不同光谱LEDs对辣木幼苗生长及叶绿素含量的影响

陈婷 彭文 冯博 王白娟

摘要[目的]研究LED补光对辣木幼苗生长及叶片中叶绿素含量的影响。[方法]以印度改良辣木（Moringa oleifera PKM-1）为试验材料，在相同外界环境下采用不同光谱条件的LEDs（Light Emitting Diodes）光源对辣木垂直补光，每组辣木补光12 h/d（8∶00—20∶00），测定不同补光处理下辣木幼苗的生长情况及其叶片中叶绿素含量。[结果]经红蓝4∶1（4R1B）LEDs处理的辣木种子发芽率高于对照，经过LEDs补光的3组辣木幼苗存活率均高于对照。LEDs补光处理的辣木幼苗株高、茎粗、全株干重、茎叶干重、总叶绿素含量均优于对照。其中光谱条件为全红的LEDs对辣木幼苗生长的促进效果最为显著，株高增加了120.66%，茎粗增加了52.11%，全株干重增加了52.35%，茎叶干重增加了33.57%，叶绿素总含量增加了19.28%。[结论]LED灯补光处理能显著促进辣木幼苗的生长及其叶片中叶绿素的合成。

关键词光谱；LED；辣木；生长；叶绿素

中图分类号S123文献标识码A文章编号0517-6611（2017）12-0025-03

Abstract[Objective] To study effects of different light emitting diode （LED） lightsupplement on seedlings growth and chlorophyll content in leaves of M.oleifera Lam. [Method] With the provenance of India Moringa seeds （M. oleifera PKM1）as raw materials，different spectral conditions LEDs was used to supply light with 12 h/d （8∶00-20∶00） for it under the same external environment，and seedling growth and chlorophyll content were measured in leaves of M.oleifera Lam under different lightsupplement treatment. [Result]M. oleifera Lam seeds germination rate by 4R1B LED treatment was higher than the control（CK），survival rate of three groups M. oleifera Lam seedlings after LEDs lightsupplement were higher than CK. Plant height， stem diameter， dry weight of whole plant， dry weight of stem and leaf， total chlorophyll content of M.oleifera Lam seedlings treated by LEDs lightsupplement were better than CK. Among of them ， the growth promoting effect was the most significant of it treated by all red LEDs，plant height increased by 120.66%，stem diameter increased by 52.11%，whole plant dry weight increased by 52.35%，dry weight of stem and leaf increased by 33.57%，total chlorophyll content increased by 19.28%. [Conclusion] LEDs lightsupplement treatment can significantly promote the synthesis of chlorophyll and leaf growth of M. oleifera Lam seedlings.

Key wordsSpectrum；Light emitting diode （LED）；Moringa oleifera Lam；Growth；Chlorophyll

辣木（Moringa oleifera Lam）又称鼓槌树（Drumstick tree）、馬萝卜、不死树、萝卜树等，属于辣木科（Moringaceae）辣木属（Moringa Adans）[1]落叶木本蔬菜、油料植物，因其根具有辛辣味，故得名辣木[2-5]。19世纪，辣木从印度引进我国台湾种植，目前在云南、四川、广东、广西等省均有种植。我国引进栽培的食用辣木品种有印度传统辣木（M.oleifera）、印度改良辣木（M.oleifera PKM-1）和非洲辣木（M. stenopetala）[6-7]。辣木的叶片、嫩荚、嫩芽、花朵、嫩茎和根均可食用，且含有丰富的矿物质、维生素、药理活性成分，具有较高的经济价值、医学价值和观赏工艺价值，被广泛应用于医药、保健等方面[8-11]。

光是植物光合作用的能源，也是植物某些生命活动的特征信号[12-13]。光合色素在红光和蓝光区有最大的光合作用效果[14]。大多数学者认为，红蓝复合光对植物的生长效应明显优于单色光，且能有效促进植物生物量的积累，可作为植物生长的优质光源[15]。LED（Light Emitting Diode）具有光源体积小、光效高、无污染、寿命长、波长范围窄、冷光源等特点，能够与光合作用吸收峰值波长完全吻合，较传统光源具有明显优势。近年来，为了加强植物生长的光合作用，研究者利用不同光谱的LED给植物进行补光作用，从而满足植物生长所需光照量，使得LED 光源在农业领域具有良好的发展前景[16]。

