不同LED 光質(zhì)對南瓜幼苗生長及田間性狀的影響

郭林鑫，劉振威，喬丹丹，孫 麗，李新崢

（1.河南科技學院園藝園林學院 河南新鄉(xiāng) 453003；2.河南省園藝植物資源利用與種質(zhì)創(chuàng)新工程研究中心 河南新鄉(xiāng) 453003）

南瓜為葫蘆科（Cucurbitaceae）南瓜屬（）植物，南瓜果肉粉質(zhì)香甜、營養(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。前人對南瓜的研究主要集中在栽培技術以及生物育種等方面，而光質(zhì)對南瓜影響的研究報道不多。光是植物獲取能量的主要來源，對植物的生長和產(chǎn)物積累非常重要。其中，光質(zhì)在植物的生長、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。但不同的光質(zhì)對植物的生物效應影響迥異。前人研究表明，紅光可以促進莖的伸長、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。藍光不僅對葉綠體的形成和葉綠素的合成影響較大，還可以促進根系增長，提高根系活力，也有利于蛋白質(zhì)的合成。因此，可以通過調(diào)節(jié)光質(zhì)來調(diào)控植物的形態(tài)建成和生長發(fā)育。近些年來，隨著對LED 光源技術的深入研究，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、無污染、無任何噪音、使用壽命長等優(yōu)勢。

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

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2020 年4—7 月在河南科技學院蔬菜實驗室及南瓜試驗基地進行。試驗材料是由河南科技學院園藝園林學院南瓜課題小組提供的百蜜5號南瓜種子。試驗所用LED 光源由河南智圣普電子技術有限公司生產(chǎn)，紅光LED 峰值波長為660 nm，藍光LED 峰值波長為440 nm。

1.2 試驗設計

經(jīng)過浸種催芽，將已露白的種子播于裝有基質(zhì)（∶∶=3∶1∶1）的塑料穴盤（每盤32穴）中，每個處理1 個穴盤，3 個重復，每個重復1 個穴盤。試驗設置7 個不同配比的紅藍光處理，以日光燈為對照，處理與對照的光強均為60 μmol·m·s（表1）。光照處理時間為12 h·d（8：00—20：00）。

表1 LED 光質(zhì)的不同配比

1.3 測定指標及方法

1.3.1 生理指標 試驗采用單因素完全隨機處理。當南瓜幼苗長到2 葉1 心時開始測定生理指標，每個處理隨機選3 株南瓜幼苗，每個處理3 次重復。可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，游離氨基酸含量采用茚三酮溶液顯色法測定，MDA（丙二醛）含量采用硫代巴比妥酸法測定，根系活力采用TTC 定量法測定。

1.3.2 農(nóng)藝性狀指標 南瓜幼苗農(nóng)藝性狀的測定時間與生理指標測定時間一致。測定其株高、莖長、莖粗、下胚軸長、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，計算總鮮質(zhì)量、總干質(zhì)量、根冠比、壯苗指數(shù)等；當南瓜幼苗定植到大田經(jīng)過緩苗期后開始測定田間農(nóng)藝性狀，分別在在緩苗后0、7、14、21、28 d 對其田間株高、莖粗和開花節(jié)位進行觀測。

1.3.3 光合指標 用Li-6400 便攜式光合測定儀（LICOR Inc，USA）對田間南瓜葉片的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO濃度、蒸騰速率指標進行測定，當南瓜幼苗定植到大田經(jīng)過緩苗期后開始對其光合指標進行測定，分別測定其在緩苗期后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)進行數(shù)據(jù)處理，差異顯著性分析采用Duncan 法。

2 結果與分析

2.1 不同LED光質(zhì)對南瓜幼苗生理指標的影響

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（，后同）最高，達46.07 mg·g，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 無顯著差異，且從T5 處理開始可溶性蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)出隨著藍光比例增大逐漸下降趨勢。從T2 處理開始南瓜幼苗可溶性糖含量呈現(xiàn)出隨著藍光比例增大逐漸升高趨勢，以T7 處理可溶性糖含量最高，為1.051%，比對照顯著提高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，比對照提高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，比CK 提高20.53%。所有LED 光處理南瓜幼苗根系活力均與CK 無顯著差異，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76.88 μg·g·h，比對照提高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%。

