黃枝 林魁 林碧英 陳藝群 張開暢 王濤

摘 要 為構(gòu)建瓠瓜幼苗生長(zhǎng)的最佳光譜配方，在南方塑料大棚內(nèi)密閉式光照植物培養(yǎng)架中，以瓠瓜為試材，以白光（CK）作為對(duì)照，研究4個(gè)不同LED（發(fā)光二極管）復(fù)合光質(zhì)處理[紅 ∶ 綠 ∶ 藍(lán)（R ∶ G ∶ B）分別為7 ∶ 0 ∶ 3（L1）、6 ∶ 2 ∶ 2（L2）、3 ∶ 0 ∶ 7（L3）和2 ∶ 2 ∶ 6（L4）]對(duì)瓠瓜幼苗的生長(zhǎng)及其若干生理生化指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，當(dāng)不同LED復(fù)合光質(zhì)處理的光強(qiáng)與光周期均一致時(shí)，當(dāng)紅光比例大于藍(lán)光時(shí)，有利于瓠瓜幼苗株高、葉面積、下胚軸長(zhǎng)、葉綠素a、葉綠素b和葉綠素（a+b）以及可溶性糖含量的增加；藍(lán)光比例大于紅光時(shí)，有利于增加莖粗和提高壯苗指數(shù)；紅藍(lán)復(fù)合光中，適當(dāng)加入綠光，有利于莖粗的增加及增強(qiáng)壯苗指數(shù)，降低MDA含量，提高瓠瓜幼苗抗逆性。通過分析比較，認(rèn)為可將紅綠藍(lán)比例為6 ∶ 2 ∶ 2的LED復(fù)合光作為瓠瓜生長(zhǎng)的最適光源。

關(guān)鍵詞 瓠瓜；LED復(fù)合光質(zhì)；生長(zhǎng)；生理生化指標(biāo)

中圖分類號(hào) S642.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract To build the best combination of spectra for the growth of Lagenaria siceraria（Molina）Standl. seedlings， the morphological， physiological， and biochemical indices of them were studied under different combinations of light qualities illuminated by LEDs， the ratio of RGB were 7 ∶ 0 ∶ 3（L1）， 6 ∶ 2 ∶ 2（L2）， 3 ∶ 0 ∶ 7（L3）and 2 ∶ 2 ∶ 6（L4）， respectively]in closed lighting growth chambers within a plastic greenhouse in south China. The results showed that under a certain range， when the light intensity and light cycle were the same， for different combinations of the LED light qualities， the treatment with higher portion of red light than blue light was beneficial for the plant height， leaf area， hypocotyl length， chlorophyll a， chlorophyll b and chlorophyll（a+b）and soluble sugar content increased of the gourd seedlings； the treatment with higher portion of blue light than red light was beneficial for a larger stem diameter and a strong seedling； adding appropriate amount of green to the combinations of red and blue light would increase the stem diameter and enhance a strong seedling， reduce the MDA content， and improve the stress resistance of the gourd seedlings. It could be concluded that a red green blue ratio of LEDs 6 ∶ 2 ∶ 2 was the most suitable combination for the growth and development of L. siceraria（Molina）Standl.

Key words Lagenaria siceraria（Molina）Standl.； LED composite light quality； Growth； Physiology and biochemistry indexes

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.05.014

瓠瓜[Lagenaria siceraria（Molina）Standl.]為葫蘆科葫蘆屬一年生蔓性草本，是僅次于黃瓜的重要設(shè)施蔬菜。其嫩果營(yíng)養(yǎng)豐富，老熟果外皮堅(jiān)硬，不僅可供制盛器及工藝品[1]，且具有極大醫(yī)藥功效，在中國(guó)南北各地均有栽培[2]。瓠瓜是喜光作物，在良好的光照條件下病害少，生長(zhǎng)和結(jié)果良好，利于提高產(chǎn)量。

光是植物生活中最重要的環(huán)境因子之一[3]。植物從種子萌發(fā)[4]、脫黃作用到營(yíng)養(yǎng)形態(tài)學(xué)等都受光環(huán)境的控制。光質(zhì)又被稱作光譜組成或光譜能量分布，是指光中影響植物光合與光形態(tài)建成的波長(zhǎng)成分的組成情況[5]。相關(guān)研究表明，藍(lán)光可以調(diào)控植物的向光性、葉綠體遷移、氣孔開放、葉片伸展和光保護(hù)機(jī)制等[6]；紅光能夠促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，提高葉綠素及可溶性糖含量[7]；綠光有利于降低豇豆膜脂過氧化程度[8]。同時(shí)，綠色光比紅藍(lán)光更容易滲透到植物的冠層，因此前人認(rèn)為將綠色光混合紅藍(lán)光中可能更好地促進(jìn)植物的生長(zhǎng)[9-10]。

