不同混合光下觀賞向日葵‘玩具熊’生長(zhǎng)及開(kāi)花狀態(tài)研究

曹巧瀅，王 勉，劉思卉

（佛山皓徠特光電有限公司，廣東佛山 528000）

光是影響植物生長(zhǎng)的主要因素之一，直接參與植物光合作用，調(diào)節(jié)種子萌發(fā)、形態(tài)建成、庇蔭反應(yīng)、開(kāi)花和衰老等生命活動(dòng)[1]。目前，花卉苗木生產(chǎn)上補(bǔ)光或LED 人工光源措施普及，一些花卉生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)如荷蘭等，設(shè)施園藝發(fā)展迅速，尤其是照明設(shè)備廣泛應(yīng)用，提高了花卉生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量[2]。至2018 年，中國(guó)設(shè)施園藝面積達(dá)410 萬(wàn)hm2，位居世界第1 位[3]，因此，針對(duì)人工光源的研究對(duì)我國(guó)園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要意義。應(yīng)用于設(shè)施園藝的人工光源普遍以紅藍(lán)光及其組合光源作為光質(zhì)，而與其他點(diǎn)光源相比，LED 光源不僅具有光電轉(zhuǎn)換效率高、體積小、壽命長(zhǎng)、耗能低等優(yōu)勢(shì)，而且光質(zhì)易于組合與調(diào)控，為人工光源的推廣應(yīng)用提供了條件[4]?！衾病?/p>

向日葵屬菊科向日葵屬，原產(chǎn)北美洲，品種繁多，花盤(pán)分為舌狀花和管狀花兩部分，花色鮮艷，花期較長(zhǎng)，是重要的鮮切花材料，亦大量運(yùn)用于盆景裝飾中，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[5]，但針對(duì)向日葵特別是觀賞向日葵生長(zhǎng)開(kāi)花的光質(zhì)和光照強(qiáng)度研究較少，本研究選用品種名為“玩具熊”的不結(jié)實(shí)重瓣觀賞向日葵作為試驗(yàn)材料，分析不同混合光對(duì)向日葵生長(zhǎng)開(kāi)花的影響，以期為鮮切花和精品盆花生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為‘玩具熊’向日葵。所用盆栽基質(zhì)為椰糠泥炭混物（椰糠∶泥炭=1∶1），試驗(yàn)照明燈具為佛山皓徠特光電有限公司提供的“八爪魚(yú)”LED 燈。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分為光質(zhì)試驗(yàn)和光照強(qiáng)度試驗(yàn)，均為單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)。光質(zhì)試驗(yàn)選擇白光、紅藍(lán)混合光（R∶B=2∶1）、白紅藍(lán)混合光3 種光質(zhì)為光源（如圖1），光照強(qiáng)度以光量子通量密度（PPFD）計(jì)，均為330±10μmol/m2·s，重復(fù)5 次，共15 個(gè)處理。光強(qiáng)試驗(yàn)以白紅藍(lán)混合光為光源，光照強(qiáng)度（PPFD）分別為230μmol/m2·s、330μmol/m2·s、680μmol/m2·s，共3 個(gè)光照強(qiáng)度，重復(fù)5 次，共15 個(gè)處理。

圖1 試驗(yàn)所用光譜

1.3 培養(yǎng)方法

光源架設(shè)于培養(yǎng)架頂端，四周包裹黑色遮光布，避免其他光源干擾，光源距種植板75cm，通過(guò)調(diào)節(jié)燈具功率控制光照強(qiáng)度。光周期為12h/d，設(shè)置光周期室內(nèi)溫度為25℃，暗周期室內(nèi)溫度為16℃。在向日葵長(zhǎng)出4 對(duì)真葉前，每周澆灌清水，長(zhǎng)出4 對(duì)真葉后，每周澆灌霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液，種植過(guò)程中摘除腋芽，僅保留頂部花蕾，播種8 周后收獲。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

