善盈盈, 善新民，辜 松

(1.浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州 310053；2.衢州中恒農(nóng)業(yè)科技有限公司，浙江 衢州 324002;3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣州 510642)

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LED光譜對西瓜苗生長的研究

善盈盈1, 善新民2，辜 松3

(1.浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州 310053；2.衢州中恒農(nóng)業(yè)科技有限公司，浙江 衢州 324002;3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣州 510642)

以光調(diào)控技術(shù)為基礎(chǔ)的全封閉式植物工廠是提高西瓜苗培養(yǎng)效率及質(zhì)量的最佳途徑。為此，論證了以純LED光進(jìn)行西瓜苗育苗的可行性，并研究了不同紅藍(lán)光配比對西瓜幼苗生長的影響。結(jié)果顯示：5∶1的紅藍(lán)光通比下，西瓜幼苗生長情況最好。根據(jù)藍(lán)、紅光對植物不同的影響，最佳的光照方式應(yīng)為：幼苗生長早期適當(dāng)提高藍(lán)光比例，而生長后期多加紅光；前期用較弱的光照，后期再用強(qiáng)光照。

純LEG光；全封閉式；西瓜；育苗；光照方式

0 引言

西瓜作為一種典型的經(jīng)濟(jì)作物，市場需求量大，對品質(zhì)的要求高；但其育苗是瓜果類、茄果類育苗培養(yǎng)中難度較大的。主要原因在于：西瓜是一種喜光作物，西瓜苗破土后，如果沒有足夠的光照，就會發(fā)生徒長，形成高腳苗，嚴(yán)重影響秧苗的質(zhì)量和后期的生長。而西瓜從準(zhǔn)備播種到定植，恰好又在當(dāng)年12月份至來年2月份之間，正是一年中溫度最低、光照最弱、病害發(fā)生最嚴(yán)重的季節(jié)；尤其在南方地區(qū)，早春陰雨寡照，連續(xù)10天半月沒有日照的情況非常普遍，若是碰到連續(xù)陰雪天氣，甚至?xí)斐纱罅克烂?，給瓜農(nóng)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。

如何在太陽光照不足的情況下用人造光源對包括西瓜幼苗在內(nèi)的作物實(shí)施“光肥”，在促進(jìn)作物生長發(fā)育的同時達(dá)到增產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、抗病、無公害的目的，多年來，一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技者的重點(diǎn)研究方向。

“光、溫、水、肥、氣”是植物生長發(fā)育所需的主要環(huán)境因子，“光”居這些因子的首位，對植物的光合作用、生長發(fā)育、形態(tài)建成和物質(zhì)代謝等均起到關(guān)鍵的調(diào)控作用。不過，不是所有自然光中的光譜都對植物生長有幫助。20世紀(jì)50年代,Gioile在研究中指出，波長為640～660nm的紅光和430～450nm的藍(lán)光，是植物葉片吸收光譜的最強(qiáng)兩個區(qū)域，是植物進(jìn)行光合作用和光形態(tài)建成的主要光譜[2]；同時植物對波長為510～610nm的黃、綠光則吸收很少，綠光更是被認(rèn)為是植物生理無效光[3-4]。另外，孫慶麗等在水稻幼苗不同光質(zhì)處理試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，紅光明顯促進(jìn)水稻幼苗根莖的伸長生長，而藍(lán)光則促進(jìn)地上部分干物質(zhì)積累的百分比，并且藍(lán)光和白光更有利于水稻葉綠素的合成[5]。劉曉英等認(rèn)為，菠菜幼苗在藍(lán)黃光處理下，生長效果顯著[6]。近年來的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，不同紅藍(lán)光配比，對植物幼苗的生長也有顯著影響。例如，唐大為等發(fā)現(xiàn)，R/B=7∶3是適宜黃瓜幼苗生長的最佳紅藍(lán)光配比[7]；高藝等在其論文中指出，R/B=8∶1混合光源是絲瓜幼苗生長最適宜的補(bǔ)光光質(zhì)[8]。

之前，曾有人嘗試采用熒光燈、鈉燈等人工光源進(jìn)行育苗試驗(yàn)[9]，但效果不佳。從20世紀(jì)90年代起，出現(xiàn)了以LED作為補(bǔ)光光源的幼苗培育研究[10]。LED燈具有節(jié)能環(huán)保、安全可靠、使用壽命長、體積小、質(zhì)量輕、發(fā)熱量少及易于分散或組合控制等優(yōu)點(diǎn)，可按需要進(jìn)行組合獲得純正單色光與復(fù)合光譜，光能有效利用率可達(dá)80%～90%，被認(rèn)為是設(shè)施栽培中的最佳光源。