笔者采用LEDs光源发射的单色光谱红光（660 nm）、蓝光（450 nm）进行不同光质配比组合，研究不同光质对辣木幼苗生长和叶绿素含量的影响，以期促进辣木根茎叶的生长、叶绿素的合成（光合作用效果）及提高发芽率和存活率，为新型光源推广应用提供理论基础和技术依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试材料为印度改良辣木（M.oleifera PKM-1），由云南农业大学辣木种植基地提供。

主要仪器设备：722S型紫外分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司），电子天平（北京赛多利斯天平有限公司）。

采用有晶创鑫科技有限公司生产的JCX-LED 50W防水植物补光LED。其采用高品质LED光源和优质恒流驱动电源，具有寿命长、耗能低、高光效、发热少、波长类型丰富、体积小等特点。其物理参数：

尺寸285 mm×235 mm×150 mm，功率50 W，输入电压AC 85～264 V，LED单颗集成50 W，工作电流300 mA，寿命50 000 h，工作频率50/60 Hz，颜色红/蓝，工作环境-20～40 ℃，照射面积1.5 m2。以LED 白光（CK）作为对照，LED 光谱能量分布见表1。

1.2试验方法

试验于2016 年9月26日在云南农业大学进行。辣木籽在35 ℃温水中浸种6 h，然后置于种植盆中种植。光周期12 h/d，光照时间60 d。以LED 白光（CK）作为对照，LED 光处理：全红（All Red）、全蓝（All Blue）、红蓝4∶1（4R1B）（表1）。其中红光主峰波长为660 nm，蓝光主峰波长为450 nm。

1.3测定项目与方法

①发芽率及存活率：

从第一颗辣木籽发芽开始计数，直到无辣木籽发芽为止，记录每组光照条件下的发芽颗数；

②株高、茎粗：

从种植30 d第1次测量后，每隔15 d利用游标卡尺测量其株高和茎粗，取各株辣木幼苗株高和茎粗的平均值。

③全株干重、茎叶干重：

从种植30 d第1次测量后，每隔15 d利用北京赛多利斯天平有限公司的ISO 9001电子天平称量全株干重和茎叶干重，取各株辣木幼苗全株干重和茎叶干重的平均值。

④叶片叶绿素：采集各参试材料的成熟无病虫害叶片，用纱布擦净叶片表面污物，避开主脉部分进行取样。称取1 g辣木幼苗叶片置于试管中并捣碎，加入5 mL 95%乙醇溶液，避光浸泡24 h，直至叶片材料完全失去绿色为准，中间颠倒混合2 次，并过滤装入比色皿中进行吸光度测定。以萃取液为空白对照。用722S可见光分光光度计在645 和663 nm 波长下比色，分别测定叶绿素提取液的吸光度。按照以下公式分别计算叶绿素a、叶绿素b 和总叶绿素的含量：

叶绿素a 浓度（mg /L）：Ca=12.7A663-2.69A645；

叶绿素b浓度（mg /L）：Cb=22.9A645-4.68A663；

叶绿素总浓度（mg /L）：Ca+ b=Ca+Cb。

计算提取液中叶绿素浓度，换算为鲜叶叶绿素含量（mg/g）。

2结果与分析

2.1不同光谱对辣木种子发芽率及存活率的影响

由表2可知，4R1B处理的辣木种子发芽率达100.0%，比全红或全蓝及白光处理均高；经过不同光谱LEDs处理的辣木籽存活率均为100.0%，均比对照组高。因此，可以推测不同光谱LEDs光源照射可以在一定程度上提高辣木籽的发芽率及其存活率。