3 周后每周測(cè)定株高、莖粗，及從頂部往下數(shù)第2對(duì)完全展開(kāi)葉的相對(duì)葉綠素含量，記錄各生長(zhǎng)時(shí)期，收獲后測(cè)量地上部及根系鮮重、花蕾直徑、花朵厚度、葉片數(shù)量，以及從頂部往下數(shù)第8 片葉的葉長(zhǎng)、葉寬，計(jì)算其最大葉面積和葉形指數(shù)。株高為子葉到生長(zhǎng)頂點(diǎn)的高度，莖粗為子葉到第1 對(duì)真葉間的截面直徑，最大葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.78，葉形指數(shù)=葉長(zhǎng)÷葉寬。

2 結(jié)果分析

2.1 光質(zhì)與光照強(qiáng)度對(duì)觀賞向日葵株高的影響

由圖2 知，各光質(zhì)下‘玩具熊’向日葵的株高均在20～25cm 之間，均為品種正常高度。其中白光處理的株高最高，為24.5cm，紅藍(lán)混合光（R∶B=2∶1）株高最小，為20.33cm。各光質(zhì)下株高生長(zhǎng)階段重疊，播種后第5～7 周為迅速生長(zhǎng)期，平均每天伸長(zhǎng)0.8cm 左右，此期間以白光處理的植株生長(zhǎng)最快，達(dá)到0.85cm/d，紅藍(lán)混合光（R∶B=4∶1）生長(zhǎng)速度最慢，為0.77cm/d，而第7 周，即開(kāi)花后植株幾乎停止生長(zhǎng)。

圖2 光強(qiáng)330μmol/m·2s 下3 種混合光對(duì)‘玩具熊’向日葵株高的影響

由圖3 可知，白紅藍(lán)混合光下，‘玩具熊’向日葵株高隨光照強(qiáng)度的增大而顯著升高。所有光照下向日葵的快速生長(zhǎng)期為播種后第5～7 周，其中光照強(qiáng)度為230μmol/m2·s 時(shí)生長(zhǎng)速度最慢，為0.66cm/d，680μmol/m2·s 時(shí)生長(zhǎng)速度最快，為0.86cm/d。

圖3 白紅藍(lán)混合光下光強(qiáng)對(duì)‘玩具熊’向日葵株高的影響

綜上所述，各種光質(zhì)下白光對(duì)‘玩具熊’向日葵植株伸長(zhǎng)最優(yōu)，提高光照強(qiáng)度有利于向日葵的株高生長(zhǎng)。

2.2 光質(zhì)與光照強(qiáng)度對(duì)觀賞向日葵莖粗的影響

由圖4 可知，白光下‘玩具熊’向日葵的莖粗在收獲時(shí)達(dá)到0.83cm，顯著高于其他光質(zhì)處理，而紅藍(lán)混合光（R∶B=2∶1）對(duì)促進(jìn)向日葵莖部增粗的作用最弱，收獲時(shí)莖粗為0.68cm，顯著低于其他處理。各光質(zhì)下，‘玩具熊’向日葵莖粗均以約每周0.1cm 的速度生長(zhǎng)，全生育期莖粗增長(zhǎng)速率均一。

圖4 光強(qiáng)330μmol/m·2s 下3 種混合光對(duì)‘玩具熊’向日葵莖粗的影響

由圖5 可知，白紅藍(lán)混合光230～680μmol/m2·s 光強(qiáng)下，‘玩具熊’向日葵莖粗均隨光照強(qiáng)度的增加而增加，且處理間差異顯著，680μmol/m2·s 時(shí)，向日葵的莖粗比光強(qiáng)230μmol/m2·s 時(shí)大0.24cm。

圖5 白紅藍(lán)混合光下光強(qiáng)對(duì)‘玩具熊’向日葵株高的影響

綜上所述，各種光質(zhì)下白光對(duì)‘玩具熊’向日葵莖部增粗作用最佳，提高光照強(qiáng)度有利于向日葵的莖粗增加。

2.3 光質(zhì)與光照強(qiáng)度對(duì)觀賞向日葵鮮重的影響

由圖6 可知，觀賞向日葵地上部鮮重白光處理最大，為202.17g，而其他光質(zhì)間無(wú)顯著差異。根系同樣在白光下生長(zhǎng)最好，為97.00g，其次是紅藍(lán)光。

