不同LED光質(zhì)及延時(shí)補(bǔ)光時(shí)間對(duì)番茄育苗的影響

中圖分類號(hào)：S641.204 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-1302（2025）11-0141-08

番茄是全球范圍內(nèi)栽培面積最廣、消費(fèi)量最大的蔬菜作物品種，其中，我國是世界上番茄生產(chǎn)和消費(fèi)的最大國家[1]。近年來，隨著人們生活水平的不斷提升，對(duì)番茄的需求量也呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，因此，培育高品質(zhì)番茄苗被認(rèn)為是番茄高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)[2]。隨著現(xiàn)代設(shè)施栽培的不斷發(fā)展，育苗產(chǎn)業(yè)有了長足的發(fā)展，小作坊式的育苗方式逐漸被取代，工廠化育苗方式正成為主流的模式，為推動(dòng)蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)的提檔升級(jí)提供技術(shù)保障[3-4] 。

然而，在我國南方早春集約化育苗時(shí)段，普遍存在陰雨天過多，或者白天日照時(shí)間偏短、光照強(qiáng)度不夠且溫度較低的現(xiàn)象，這種情況極易導(dǎo)致蔬菜幼苗出現(xiàn)徒長或者營養(yǎng)不良的問題。為有效緩解這一現(xiàn)象，合理的人工補(bǔ)光被認(rèn)為是有效提升育苗質(zhì)量的重要方法[5]。LED（light emitting diode）光源作為一種冷光源，在用于作物補(bǔ)光方面具有非常大的潛力[6。有研究表明，紅光可以有效控制植株節(jié)間的過度生長和提高光合作用，同時(shí)具有提高作物抗逆性等作用。藍(lán)光則可以有效控制幼苗莖的伸長，同時(shí)可以促進(jìn)氣孔開放、提高葉綠素含量以及促進(jìn)根系發(fā)育。紅光、藍(lán)光按比例配合使用，能夠促進(jìn)植物的光合作用，促進(jìn)干物質(zhì)積累，提高作物營養(yǎng)品質(zhì)[7-8]

綜上所述，LED補(bǔ)光技術(shù)已經(jīng)成為蔬菜育苗領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)，但不同光質(zhì)的LED選擇及組合優(yōu)化方面還需進(jìn)一步研究，另外，LED延長補(bǔ)光的時(shí)間也不是很明確。如果一味的延長補(bǔ)光，育苗成本則會(huì)出現(xiàn)大幅度地升高。因此，本研究選擇番茄幼苗作為對(duì)象，探究不同LED光質(zhì)和不同延長補(bǔ)光時(shí)間對(duì)幼苗生長的影響，篩選出最優(yōu)的培育壯苗的LED光質(zhì)組合和最適合的延長補(bǔ)光時(shí)間，以期為LED補(bǔ)光在番茄集約化育苗中的應(yīng)用提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1 供試材料

供試LED光源由南京銘偉溫室工程有限公司生產(chǎn)。LED光源為 40cm×30cm 的長方形光板，試驗(yàn)補(bǔ)光光質(zhì)為白光、紅光和藍(lán)光，通過電腦遠(yuǎn)程控制，分別得到不同光質(zhì)的LED組合光。

供試番茄：選擇世紀(jì)紅冠作為供試作物，種子購于南京金盛達(dá)種子有限公司。

供試基質(zhì)：育苗基質(zhì)購于淮安柴米河農(nóng)業(yè)科技股份有限公司。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)為南京市蔬菜科學(xué)研究所橫溪科技園14號(hào)玻璃溫室（ 118^°46^′12^′′E，31^°43^′19^′′N） 。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

LED不同光質(zhì)組合試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理，分別是：（1）自然光處理：將LED光質(zhì) 100% 設(shè)定為白光；（2）藍(lán)光處理：將LED光質(zhì) 100% 設(shè)定為藍(lán)光；（3）紅光處理：將LED光質(zhì) 100% 設(shè)定為紅光；（4）紅藍(lán) 3：1 處理：將LED紅光光質(zhì)設(shè)定為 75% 光強(qiáng)，藍(lán)光光質(zhì)設(shè)定為 25% 光強(qiáng)；（5）紅藍(lán) 6：1 處理：將LED紅光光質(zhì)設(shè)定為 85.7% 光強(qiáng)，藍(lán)光光質(zhì)設(shè)定為14.3% 光強(qiáng)；（6）紅藍(lán) 8：1 處理：將LED紅光光質(zhì)設(shè)定為 88.89% 光強(qiáng)，藍(lán)光光質(zhì)設(shè)定為 11.11% 光強(qiáng)。

