不同光源對(duì)4種蔬菜幼苗葉綠素?zé)晒饧吧碇笜?biāo)的影響

李 符，史艷艷，米國全*，牛莉莉，唐艷領(lǐng)，孫天梅，王晉華*，李志剛，王文博

（1.鄧州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，河南 鄧州 474150；2．河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，河南 鄭州 450002；3.鄧州市構(gòu)林鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，河南 鄧州 474150）

河南省作為蔬菜生產(chǎn)大省，每年蔬菜播種面積達(dá)180萬hm2[1]，其中設(shè)施蔬菜面積接近40萬hm2[2]，由此帶動(dòng)蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。河南省作為全國設(shè)施蔬菜重點(diǎn)區(qū)域，冬季日照百分率只有45%～60%[3]，低溫寡照是冬春季節(jié)溫室大棚蔬菜育苗經(jīng)常遇到的問題，已成為蔬菜幼苗生長的重要制約因素。光合作用是對(duì)低溫弱光反應(yīng)最敏感的生理過程之一。植物光能利用的量子效率是光合作用研究的基礎(chǔ)，而葉綠素在植物對(duì)光能利用的過程中起著關(guān)鍵作用[4]。本研究通過比較不同光源下番茄、茄子、辣椒、黃瓜幼苗葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)和生理指標(biāo)的差異，評(píng)價(jià)不同種類蔬菜幼苗對(duì)不同光源的響應(yīng)能力，以期為不同種類蔬菜育苗期間的補(bǔ)光條件提供參考，進(jìn)而為冬春季蔬菜工廠化育苗生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

1.1.1 基質(zhì)及苗盆

試驗(yàn)所用的育苗基質(zhì)為W32優(yōu)質(zhì)混合型泥炭，由山東省壽光市天豐園藝材料廠生產(chǎn)。育苗盆規(guī)格為5 cm×5 cm，從鄭州雙橋花卉市場購買。

1.1.2 肥料

整個(gè)生育期澆灌花無缺全水溶性肥料（20-10-20＋TE無脲態(tài)氮配方，高氮高鉀型），上海永通化工有限公司生產(chǎn)。

1.1.3 供試蔬菜品種及來源

供試蔬菜有4種類型，具體品種及其來源見表1。

1.1.4 光照設(shè)備

紅藍(lán)光源為SK-1339型LED補(bǔ)光燈，由東莞生物光環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)；白光、紅光、黃光源均為歐普28W燈管。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年3—4月份在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所植物生理生化實(shí)驗(yàn)室人工氣候室中進(jìn)行。光源有白光（W）、紅光（R）、黃光（Y）和LED紅藍(lán)組合光。光源處理設(shè)為7個(gè)，各處理均使用8根燈管，燈管組合排列順序如表2，光通量（PPFD）均在距離燈管16 cm處測量。

4種蔬菜均于2018年3月20日播種，播后分別置于7個(gè)光源處理?xiàng)l件下，光周期為白天12 h，夜晚12 h，直至4月28日試驗(yàn)結(jié)束。每處理10株，3次重復(fù)。分別取4種蔬菜幼苗葉片進(jìn)行指標(biāo)測定，各處理隨機(jī)取5株。黃瓜取樣與測定日期為4月15日，番茄為4月17日，茄子和辣椒均為4月28日。苗期管理方法：幼苗子葉展平后開始澆600倍全水溶性肥，1周2次，其余澆清水保持其濕度。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 葉片光合色素含量的測定

用打孔器打6片直徑1 cm的葉圓片，放入試管中，加入10 mL 95%乙醇，避光放置至葉片組織變白。將色素提取液稀釋3倍后倒入比色皿內(nèi)，在波長665、649、470 nm下測定吸光度。通過下列公式計(jì)算各種色素含量：Ca＝13.95A665－6.88A649；Cb＝24.96A649－7.32A665；Cx·c＝（1 000 A470－2.05Ca－114.8Cb）/245。據(jù)此即可得到葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的濃度（Ca、Cb、Cx·c，mg/L），前二者之和為總?cè)~綠素的濃度。最后根據(jù)下式可進(jìn)一步求出植物組織中葉綠體色素的含量（μg/cm2）：葉綠體色素含量＝（色素的濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù)×103）/葉片面積[5]。葉片面積采用硫酸紙稱重法測定，首先將葉片輪廓畫在硫酸紙上，剪下后稱質(zhì)量，通過硫酸紙單位面積質(zhì)量換算出葉片實(shí)際葉面積。