圖6 光強(qiáng)330μmol/m2·s 下3 種混合光對(duì)‘玩具熊’向日葵鮮重的影響

由圖7 可知，白紅藍(lán)混合光下，觀賞向日葵的地上部鮮重和根部鮮重均隨光強(qiáng)的增強(qiáng)而增大，光強(qiáng)為230μmol/m2·s 時(shí)，向日葵的地上部鮮重及根部鮮重僅為光強(qiáng)680μmol/m2·s 處理的57.51%及30.21%，光照強(qiáng)度對(duì)觀賞向日葵的生物量影響較大。

圖7 白紅藍(lán)混合光下光強(qiáng)對(duì)‘玩具熊’向日葵鮮重的影響

2.4 光質(zhì)與光照強(qiáng)度對(duì)觀賞向日葵花和葉的影響

由表1、表2 可知，白紅藍(lán)混合光下向日葵的花朵直徑最大，紅藍(lán)混合光下花朵直徑較小。白紅藍(lán)混合光下花徑隨光照增加而變大，光強(qiáng)680μmol/m2·s 的白紅藍(lán)混合光處理為光強(qiáng)230μmol/m2·s 的白紅藍(lán)混合光處理的1.15 倍。各處理下花朵厚度均沒(méi)有明顯差異，在1.6～1.9cm 之間。

表1 光強(qiáng)330μmol/m2·s 下3 種混合光對(duì)‘玩具熊’向日葵花和葉形態(tài)的影響

由表2、表3 可知，光強(qiáng)680μmol/m2·s 的白紅藍(lán)混合光處理下葉片數(shù)量最多，為21 片，其他處理下開(kāi)花時(shí)向日葵的葉片數(shù)量為18 片，表明提高光照強(qiáng)度可以促進(jìn)葉芽分化。白光下向日葵的葉面積最大，紅藍(lán)混合光處理葉面積最小。同光質(zhì)下光照強(qiáng)度升高導(dǎo)致葉面積減小。葉形指數(shù)數(shù)值越大，葉片越細(xì)長(zhǎng)，數(shù)值越低，葉片越圓鈍。白光處理下葉片趨向圓鈍，紅藍(lán)混合光的葉片更細(xì)長(zhǎng)。而光照強(qiáng)度增加，葉形指數(shù)會(huì)顯著降低。

表2 白紅藍(lán)混合光下光強(qiáng)對(duì)‘玩具熊’向日葵花和葉形態(tài)的影響

2.4 光質(zhì)與光照強(qiáng)度對(duì)觀賞向日葵生長(zhǎng)時(shí)期的影響

由表3 可知，各光照處理下‘玩具熊’向日葵的生長(zhǎng)時(shí)期沒(méi)有差異，播種后5 周內(nèi)為苗期，播種后第5～7周為現(xiàn)蕾期，這個(gè)時(shí)期也是向日葵株高生長(zhǎng)的迅速期，第7～8 周為花期，若應(yīng)用于切花生產(chǎn)，第7 周即可收獲。

表3 白紅藍(lán)混合光下光強(qiáng)對(duì)“玩具熊”向日葵生長(zhǎng)時(shí)期的影響

2.5 光質(zhì)與光照強(qiáng)度對(duì)觀賞向日葵相對(duì)葉綠素含量的影響

圖8、圖9 為各光照處理下‘玩具熊’向日葵的葉片相對(duì)葉綠素含量變化，各處理下相對(duì)葉綠素含量在20～30 之間，呈現(xiàn)苗期上升蕾期下降，花期再上升的趨勢(shì)。各光質(zhì)下，苗期時(shí)紅藍(lán)混合光下葉片的相對(duì)葉綠素含量最小，其他光質(zhì)間無(wú)明顯差異。各光強(qiáng)下，苗期時(shí)葉片相對(duì)葉綠素含量隨光照強(qiáng)度的上升而增加，蕾期到花期則相反，光照越弱葉片相對(duì)葉綠素含量越低，光強(qiáng)230μmol/m2·s 的白紅藍(lán)混合光處理蕾期時(shí)最低。

