不同LED红蓝光质对鳄嘴花生长的影响

孙德劭，杜尚嘉，曾冬琴，符溶，符生波，唐潇

（海南省林业科学研究院，海南海口571100）

鳄嘴花 (Clinacanthus nutans(Burm.f.)Lin-dau)又称忧遁草，是爵床科鳄嘴花属，广泛分布于华南热带至马来西亚、印度尼西亚和爪哇等地，生长于低海拔亚热带疏林中或灌丛内[1]。鳄嘴花全株均可入药，且具有较好的营养保健和药用价值[2]。

光是植物生长发育所需的重要环境因素，可直接影响植物各种生理代谢[3]，也是调节植物形态、光周期及生物节律等的重要生命活动信号[4]，对植物的生长及地上、地下生物量分配具有较大影响。

近年来，光质已成为国内外研究热点，因为半导体固态光源——发光二极管(light emitting diode，LED) 逐步成熟，可精确发出较纯的单色光[4]，相关研究表明，光质对植物的形态建成、光合作用[5]、幼苗生长[6-8]等均具有调控作用。

目前国内外对光质的研究大多针对花卉、农作物、蔬菜及组培，不同红蓝光质组合对番茄、豌豆和香椿[9-10]等植物生长具有积极的影响，但是，针对LED 灯对鳄嘴花生长影响的研究鲜见报道。为此，该研究以鳄嘴花为试验材料，研究不同LED 红蓝光质组合对鳄嘴花生长的影响，筛选出较适合鳄嘴花植株生长的红蓝LED 光质组合，为鳄嘴花植株培育提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 鳄嘴花植株材料

试验于在海南省林业科学研究院五指山分院实验室进行，供试材料为鳄嘴花扦插成活植株；供试LED 光源灯。

1.1.2 试验方法

选取长度（15cm）、粗度（3mm～4mm）相似枝条进行扦插，待扦插枝条成活长势一致，将植株移植入长6.5cm，宽6.5cm、高12cm 的塑料杯中并置于7 种不同比例红蓝LED 光源下进行培养，分别为白光（对照，W）、红蓝组8：2（8R2B，灯的数量比）、7：3（7R3B），6：4（6R4B），5：5（5R5B），红光（657nm，R），蓝光（449nm，B）；调节光源与植株的距离，使光强均为150μmol·m-2·s-1，光强用数字式照度计（型号：VICTOR1010D) 进行测定，光照时间16h·d-1，温度28℃/19℃(昼/夜)，空气湿度(70±5)%，每个处理3 个重复，每个重复60 株。

1.2 研究内容

1.2.1 植株形态指标测定

处理后15d，30d，45d 测定植株形态指标，测量时间为8：00am。植株的茎高取各萌发点至生长点距离的平均值，采用直尺测量；茎粗为各萌发点第1 叶下1cm 处，采用游标卡尺进行测量。

1.2.2 植株干物质量测定

测定植株地上和地下生物量的鲜、干质量；干质量在精密鼓风干燥箱105℃下烘8h（仪器型号：BPG-9070A），取出进行称重。鲜重、干重均用精度为0.001mg 的电子天平（仪器型号：AR224CN）；叶片数：细数枝条上每片叶片用。

1.2.3 相对叶绿素测定

使用便携叶绿素测定仪（SPAD-502PLus）测定，并选基部以上第3、4、5 片叶进行测定，每次随机取样5 株，每个处理3 个重复。

1.3 数据处理

数据统计采用SPSS 23.0 软件，数据分析及作图采用Excel 2018 软件。

2 结果与分析

2.1 不同红蓝光比例对鳄嘴花成活率的影响

如图1 可知，不同红蓝光处理下对鳄嘴花成活率有影响，6R4B 处理下鳄嘴花成活率较高，为88.9%，B 处理下成活率较低，为77.8%，方差分析发现，6R4B 处理与B 处理间差异显著（P＜0.05），且6R4B 处理与8R2B、7R3B 处理也存在差异显著（P＜0.05），其余处理组间均无差异显著（P＞0.05）。

