不同红蓝光组合LED灯对瓠瓜育苗的影响

李艳伟，杨新琴，何润云，善新民，吴晓花，鲁忠富，汪宝根，吴新义，汪颖*

(1.浙江省农业科学院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021；2.浙江省农业技术推广中心，浙江 杭州 310020；3.柯城区蔬菜技术推广中心，浙江 衢州 324000；4.衢州中恒农业科技有限公司，浙江 衢州 324004)

瓠瓜[Lagenariasiceraria(Molina) Standl.]属于葫芦科葫芦属，为一年生草本植物，全国常年栽培面积13余万 hm2，是我国尤其是南方设施园艺的主栽瓜类蔬菜之一。育苗环节在整个设施园艺生产中占重要地位，其中以光的调控最为重要[1-2]。

光在植物的光合作用中不可或缺[3-4]，尤其是波长为640～660 nm的红光和430～450 nm的蓝光，是植物叶片吸收光谱最强的两个区域，对植物光形态建成、生长发育起重要调节作用[5-7]。利用不同光质补光或全部人工光照进行育苗和控制植株光形态建成是设施栽培中的一项重要技术。发光二极管(light emitting diode，LED)具有波长稳定、光能转化率高、光质可调、节能高效、寿命长等诸多优点[8-9]，适合应用于空间和资源有限的设施生产中。另外LED光源为冷光源，发热少，可近距离照射植株，大幅度降低空间利用率，从而降低农业生产成本[10]。基于LED光源的突出优势，LED光源作为新型补光光源更多地被应用于生菜[11-13]、辣椒[14]、黄瓜[15]、南瓜[16]等不同蔬菜幼苗生长中。黄枝等[17-18]研究发现，不同比例红光、蓝光LED灯对瓠瓜幼苗生长具有不同影响，但红蓝光组合LED灯更有利于瓠瓜幼苗的生长。

本实验以瓠瓜幼苗为试验材料，以不同红蓝光组合LED灯为光源，以日光灯为对照，探究LED不同红蓝组合光质对瓠瓜幼苗生长的影响，筛选最适合瓠瓜幼苗生长的红蓝光组合LED灯，以期为瓠瓜设施育苗补光光质的选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

瓠瓜品种浙蒲2号由浙江省农业科学院蔬菜所提供。

1.2 处理设计

本试验光源采用LED，由红光(Red,R)与蓝光(Blue,B)分别按2∶1(2R∶1B)、3∶1(3R∶1B)、5∶1(5R∶1B)、7∶1(7R∶1B)、8∶1(8R∶1B)比例进行组合，以日光灯为对照(CK)。LED灯由衢州中恒农业科技有限公司定制，可以随着植物生长调节与植株之间的高度，保持其与植物之间的固定距离，确保植物能够获得稳定的光源。本试验设计6种不同光谱组合处理，3次重复，每次重复取瓠瓜幼苗30株(n=90)。其他参数：16 h光照，120 μmol·m-2·s-1光强；昼温28 ℃，夜温20 ℃；相对湿度75%。

1.3 测定指标

观察不同处理植株的生长状态，取样拍照并测定各个指标。用直尺测量幼苗的高度、最大叶长、最大叶宽；用百分之一精准天平测量幼苗的干重；利用手持叶绿素仪(JC-SPAD-DL)测定叶片叶绿素含量(SPAD)；利用叶绿素荧光仪(PAM-2500)测定叶片叶绿素荧光参数，包括PSII有效电子传递速率(ETR)、实际光化学量子效率(ΦPSII)、光下最大荧光(Fm′)、光化学量子效率(Fv/Fm)、经过PSⅡ的电子传递情况(Fm/Fo)等。

1.4 统计分析

所有试验数据均采用SPASS 19和Excel 2016进行统计分析作图。

2 结果与分析

2.1 不同红蓝光组合LED灯对瓠瓜幼苗生长量的影响

于两叶一心期观察瓠瓜幼苗的生长情况，调查植株株高、叶长、叶宽和干重等指标。如图1所示，为不同红蓝光组合LED灯处理下瓠瓜幼苗的生长状况。可见，与CK比较，5R∶1B的LED灯照射下瓠瓜幼苗表现为茎杆矮壮、节间短、叶色浓绿且肥厚。

由图2可见，与对照CK相比，不同红蓝光组合LED灯显著影响瓠瓜幼苗叶长、叶宽和干重(P<0.05)。其中，在5R∶1B处理下，瓠瓜幼苗的株高最小，为4.5 cm，株高比对照矮53.0%；最大叶长、最大叶宽、干重均为最大，分别为8.7 cm、6.8 cm、1.1 cm，比对照分别增加105.5%、78.6%和270.0%。

A—CK处理下的瓠瓜幼苗；B—5R∶1B处理下的瓠瓜幼苗。图1 不同光照处理下瓠瓜幼苗的生长情况

柱间无相同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。图3～4同。图2 不同红蓝光组合LED灯对瓠瓜幼苗的影响

