不同光质对烤烟漂浮育苗中烟苗生长发育及光合特性的影响

时向东，王林枝，满晓丽，刘喜庆，王旭锋

河南农业大学烟草行业烟草栽培重点实验室，郑州市农业路63号 450002

光质作为一个重要的生态环境因子，为植物进行正常的光合作用提供能源。烟草是一种喜光作物，不同的光质将会直接对烟草光合作用以及光合产物的累积产生重要影响，进而对烟草的品质也产生极大影响。近年来随着气候的变化，我国主产烟区，如贵州、湖南、广东、广西、福建、川渝等地区，在烟草育苗季节，都遭受不同程度的低温寡照天气的影响，致使烟苗发育迟缓，苗龄期长且烟苗素质差，直接影响了烟叶的产量和品质。近几年随着对不同光质对植物生长发育以及器官分化的调节控制等方面进行的深入的研究，通过光质来调控作物生长，培育优质壮苗已经成为一种趋势。李韶山等[1-3]的研究表明蓝光对水稻幼苗的生长发育具有强烈抑制作用。史宏志等[4-5]对烟草的研究表明不同光质对烟草叶片的物理性状、色素含量、光合速率等有显著的影响。蒲高斌等[6]对不同光质下番茄幼苗进行研究，表明在苗期照射红光或者蓝光可促进幼苗生长，有利于壮苗的培育。张瑞华等[7]的研究结果表明：利用有色膜对生姜覆盖可以创造比较好的光温环境，减轻光合午休并不改变光合的日变化。本试验主要针对生产中的实际问题，开展了不同光质对烤烟漂浮育苗烟苗叶片的生长发育以及光合作用的影响的研究，旨在探明不同光质对漂浮育苗烟苗株高、茎粗、叶面积以及叶绿素和光合速率等指标的影响，为寻找适宜的光质，实现漂浮育苗补光技术，培育优质壮苗提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2012年4月至6月在河南农业大学烟草行业烟草栽培重点实验室进行，供试材料为中烟100。育苗盘规格：长×宽×高=34cm×24cm×6cm，70穴/盘。设蓝光、红光和白光三种不同光质处理（白光为对照），每个处理210棵烟苗，不同处理之间用黑色遮光布完全隔离。

本研究采用的光源为英国产36 W的阿卡迪亚灯管，可发出蓝光、红光及白光，以白光为对照。其中光质的波谱图如图1所示，光照培养架为钢架结构，光源设于培养架顶部，每个处理采用8支灯管,共288W，培养架用黑色遮光材料遮光。每层培养架两端各安装一台功率为2 W的微风扇，以满足气体交换并保持各层内温度一致。光周期为12 h/d，且白天温度保持在28℃-30℃。播种后即开始不同光照处理。调节灯管的高度，使其距离烟苗的高度控制在28 ～ 30cm，每层的光照强度约为 150 μmol·m-2· s-1。

图1 白光、蓝光和红光的波谱图

1.2 测定项目和方法

1.2.1 生物学性状

每个处理随机取10株幼苗测量株高、茎粗、叶长、叶宽、叶面积，用直尺测量株高、叶长、叶宽，用游标卡尺测量茎粗。

1.2.2 叶绿素和类胡萝卜素

采用分光光度法测定。

1.2.3 光合生理特性

采用英国Hansatech公司生产的CIRAS-2光合荧光仪于晴天上午9∶00-11∶00测定光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶肉胞间CO2浓度等指标。选取生长一致的植株，从第一片完全展开叶下数5片叶进行测定，在光合有效辐射 (PAR)为 1000 μmol·m-2·s-1，CO2浓度为400 μL·L-1的条件下进行测定，每个处理3次重复,取平均值。气孔限制值(Ls)的计算按照吴克宁等的方法：Ls=1一Ci／Cr(Ci为胞间CO2浓度，Cr为大气CO2浓度)。

2 结果

2.1 不同光质对烟苗生长的影响

在5片叶时对烟苗的生物学性状进行测定，如表1结果所示，红光处理下生长的烟苗茎秆最高，白光和红光处理差异不显著，蓝光处理极显著地抑制了茎秆向上生长发育。三种光质下生长的烟苗茎围发育以白光处理下较大，但处理间差异不显著。红光处理下的烟苗叶片长和宽最大，与白光处理差异不显著。蓝光处理下烟苗的叶长和叶面积最低,与白光和红光处理差异达极显著水平，不同光质处理对叶片宽度的影响不显著。这表明烟苗叶片发育明显受到蓝光的抑制，尤其是对叶长的抑制作用最为明显。

表1 不同光质对烟苗生长的影响

2.2 不同光质对烟苗叶片质体色素含量的影响

叶绿素是作物进行光合作用的基础，叶绿素组成与含量的多少直接影响着作物叶片的光合速率。取不同光质处理下烟苗的相同部位叶片测定叶绿素含量，如表1所示,红光处理的叶绿素含量最高，蓝光处理的烟苗叶片叶绿素含量最低，二者差异达极显著水平。红光处理的烟苗叶片Chla和Chlb含量均最高，但Chla/b比值相对较低，显示红光有诱导Chlb合成的作用。蓝光处理的烟苗叶片Chla和Chlb含量均最低，且与红光和白光处理的烟苗叶片Chla和Chlb含量差异显著。叶片类胡萝卜素含量表现为红光处理＞白光处理＞蓝光处理，红光与白光处理的含量差异不明显，却与蓝光处理下的叶片类胡萝卜素含量差异达极显著水平。

表2 不同光质下烟苗叶片质体色素含量 (mg.g-1)

