不同LED光質(zhì)對(duì)南瓜幼苗生長(zhǎng)及田間性狀的影響

郭林鑫 劉振威 喬丹丹 孫麗 李新崢

摘? ? 要：以百蜜5號(hào)南瓜種子為材料，測(cè)定和分析了不同配比LED紅藍(lán)光源處理對(duì)南瓜幼苗的生長(zhǎng)、生理特性及田間生長(zhǎng)的影響，以期為南瓜育苗尋找最適光質(zhì)配比提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，單色紅光處理下，南瓜幼苗的株高、莖長(zhǎng)、根數(shù)和地上鮮質(zhì)量、葉面積和碳氮比均最大;在一定比例的紅藍(lán)復(fù)合光源處理下，南瓜的可溶性蛋白含量、游離氨基酸含量、根系活力、莖粗、總鮮質(zhì)量、總干質(zhì)量、下胚軸長(zhǎng)、壯苗指數(shù)等達(dá)最大值，分別為46.07 mg·g-1、433.63 μg·g-1、76.88 μg·g-1·h-1、1.60 mm、4.53 g、0.34 g、30.62 mm、0.07，同時(shí)田間生長(zhǎng)指標(biāo)最佳，部分比例紅藍(lán)光源處理下的值小于CK;單色藍(lán)光處理下南瓜幼苗的可溶性糖含量最高，田間凈光合速率和氣孔導(dǎo)度也最大。綜上所述，與單色的紅光、藍(lán)光以及白光相比，紅藍(lán)復(fù)合光源更有利于南瓜的生長(zhǎng)發(fā)育。

關(guān)鍵詞：南瓜;光質(zhì);生長(zhǎng)指標(biāo);生理指標(biāo);光合特性

中圖分類(lèi)號(hào)：S642.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2022）02-055-06

Effects of different LED lights on growth and field characteristics of the winter squash seedling

GUO Linxin1，2， LIU Zhenwei1，2， QIAO Dandan1，2， SUN Li1，2， LI Xinzheng1，2

（ 1. School of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China; 2. Henan Province Engineering Research Center of Horticultural Plant Resource Utilization and Germplasm Enhancement， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract：An experiment was conducted using winter squash variety BaiMi-5 to understand the effects of different ratio of LED red and blue light on the growth， physiological characteristics and field growth of winter squash seedlings. The results show that the plant height， stem length， root number， ground fresh weight， leaf area and carbon-nitrogen ratio of the seedlings were the highest under monochrome red-light treatment. The soluble protein （46.07 mg·g-1）， free amino acid （433.63 μg·g-1）， root activity （76.88 μg·g-1·h-1）， total fresh weight （4.53 g）， total dry weight （0.34 g）， hypocotyl length （30.62 mm） and seedling strength index （0.07） were the highest for the treatment with red and blue light combination， this treatment also produced the best growth indexes in the field. The soluble sugar content of the seedlings was the highest under monochrome blue light， the net photosynthetic rate and stomatal conductance were also the highest in the field with this light treatment. The stem diameter of the seedlings was the largest under white light. Compared with the monochrome red， blue and white light， the combination of red and blue light is more beneficial to the growth and development of winter squash seedlings.

Key words： Winter squash; Light quality; Growth index; Physiological index; Photosynthetic characteristics

南瓜為葫蘆科（Cucurbitaceae）南瓜屬（Cucurbita）植物，南瓜果肉粉質(zhì)香甜、營(yíng)養(yǎng)豐富，且具有多種重要保健功能，可作蔬菜、糧食、籽用、觀賞和飼料等。前人對(duì)南瓜的研究主要集中在栽培技術(shù)以及生物育種等方面，而光質(zhì)對(duì)南瓜影響的研究報(bào)道不多。光是植物獲取能量的主要來(lái)源，對(duì)植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物積累非常重要[1]。其中，光質(zhì)在植物的生長(zhǎng)、光合作用、形態(tài)建成、物質(zhì)代謝中起著非常重要的調(diào)控作用[2]。但不同的光質(zhì)對(duì)植物的生物效應(yīng)影響迥異[3]。前人研究表明，紅光可以促進(jìn)莖的伸長(zhǎng)、增加葉面積，提高植株地上鮮質(zhì)量、干質(zhì)量，有利于碳水化合物的合成[4-6]。藍(lán)光不僅對(duì)葉綠體的形成和葉綠素的合成影響較大，還可以促進(jìn)根系增長(zhǎng)，提高根系活力，也有利于蛋白質(zhì)的合成[4，7-8]。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)光質(zhì)來(lái)調(diào)控植物的形態(tài)建成和生長(zhǎng)發(fā)育。近些年來(lái)，隨著對(duì)LED光源技術(shù)的深入研究，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)光源相比，其具有波普較窄、光譜性能好、光效率高、無(wú)污染、無(wú)任何噪音、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)[9-10]。