2.2 不同红蓝光组合LED灯对瓠瓜幼苗根系的影响

植株根系形态建成和活力直接影响地上部分的生长、营养及产量水平。与CK相比，不同红蓝光组合LED灯处理的瓠瓜幼苗根系均表现出长势佳、根系粗壮且侧根数目较多的表型。如图3所示，瓠瓜幼苗根系在5R∶1B和7R∶1B处理下最长，2个处理与CK相比，根长分别增加57.3%和59.3%；2R∶1B、3R∶1B和8R∶1B处理下根长分别比CK增加41.6%、32.2%和28.1%(图3)。结果表明，植株根系的生长受不同红蓝光质的影响较大，其中7R∶1B和5R∶1B处理下的瓠瓜根系生长较优。

图3 不同红蓝光组合LED灯对瓠瓜幼苗根长的影响

2.3 不同红蓝光组合LED灯对瓠瓜幼苗SPAD的影响

SPAD是衡量植物叶绿素相对含量，代表植物绿色程度的一个参数。由图4可知，不同红蓝光组合LED灯处理后，瓠瓜幼苗叶片叶绿素相对含量均有不同程度的增加，在2R∶1B、5R∶1B和7R∶1B处理下增加较多，分别为30.2%、28.3%和28.1%；3R∶1B和8R∶1B处理下，瓠瓜幼苗叶片中叶绿素含量与CK相比分别增加8.3%和17.1%。上述结果表明，红蓝光组合LED灯显著地促进了瓠瓜幼苗叶片中叶绿素的合成，7R∶1B、2R∶1B和5R∶1B处理最有利于瓠瓜幼苗叶片叶绿素含量的增加。

图4 不同LED光质对蔬菜幼苗叶绿素的影响

2.4 不同红蓝光组合LED灯对瓠瓜幼苗叶绿素荧光参数的影响

Fv/Fm反映PSII光化学效率的高低，通常用于表示PSII原初光能转化效率；Fm表示最大荧光，Fo表示最小初始荧光，Fm/Fo值与PSII活性成正比。由表1结果可见，在2R∶1B处理下，瓠瓜幼苗叶片Fv/Fm和Fm/Fo均为最大，分别为0.845和6.473，显著大于CK。3R∶1B、7R∶1B和8R∶1B 3个处理间无显著差异。而在5R∶1B处理下，Fv/Fm和Fm/Fo值与CK相比分别减少1.6%和5.7%。

表1 不同红蓝光组合LED灯处理对瓠瓜幼苗叶绿素荧光参数的影响

ФPSII表示实际光化学量子产量，2R∶1B处理下ФPSII最大，为0.824；其次是3R∶1B、5R∶1B、7R∶1B和8R∶1B处理，这4个处理间ФPSII无显著差异，但均显著大于CK。

ETR表示表观电子传递速率，ETR越高，表示PSII的光化学效率越高。2R∶1B、3R∶1B和5R∶1B处理下，瓠瓜幼苗叶片ETR均与CK差异显著，其中在2R∶1B处理下ETR最大。综上分析可见，2R∶1B处理更有利于蔬菜叶片光合作用的电子传递效率，具备潜在最大光合能力。

3 小结与讨论

营养生长是评价植物幼苗生长状况的一个基本指标。与单色光相比，不同红蓝光组合LED灯对植物幼苗生长有显著的影响。Hernandez等[19]研究发现，9R∶ 1B处理下黄瓜幼苗生长最佳；刘振威等[20]以番茄幼苗为研究对象，认为1R∶1B处理下番茄壮苗指数最优；高艺等[21]提出，8R∶1B处理可显著促进丝瓜幼苗茎粗、壮苗指数、全株鲜重和地上部鲜重；林魁等[18]研究认为，7R∶3B处理更有利于瓠瓜幼苗的生长。本研究发现，不同红蓝光组合LED光源下瓠瓜幼苗生长状况均明显好于日光灯，其中5R∶1B处理时瓠瓜幼苗表现为茎杆矮壮、节间紧密、叶色浓绿且肥厚；7R∶1B和5R∶1处理时瓠瓜幼苗根系较长，可见红蓝光组合LED光质中红光比重较大的处理下更有利于幼苗的生长和生物量的积累，这与林魁等[18]的研究结果相符合。

光合色素是植物进行光合作用的物质基础，其含量的高低和组成直接影响叶片的光合速率[22]。许多研究表明，叶绿素的合成与光质有关。苏娜娜等[23]研究发现，红蓝光混合光照不仅能提高黄瓜和番茄幼苗叶片叶绿素含量，而且提高了植物的光合能力；曹刚等[24]进行黄瓜幼苗叶绿体发育的研究，也提出红蓝光组合光质最有利于叶片叶绿体发育。由于光合色素吸收的光谱峰值与红蓝光的光谱能量分布区域一致，因此，通过调节红光和蓝光比例可促进植物的生长[25-26]。本研究发现，不同红蓝光组合LED灯处理下，瓠瓜幼苗叶片总叶绿素含量均显著高于对照，可见红蓝光组合光质对瓠瓜幼苗叶片叶绿素的合成影响有限。瓠瓜幼苗叶片中Fv/Fm、Fm/Fo、ФPSII和ETR等荧光参数值均在2R∶1B光质处理下最大，说明瓠瓜幼苗在2R∶1B光质处理下可能具备最大的光合能力。

综上表明，不同红蓝组合光质对瓠瓜幼苗生长状况的影响显著。从光能利用角度看，可将5R∶1B作为瓠瓜育苗的最适光源。