烤煙立體育苗中不同LED紅藍(lán)光補(bǔ)光組合效果分析

鄒焱，石俊雄，蔣衛(wèi)，孟琳，馮小芽，饒興義

1貴州省煙草科學(xué)研究院，貴陽 550081；2貴州省煙草公司遵義市公司，遵義 563000

烤煙立體育苗中不同LED紅藍(lán)光補(bǔ)光組合效果分析

鄒焱1，石俊雄1，蔣衛(wèi)2，孟琳1，馮小芽2，饒興義2

1貴州省煙草科學(xué)研究院，貴陽 550081；2貴州省煙草公司遵義市公司，遵義 563000

為篩選合理的LED紅藍(lán)光補(bǔ)光組合用于烤煙立體育苗，研究了6種組合對煙苗的影響并從中選擇2種研究其對煙株田間生長及煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：1）隨藍(lán)光比例增加光照強(qiáng)度增強(qiáng)；2）紅藍(lán)光比1:1、1:2、1:3和1:4處理的煙苗成苗率顯著高于對照處理，所育煙苗干物質(zhì)積累較多；補(bǔ)光處理煙苗葉綠素相對含量顯著高于對照，而煙苗根系活力則顯著低于對照。紅藍(lán)光比1:1和1:4處理煙苗根系活力明顯強(qiáng)于其他紅藍(lán)光比組合；3）補(bǔ)光處理煙苗移栽入大田后在伸根期生長要比對照緩慢，但進(jìn)入旺長期后則生長加速，進(jìn)入成熟期已與對照處理無明顯差異，煙葉經(jīng)濟(jì)性狀和煙葉化學(xué)成分與對照處理無明顯差異。綜上，紅藍(lán)光比1:1和1:4兩種組合均能滿足立體育苗補(bǔ)光需要，且能提高育苗成苗率，提高煙苗葉片葉綠素含量，促進(jìn)煙苗干物質(zhì)積累。

烤煙；立體育苗；LED燈；紅藍(lán)光比

烤煙立體育苗是針對目前廣泛采用的平面一層育苗而言的，是在育苗大棚內(nèi)采用不同層數(shù)的立體育苗架進(jìn)行育苗，可充分利用大棚內(nèi)的立體空間，成倍提高育苗效率。近年來，隨著我國現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展，工場化育苗已成為主流，為進(jìn)一步提高育苗工場集約化水平，立體育苗方式已成為重要選擇，煙葉產(chǎn)區(qū)也開展了一些相關(guān)研究[1-3]。立體育苗由于提高了空間利用率，處在下層的幼苗光照則會受到影響，因此需要人工補(bǔ)光。目前人工補(bǔ)光光源主要有高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素?zé)簟谉霟舻萚4-5]，此類光源都存在光效低、能耗大等缺點(diǎn)，且其光譜相對固定，無效波長較多，產(chǎn)熱量大。而隨著光電技術(shù)的發(fā)展，LED光源在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛[5-8]，LED燈具有發(fā)光效率高、發(fā)熱低、體積小、壽命長、耗能低等優(yōu)勢，而且光質(zhì)易于組合與調(diào)控。與高壓鈉燈相比，LED可節(jié)能50%～80%，節(jié)能效果顯著[9]。目前農(nóng)業(yè)用LED燈的光源主要為紅、藍(lán)光源，不同的紅藍(lán)光比例對作物生長的影響也有較大差異[10-11]。本文探討了不同LED紅藍(lán)光比補(bǔ)光對煙苗和大田煙株生長以及煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響，目的是為烤煙工場化立體育苗人工補(bǔ)光篩選最佳LED紅藍(lán)光比提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2014年在貴州省遵義縣樂山鎮(zhèn)烤煙育苗工場大棚內(nèi)進(jìn)行。采用三層立體育苗架進(jìn)行試驗(yàn)，供試烤煙品種為K326，試驗(yàn)播種日期為3月7日。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理：①LED紅藍(lán)光比為1:1（采用LED燈管進(jìn)行試驗(yàn)，每根燈管內(nèi)裝有144顆LED燈，每顆LED燈功率為0.06瓦，其中紅燈和藍(lán)燈各72顆，比例為1:1，下同）；②LED紅藍(lán)光比為1:2；③LED紅藍(lán)光比為1:3；④LED紅藍(lán)光比為1:4；⑤LED紅藍(lán)光比為2:1；⑥LED紅藍(lán)光比為3:1；⑦常規(guī)漂浮育苗對照（CK）。試驗(yàn)布置在三層立體育苗架的第一層，采用漂浮育苗方式，育苗面積7.6m2，育苗36盤（322孔漂盤）。每處理育苗6盤，按苗盤放置位置設(shè)左、中、右3次重復(fù)，每重復(fù)2盤苗。每處理各使用8根LED燈管進(jìn)行補(bǔ)光，補(bǔ)光燈管安裝于煙苗正上方，距漂浮育苗盤高度15cm，燈管之間相距均勻，于煙苗進(jìn)入小十字期開始補(bǔ)光，每天補(bǔ)光約8h，補(bǔ)光于成苗期移栽前結(jié)束（成苗期為50%幼苗達(dá)到適栽和壯苗標(biāo)準(zhǔn)的日期，壯苗標(biāo)準(zhǔn)為苗齡40～45 d，莖高3～5 cm，4～6片真葉，葉色淺綠，長勢健壯）。對照處理設(shè)置在相同三層育苗架的第一層，并拆除第二層和第三層，使其接受自然光照。裝盤播種后放盤入立體育苗架第一層水池中，水池裝水250kg，水深約3.5cm，并施用育苗專用肥（15-20-10）100g，充分溶解于水中并與水混勻，當(dāng)出苗后煙苗長至小十字期時(shí)再施育苗專用肥（8-22-18）480g，充分溶解于水中。在育苗過程中根據(jù)池中水量適當(dāng)補(bǔ)充水分，保持池中水深在3.5cm左右。