筆者旨在通過(guò)不同配比的紅藍(lán)光質(zhì)對(duì)南瓜幼苗進(jìn)行調(diào)控，從而探究不同光質(zhì)對(duì)南瓜幼苗生長(zhǎng)、生理特性以及田間生長(zhǎng)、光合特性的影響，以期為找到適合南瓜生長(zhǎng)的光質(zhì)配比提供理論支撐和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2020年4—7月在河南科技學(xué)院蔬菜實(shí)驗(yàn)室及南瓜試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)材料是由河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院南瓜課題小組提供的百蜜5號(hào)南瓜種子。試驗(yàn)所用LED光源由河南智圣普電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)，紅光LED峰值波長(zhǎng)為660 nm，藍(lán)光LED峰值波長(zhǎng)為440 nm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)浸種催芽，將已露白的種子播于裝有基質(zhì)（V草炭土∶V蛭石∶V珍珠巖=3∶1∶1）的塑料穴盤(pán)（每盤(pán)32穴）中，每個(gè)處理1個(gè)穴盤(pán)，3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1個(gè)穴盤(pán)。試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)不同配比的紅藍(lán)光處理，以日光燈為對(duì)照，處理與對(duì)照的光強(qiáng)均為60 μmol·m -2·s -1（表1）。光照處理時(shí)間為12 h·d-1 （8：00—20：00）。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1? ? 生理指標(biāo)? ? 試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)處理。當(dāng)南瓜幼苗長(zhǎng)到2葉1心時(shí)開(kāi)始測(cè)定生理指標(biāo)，每個(gè)處理隨機(jī)選3株南瓜幼苗，每個(gè)處理3次重復(fù)。可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，游離氨基酸含量采用茚三酮溶液顯色法測(cè)定，MDA（丙二醛）含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定，根系活力采用TTC定量法[14-15]測(cè)定。

1.3.2? ? 農(nóng)藝性狀指標(biāo)? ? 南瓜幼苗農(nóng)藝性狀的測(cè)定時(shí)間與生理指標(biāo)測(cè)定時(shí)間一致。測(cè)定其株高、莖長(zhǎng)、莖粗、下胚軸長(zhǎng)、根數(shù)、葉面積、地下鮮質(zhì)量、地上鮮質(zhì)量、地下干質(zhì)量、地上干質(zhì)量，計(jì)算總鮮質(zhì)量、總干質(zhì)量、根冠比、壯苗指數(shù)等;當(dāng)南瓜幼苗定植到大田經(jīng)過(guò)緩苗期后開(kāi)始測(cè)定田間農(nóng)藝性狀，分別在在緩苗后0、7、14、21、28 d對(duì)其田間株高、莖粗和開(kāi)花節(jié)位進(jìn)行觀測(cè)。

1.3.3? ? 光合指標(biāo)? ? 用Li-6400便攜式光合測(cè)定儀（LICOR Inc，USA）對(duì)田間南瓜葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)南瓜幼苗定植到大田經(jīng)過(guò)緩苗期后開(kāi)始對(duì)其光合指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，分別測(cè)定其在緩苗期后10、15、20、25、30 d的光合數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和DPS 7.5系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，差異顯著性分析采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同LED光質(zhì)對(duì)南瓜幼苗生理指標(biāo)的影響

