不同光質對辣椒幼苗生長特征的影響

摘 要：為了探究不同光質對辣椒幼苗生長發(fā)育的影響，在人工氣候條件下研究了LED單質光對辣椒幼苗生長特性的影響。結果表明：紅光處理后辣椒幼苗的葉綠素含量較低，但株高、鮮重、第一節(jié)間長度、完全伸展葉片的長度和寬度值均明顯高于其他處理，到處理結束（處理后第18周）時紅光處理的株高為121.35 mm，比紫光、藍光和全光（CK）處理分別高44.70、51.72和53.66 mm，紅光處理的葉片長度比紫光、藍光和全光（CK）處理分別長18.64、17.16和13.05 mm，葉片寬度比紫光、藍光和全光（CK）處理分別寬3.24、1.27和3.26 mm；而藍光和紫光處理辣椒幼苗的節(jié)間較短、莖較粗、葉綠素含量較高，到處理結束時，紫光、藍光和紅光處理的辣椒幼苗第一節(jié)間長度分別為40.22、45.97和48.01 mm，紫光處理的莖粗為2.07 mm，比藍光、CK（全光）和紅光處理分別粗0.17、0.33和0.39 mm；相對于紅光處理，藍光和紫光處理的葉片柵欄組織排列較密且細胞較長，海綿組織較致密、胞間距較??；藍光和紫光處理后根表皮和皮層細胞排列致密，中柱鞘、內皮層所占根橫切面比例較大，莖的初生韌皮部分化較早，韌皮部和木質部所占比例較大，木質部和韌皮部增厚。因此，藍光和紫光處理可以使辣椒幼苗生長健壯、根系發(fā)達，而紅光處理可促進辣椒幼苗生長。

關鍵詞：光質；辣椒幼苗；生長指標；結構差異

中圖分類號：S641.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2023）07-0040-06

Abstract：This study aimed to explore the effects of different LED light quality on the growth characteristics of pepper seedlings under artificial climatic conditions. Three different light treatments were used， and the growth indexes and tissue structure of pepper seedlings in a closed light plant culture darkbox in an artificial climate chamber were investigated with white light （full light） as CK. The results showed that chlorophyl content in the pepper seedlings treated with red light was relatively low， but the plant height， fresh weight， the first internode length， and the length and width of the fully unfloded leaves were obviously superior to those of the other treatments; by the end of treating （the 18th week after treatment）， in red light treatment the plant height was 121.35 mm， respectively 44.70， 51.72 and 53.66 mm higher than in purple， blue and white light （CK） treatments， the leaf length was 18.64， 17.16 and 13.05 mm longer， respectively， and the leaf width was 3.24， 1.27 and 3.26 mm wider， respectively. The pepper seedlings treated with blue or purple light were relatively short in the first internode length， thick in the stem and high in the chlorophyl content. By the end of treating， the peper seedlings treated with purple， blue and red lights were respectively 40.22， 45.97 and 48.01 mm in the first internode length. The purple light treatment was 2.07 mm in the stem thickness， 0.17， 0.33 and 0.39 mm thicker than the blue， CK and red light treatments， respectively. In contrast to the red light treatment， of the blue and purple light treatments the leaf palisade tissue cells were long and arranged densely， the spongy tissues were dense and small in cell spacing; the cells of the root epidermis and cortex arranged densely， and the pericycle and endodermis accounted for a large proportion of root cross section; the primary phloem of the stem differentiated early， and the phloem and xylem thickened， accounting for a large proportion. Therefore， both blue and purple light treatments can make pepper seedlings robust and roots developed， while red light treatment can promote the growth of pepper seedlings.