2.2不同光谱对辣木幼苗株高和茎粗的影响

由表3可知，60 d时，经过LEDs光源照射的3组辣木幼苗株高和茎粗比对照均有所增加。其中经过红光LEDs照射的辣木幼苗的株高和茎粗增加幅度最大，株高增幅为17.52 cm，增加了120.66%，茎粗增幅为1.48 cm，增加了52.11%。3组光谱处理中，对辣木幼苗株高和茎粗的促进程度由高到低依次为全红、红蓝4∶1、全蓝。

2.3不同光谱对辣木幼苗全株干重和茎叶干重的影响

由表4可知，60 d时，经过LEDs光源照射的3组辣木幼苗的全株干重、茎叶干重比对照均有所增加。其中经过红光LEDs照射的辣木幼苗其全株干重、茎叶干重增加幅度最大，全株干重增幅为1.18 g，增加了52.35%，茎叶干重增幅为0.62 g，增加了33.57%。3组光谱处理中，对辣木幼苗全株干重、茎叶干重的促进程度由高到低依次为全红、红蓝4∶1、全蓝。

2.4不同光谱对辣木幼苗叶片叶绿素含量的影响

由表5可知，经过光谱条件4R1B的LEDs光源照射的辣木幼苗叶片叶绿素a含量最高，比对照增加了0.32 mg/L；经过不同光谱LEDs照射的3组辣木幼苗叶片叶绿素b均有不同程度的增加，其中经过光谱条件为全红的LEDs光源照射的辣木幼苗叶片叶绿素b增幅最大，达12.32 mg/L，增加了41.13%，其次是全蓝，增幅最小的为4R1B。总叶绿素含量增加幅度由高到低依次为全红、全蓝、红蓝4∶1，其中全红的总叶绿素相对含量增加了19.28%。

3结论与讨论

目前，可以用作植物补光的人工光源主要有荧光灯、高压钠灯、LED 。高压钠灯的光谱能量分布为红、橙光占39% ～ 40%，绿、黄光占51% ～52%，蓝、紫光占9%，含有较多的红光、橙光，补光效率较高，平均寿命长；荧光灯发光光谱主要集中在可见光区域，光谱成分中无红外线，其光谱能量分布为红、橙光占44% ～ 45%，绿、黄光占39%，蓝、紫光占16%，较接近日光。但这2种光源功耗很高，发热量大，表面温度高，不适合近距离照射农作物，也不宜频繁启动[17]。近年来，随着光电技术的发展，LEDs光源因其具有体积小、寿命长、发光效率高、低發热量、可调控等优点被广泛应用于植物补光领域，达到满足农作物生长对光质的需求。刘文科[18]采用不同LED光质对温室番茄进行晚间和晨间补光2 h，结果发现，不同补光处理方式对番茄生长及叶片生理参数具有显著影响，经过LED补光处理方式的番茄株高均有所增加。吴家森等[19]研究了LED灯补光对萝卜生长及光合特性的影响，发现LED 灯补光使萝卜光补偿点和光饱和点升高，光合能力增强。

该研究利用不同光谱的LEDs光源照射辣木籽及其幼苗，结果发现，一定光谱条件的LEDs光源对辣木籽的发芽率和存活率均有所提高。光谱条件为4R1B（红∶蓝=40∶10）的LEDs光源能提高辣木种子的发芽率。经过红光LEDs照射的辣木幼苗株高、茎粗、全株干重、茎叶干重增加幅度均最大，其次是红蓝4∶1，最后为全蓝，这表明红光能够较好地促进辣木幼苗根茎叶生长。经过光谱条件为4R1B（Red∶Blue=40∶10）的LEDs光源照射的辣木幼苗其叶片的叶绿素a相对含量最高，表明红蓝光的混合LEDs光源能够促进辣木幼苗叶片中叶绿素a 的合成。3组光谱总叶绿素相对含量均增加，其中全红的相对含量增加最多，即在其他条件相同的情况下，经过红光LEDs光源照射的辣木幼苗叶片中总叶绿素合成量最大，从而提高辣木的光合作用。总体而言，不同光谱LEDs光源对辣木幼苗生长及其叶绿素合成具有一定的促进作用，可以实现辣木的增产和品质的提高。

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