于5月3日選取煙苗綜合素質(zhì)較好的2個(gè)處理煙苗和對照處理煙苗移栽入大田，并設(shè)3次重復(fù)。移栽時(shí)施煙草專用基肥（10-10-24）750kg/hm2，栽后15d施煙草專用追肥（15-0-30）225 kg/hm2。栽植密度為16650株/ hm2，行株距100cm×60cm。于6月25日打頂，每株留葉20～22片。試驗(yàn)過程中觀測煙株田間長勢長相，并統(tǒng)計(jì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量。

采用光照計(jì)測定補(bǔ)光光照強(qiáng)度，采用游標(biāo)卡尺測定煙苗莖高和莖粗（直徑），采用SPAD葉綠素儀測定葉綠素相對含量，采用TTC法測定煙苗根系活力[12]。按煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法（YC/T 142-1998）測定田間煙株農(nóng)藝性狀，煙葉化學(xué)成分含量采用近紅外光譜法（儀器型號為Thermo Antaris Ⅱ）測定 。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS15.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，用新復(fù)極差法進(jìn)行平均數(shù)的顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同LED紅藍(lán)光比處理光照強(qiáng)度及出苗與成苗情況

于晚上無自然光照條件下測定各處理補(bǔ)光光照強(qiáng)度（表1），結(jié)果表明，不同處理的光照強(qiáng)度在3500-5000 lx之間，且處理間光照強(qiáng)度差異顯著，并表現(xiàn)為隨藍(lán)光比例增加而增強(qiáng)的趨勢；在出苗后至小十字期前調(diào)查煙苗出苗率，此時(shí)還未進(jìn)行補(bǔ)光，出苗不受補(bǔ)光的影響，從表1中可看出，不同紅藍(lán)光比處理煙苗出苗率均在90%以上，與對照處理相差不大，處理間的差異均不顯著；進(jìn)入小十字期時(shí)對各苗盤進(jìn)行了間苗和補(bǔ)苗，同時(shí)開始進(jìn)行補(bǔ)光，直到成苗，在成苗期（播種后50-55d）調(diào)查煙苗成苗率（用于移栽定植的健壯煙苗的比例），從表1可看出，不同處理間成苗率有較大的差異，不同紅藍(lán)光比處理的煙苗成苗率均顯著高于自然光照條件下的對照處理。不同紅藍(lán)光比處理中，紅藍(lán)光比1:1、1:2、1:3、1:4和3:1處理成苗率相差不大，但均顯著高于紅藍(lán)光比2:1處理。

表1 不同處理光照強(qiáng)度及出苗率與成苗率Tab.1 Light intensity and the seedling emergence and seedling rate under different treatments

2.2 不同LED紅藍(lán)光比對成苗期煙苗素質(zhì)的影響

由表2可看出，成苗期煙苗莖高以紅藍(lán)光比1:1處理為最高，且顯著高于紅藍(lán)光比2:1和3:1處理，但與對照及其他處理差異不顯著，紅藍(lán)光比1:2、1:3和1:4處理莖高均小于對照處理，但差異不顯著；煙苗莖直徑以對照為最大，且與紅藍(lán)光比2:1和3:1處理達(dá)顯著水平，但與其他處理差異不顯著；煙苗葉片數(shù)也以對照處理最多，且與紅藍(lán)光比2:1和3:1處理差異顯著，其次是紅藍(lán)光比1:4，其葉片數(shù)顯著多于紅藍(lán)光比3:1處理；煙苗鮮重以紅藍(lán)光比1:4處理最重，其次是紅藍(lán)光比1:1處理，再次是對照處理。煙苗干重則以紅藍(lán)光比1:1最重，其次是紅藍(lán)光比1:2、1:4和1:3處理，均重于對照處理。煙苗鮮干比以對照處理最大，表明對照處理煙苗水分含量較高。可見，紅藍(lán)光比1:1、1:2、1:3和1:4處理所育煙苗素質(zhì)較好，與對照無顯著性差異，且其鮮干比較小，干物質(zhì)積累量較多。