表2 不同LED 光質(zhì)對南瓜幼苗生理指標的影響

2.2 不同LED光質(zhì)對南瓜幼苗生長指標的影響

由表3 可知，在不同LED 光質(zhì)處理下，T1 處理南瓜株高、莖長、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，分別比對照提高8.48%、15.03%、5.66%、8.00%和24.73%；下胚軸長的最大值為T5 處理，達30.62 mm，比對照提高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%。

表3 不同LED 光質(zhì)對南瓜幼苗生長指標的影響

2.3 不同LED光質(zhì)對南瓜田間生長指標的影響

由表4 可知，經(jīng)過不同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)，比對照降低26.98%。

表4 不同LED 光質(zhì)對南瓜第一開花節(jié)位的影響

由圖1 可以看出，對其緩苗后0、7、14、21、28 d的調(diào)查表明，各處理株高均呈現(xiàn)出隨著時間變化逐漸增大，截至最后一次調(diào)查各處理株高均達到最大值。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)出隨著時間推移緩慢增加趨勢，到緩苗期后28 d 調(diào)查時達最大值。其中，T5 處理莖粗最大，達20.95 mm，比CK 提高41.08%。

圖1 不同LED 光質(zhì)對南瓜田間株高和莖粗的影響

2.4 不同LED光質(zhì)對南瓜田間光合特性的影響

由圖2 可以看出，通過測定其緩苗后10、15、20、25、30 d 的光合指標發(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度均在緩苗后25 d 達到最大值，且凈光合速率和氣孔導度均以T7 處理為最大，分別為30.07μmol·m·s和0.45 mmol·m·s，分別比CK提高29.22%和36.36%。除了T1 處理胞間CO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T5 處理胞間CO濃度最低，僅為276.42 mmol·m·s，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T5 處理蒸騰速率值最大，為14.72 mmol·m·s，比CK 提高30.50%。

圖2 不同LED 光質(zhì)對南瓜田間光合特性的影響

3 討論與結論

紅光可以促進植株生長和莖伸長，還可以提高作物的碳水化合物積累量，在紅藍復合光中適當增加紅光比例可以促進植株根系生長，一定比例的紅藍組合光源綜合了單色紅光和藍光的特點，從而促進植株生長，但具體的光質(zhì)比例因植物種類而異。有試驗表明，不結球白菜在紅藍比為8∶1、生菜在紅藍比為1∶1 下最有利于植株生長。本研究結果表明，單色紅光有利于促進南瓜幼苗的生長和莖伸長，而藍光則抑制了南瓜幼苗的生長；與對照相比，紅藍復合光源在一定比例下南瓜幼苗的下胚軸長，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，紅藍復合光源對南瓜幼苗的生長發(fā)育起到了促進作用，有利于培育壯苗。這與前人在其他蔬菜上的研究結果一致。可能是由于紅藍光的光譜分布與葉綠素的吸收光譜峰值區(qū)基本一致，從而導致對植株的生長起到了促進作用。

可溶性蛋白質(zhì)含量是與植物抗性密切相關的重要指標之一。本試驗表明，紅藍光比為6∶4 時南瓜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量最高，紅藍光比為8∶2時南瓜幼苗游離氨基酸含量最高。這表明紅藍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。這與前人在番茄和煙草上的研究結果一致。可溶性糖對植物的生長非常重要。筆者試驗表明，單色藍光促進了南瓜幼苗可溶性糖含量的提高，這與高松等在青蔥上的研究結果一致，這表明單色藍光對南瓜幼苗的可溶性糖合成有一定的促進作用。

藍光比紅光更有利于光合能力的形成，藍光可以促進氣孔的發(fā)育。本試驗表明，在苗期對南瓜進行單色藍光處理后，南瓜田間的凈光合速率和氣孔導度最大。在苗期對南瓜進行紅藍復合光源處理，有利于促進南瓜田間的營養(yǎng)生長和雌花開放?？赡苁怯捎诿缙趯δ瞎线M行不同光質(zhì)處理后，對南瓜的田間生長發(fā)育產(chǎn)生了影響。由于此類研究很少追蹤到田間生長階段，因此導致這一現(xiàn)象的具體原因還需進一步探討。

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