2.3 不同光质处理对烟苗叶片光合作用的影响

由图2对光合速率的测定结果可知，不同光质处理对烟苗叶片净光合速率有显著的影响，白光处理的净光合速率高于红光和蓝光处理，且以蓝光处理最低。蒸腾速率由高到低依次为：白光处理＞红光处理＞蓝光处理，与光合速率的变化趋势一致，但是变化的幅度比较小。气孔导度最高的为白光处理，依次为红光处理和蓝光处理。胞间CO2浓度的大小为红光处理最高，蓝光处理次之，白光处理最低。

图2 不同光质对烟苗幼苗Pn、Gs、Ci、E的影响

2.4 不同光质处理对烟苗叶片气孔限制的影响

气孔限制由图3可以看出，红光处理的气孔限制明显低于白光和蓝光处理，白光与蓝光处理的气孔限制相似。这说明与白光处理的气孔限制相比，蓝光处理对气孔限制无明显变化。红光处理对气孔限制明显降低，显示红光处理对气孔开放具有一定的促进作用。

图3 不同光质对烟草幼苗气孔限制的影响

3 讨论

本试验结果表明：不同光质处理对烟苗的生长发育具有显著影响：蓝光处理的烟苗植株较矮，而红光处理的烟苗最高，这表明蓝光具有矮化烟苗的作用，红光则能够促进烟苗茎的伸长。这与李韶山等[1,2,3]在蓝光对水稻的研究上得出的结论相似。烟苗茎围的粗细各处理间差异不明显，这表明烟苗茎秆的增粗发育则不受光质影响。红光处理下的烟苗叶面积最大，与蓝光处理差异达极显著水平。蓝光处理下烟苗的叶长和叶宽均最小，其中叶长与白光处理和红光处理差异达极显著水平，各处理下的叶宽差异不显著。这表明蓝光处理下生长的烟苗叶长和叶宽均受到一定程度的抑制作用，但蓝光对叶长的抑制作用明显高于对叶宽的抑制程度。史宏志等[4,5]的研究也表明单色蓝光使烟苗的叶长和叶宽减小，显著抑制叶片生长发育。

光质在影响植物光形态建成的同时对光合色素和合成也具有调控作用[8]。不同光质处理下的烟苗总叶绿素含量以及Chla和Chlb的组成比例有明显的差别，这与王绍辉等[9]在对黄瓜上的研究得出的结论一致。红光处理下的烟苗叶片总叶绿素、Chla和Chlb含量均最高，但Chla/b比值较低，而蓝光处理下生长的烟苗叶片总叶绿素、 Chla和Chlb含量均最低，这与邬春芳等[10]通过不同颜色薄膜遮光对烟草质体色素含量影响得出的结论一致,但与史宏志等[4]在单色光下红光对叶绿素含量的影响结果不一致,可能是因为试验环境以及光质有所差异而引起的。但蓝光处理下Chla/b比值较高，且与红光处理差异极显著。这表明红光有利于烟苗叶片中Chlb的合成，而蓝光则能促进Chla含量增加。这与这与储钟稀等[11]、蒲高斌等[6]、江艳明等[12]在黄瓜、番茄和一品红等植物上的研究结果相一致，且红光处理的植物具有阴生植物的特性，蓝光处理的植物与阳生植物相似。红光处理下的叶片类胡萝卜素的含量比较高，蓝光处理则比较低。类胡萝卜素含量的多少也在一定程度上对叶绿素的含量具有影响。它作为一种内源抗氧化剂存在于绿色植物体内，不参与植物的光化学反应，但它能吸收和传递光能，并且通过叶黄素循环消耗多余的光能，对强光下叶绿素具有保护作用[13]。

光合速率的大小是判断烟草幼苗生长旺盛与否的重要指标之一。不仅光合色素对光合速率具有一定的影响，蒸腾速率、气孔导度以及胞间CO2也对光合速率具有显著的影响[14]。蓝光处理下的光合速率与叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度变化趋势一致，蓝光处理的光合速率最低，白光处理最高。这与史宏志[4,5]等的研究结果相一致。

4 结论

从研究结果看，漂浮育苗在解决前期寡照，促苗早生快长的问题上，以补充白光和红光为宜。而在烟苗形态建成后，若要抑制烟苗生长，减少剪叶次数，可尝试补充蓝紫光照射，来压制烟苗的生长。另外，不同光质对烟苗光照最适宜的时数、强度以及不同光质配合对烟苗的素质及发育的影响，还有待深入研究。

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[3]李韶山，潘瑞炽.蓝光对水稻幼苗叶绿体发育的影响[J].中国水稻科学，1994，8(3)：185-188.

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[5]史宏志，韩锦峰，官春云，等.红光和蓝光对烟叶生长、碳氮代谢和品质的影响[J].作物学报，1999，25(2)：215-220.

[6]蒲高斌，刘世琦，刘磊，等.不同光质对番茄幼苗生长和生理特性的影响[J].园艺学报，2005，32(3)：420-425.

[7]张瑞华，徐坤，董灿兴，等.光质对姜生长及光能利用特性的影响[J].园艺学报，2008，35(5)：673-680.

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[10]邬春芳，李军营，李向阳，等.不同颜色薄膜遮光对烟草生长期质体色素含量的影响[J].中国烟草学报，2011，17(6)：48-53.

[11]储钟稀，童哲，冯丽洁，等.不同光质对黄瓜叶片光合特性的影响[J].植物学报，1999，41(8)：867-870.

[12]江明艳，潘远智.不同光质对盆栽一品红光合特性及生长的影响[J].园艺学报，2006，33(2)：338-343.

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[14]刘全吉，孙学成，胡承孝，等.砷对小麦生长和光合作用特性的影响[J].生态学报，2009，29(2)：854-859.