由表2可知，在所有處理中，T5處理南瓜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量（w，后同）最高，達(dá)46.07 mg·g-1，比CK提高56.81%;僅T5處理南瓜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量顯著高于CK，其他處理與CK無(wú)顯著差異，且從T5處理開(kāi)始可溶性蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)出隨著藍(lán)光比例增大逐漸下降趨勢(shì)。從T2處理開(kāi)始南瓜幼苗可溶性糖含量呈現(xiàn)出隨著藍(lán)光比例增大逐漸升高趨勢(shì)，以T7處理可溶性糖含量最高，為1.051%，比對(duì)照顯著提高13.50%，其他處理可溶性糖含量均顯著低于CK。僅T1處理南瓜幼苗游離氨基酸含量顯著低于CK，其他處理游離氨基酸含量均顯著高于CK，其中，T3處理游離氨基酸含量最高，為433.63 μg·g-1，比對(duì)照提高173.64%。所有LED光處理南瓜幼苗丙二醛含量均高于CK，僅T3、T6處理與CK無(wú)顯著差異，其他處理均顯著高于CK。在所有LED光處理中，T3處理丙二醛含量最低，為1.82 μmol·g-1，比CK提高20.53%。所有LED光處理南瓜幼苗根系活力均與CK無(wú)顯著差異，僅T1、T6處理根系活力小于CK。在所有處理中，T3處理南瓜幼苗根系活力最大，達(dá)76.88 μg·g-1·h-1，比對(duì)照提高130.46%。T1處理南瓜幼苗碳氮比顯著大于CK，其他處理均顯著低于CK。其中，T1處理碳氮比最大，為11.02，比CK提高87.73%。

2.2 不同LED光質(zhì)對(duì)南瓜幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由表3可知，在不同LED光質(zhì)處理下，T1處理南瓜株高、莖長(zhǎng)、根數(shù)、地上鮮質(zhì)量和葉面積最大，分別為19.18 cm、8.42 cm、18.67、3.51 g和29.35 cm2，分別比對(duì)照提高8.48%、15.03%、5.66%、8.00%和24.73%;下胚軸長(zhǎng)的最大值為T(mén)5處理，達(dá)30.62 mm，比對(duì)照提高89.60%;T3處理地上、地下鮮質(zhì)量和總鮮質(zhì)量均最大，分別為3.51 g、1.02 g和4.53 g，分別比對(duì)照提高8.00%、50.00%和15.27%;在T5處理下地上干質(zhì)量和總干質(zhì)量最大，分別比CK高了5.10%和8.40%;T4處理的根冠比最大，為0.31，比CK高了50.20%。

2.3 不同LED光質(zhì)對(duì)南瓜田間生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由表4可知，經(jīng)過(guò)不同LED光質(zhì)處理后，南瓜第一雄花節(jié)位最低的是T4和T6處理，第一雄花節(jié)位均為3.20節(jié)，比CK降低27.27%;第一雌花節(jié)位最低的是T5處理，為9.20節(jié)，比對(duì)照降低26.98%。

由圖1可以看出，對(duì)其緩苗后0、7、14、21、28 d的調(diào)查表明，各處理株高均呈現(xiàn)出隨著時(shí)間變化逐漸增大，截至最后一次調(diào)查各處理株高均達(dá)到最大值。在緩苗期后28 d的調(diào)查中，T5處理株高值最大，為225.40 cm，比CK提高111.84%。各處理莖粗也呈現(xiàn)出隨著時(shí)間推移緩慢增加趨勢(shì)，到緩苗期后28 d調(diào)查時(shí)達(dá)最大值。其中，T5處理莖粗最大，達(dá)20.95 mm，比CK提高41.08%。

2.4 不同LED光質(zhì)對(duì)南瓜田間光合特性的影響

由圖2可以看出，通過(guò)測(cè)定其緩苗后10、15、20、25、30 d的光合指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，T1處理凈光合速率最大值出現(xiàn)在緩苗后20 d，T5處理氣孔導(dǎo)度最大值出現(xiàn)在緩苗后30 d，除此之外，其他處理凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均在緩苗后25 d達(dá)到最大值，且凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均以T7處理為最大，分別為30.07 μmol·m-2·s-1和0.45 mmol·m-2·s-1，分別比CK提高29.22%和36.36%。除了T1處理胞間CO 2濃度最大值出現(xiàn)在緩苗后25 d，其他處理最大值均出現(xiàn)在緩苗后30 d，且此時(shí)T5處理胞間CO 2濃度最低，僅為276.42 mmol·m-2·s-1，比CK降低1.96%。T6和T7處理蒸騰速率最大值出現(xiàn)在緩苗后30 d，其他各處理蒸騰速率最大值均出現(xiàn)在緩苗后20 d，此時(shí)T5處理蒸騰速率值最大，為14.72 mmol·m-2·s-1，比CK提高30.50%。