Key words：light quality; pepper seedling; growth indexes; structure difference

辣椒（Capsicum annuum L.）是我國重要蔬菜作物，早熟、高產、優(yōu)質對辣椒產業(yè)發(fā)展具有重要意義[1]。育苗是生產過程中的一個重要環(huán)節(jié)，培育壯苗是早熟、高產、優(yōu)質的基礎[2]。為促使辣椒提早上市，我國南方地區(qū)普遍在冬前采用溫室大棚育苗，但南方春季常出現(xiàn)的陰雨寡照天氣會直接影響辣椒育苗的生長[3]。采用人工補光措施可改善育苗設施內的光照條件，是大棚育苗時常采用的一種經濟有效且簡單易行的方法。LED是一種新型冷光源，其光源發(fā)熱量小，能近距離照射植物，且光質純，可按照需要獲得純正單色光或復合光譜，波長可與植物光形態(tài)建成的光譜范圍吻合[4]。光質可影響植物的生命活動，能夠控制和調節(jié)植物的發(fā)育狀況、代謝過程、生長形態(tài)及產品品質[5]，因此不同光質強度對植物的生長發(fā)育、光合特性、產量、品質[2]和抗逆性[6-7]等均有較大影響，而光質對植物的這些影響會因植物種類或同一種植物的不同生長階段而存在差異[8]。為了確定不同光質對辣椒幼苗生長發(fā)育的作用，筆者在人工氣候條件下研究了LED單質光對辣椒生長特性的影響，以期為培育合理株型的辣椒壯苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試辣椒品種為興蔬6號，由湖南興蔬種業(yè)有限公司提供。

供試LED燈管由深圳前景光電科技有限公司定做，分別為全光（CK）、紅光（R）、藍光（B）和紫光（P），各種光質的光譜組成及總光強見表1。用反光板制作4個規(guī)格為100 cm×80 cm×80 cm的暗盒，每個暗盒內安裝不同光質的LED燈管各4支備用。

供試育苗盤為常規(guī)72孔育苗盤，育苗基質為采購于山東省園藝研究所的商用育苗基質。

1.2 試驗方法

試驗于2021年11月至2022年2月在湖南省農業(yè)科學院蔬菜研究所蔬菜工程實驗室的人工智能溫室中進行。不同光質設紅光（R）、藍光（B）和紫光（P）3個處理，以全光為對照（CK）。辣椒種子消毒后浸種6 h，置于30℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽，種子露白后播于72孔育苗盤中育苗，待幼苗子葉張開時置于上述準備好的安裝有不同光質LED燈管的暗盒中分別采用紅光、藍光、紫光和全光（CK）進行培養(yǎng)，每個處理4個育苗盤。培養(yǎng)條件為溫度白天28℃、夜間18℃，每天光照時間為7：00—19：00，培養(yǎng)周期為18周。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生長指標測定 從不同光質處理1周后開始，每處理隨機取3株測定株高、第一節(jié)間長、完全伸展葉片長度、完全伸展葉片寬度、莖粗、幼苗單株葉片數(shù)、幼苗鮮重，用便攜式葉綠素熒光儀（HM-YA便攜式葉綠素熒光儀，恒美）測定葉綠素含量。11月16日上午10時進行第一次測定，此后每隔7 d測定1次，共測定18次。

1.3.2 幼苗組織結構觀察 從不同光質處理后的第4周至第8周，每隔1周取辣椒幼苗的根、莖、葉組織制作石蠟切片，經番紅固綠染色、中性樹膠封片后，置于光學顯微鏡下觀察拍照。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用Origin 8.5軟件做圖，用DPS 9.5軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同光質處理對辣椒幼苗生長指標的影響

2.1.1 不同光質處理后辣椒幼苗的生長情況 由圖1可知，紅光處理后辣椒幼苗的株高較高，葉片較長較寬，但葉大而薄、莖較細、節(jié)間較長，莖節(jié)間色素累積少，根系發(fā)育較弱；藍、紫光處理后辣椒幼苗健壯、根系發(fā)育好，且較紅光和全光處理具有促進辣椒幼苗分叉的效果，能提早花芽分化。

2.1.2 不同光質處理對葉片葉綠素含量的影響 從圖2可以看出，不同處理辣椒幼苗葉片的SPAD值

總體維持在25～50，處理1周時各處理間的葉綠素含量差異不明顯，但在第2周后不同光質處理間的葉綠素含量存在較為明顯的差異，其中CK（全光）處理的葉綠素含量稍高于藍光和紫光處理，藍光和紫光處理與CK的葉綠素含量均基本維持穩(wěn)定；紅光處理的葉綠素含量前期逐漸減少且明顯低于其他處理，到第7周后基本維持穩(wěn)定，SPAD值僅為25～28。