迄今，有關(guān)光質(zhì)對(duì)瓠瓜生長(zhǎng)及其相關(guān)生理生化指標(biāo)的影響研究鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)以提高產(chǎn)量和幼苗質(zhì)量為目的，采用光質(zhì)調(diào)控技術(shù)，研究了不同LED復(fù)合光質(zhì)對(duì)瓠瓜一些重要形態(tài)指標(biāo)及生理生化指標(biāo)的影響，以期得到適宜瓠瓜幼苗生長(zhǎng)的最佳光質(zhì)，為設(shè)施栽培瓠瓜光質(zhì)的選擇、產(chǎn)量的提高、品質(zhì)的改善及工廠化生產(chǎn)專用光源的研制等提供新的思路及技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為福州芋瓠，由福州閩皇種業(yè)有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)光源是購(gòu)自深圳純英達(dá)業(yè)集團(tuán)有限公司可發(fā)出紅、藍(lán)和綠3種不同光質(zhì)的貼片5050 RGB LED線型硬條燈。試驗(yàn)以白光（CK）作為對(duì)照，4個(gè)復(fù)合光質(zhì)處理紅 ∶ 綠 ∶ 藍(lán)（R ∶ G ∶ B）分別為7 ∶ 0 ∶ 3（L1）、6 ∶ 2 ∶ 2（L2）、3 ∶ 0 ∶ 7（L3）和2 ∶ 2 ∶ 6（L4）。光照培養(yǎng)架為層高50 cm的組培架，共4層。光源固定于培養(yǎng)架頂部，距離植株（15±5）cm，使光合光子通量密度保持在（150±5）μmol/（m2·s），處理光譜如圖1～4所示。培養(yǎng)架內(nèi)層用鍍鋁反光膜和雙面鏡加以隔離，頂部和四周用黑色遮光布遮擋，以避免外界光源對(duì)試驗(yàn)的影響。試驗(yàn)在福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院溫室和蔬菜生理生化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。采用穴盤育苗，待植株長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移至盛有混合基質(zhì)（草炭 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠巖=3 ∶ 1 ∶ 1）的塑料營(yíng)養(yǎng)缽中，每個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽種植2株，每個(gè)處理種植30個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽，重復(fù)3次。每天照光 12 h（8：00～20：00），室內(nèi)溫度白天為20～25 ℃，夜晚保持在18～22 ℃范圍內(nèi)，每天澆1次水，每3 d澆一次營(yíng)養(yǎng)液[華南農(nóng)業(yè)大學(xué)（1990）果菜配方][11]。各光質(zhì)處理均采用隨機(jī)排列方式，營(yíng)養(yǎng)缽擺放的密度以互不遮蔭為準(zhǔn)。光照處理5、10、15、20、25 d后，分別隨機(jī)取樣進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法 形態(tài)指標(biāo)的測(cè)定：株高、下胚軸長(zhǎng)用直尺測(cè)量；莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量其最粗處；葉面積用根系分析儀測(cè)定，重復(fù)3次，計(jì)算各處理取樣測(cè)定值的平均值；用感量為0.000 1 g的電子天平測(cè)出各處理瓠瓜植株地上部和地下部的干重，計(jì)算平均重量。壯苗指數(shù)=莖粗/株高×全株干質(zhì)量。

生理生化指標(biāo)的測(cè)定：光合色素含量的測(cè)定采用混合液提取法[12]，可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量的測(cè)定分別采用李合生[13]的蒽酮比色法和考馬斯亮藍(lán)G-250法，MDA含量的測(cè)定參照陳建勛等[14]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用DPS（7.05）軟件Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析；用Excel軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同 LED 復(fù)合光質(zhì)對(duì)瓠瓜生長(zhǎng)的影響