3 討論與結(jié)論

紅光可以促進(jìn)植株生長(zhǎng)和莖伸長(zhǎng)[4-5，16]，還可以提高作物的碳水化合物積累量[17]，在紅藍(lán)復(fù)合光中適當(dāng)增加紅光比例可以促進(jìn)植株根系生長(zhǎng)[18]，一定比例的紅藍(lán)組合光源綜合了單色紅光和藍(lán)光的特點(diǎn)，從而促進(jìn)植株生長(zhǎng)，但具體的光質(zhì)比例因植物種類(lèi)而異[19]。有試驗(yàn)表明，不結(jié)球白菜在紅藍(lán)比為8∶1、生菜在紅藍(lán)比為1∶1下最有利于植株生長(zhǎng)[20-21]。本研究結(jié)果表明，單色紅光有利于促進(jìn)南瓜幼苗的生長(zhǎng)和莖伸長(zhǎng)，而藍(lán)光則抑制了南瓜幼苗的生長(zhǎng);與對(duì)照相比，紅藍(lán)復(fù)合光源在一定比例下南瓜幼苗的下胚軸長(zhǎng)，壯苗指數(shù)和根冠比大，根系活力高，總干質(zhì)量和總鮮質(zhì)量大。由此可見(jiàn)，紅藍(lán)復(fù)合光源對(duì)南瓜幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育起到了促進(jìn)作用，有利于培育壯苗。這與前人在其他蔬菜上的研究結(jié)果一致?？赡苁怯捎诩t藍(lán)光的光譜分布與葉綠素的吸收光譜峰值區(qū)基本一致，從而導(dǎo)致對(duì)植株的生長(zhǎng)起到了促進(jìn)作用[22]。

可溶性蛋白質(zhì)含量是與植物抗性密切相關(guān)的重要指標(biāo)之一[23]。本試驗(yàn)表明，紅藍(lán)光比為6∶4時(shí)南瓜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量最高，紅藍(lán)光比為8∶2時(shí)南瓜幼苗游離氨基酸含量最高。這表明紅藍(lán)組合光源有利于南瓜幼苗蛋白質(zhì)的合成以及游離氨基酸的積累。這與前人在番茄[24]和煙草[25]上的研究結(jié)果一致。可溶性糖對(duì)植物的生長(zhǎng)非常重要[26]。筆者試驗(yàn)表明，單色藍(lán)光促進(jìn)了南瓜幼苗可溶性糖含量的提高，這與高松等[27]在青蔥上的研究結(jié)果一致，這表明單色藍(lán)光對(duì)南瓜幼苗的可溶性糖合成有一定的促進(jìn)作用。

藍(lán)光比紅光更有利于光合能力的形成，藍(lán)光可以促進(jìn)氣孔的發(fā)育[28-29]。本試驗(yàn)表明，在苗期對(duì)南瓜進(jìn)行單色藍(lán)光處理后，南瓜田間的凈光合速率和氣孔導(dǎo)度最大。在苗期對(duì)南瓜進(jìn)行紅藍(lán)復(fù)合光源處理，有利于促進(jìn)南瓜田間的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和雌花開(kāi)放?？赡苁怯捎诿缙趯?duì)南瓜進(jìn)行不同光質(zhì)處理后，對(duì)南瓜的田間生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生了影響。由于此類(lèi)研究很少追蹤到田間生長(zhǎng)階段，因此導(dǎo)致這一現(xiàn)象的具體原因還需進(jìn)一步探討。

綜上所述，與單色藍(lán)光和單色紅光以及白光相比，紅藍(lán)組合光源更有利于南瓜培育壯苗，并且在苗期經(jīng)過(guò)紅藍(lán)復(fù)合光源處理后，對(duì)于南瓜的田間生長(zhǎng)也起到了一定促進(jìn)作用。尤其是在紅藍(lán)光比為8∶2、7∶3、6∶4時(shí)對(duì)南瓜生長(zhǎng)更加有利，為今后南瓜工廠化育苗和設(shè)施栽培提供了一定理論支撐和數(shù)據(jù)參考。

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