2.1.3 不同光質處理對幼苗鮮重的影響 由圖3可知，從處理后第2周開始，紅光、藍光和紫光處理的幼苗鮮重均大于CK（全光）處理，且隨著處理時間的增長不同處理間的差異變大，到第18周時紅光處理的幼苗鮮重比紫光、藍光和CK分別多0.62、1.12和1.28 g；各處理的幼苗鮮重整體表現(xiàn)為紅光＞紫光＞藍光＞全光（CK）。

2.1.4 不同光質處理對幼苗株高和第一節(jié)間長度的影響 由圖4可知，從處理后的第3周開始，紅光

處理的辣椒幼苗株高明顯高于其他處理，到第18周時，紅光處理的株高為121.35 mm，比紫光、藍光和全光（CK）處理分別高44.70、51.72和53.66 mm。CK（全光）處理辣椒幼苗的第一節(jié)間長度隨光照時間增加而明顯增長，紅光和藍光處理的第一節(jié)間長度也有一定程度增加，但紫光處理的第一節(jié)間長度增加較??；第一節(jié)間長度整體表現(xiàn)為全光（CK）＞紅光＞藍光＞紫光，到處理結束（第18周）時，紫光、藍光和紅光處理的辣椒幼苗第一節(jié)間長度分別為40.22、45.97和48.01 mm，CK為58.12 mm，CK比紫光、藍光和紅光處理分別長44.50%、26.43%和21.06%，這說明藍、紫單色光均能不同程度地抑制第一節(jié)間伸長且以紫光處理的抑制作用最明顯。

2.1.5 不同光質處理對幼苗完全伸展葉片長度、寬度的影響 由圖5可知，到處理后第18周時，紅光處理的葉片長度比紫光、藍光和全光（CK）處理分別長18.64、17.16和13.05 mm；紅光處理的葉片寬度比紫光、藍光和全光（CK）處理分別寬3.24、1.27和3.26 mm。

2.1.6 不同光質處理對幼苗莖粗和單株葉片數(shù)的影響 由圖6可知，到處理后第18周時，紫光處理的莖粗為2.07 mm，比藍光、CK（全光）和紅光處理分別粗0.17、0.33和0.39 mm，說明紫光和藍光處理能明顯增加幼苗的莖粗，在生產上有利于培養(yǎng)壯苗。紅光處理的幼苗單株葉片數(shù)略高于其他處理，但藍光、紫光和CK（全光）處理間的單株葉片數(shù)沒有明顯差異。

2.2 不同光質處理對辣椒幼苗組織結構的影響

2.2.1 對根組織結構的影響 藍、紫光處理后辣椒根系的根毛萌發(fā)早，表皮和皮層細胞排列致密，中柱鞘、內皮層所占根橫切面比例較大，細胞分裂旺盛；而紅光和CK（全光）處理的皮層薄壁組織所占根橫截面比例較高，且細胞體積較大（見圖7）。

2.2.2 對莖組織結構的影響 由圖8可知，不同光質處理對辣椒幼苗莖的韌皮部和木質部影響較大，藍光和紫光處理辣椒幼苗莖的初生韌皮部分化較早，髓部所占莖橫切面比例較小，韌皮部和木質部所占比例較大；前期各處理莖部都有較為清晰的4個維管束，隨著光處理時間的增加，藍光和紫光處理的韌皮部和木質部分裂出多層致密的細胞，后期韌皮部和木質部明顯增厚，維管束相互緊靠，幾乎成為連續(xù)的圓筒，髓的比例逐漸縮小，其中紫光更為明顯；而紅光處理的維管束數(shù)量并未隨光照處理時間的增加而增加，且韌皮部和木質部發(fā)展緩慢，最終萎縮成薄薄的一層，髓部所占比例較大。藍光和紫光處理使木質部和韌皮部增厚，有利于增加幼苗的韌性和抗倒伏能力，同時還有利于植株養(yǎng)分的運輸，使根系獲得更多同化產物而有利于根系的發(fā)育。