不同LED延長補(bǔ)光時(shí)間的試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理，分別是：（1）補(bǔ)光5d處理：在番茄幼苗1葉1心時(shí)開始延時(shí)補(bǔ)光，每天延時(shí)補(bǔ)光5h（17：00—22：00），連續(xù)補(bǔ)光5d；（2）補(bǔ)光 10d 處理：在番茄幼苗1葉1心時(shí)開始延時(shí)補(bǔ)光，每天延時(shí)補(bǔ)光 5h （17：00—22：00），連續(xù)補(bǔ)光10d；（3）補(bǔ)光15d處理：在番茄幼苗1葉1心時(shí)開始延時(shí)補(bǔ)光，每天延時(shí)補(bǔ)光 5h（17;00-22;00） ，連續(xù)補(bǔ)光 15d 。

每個(gè)處理設(shè)定3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)種植10顆番茄苗；每種光源相距 1m ，各處理間安裝反光膜，防正不同光源之間相互干擾。幼苗的培養(yǎng)條件為白天溫度 20～28C ，夜間溫度 15～20^°C 。待幼苗長至4葉1心時(shí)，通過破壞性采樣測定指標(biāo)。

1.4測定項(xiàng)目和方法

1.4.1生長指標(biāo)株高：測定植株根基部至生長點(diǎn)的距離。莖粗：用游標(biāo)卡尺測量第1張葉下方莖的直徑。SPAD值：用TYS-A型手持葉綠素儀測定生長點(diǎn)、次生長點(diǎn)葉片的SPAD值。

1.4.2根系形態(tài)參數(shù)每個(gè)處理選擇長勢均勻的植株，用水將根系清洗干凈，采用EPSONV800根系專用掃描儀進(jìn)行根系圖像掃描，用WinRHIZO根系分析軟件對(duì)根系形態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析。

1.4.3植株重量將植株整體進(jìn)行清洗，并用吸水紙擦去多余的水分，隨后用剪刀將植株地下部和地上部分離，用天平稱取地上部和地下部的鮮重；干重采用烘干法測定：將地上部和地下部樣品放入烘箱中 105^°C 殺青 30min ，于 75^°C 烘干 24h 至恒重后稱重。

1.4.4計(jì)算公式壯苗指數(shù) σ=σ （莖粗/株高 + 地下部干重/地上部干重） × 全株干重；根分配率 Σ=Σ 地下部干重/全株干重。

2 結(jié)果與分析

2.1不同處理對(duì)番茄幼苗生長指標(biāo)的影響

如圖1所示，從株高數(shù)據(jù)可以看出，除自然光處理外，不同光質(zhì)在光照10、15d的番茄株高明顯高于光照5d的處理；光照 10d 處理，紅藍(lán) 3：1 和紅藍(lán) 6：1 的光質(zhì)株高促進(jìn)效果最為明顯，株高分別達(dá)到 7.83、7.27cm ，顯著高于其他處理;光照15d處理，紅藍(lán) 3：1 對(duì)株高的促進(jìn)效果最好，達(dá)到8.07cm ，其次是紅藍(lán) 8：1 處理，達(dá)到 7.80cm ，均高于單色光。從番茄莖粗?jǐn)?shù)據(jù)可以看出，隨著光照時(shí)間的延長，番茄莖粗呈現(xiàn)增大的趨勢；光照5d處理，紅藍(lán) 3：1 植株莖粗最大，達(dá)到 0.197cm ；光照10d 的處理中，各光質(zhì)對(duì)番茄莖粗的影響沒有顯著性差異；光照 15d 處理，紅藍(lán) 3：1 、紅藍(lán) 6：1 和紅藍(lán) 8：1 處理的莖粗均高于自然光、紅光和藍(lán)光處理，且顯著高于自然光和藍(lán)光。從植株SPAD值數(shù)據(jù)可以看出，5、15d光照條件下，各光質(zhì)對(duì)SPAD值的影響不明顯，沒有達(dá)到顯著性差異；在 10d 的光照條件下，自然光處理SPAD值最高，達(dá)到42.90，紅藍(lán) 6：1 處理的SPAD值最小，為33.60，顯著低于除紅藍(lán) 3：1 以外的其他處理。