表2 不同處理成苗期煙苗農(nóng)藝性狀Tab.2 Agronomic traits of fl ue-cured tobacco seedlings under different treatments

2.3 不同LED紅藍(lán)光比對煙苗葉綠素與根系活力的影響

在成苗期對煙苗葉綠素及根系活力進(jìn)行測定（表3），結(jié)果表明，不同紅藍(lán)光比處理煙苗葉綠素相對含量均高于對照處理，且差異達(dá)顯著水平。不同紅藍(lán)光比處理間葉綠素相對含量相差較小，無顯著性差異；不同紅藍(lán)光比處理煙苗根系活力均顯著低于對照處理。不同紅藍(lán)光比處理間煙苗根系活力相差較大，其中以紅藍(lán)光比1:4和1:1處理的根系活力較強(qiáng)。

表3 不同處理煙苗葉綠素與根系活力Tab.3 Chlorophyll content and root activity of fl ue-cured tobacco seedlings under different treatments

2.4 不同LED紅藍(lán)光比對煙苗移栽入大田后生長的影響

選取紅藍(lán)光比1:1和1:4兩處理和對照處理煙苗移栽入大田，煙株農(nóng)藝性狀列于表4中。從表中可看出，在移栽后35d（團(tuán)棵期），不同紅藍(lán)光比處理煙株株高明顯低于對照處理，莖直徑也顯著小于對照，葉數(shù)和葉面積也小于對照，而紅藍(lán)光比1:1和1:4處理間農(nóng)藝性狀相差較小，差異不顯著；至移栽后50 d（旺長期）和移栽后65 d（打頂期），不同紅藍(lán)光比處理煙株株高、莖直徑和葉片數(shù)已與對照處理無顯著差異，且葉面積大于對照處理。紅藍(lán)光比1:1和1:4處理間農(nóng)藝性狀均無顯著差異?？梢?，不同紅藍(lán)光比補(bǔ)光所育煙苗移栽入大田后在伸根期生長要比對照緩慢，但進(jìn)入旺長期后，則生長明顯加速，至打頂期已與對照處理無明顯差異。

表4 煙苗移栽入大田后煙株的農(nóng)藝性狀Tab.4 Agronomic traits of tobacco plants after transplantion into the fi eld

2.5 不同LED紅藍(lán)光比對煙苗移栽入大田后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

對各處理煙葉進(jìn)行掛牌采收烘烤，并進(jìn)行分級，結(jié)果列于表5中。從表中可看出，煙葉產(chǎn)量以紅藍(lán)光比1:4處理最高，其次是紅藍(lán)光1:1處理，對照處理產(chǎn)量最低，處理間差異達(dá)顯著水平；煙葉均價(jià)和產(chǎn)值處理間差異不顯著；煙葉上中等煙率也以紅藍(lán)光比1:4處理最高，其次是對照處理，紅藍(lán)光比1:1處理最低。

表5 煙苗移栽入大田后煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀Tab.5 Economic characters of tobacco leaves after transplantation into the fi eld

2.6 不同LED紅藍(lán)光比處理的C3F煙葉化學(xué)成分含量及比例

采收烘烤后選取中部煙葉（C3F等級）測定煙葉化學(xué)成分含量（表6），從表中可看出，各處理C3F煙葉化學(xué)成分含量及比例都相差不大。

表6 煙苗移栽入大田后C3F煙葉的化學(xué)成分Tab.6 Chemical compositions of tobacco leaves (C3F) after transplantation into the fi eld

