fā)達(dá)。然而眾所周知，藍(lán)光對(duì)人眼會(huì)造成一定的危害，如長期在藍(lán)光下操作作業(yè)對(duì)身體難免造成傷害，故本試驗(yàn)嘗試舍棄藍(lán)光，選用全光譜LED光源作為其中一個(gè)試驗(yàn)照明材料，結(jié)果表明，該處理(T3)西瓜幼苗壯苗指數(shù)最高，根系發(fā)達(dá)，地上部植株矮小且粗壯，葉面積大，干物質(zhì)積累量顯著增加，符合市場(chǎng)上對(duì)于西瓜優(yōu)秀種苗的定義。目前對(duì)于作物生長所需的補(bǔ)光時(shí)長和光譜配比沒有明確的說明。因此，對(duì)于不同光質(zhì)的組合效應(yīng)和補(bǔ)光的時(shí)長是值得進(jìn)一步探索的問題。