2.2不同處理對(duì)番茄幼苗重量的影響

從表1可以看出，不同光照時(shí)間對(duì)番茄重量的影響依次為 15dgt;10dgt;5d 。光照5d條件下，各處理對(duì)地上部鮮重、整株鮮重、地上部干重、地下部干重、整株干重均沒有顯著性影響；光照 10d 條件下，紅藍(lán)混合光與單色光相比，對(duì)地上部鮮重、地下部鮮重、整株鮮重、地上部干重和整株干重整體呈現(xiàn)增加的趨勢;光照15d條件下，與其他光質(zhì)相比，紅藍(lán) 8：1 對(duì)植株鮮重和干重的影響均呈現(xiàn)最強(qiáng)促進(jìn)趨勢。從根分配率數(shù)據(jù)看，在不同光照時(shí)間和不同光質(zhì)條件下，根分配率均沒有太大的變化。

2.3不同處理對(duì)番茄壯苗指數(shù)的影響

由圖2可知，在不同光照條件下，紅藍(lán) 3：1 紅藍(lán) 6：1 和紅藍(lán) 8：1 處理的壯苗指數(shù)均高于單色光。光照5d條件下，紅藍(lán) 3：1 壯苗指數(shù)最高，達(dá)到0.399，自然光處理最低，為0.036，紅藍(lán) 3：1 處理壯苗指數(shù)顯著高于自然光、紅光和藍(lán)光處理（ Plt; 0.05）。光照10d條件下，紅藍(lán) 8：1 壯苗指數(shù)最高，達(dá)到0.344，其次是紅藍(lán) 3：1 處理，為0.325，均顯著高于自然光、紅光和藍(lán)光處理（ Plt;0.05） 。光照15d條件下，紅藍(lán) 8：1 壯苗指數(shù)最高，達(dá)到0.360，其次是紅藍(lán) 3：1 ，為0.259，均顯著高于自然光、紅光和藍(lán)光處理（ Plt;0.05） 0

2.4不同處理對(duì)番茄根系特性的影響

由表2可知，不同光質(zhì)條件下，光照10、15d對(duì)根系特性的影響明顯高于光照5d處理。在光照5d條件下，藍(lán)光處理根長最長，達(dá)到 52.48cm ，不同光質(zhì)對(duì)根系其他特性均沒有顯著性差異。在光照 10d 條件下，紅藍(lán) 6：1 處理對(duì)根長和根表面積影響最大，分別達(dá)到 104.34cm 和 9.23cm² ，顯著高于紅藍(lán) 3：1 和自然光處理；自然光處理根系的平均直徑最大；紅藍(lán) 6：1 處理的根系總根尖數(shù)、分枝數(shù)和交叉數(shù)促進(jìn)效果最好。在光照 15d 條件下，不同光質(zhì)對(duì)根長、根表面積、根投影面積和分枝數(shù)影響不大；自然光處理根系平均直徑最大，達(dá)到0.34mm ；紅藍(lán) 3：1 總根尖數(shù)最多，達(dá)到254.67個(gè)/株，紅藍(lán) 8：1 對(duì)根系交叉數(shù)影響最大，達(dá)到66.33個(gè)/株。

2.5不同光質(zhì)處理對(duì)番茄育苗的主成分分析

對(duì)不同處理?xiàng)l件下番茄幼苗生長和根系形態(tài)變化的18個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表3、表4所示。從表3可以看出，光照5d條件下，提取到3個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到 91.93% 。從表4數(shù)據(jù)可知，光照5d條件下主成分1主要是綜合了株高、全株鮮重、根長、根表面積平均直徑、根投影面積、分枝數(shù)、交叉數(shù)等指標(biāo)；主成分2主要綜合了莖粗、地下部鮮重和壯苗指數(shù)等指標(biāo)；主成分3主要綜合了地下部干重和根分配率等指標(biāo)。使用SPSS軟件將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣（表5）可得到3個(gè)主成分的得分函數(shù)表達(dá)式：