图1 不同红蓝光比例对鳄嘴花成活率的影响FIG. 1 The effect of the survive rate of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light

2.2 不同红蓝光比例对鳄嘴花茎高、茎粗、分枝数的影响

通过连续3 次（每15d 统计1 次）不同红蓝光比例对鳄嘴花茎高统计发现（图2a），第一次测量中茎高增长量较高为R 处理，为43.17±7.97cm，茎高增长量较低为6R4B 处理，为27.50±3.53cm，比R 处理低15.67cm，两处理间茎高增长量差异显著，且R处理均与8R2B、7R3B、6R4B、5R5B、B、CK 处理差异显著（P＜0.05），8R2B、7R3B、6R4B、5R5B、B、CK 处理间均无差异显著（P＞0.05）；第二次测量中茎高增长量较高为R 处理，为78.30±7.21cm，增长量较低为5R5B 处理，为43.23±12.15cm，比R 处理低35.07cm，两者间茎高增长存在差异显著，同时R 处理 与8R2B、7R3B、6R4B、5R5B、B、CK 处 理 差 异 显 著（P＜0.05），8R2B、7R3B、6R4B、5R5B、B、CK 处理间 无差异显著（P＞0.05）；第三次测量中茎高增长量较高为R 处理，为76.90±21.69cm，增长量较低为5R5B处理，为49.00±11.32cm，比R 处理低27.90cm，两者间茎高增长差异显著（P＜0.05），R 处理与8R2B、6R4B 处理差异显著（P＜0.05）。通过连续3 次测量，鳄嘴花茎高平均增长量较高的是R 处理，为63.46cm，茎高增长量较低的是5R5B 处理，为41.40cm，不同红蓝光处理下鳄嘴花茎高平均增长量高到低依次为R＞CK＞B＞7R3B＞8R2B＞6R4B＞5R5B。

通过连续3 次（每15d 统计1 次）不同红蓝光比例对鳄嘴花茎粗统计发现（图2b），第一次测量中茎粗增长量较高的为7R3B 处理，为1.84±0.05mm，增长量较低的为CK 处理，为1.51±0.12mm，比7R3B处理低0.33cm，且7R3B 处理与B、CK、5R5B、8R2B 处理差异显著（P＜0.05）；第二次测量中茎粗增长量较高的为7R3B 处理，为1.80±0.03mm，较低为CK 处理组，为1.40±0.21cm，7R3B 处理与CK 处理差异不显著，与R、B 处理差异显著（P＜0.05）；第三次测量中茎粗增长量较高为R 处理组，为2.10±0.19mm，较低为CK 处理组，为1.53±0.21cm，两者茎粗增长量差异显著（P＜0.05），但是R 处理组与7R3B、5R5B处理组间差异显著（P＞0.05）。通过连续3 次测量，鳄嘴花茎粗平均增长量较高为7R3B，为1.89±0.23mm,较低为B 处理组，为1.45±0.26cm，平均比7R3B 处理组低0.44mm。

从（图2c）可知，通过连续对鳄嘴花分枝数进行监测发现，CK 处理下鳄嘴花平均分枝数较多，为1.91±0.15，其次是5R5B 处理，为1.89±0.01，而分枝数较少为R 和6R4B 处理，为1.71±0.03，各处理间均无差异显著（P＞0.05）。

图2 不同红蓝光比例对鳄嘴花生长的影响FIG.2 The effect of the growth of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light

2.3 不同红蓝光比例对鳄嘴花叶片数、叶面积、叶绿素的影响

从（图3a）可知，通过对鳄嘴花叶片数进行监测发现，叶片数平均增长较多的是CK 处理，为12.44±2.52，较少的是7R3B 处理，为8.00±2.74，两者间差异显著（P＜0.05），同时，7R3B 处理与8R2B、B 处理也存在差异显著（P＜0.05），其余处理组间均无差异显著性（P＞0.05）。