表1 供試蔬菜品種及來源

表2 不同光源（組合）處理設(shè)計(jì)

1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定

使用FMS-1熒光儀（英國Hansatech公司）分別于試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測定葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)，包括初始熒光產(chǎn)量（Fo）、最大熒光產(chǎn)量（Fm）、穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量（Fs）、光適應(yīng)下最大熒光產(chǎn)量（Fm′）、光適應(yīng)下最小熒光產(chǎn)量（Fo′）。計(jì)算光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）：Fv/Fm＝（Fm－Fo）/Fm，實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）：ΦPSⅡ＝（Fm′－Fs）/Fm′[4]。

1.3.3 可溶性總糖含量的測定

稱取0.2 g葉片，剪碎混勻，放入刻度試管中，加入6 mL蒸餾水，塑料蓋封口，于沸水中提取30 min（提取2次）后，將提取液過濾入25 mL容量瓶中，反復(fù)漂洗試管及殘?jiān)?，定容?5 mL。用移液管吸取提取液（黃瓜和番茄為0.5 mL，茄子和辣椒為1 mL）于20 mL具塞刻度試管中，補(bǔ)充蒸餾水至2 mL，加入0.5 mL蒽酮試劑。再緩慢加入5 mL濃H2SO4，蓋上試管塞后，輕輕搖勻，再置沸水浴中5 min。冷卻至室溫后，在波長620 nm下比色，記錄吸光度。由標(biāo)準(zhǔn)線性方程y＝0.005 82x－0.006 4（R2＝0.999 5）求出可溶性總糖含量，按下式計(jì)算測試樣品的可溶性總糖含量?？扇苄蕴呛浚絒（從回歸方程求得的糖量/吸取樣品液的體積×提取液量×稀釋倍數(shù)）/（樣品鮮質(zhì)量×106）]×100%[5]。

1.3.4 可溶性蛋白含量測定

取鮮樣0.4 g，用5 mL蒸餾水研磨成勻漿后，3 000 r/min離心10 min，上清液備用。吸取一定提取液（黃瓜和番茄為0.1 mL，茄子和辣椒為0.05 mL），補(bǔ)充蒸餾水至1 mL，加入5 mL考馬斯亮藍(lán)試劑，搖勻，放置2 min待反應(yīng)完成，在595 nm下測定吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y＝0.005 99x＋0.011 38（R2＝0.995 25）。可溶性蛋白含量（mg/g）＝（C×VT）/（VS×WF×1 000），C：查標(biāo)準(zhǔn)曲線值，μg；VT：提取液總體積，mL；WF：樣品鮮質(zhì)量，g；VS：測定時(shí)加樣量，mL[5]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)，采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并運(yùn)用LSD檢驗(yàn)法進(jìn)行顯著性差異（P＜0.05）檢驗(yàn)。表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光源對(duì)不同蔬菜幼苗葉片色素含量的影響

2.1.1 不同光源對(duì)茄子幼苗葉片色素含量的影響

從表2可以看出，在茄子幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b含量中，以處理4的含量最高，處理7含量最低，各處理間差異均不顯著。在葉綠素（a＋b）含量中，以處理4含量最高，處理2—6與對(duì)照均無顯著差異，處理7含量最低，比對(duì)照減少27.1%，顯著低于對(duì)照。在類胡蘿卜素含量中，以處理4含量最高，處理4、處理5與對(duì)照無顯著差異，處理2、處理6、處理3、處理7分別比對(duì)照降低11.3%、11.3%、13.0%和29.6%，均存在顯著差異。