3 討論

立體育苗能否育出壯苗，補(bǔ)光是關(guān)鍵。就補(bǔ)光光照強(qiáng)度來說，一般主要是補(bǔ)充自然光照不足，以促進(jìn)作物光合作用，促進(jìn)作物生長，補(bǔ)光光照強(qiáng)度應(yīng)高于作物的光補(bǔ)償點(diǎn)，一般以3000lx以上[4]，另據(jù)報(bào)道[13-14]，補(bǔ)光強(qiáng)度不是越強(qiáng)越好，在育苗上只要光照強(qiáng)度達(dá)到4000 lx以上就能正常生長。而據(jù)胡永光等報(bào)道[15]，不同光強(qiáng)下的補(bǔ)光效率以每勒克斯補(bǔ)光光強(qiáng)所能產(chǎn)生的凈光合速率為指標(biāo)，則光強(qiáng)在4000 lx時(shí)，補(bǔ)光效率最高，隨著補(bǔ)光強(qiáng)度的增加，效率呈遞減的趨勢。本研究采用的6種不同紅藍(lán)光比補(bǔ)光，其光照強(qiáng)度在3500-5000 lx之間，其中紅藍(lán)光比1:1、1:2、1:3和1:4四種組合光照強(qiáng)度均大于4000 lx，所育煙苗與自然光照條件下的煙苗差異不大，表明其補(bǔ)光光照強(qiáng)度能滿足煙苗生長需要，但本研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)光處理煙苗根系活力均低于自然光照的對照處理，這可能與補(bǔ)光光照強(qiáng)度大小有關(guān)。另據(jù)薛超群等[16]研究，分別采用藍(lán)色、黃色和紅色LED 補(bǔ)光均顯著增加育苗溫室內(nèi)的光輻射強(qiáng)度，且藍(lán)色光顯著提高煙苗莖粗、干重、根冠比和壯苗指數(shù)。本研究中，LED紅藍(lán)光組合補(bǔ)光能提高煙苗干物質(zhì)積累量和葉綠素含量，這與在番茄[5]、黃瓜[11]和鐵皮石斛[10]上的研究結(jié)果相一致。另據(jù)時(shí)向東等[17]研究報(bào)道，煙苗莖稈增高受藍(lán)光抑制，煙苗葉片伸長發(fā)育亦受到藍(lán)光抑制，本研究中紅藍(lán)光比1:1、1:2、1:3和1:4四處理中隨藍(lán)光比例的提高煙苗莖高也有降低的趨勢。

4 結(jié)論

紅藍(lán)光比1:1和1:4兩種組合均能滿足立體育苗補(bǔ)光需要，且能提高育苗成苗率，提高煙苗葉片葉綠素含量，其煙苗根系活力也比其他紅藍(lán)光比例組合強(qiáng)，此外，還能促進(jìn)煙苗干物質(zhì)積累，其所育煙苗移栽入大田后前期生長較緩慢，進(jìn)入旺長期后則生長加速，進(jìn)入成熟期已與對照無明顯差異，其煙葉均價(jià)和產(chǎn)值與對照無顯著性差異。

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Effects of different red and blue light proportions on seedling production of fl ue-cured tobacco in multilayer system

ZOU Yan1, SHI Junxiong1, JIANG Wei2, MENG Lin1, FENG Xiaoya2, RAO Xingyi2
1 Guizhou Tobacco Research Institute, Guiyang 550081, China;2 Guizhou Zunyi Tobacco Company, Zunyi 563000, Guizhou, China

Effects of six different proportions of red and blue light of LED (light emitting diode) on seedling quality in multilayer system were studied.Two out of six proportions were selected to determine their impact on tobacco plant growth and tobacco leaf yield and quality.Results showed that light intensity had an enhanced trend with increase of proportion of blue light.The seedling rate under four proportions of red and blue light (1:1, 1:2, 1:3 and 1:4) was signi fi cantly higher than that under natural light.Dry matter accumulation was high, but seedling quality was similar to natural light.Chlorophyll content under LED light was signi fi cantly higher than that under natural light,but root activity under LED light was signi fi cantly lower.In addition, root activity under red and blue light with proportions of 1:1 and 1:4 was signi fi cantly stronger than that with other proportions.Tobacco plants with LED light treatment grew slow in root extending stage,and grew faster afterwards, and showed no signi fi cant difference with those under natural light treatment at maturing stage.The economic characters and chemical compositions of tobacco leaves under LED light treatments showed no signi fi cant difference with those under natural light.It is concluded that red and blue light with proportions of 1:1 and 1:4 could increase seedling rate and chlorophyll content of seedling leaves, and promote accumulation of dry matter.

fl ue-cured tobacco; multilayer system of seedling production; light emitting diode; proportion of red and blue light

鄒焱，石俊雄，蔣衛(wèi),等.烤煙立體育苗中不同LED紅藍(lán)光補(bǔ)光組合效果分析[J].中國煙草學(xué)報(bào)，2015,21（5）

中國煙草總公司特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)重大專項(xiàng)“中間香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉生態(tài)基礎(chǔ)研究”（TS-02-20110012）；貴州省煙草公司科技項(xiàng)目“烤煙立體育苗研究與應(yīng)用”（201308）

鄒焱(1971—)，博士，副研究員，主要從事煙草營養(yǎng)與栽培研究，Email: 2000zouyan@163.com

2014-12-24

:ZOU Yan, SHI Junxiong, JIANG Wei, et al.Effects of different red and blue light proportions on seedling production of fl uecured tobacco in multilayer system [J].Acta Tabacaria Sinica, 2015,21(5)