从（图3b）可知，不同比例红蓝光处理下鳄嘴花叶面积平均增长量较高的为CK 处理，为11.49cm2±3.35，较少的为5R5B 处理，为3.60cm2±0.49，但是各处理组间均无差异显著（P＞0.05）。从（图3c）可知，不同比例红蓝光处理下鳄嘴花叶片相对叶绿素含量较高为B 处理，为29.45±2.34，叶绿素含量较少的为R 处理，为20.56±3.05，且只有B 处理与R处理差异显著（P＜0.05），其余处理组间均无差异显著（P＞0.05）。

图3 不同红蓝光比例对鳄嘴花生长的影响FIG.3 The effect of the growth of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light

2.4 不同红蓝光比例对鳄嘴花生物量的影响

图4 不同红蓝光比例对鳄嘴花生物量的影响FIG.4 The effect of the biomass of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light.

从图4 可知，不同红蓝光比例下鳄嘴花地上、地下干质量B 处理较高，较低为5R5B 处理，方差分析发现，各不同红蓝光处理下地上、地下干质量差异不显著（P＞0.05）。

2.5 不同红蓝光比例对鳄嘴花叶片光合色素含量的影响

由表1 可知，不同比例红蓝组合光处理鳄嘴花叶片光合色素含量不同，6R4B 处理叶绿素a 含量较高，7R3b 处理叶绿素a 含量较低，且两者间差异不显著，各处理组间叶绿素a 含量均差异不显著；叶绿素b 含量7R3B 处理较高，含量较低为5R5B 处理，两者间差异显著，同时，5R5B 处理与CK、R、8R2B、B 处理间差异显著（P＜0.05），其余处理间均差异不显著（P＞0.05），叶绿素a+b 含量CK 处理较高，5R5B 处理含量较低，叶绿素a/b 含量较高为5R5B 处理，叶绿素a/b 含量较低为7R3B 处理，但是其单独间处理均差异无显著性（P＞0.05）。

表1 不同红蓝光比例对鳄嘴花叶片光合色素含量的影响Tab.1 The effect of the photosynthetic pigment content in leaves of Clinacanthus nutans by different proportions of red and blue light

3 结论与讨论

光既可为植物提供生长所需能量，也可对植物形态建成进行调控[11]。该研究结果表明，光照时间16h·d-1下，相比CK 处理下，单色红光处理均对鳄嘴花植株茎高、茎粗有促进作用，5R5B 处理下对鳄嘴花植株茎高有抑制作用，单色红光处理下均与其他处理组存在差异显著，说明不同LED 红蓝光质对鳄嘴花的生长具有一定的影响，这与杜建芳、曹刚、陈文昊、陈娴等人在番茄、油菜、生菜、韭菜、黄瓜[10]的研究中红光有利促进株高增长一致。

光质的改变可能会引起植物光合作用发生变化，研究结果表明，光照时间16h·d-1下，红蓝光组合对叶片比、叶面积及分支数均产生抑制作用，但各处理间均存在差异不显著，对植株叶片数、叶片相对叶绿素均产生一定的影响，存在差异显著性，说明16h·d-1下，对鳄嘴花植株叶面积和分支数无影响。

光环境与植物的生长发育有密切关系，对植物茎及根的生长具有重要的影响，而植物根系本身不能直接感应外界光环境的变化，是通过植物地上部中的各种光受体感知并通过植物茎部分传导至根系[12]。该研究结果表明，不同红蓝光LED 灯对鳄嘴花地上、地下干物质量的积累均无差异显著，说明在光照时间16h·d-1下，可能对鳄嘴花植株地上、地下生物量的积累及分配无影响。

光合色素在植物进行光合作用时对光能传递、转换及吸收过程中起到重要作用，其含量与组成对植物叶片的光合速率有影响[12]，从而影响植株的光合作用[11-12]。该研究发现，不同LED 红蓝光组合处理叶片叶绿素a 和a+b 及a/b 均无差异性显著，而不同LED 红蓝光组合处理叶片叶绿素b 差异显著。

综合以上结论：在光照时间16h·d-1下，不同LED 红蓝光质组合对鳄嘴花植株生长发育产生影响，红光处理对鳄嘴花植株生长效果较好。