2.2.3 對葉組織結構的影響 由圖9可知，不同光質處理對辣椒幼苗葉片組織結構的影響更明顯，相對于紅光處理，藍光和紫光處理的葉片柵欄組織排列較密且細胞較長，葉綠體主要附著于柵欄組織，且海綿組織較致密、胞間距較小。

3 討 論

光質對植物生長發(fā)育的影響首先表現(xiàn)在植物光形態(tài)建成方面，不同光質及其組成比例對植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成、光合作用及根系形態(tài)等均有影響[9-10]。有研究表明，紅光、藍光、紅藍復合光對植物的生長、品質、光合特性都有一定的促進作用，紅光能調控植物的生長發(fā)育，而藍光能夠調控植物的營養(yǎng)品質，同時在葉綠素形成、葉綠體發(fā)育和氣孔發(fā)育等方面也具有重要作用，藍紅復合光則有利于幼苗的生長、發(fā)育和光合作用[11-13]。筆者的試驗結果表明，紅光處理后辣椒幼苗的葉綠素含量較低，但株高、鮮重、第一節(jié)間長度、完全伸展葉片的長度和寬度值均明顯高于其他處理，到處理結束（處理后第18周）時紅光處理的株高為121.35 mm，比紫光、藍光和全光（CK）處理分別高44.70、51.72和53.66 mm，紅光處理的葉片長度比紫光、藍光和全光（CK）處理分別長18.64、17.16和13.05 mm，葉片寬度比紫光、藍光和全光（CK）處理分別寬3.24、1.27和3.26 mm，表明紅光處理可促進辣椒幼苗莖的伸長、葉片擴展以及干物質積累；而藍光和紫光處理辣椒幼苗的節(jié)間較短、莖較粗、葉綠素含量較高，到處理結束時，紫光、藍光和紅光處理的辣椒幼苗第一節(jié)間長度分別為40.22、45.97和48.01 mm，紫光處理的莖粗為2.07 mm，比藍光、CK（全光）和紅光處理分別粗0.17、0.33和0.39 mm。因此，藍光和紫光處理可以使辣椒幼苗生長健壯、根系發(fā)達，而紅光處理可促進辣椒幼苗生長。根據(jù)不同光質效果，在實際生產中可在光照不足時采用紅光處理促進幼苗生長，當營養(yǎng)生長至一定階段后采用藍光和紫光處理促進壯苗。

葉片是植物中可塑性較強的器官，植物葉片對環(huán)境條件的變化敏感，光質對葉片的組織結構有較明顯的影響[14]。柯學等[15]的研究認為，單質藍光和紅藍組合光處理后煙草的葉片厚度、柵欄組織厚度均顯著高于單質紅光處理。而紅光有利于黃瓜幼苗葉片的長度和寬度以及葉片面積增大[16]。三葉青用不同光質處理60 d后莖葉的顯微結構會發(fā)生變化，紅光有利于莖蔓的伸長，而藍光可明顯促進新莖直徑增大、變粗，且有利于葉片擴展和鮮重的增加[17]。筆者的試驗結果表明，相對于紅光處理，藍光和紫光處理的葉片柵欄組織排列較密且細胞較長，葉綠體主要附著于柵欄組織，且海綿組織較致密、胞間距較??；藍、紫光處理后辣椒幼苗根表皮和皮層細胞排列致密，中柱鞘、內皮層所占根橫切面比例較大，莖的初生韌皮部分化較早，髓部所占莖橫切面比例較小，韌皮部和木質部所占比例較大，木質部和韌皮部增厚，這不僅有利于增加幼苗的韌性和抗倒伏能力，而且還有利于植株養(yǎng)分的運輸，使根系獲得更多同化產物而有利于根系的發(fā)育。

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（責任編輯：肖光輝）