由表1可知，株高L1最大，L2次之，L4最小，均呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)；莖粗L4最大，且顯著大于CK，L2次之，L1、L3顯著小于CK；葉面積L2最大，且顯著大于CK，L3顯著小于CK；下胚軸長(zhǎng)變化趨勢(shì)與株高變化趨勢(shì)相似：L1最長(zhǎng)，L4最短；壯苗指數(shù) L4最大，L2次之，均顯著大于CK。綜合以上試驗(yàn)結(jié)果來看，L2處理瓠瓜植株形態(tài)最好。

2.2 不同 LED 復(fù)合光質(zhì)對(duì)瓠瓜生理生化的影響

2.2.1 光合色素含量 由表2可知，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素（a+b）含量均以15 d時(shí)L2處理最大，且與CK相比均到極顯著水平；類胡蘿卜素含量以10 d時(shí)L4處理0.34 mg/g達(dá)到最大值，比CK（0.29 mg/g）高出17.24%，且達(dá)到極顯著水平。由此可知，L2處理最有利于瓠瓜幼苗葉片葉綠素 a、葉綠素b和葉綠素（a+b）含量的增加，而L4處理最有利于瓠瓜幼苗葉片類胡蘿卜素含量的增加。

2.2.2 可溶性糖含量 由圖5可知，不同LED復(fù)合光質(zhì)對(duì)瓠瓜幼苗可溶性糖含量的影響差異顯著，均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在15 d時(shí)達(dá)到峰值。可溶性糖含量依次為：L2﹥L1﹥L4﹥L3﹥CK，以15 d時(shí)L2處理5.74 mg/g達(dá)到最大值，比CK（3.68 mg/g）高出55.98%，且達(dá)到極顯著水平。由此可知，L2處理最有利于瓠瓜幼苗葉片可溶性糖含量的增加。

2.2.3 可溶性蛋白質(zhì)含量 由圖6可知，不同LED復(fù)合光質(zhì)對(duì)瓠瓜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的影響差異顯著，均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在15 d時(shí)達(dá)到峰值?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量依次為：L4﹥L3﹥L2﹥CK﹥L1，以15 d時(shí)L4處理21.93 mg/g達(dá)到最大值，比CK（16.01 mg/g）高出36.98%，且達(dá)到顯著水平。由此可知，L4處理最有利于瓠瓜幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的增加。

2.2.4 MDA含量 由圖7可知，不同LED復(fù)合光質(zhì)對(duì)瓠瓜幼苗MDA含量的影響差異顯著。5次測(cè)定，MDA含量均依次為：L3﹥L1﹥CK﹥L4﹥L2，以5 d時(shí)L3處理1.99 mg/g達(dá)到最大值，比CK（1.47 mg/g）高出35.37%，與CK相比無顯著差異，L2處理MDA含量最小，不利于MDA含量的積累，提高了瓠瓜幼苗的抗逆性。由此可知，L3處理最有利于瓠瓜幼苗葉片MDA含量的增加，降低植株抗逆性，而L2處理則能夠降低MDA含量，提高植株抗逆性。

3 討論與結(jié)論

光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響首先表現(xiàn)在植物光形態(tài)建成方面[15]。株高、莖粗、葉面積、下胚軸長(zhǎng)和壯苗指數(shù)是衡量植株形態(tài)好壞的幾個(gè)重要指標(biāo)。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，L4作用下瓠瓜的株高和下胚軸長(zhǎng)均較小，但其莖最粗，說明藍(lán)光具有抑制瓠瓜莖伸長(zhǎng)的作用，這可能是由于藍(lán)光增強(qiáng)了瓠瓜體內(nèi)生長(zhǎng)素氧化酶的活性、降低生長(zhǎng)素水平，從而抑制了瓠瓜伸長(zhǎng)生長(zhǎng)而促進(jìn)其加粗生長(zhǎng)[16]。 經(jīng)L2處理后的瓠瓜葉面積最大，說明混合光中紅光比重越大，則越有利于植物葉面積的生長(zhǎng)。壯苗指數(shù)L4最大，L2次之，表明組合光質(zhì)中加入一定量的綠光有利于植株壯苗指數(shù)的提高。綜合各項(xiàng)指標(biāo)可知，L2處理下的瓠瓜植株形態(tài)最好。