2.1.2 不同光源對(duì)辣椒幼苗葉片色素含量的影響

從表2可以看出，在辣椒幼苗葉片葉綠素a含量中，以處理6含量最高，處理2—6與對(duì)照均無顯著差異，處理7含量最低，比對(duì)照減少24.7%，顯著低于對(duì)照。在葉綠素b含量中，以處理3含量最高，處理7含量最低，處理2—7與對(duì)照均無顯著差異。在葉綠素（a＋b）含量中，以處理6含量最高，其次是處理3，處理2—6與對(duì)照均無顯著差異，處理7含量最低，比對(duì)照減少31.3%，顯著低于對(duì)照。在類胡蘿卜素含量中，以處理5和處理6含量最高，處理4含量最低，各處理間均無顯著差異。

2.1.3 不同光源對(duì)番茄幼苗葉片色素含量的影響

從表2可以看出，在番茄幼苗葉片葉綠素a含量中，以處理2含量最高，處理7含量最低，處理2—7與對(duì)照均無顯著差異。在葉綠素b含量中，處理2—7均高于對(duì)照，以處理3含量最高；處理3—7分別比對(duì)照顯著增加46.9%、40.6%、39.1%、42.2%、34.4%。在葉綠素（a＋b）含量中，以處理3含量最高，處理7含量最低，各處理差異不顯著。在類胡蘿卜素含量中，以處理2含量最高，處理7含量最低，二者差異顯著，但處理2—7均與對(duì)照無顯著差異。

表2 不同光源對(duì)蔬菜幼苗葉片色素含量的影響 μg/cm2

2.1.4 不同光源對(duì)黃瓜幼苗葉片色素含量的影響

從表2可以看出，在黃瓜幼苗葉片葉綠素a含量中，處理2—7均顯著低于對(duì)照，分別比對(duì)照下降14.6%、16.0%、21.4%、14.6%、18.7%和31.1%，以處理7含量最低。在葉綠素b含量中，以處理2含量最高，處理2—6與對(duì)照差異均不顯著，處理7含量最低，比對(duì)照減少了27.6%，顯著低于對(duì)照。在葉綠素（a＋b）含量中，處理2—7均低于對(duì)照，處理7含量最低，處理3—7分別比對(duì)照減少了15.6%、20.8%、14.2%、17%和30.2%，與對(duì)照差異均達(dá)顯著水平。在類胡蘿卜素含量中，處理2—7同樣均低于對(duì)照，其中處理4、處理7分別比對(duì)照減少17.2%和29.7%，顯著低于對(duì)照。

2.2 不同光源對(duì)蔬菜幼苗葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)的影響

不同光源處理下4種蔬菜幼苗葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)變化見表3。從表3可以看出，在茄子幼苗中，處理7葉片F(xiàn)v/Fm最大，比對(duì)照增加了1.8%，顯著大于對(duì)照，處理2—6則與對(duì)照均無顯著差異；處理7葉片ΦPSII也最大，顯著大于處理3和處理6，但處理2—7與對(duì)照差異均不顯著。

在辣椒幼苗中，處理6的Fv/Fm最大，其次是處理7，各處理間差異均不顯著；處理6的ΦPSII最大，比對(duì)照增加36.2%，其次是處理5，比對(duì)照增加了23.4%，二者顯著大于對(duì)照和處理2（表3）。

在番茄幼苗中，雖然處理7葉片F(xiàn)v/Fm稍大于對(duì)照，但各處理間差異均不顯著；處理7葉片ΦPSII最大，比對(duì)照顯著增加34%，處理2—6均小于對(duì)照，但與對(duì)照差異不顯著（表3）。

在黃瓜幼苗中，處理2—7葉片的Fv/Fm均大于對(duì)照，其中以處理6最大，比對(duì)照增加1.7%，其次是處理3，比對(duì)照增加1.3%，二者與對(duì)照差異均達(dá)顯著水平；處理6葉片ΦPSII最大，比對(duì)照增加56.3%，其次為處理3、處理4，分別比對(duì)照增加28.8%和26.4%，三者與對(duì)照差異均達(dá)顯著水平（表3）。