圖8 光強(qiáng)330μmol/m·2s 下3 種混合光對(duì)‘玩具熊’向日葵相對(duì)葉綠素含量的影響

圖9 光強(qiáng)白紅藍(lán)混合光下光強(qiáng)對(duì)‘玩具熊’向日葵相對(duì)葉綠素含量的影響

3 討論

3.1 光照強(qiáng)度對(duì)觀賞向日葵生長(zhǎng)及開(kāi)花的影響

參考前人研究，向日葵（油籽型食用向日葵）的光飽和點(diǎn)為2200～3700μmol/m2·s，光補(bǔ)償點(diǎn)為30～107μmol/m2·s，為耐陰性差、需光量大的作物[6]。因此，提高光合有效輻射強(qiáng)度，能提高向日葵的凈光合速率，增加光合產(chǎn)物累積，有利向日葵的生長(zhǎng)。同時(shí)有研究認(rèn)為，高光照能縮短植物的成花時(shí)間，促進(jìn)花芽分化[7]。但由于光合光響應(yīng)曲線(xiàn)為拋物線(xiàn)，當(dāng)光照強(qiáng)度上升到一定范圍時(shí)，凈光合速率的增加速度減緩，如本試驗(yàn)中光強(qiáng)為330μmol/m2·s 和680μmol/m2·s 處理下，觀賞向日葵的花朵直徑、株高、莖粗相差分別為0.45cm、3.83cm、0.08cm，差別并不大，從節(jié)省人工光源的耗能，降低生產(chǎn)成本來(lái)看，觀賞向日葵生產(chǎn)所使用的光強(qiáng)在330μmol/m2·s 左右最為合適。

3.2 光質(zhì)對(duì)觀賞向日葵生長(zhǎng)及開(kāi)花的影響

紅光調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育，而藍(lán)光能夠調(diào)控植物的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和次生代謝物的提高，以紅藍(lán)復(fù)合光最佳，而加入綠光和黃光能提高作物的壯苗指數(shù)[8]，這可能是紅藍(lán)混合光的株高、莖粗、生物量比白光或白紅藍(lán)混合光處理要小的原因。研究認(rèn)為，遠(yuǎn)紅光和藍(lán)光能促進(jìn)植物開(kāi)花，誘導(dǎo)花芽發(fā)育[9]，本試驗(yàn)中各混合光下觀賞向日葵均為播種后第5 周后現(xiàn)蕾，第7周開(kāi)花，可能是所用光譜中缺乏遠(yuǎn)紅外光的原因，在生產(chǎn)中為促進(jìn)觀賞向日葵開(kāi)花，可適當(dāng)加入遠(yuǎn)紅外光。

圖10 光強(qiáng)330μmol/m2·s，從左到右為白光、紅藍(lán)混合光（R∶B=2∶1）、白紅藍(lán)混合光下‘玩具熊’向日葵根苗期及花期

圖11 白紅藍(lán)混合光下，從左到右為230μmol/m2·s、330μmol/m2·s、680μmol/m2·s‘玩具熊’向日葵苗期及花期

4 結(jié)論

白光在株高、莖粗、地上部鮮重、根系鮮重、最大葉面積等指標(biāo)中均為全部光質(zhì)中最佳，而紅藍(lán)混合光下‘玩具熊’向日葵的生長(zhǎng)指標(biāo)低于其他光質(zhì)，以白紅藍(lán)混合光為人工光源的處理，其花朵直徑最大，花朵厚度不隨光照條件的變化而變化。隨光照強(qiáng)度增大，向日葵的株高、莖粗、苗期時(shí)相對(duì)葉綠素含量、根系重量都會(huì)增大。白光下葉片更寬，紅藍(lán)混合光下葉片細(xì)長(zhǎng)，光照強(qiáng)度增加，向日葵葉片會(huì)呈現(xiàn)更圓鈍的形態(tài)。