葉綠素是植物捕獲光能的物質(zhì)基礎(chǔ)[17]，其含量大小直接影響植物光合能力的強(qiáng)弱。類胡蘿卜素不僅收集傳遞光能，還可以在光氧化過程中起到光保護(hù)及穩(wěn)定脂膜等作用[18]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，L2 處理葉綠素a、葉綠素b和葉綠素（a+b）含量均為最高，L2處理最有利于瓠瓜幼苗葉片的葉綠素a、b和（a+b）含量增加。即較大的紅光比重有利于提高瓠瓜葉片葉綠素含量，這與江明艷等[19]紅光提高葉綠素含量的研究結(jié)論一致。L4處理后的瓠瓜葉片類胡蘿卜素含量最高，L3次之，表明在組合光中，若增加藍(lán)光比重則更有利于類胡蘿卜素的積累，這與閆萌萌等[20]對(duì)花生進(jìn)行研究得到的藍(lán)光可顯著提高花生幼苗類胡蘿卜素含量的結(jié)論一致，說明類胡蘿卜素的合成并不只需要特定的某種光色的光或是單純的紅藍(lán)光色配比，如果在設(shè)施栽培中適當(dāng)增加綠光在光源中的比重，就可提高植株中類胡蘿卜素的含量。

可溶性糖是植物光合作用的產(chǎn)物，是重要的能量貯藏物質(zhì)，也是呼吸作用的主要底物[21]。有研究表明，光質(zhì)對(duì)光合碳代謝有重要的調(diào)節(jié)作用，它通過誘導(dǎo)光敏色素對(duì)蔗糖代謝酶的調(diào)控，使其光合作用的產(chǎn)物得到相應(yīng)的增加，從而影響可溶性糖的含量[22]。與CK相比，L2處理的瓠瓜幼苗葉片可溶性糖含量最大，L1次之，說明紅綠藍(lán)組合光質(zhì)的綜合效應(yīng)比單色的白光或紅藍(lán)組合光質(zhì)更有利于可溶性糖在瓠瓜幼苗葉片中積累。蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，即構(gòu)成生理活動(dòng)物質(zhì)的成分，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中具有重要作用[23]。本研究結(jié)果顯示，L4 處理下的可溶性蛋白含量較高，這與劉慶等[24]對(duì)草莓光合特性及產(chǎn)量與品質(zhì)進(jìn)行研究得到藍(lán)光有利于提高蛋白質(zhì)含量的結(jié)論一致。藍(lán)光有利于蛋白質(zhì)合成可能是由于藍(lán)光提高了硝酸還原酶的活性[25]。光是調(diào)控植物逆境脅迫響應(yīng)的重要信號(hào)來源，植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成了多種光感受系統(tǒng)，用于感知周圍的光環(huán)境，并對(duì)其變化做出響應(yīng)[26]。丙二醛是植物在逆境下或器官衰老時(shí)，發(fā)生膜脂過氧化作用的最終分解產(chǎn)物[27]。本試驗(yàn)條件下，L3處理下的瓠瓜幼苗MDA含量最高，L1次之，L2最小， 說明綠光可能具備抑制瓠瓜幼苗葉片MDA的含量，減輕膜脂過氧化程度，從而提高瓠瓜植株抗逆性的能力，這與前面提到有關(guān)將綠光作為混合光的光配方能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)的猜想[9-10]相吻合。

綜上所述，本試驗(yàn)條件下，不同光質(zhì)組合能夠顯著調(diào)控瓠瓜幼苗的生長(zhǎng)及其生理生化指標(biāo)。在一定范圍（光強(qiáng)與光周期均一致時(shí)）內(nèi)，紅藍(lán)混合光處理中紅光比重較大時(shí)，有利于瓠瓜株高、葉面積、下胚軸長(zhǎng)、葉綠素和可溶性糖含量的增加；紅綠藍(lán)組合光處理下，當(dāng)綠光一樣時(shí)，若藍(lán)光比重大于紅光比重，則有利于莖粗和壯苗指數(shù)的提高；各復(fù)合光中適當(dāng)加入綠光，則有利于莖粗的增加及增強(qiáng)壯苗指數(shù)，降低MDA含量，提高瓠瓜幼苗抗逆性。綜合評(píng)價(jià)各項(xiàng)指標(biāo)可知，L2（R ∶ G ∶ B為6 ∶ 2 ∶ 2）最有利于瓠瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育，且處理15 d效果最好。因此，南方設(shè)施瓠瓜工廠化育苗及栽培時(shí)，選擇紅綠藍(lán)比例為6 ∶ 2 ∶ 2的LED復(fù)合光作為人工光源比較適宜，且育苗是可根據(jù)不同時(shí)期幼苗生長(zhǎng)需求，調(diào)整紅藍(lán)光比例。

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