2.3 不同光源對(duì)蔬菜幼苗可溶性蛋白和可溶性糖含量的影響

不同光源處理下4種蔬菜幼苗可溶性蛋白和可溶性糖含量變化見表4。從表4可以看出，在茄子幼苗中，處理2—7可溶性蛋白含量均低于對(duì)照，但未達(dá)顯著差異水平；處理7的可溶性糖含量與對(duì)照相同，其余處理均低于對(duì)照，同樣均未達(dá)顯著差異水平。

在辣椒幼苗中，處理5可溶性蛋白含量最高，但與對(duì)照差異不顯著；處理2、處理7則顯著低于對(duì)照；可溶性糖含量方面，以處理7含量最高，比對(duì)照增加184.8%，其次為處理6、處理5、處理4、處理2，分別比對(duì)照增加57.6%、55.4%、42.4%和38.0%，均顯著高于對(duì)照，處理3則低于對(duì)照，但與對(duì)照差異不顯著（表4）。

在番茄幼苗中，處理6的可溶性蛋白含量最少，比對(duì)照減少47.5%，與對(duì)照差異顯著，其余處理均與對(duì)照無顯著差異；可溶性糖含量方面，以處理7含量最高，比對(duì)照增加93.2%，其次是處理2，比對(duì)照增加68.9%，以處理6含量最低，比對(duì)照減少41.9%，三者與對(duì)照、處理3、處理4、處理5差異均達(dá)顯著水平（表4）。

表3 不同光源對(duì)蔬菜幼苗葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)的影響

在黃瓜幼苗中，處理2—7可溶性蛋白含量依次升高，分別比對(duì)照增加62.1%、66.8%、84.2%、91.7%、107.6%和117.5%，且均顯著高于對(duì)照；可溶性糖含量方面，處理7含量最大，比對(duì)照增加34.8%，二者達(dá)到了顯著差異水平，其余處理與對(duì)照差異均不顯著（表4）。

3 結(jié)論與討論

光合色素能夠吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能，是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量與組成直接影響葉片的光合速率[6-7]。類胡蘿卜素是葉綠體光合天線的輔助色素，能以非輻射的方式耗散光系統(tǒng)II的過剩能量以保護(hù)葉綠素免受破壞[7]。不同光源對(duì)茄子幼苗光合色素含量有不同的影響。在紅藍(lán)光源（處理7）下，茄子幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量及類胡蘿卜素含量都最低，2W4R2Y（處理4）光源下，其含量都最高，說明在2W4R2Y光源下，能夠增加茄子葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量。對(duì)于辣椒來說，紅藍(lán)光源下，幼苗葉片的葉綠素含量都最低，類胡蘿卜素含量也較低，3W3R2Y（處理6）光源下，總?cè)~綠素含量最大，類胡蘿卜素含量也較高，表明3W3R2Y光源能提高葉片光合色素含量。對(duì)于番茄來說，紅藍(lán)光源下，幼苗葉片總?cè)~綠素含量和類胡蘿卜素含量都最低，8Y（處理2）光源下總?cè)~綠素含量最高，8R（處理3）光源下類胡蘿卜素含量最高。對(duì)于黃瓜幼苗來說，對(duì)照8W光源下，總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量都最高，而紅藍(lán)光源兩者含量都最低。紅藍(lán)光源下，葉片中色素含量較低，可能與在此光源下幼苗葉片較大且葉片較薄有關(guān)，有利于接受更多的光線。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)可以反映光系統(tǒng)對(duì)光能的吸收、傳遞、耗散、分配能力，光源對(duì)蔬菜幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響顯著[8]。最大光化學(xué)效率Fv/Fm是衡量光抑制程度的重要指標(biāo)，可用作表征光系統(tǒng)II原初光能轉(zhuǎn)換效率的高低[9]。對(duì)于茄子幼苗來說，紅藍(lán)光源下Fv/Fm和ΦPSII都最大，說明茄子幼苗在紅藍(lán)光源下所受的光抑制最小，光系統(tǒng)II反應(yīng)中心的開放程度最大，且光系統(tǒng)II吸收并能運(yùn)用于光合作用的光能較多，而8Y光源下，F(xiàn)v/Fm和ΦPSII都較小，所受的光抑制最大。對(duì)于辣椒幼苗來說，在3W3R2Y光源下，F(xiàn)v/Fm和ΦPSII都最大。對(duì)于番茄幼苗來說，紅藍(lán)光源下，F(xiàn)v/Fm和ΦPSII都最大，說明在此處理?xiàng)l件下光抑制最小，用于光合作用的光能較多，而8Y光源下，兩者都較小。對(duì)于黃瓜幼苗來說，3W3R2Y光源下，F(xiàn)v/Fm和ΦPSII都最大。