從表3可以看出，光照 10d 條件下，提取到3個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到 92.74% 。從表4數(shù)據(jù)可知，光照10d條件下主成分1主要是綜合了株高、SPAD值、地下部鮮重、全株鮮重、地上部干重、地下部干重、全株干重、根分配率等指標(biāo)；主成分2主要綜合了根長、根表面積、根投影面積和分枝數(shù)等指標(biāo)；主成分3主要綜合了莖粗等指標(biāo)。使用SPSS軟件將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣（表5）可得到3個(gè)主成分的得分函數(shù)表達(dá)式：

從表3可以看出，光照 15d 條件下，提取到4個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到 97.51% 。從表4數(shù)據(jù)可知，光照 15d 條件下主成分1主要是綜合了株高、莖粗、地上部鮮重、地下部鮮重、全株鮮重、地上部干重、地下部干重、全株干重、壯苗指數(shù)、根長、根表面積、分枝數(shù)、交叉數(shù)等指標(biāo)；主成分2主要綜合了根分配率等指標(biāo)；主成分3主要綜合了根平均直徑等指標(biāo)。使用SPSS軟件將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣（表5）可得到4個(gè)主成分的得分函數(shù)表達(dá)式：

以主成分對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，可得到綜合評(píng)價(jià)函數(shù)：

光照5d時(shí)， F=0 .594 2Z₁ + 0. 255 7Z₂ +

根據(jù)主成分綜合得分模型，計(jì)算出不同光照條件下不同光質(zhì)對(duì)番茄育苗的綜合得分值和排序如表6所示。從表中可以看出，在光照5d條件下，藍(lán)光和紅藍(lán) 8：1 對(duì)番茄育苗的影響優(yōu)于其它光質(zhì)；在光照 10d 和15d條件下，均是紅藍(lán) 6：1 和紅藍(lán)8：1 對(duì)番茄育苗的影響優(yōu)于其他光質(zhì)。

3討論

3.1 不同光質(zhì)對(duì)幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

光照環(huán)境是蔬菜育苗環(huán)節(jié)中重要的調(diào)控因素，作物的葉綠素在藍(lán)光區(qū)和紅光區(qū)可以達(dá)到吸收峰值，為有效提升育苗的質(zhì)量，人工補(bǔ)光光源以紅光和藍(lán)光為主[9-I]。在本研究中，從作物株高、莖粗的數(shù)據(jù)可以得出，紅光和藍(lán)光確實(shí)可以提高蕃茄的株高和莖粗，尤其是在補(bǔ)光10、15d的條件下，紅藍(lán)光質(zhì)對(duì)幼苗株高、莖粗的促進(jìn)效果更好。李雪等研究發(fā)現(xiàn)，紅光對(duì)黃瓜幼苗生長有明顯的促進(jìn)效果，且隨著紅光強(qiáng)度的不斷增加，對(duì)作物株高的促進(jìn)效果越發(fā)明顯[12]。李金苗等研究了紅藍(lán)不同比例光質(zhì)對(duì)幼苗生長的影響，也得到類似的結(jié)論，不同光質(zhì)對(duì)幼苗綜合效應(yīng)優(yōu)劣順序?yàn)榧t藍(lán)光 gt; 藍(lán)光 gt; 紅光[13]。但并不意味著單色光源強(qiáng)度越大越好，本研究發(fā)現(xiàn)，紅藍(lán)光質(zhì)配合補(bǔ)光的效果較單純藍(lán)光或紅光對(duì)株高、莖粗的影響更好。在光照 10d 條件下，紅藍(lán) 3：1 紅藍(lán) 6：1 和紅藍(lán) 8：1 的株高較紅光處理分別增加了 35.06% （204號(hào) 25.29% 和 10.34% ；在光照

15d 條件下，紅藍(lán) 3：1 紅藍(lán) 6：1 和紅藍(lán) 8：1 的株高較紅光處理分別增加了13. 62% 、4. 69% 、9.86% 。光照10、15d的處理植株株高要明顯高于光照5d的處理，這主要是因?yàn)楣庹諟p少的情況下，植株生長會(huì)受到抑制，莖也會(huì)變得較細(xì)，減少同化物質(zhì)的積累[14] 。