可溶性蛋白是植株體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可反映植物對(duì)非生物脅迫的耐受力，可溶性蛋白含量越高，說明植物對(duì)脅迫更加敏感或受脅迫的程度越大[10]。對(duì)于茄子幼苗來說，在紅藍(lán)光源下，葉片中可溶性蛋白含量最小，說明受非生物脅迫最低，而在8W光源下，其含量最高，所受脅迫最大。對(duì)于辣椒幼苗來說，紅藍(lán)光源和8R光源下，葉片中可溶性蛋白含量都相對(duì)較低，而4W2R2Y光源下，其含量最高，所受脅迫最大。對(duì)于番茄幼苗來說，3W3R2Y光源下，葉片中可溶性蛋白含量最小，而8R光源下，其含量最大。對(duì)于黃瓜幼苗來說，8W光源下，葉片中可溶性蛋白含量最小，而紅藍(lán)光源下，其含量最大。

表4 不同光源對(duì)蔬菜幼苗可溶性蛋白和可溶性糖含量的影響

可溶性糖是植物光合作用的直接產(chǎn)物，也是植物體內(nèi)多糖、蛋白質(zhì)、脂肪等大分子化合物的物質(zhì)基礎(chǔ)，在植物碳代謝中發(fā)揮著非常重要的作用[11-12]。紅藍(lán)光源下，茄子、辣椒、番茄和黃瓜幼苗葉片中可溶性糖含量都較高，說明紅藍(lán)光源有利于碳水化合物的形成，是光合能力高的表現(xiàn)。

綜上所述，紅藍(lán)光源下，茄子、辣椒、番茄和黃瓜葉片中單位面積總?cè)~綠素含量及類胡蘿卜素含量都較低，分別在2W4R2Y、3W3R2Y、8Y或8R、8W光源下，色素含量最高。茄子和番茄幼苗在紅藍(lán)光源下，F(xiàn)v/Fm和ΦPSII都最大；而辣椒和黃瓜幼苗在3W3R2Y光源下，F(xiàn)v/Fm和ΦPSII都最大。茄子和辣椒幼苗在紅藍(lán)光源下，可溶性蛋白含量較小，所受非生物脅迫最小，而番茄和黃瓜分別在3W3R2Y和8W光源下，葉片中可溶性蛋白含量最小。在紅藍(lán)光源下，4種蔬菜幼苗的可溶性糖含量都最大。

不同蔬菜幼苗在不同光源下，各種生理指標(biāo)呈現(xiàn)不同的變化。紅藍(lán)光源對(duì)植物的碳水化合物及形態(tài)建成有很大作用，但葉片單位面積色素含量卻較低，表明紅藍(lán)光源對(duì)幼苗生長發(fā)育也有其局限性。不同光源對(duì)植物生長都有其優(yōu)勢，建議在配置光源組合時(shí)，能兼顧各種光源，更有利于蔬菜幼苗生長發(fā)育，對(duì)冬季蔬菜育苗補(bǔ)光及壯苗形成都會(huì)產(chǎn)生積極的影響。植物生長所需的補(bǔ)光光源問題是不斷研究和不斷發(fā)展的問題，還需要進(jìn)一步研究與探索。