3.2不同光質(zhì)對(duì)幼苗重量及壯苗指數(shù)的影響

只有適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)光照強(qiáng)度，延長光照時(shí)間，才能有利于植株生物量的生長，提高壯苗指數(shù)。本研究中，隨著光照時(shí)間的延長，作物地上部鮮重、地下部鮮重和全株鮮重均呈現(xiàn)增加的趨勢，且紅藍(lán)3：1 紅藍(lán) 6：1 和紅藍(lán) 8：1 的光質(zhì)較單純紅光和藍(lán)光對(duì)作物鮮重的促進(jìn)效果更為明顯。說明紅藍(lán)混合LED光質(zhì)能很好地促進(jìn)作物有機(jī)物質(zhì)的積累。胡紹泉在研究不同光質(zhì)對(duì)百合生長的影響中，也得到紅藍(lán)組合光質(zhì)可以明顯提高百合的干物質(zhì)積累，且隨著光照時(shí)間的延長，干物質(zhì)積累效果更好[15]壯苗指數(shù)是衡量秧苗健壯的重要指標(biāo)[16]。本研究中，光照5d條件下，紅藍(lán) 3：1 的壯苗指數(shù)最大，而隨著光照時(shí)間的延長，光照10、15d條件下，均是紅藍(lán) 8：1 處理的幼苗壯苗指數(shù)最大，表明紅藍(lán) 8：1 是對(duì)幼苗生長最優(yōu)的光質(zhì)配比。

3.3不同光質(zhì)對(duì)幼苗根系特性的影響

根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要器官，植物根系的健壯直接影響到植株的生長發(fā)育，健壯的根系可以顯著促進(jìn)地上部器官的生長[17]。根長反映了植物吸收水分和養(yǎng)分的能力；根系表面積則是反映根系與外部環(huán)境接觸的重要指標(biāo)之一，也是決定根系吸收能力的重要因子之一，根系的表面積和體積直接反映了根系的生長發(fā)育狀況[18]。本研究中，光照10、15d番茄根長、根表面積和總根尖數(shù)明顯要大于光照5d的處理;而光照時(shí)間一定的前提下，與單色光相比，紅藍(lán)混合光質(zhì)具有促進(jìn)根系生長的潛力，但差異性不是太明顯。表明不同光質(zhì)的光在促進(jìn)根系生長發(fā)育過程中，作用不是很明顯，但隨著補(bǔ)光時(shí)間的延長，根系整體會(huì)呈現(xiàn)逐漸增強(qiáng)的趨勢，對(duì)增加作物吸水、吸肥能力有明顯的促進(jìn)效果，對(duì)于提高育苗質(zhì)量也發(fā)揮重要作用。因此，在育苗過程中可以延長補(bǔ)光的時(shí)間。

3.4不同處理對(duì)番茄育苗的綜合評(píng)價(jià)

通過主成分分析，可以將不同處理對(duì)番茄育苗影響的所有相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，評(píng)價(jià)得出最優(yōu)組合。在本研究中，光照5、10、15d的條件下，分別提取到了3、3、4個(gè)主成分，主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率也全部大于 90% ，表明所提取到的主成分可以代替各生長、根系形態(tài)、壯苗指數(shù)等指標(biāo)來綜合評(píng)價(jià)不同光質(zhì)對(duì)育苗的影響。光照5d時(shí)，單純藍(lán)光對(duì)繁育番茄壯苗是最優(yōu)的選擇；而隨著光照時(shí)間的延長，紅藍(lán) 6：1 和紅藍(lán) 8：1 則更加適合補(bǔ)光的光質(zhì)選擇。結(jié)合生長指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)、根系特性、壯苗指數(shù)以及主成分分析結(jié)果等參數(shù)，光照15d和紅藍(lán)8：1 的光質(zhì)可以作為番茄育苗的最佳組合。

4結(jié)論

綜上所述，與自然光處理相比，紅藍(lán) 8：1 混合光可以明顯提高蕃茄株高、莖粗、地上部鮮重、地下部鮮重以及壯苗指數(shù)；補(bǔ)光 15d 可以顯著促進(jìn)根長、根表面積以及總根尖數(shù)等指標(biāo)的增加，有效提升幼苗吸收水分和養(yǎng)分的能力。因此，實(shí)際番茄育苗中，可以選擇紅藍(lán) 8：1 混合光和光照15d，用以提升番茄幼苗質(zhì)量。

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