目前，國內(nèi)已有大量使用純LED光源培養(yǎng)水稻、黃瓜、菠菜等的研究，并取得了一定進(jìn)展；但對于育苗難度較大的西瓜苗，當(dāng)下的技術(shù)還停留以自然光為主，LED燈僅作為補(bǔ)光光源使用的階段[11-12]。

針對上述問題，本文將嘗試使用LED燈作為純光源，研究在不依靠太陽光的情況下，西瓜育苗的可行性及提高西瓜苗品質(zhì)的最佳光通比，以期為設(shè)施西瓜育苗光調(diào)控提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗(yàn)過程及結(jié)果

1.1 試驗(yàn)材料與光處理

試驗(yàn)用西瓜早佳8424、育苗基質(zhì)為錦海金色3號。試驗(yàn)場地選在衢州市中恒農(nóng)業(yè)有限公司LED植物燈育苗工廠，并使用該公司生產(chǎn)的hydz型LED燈作為測試光源，共做5個周期的試驗(yàn)。單個試驗(yàn)周期從種子浸種、催芽到秧苗成長共25天，光周期8h，室內(nèi)溫度白天(7:00-17:00)25°～28°、晚上(17:00-7:00)15°～18°，環(huán)境濕度為60%～80%。

LED植物燈采用紅、藍(lán)2種LED燈珠，紅光波長660nm，藍(lán)光波長450nm。試驗(yàn)時，采用紅藍(lán)光光通比分別為5∶1、6∶1、7∶13種燈進(jìn)行對比。

1.2 測定指標(biāo)與方法

每個周期結(jié)束后，隨機(jī)各選取3株進(jìn)行秧苗質(zhì)量檢測。檢測指標(biāo)包括：干鮮重、株高、莖粗、葉片數(shù)、比葉面積及根長。其中，株高、莖粗、根長可用游標(biāo)卡尺測量，葉片數(shù)、根數(shù)可通過人工數(shù)出，干鮮重、比葉面積通過尺子測量后計算。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2013處理。

1.4 結(jié)果

測試結(jié)果如表1及圖1～圖5所示。

表1 西瓜秧苗的生長情況統(tǒng)計

續(xù)表1

圖1 不同紅藍(lán)配比的LED光對根長的影響

圖2 不同紅藍(lán)配比的LED光對株高的影響

圖3 不同紅藍(lán)配比的LED光對莖粗的影響

圖4 不同紅藍(lán)配比的LED光對干鮮重的影響

圖5 不同紅藍(lán)配比的LED光對比葉面積的影響

由表1及圖1～圖5可知：隨著光通比的增加，干鮮重減少，植株高度增加(有徒長現(xiàn)象)，植株莖稈越來越細(xì)、比葉面積縮小，根長也越來越短。

圖6 光通比5∶1和7∶1時西瓜苗生長情況對比

2 結(jié)果分析與評價

1)光通比5∶1時，西瓜秧苗長勢最好。

2)藍(lán)光比例高的燈照射出來的秧苗低矮，說明藍(lán)光對植物的生長有明顯的壓制作用，特別是對植物的莖稈影響較大，對葉片生長的影響不明顯；紅光促進(jìn)植物生長，紅光比例大時植物生長較快，但徒長明顯，如圖2所示。

3)一種植物在不同的生長時期需要不同的紅、藍(lán)光通比。如西瓜苗，早期需要藍(lán)光多一些，這樣可有效壓制秧苗徒長；但生長后期就需要紅光多一些，如果藍(lán)光比例持續(xù)保持高位，培育出來的秧苗就會產(chǎn)生長不大，始終矮小的情況。

4)西瓜苗幼苖期光照不能太強(qiáng)，太強(qiáng)會影響秧苗的后期生長。比較好的方法是：前期用較弱的光照，后期再用強(qiáng)光照。

5)應(yīng)保證合理的LED燈照度。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，光照強(qiáng)度太低，秧苗生長弱小，且容易徒長，應(yīng)保證秧苗正常生長照度不能低120WML；但照度太高秧苗的長勢變化不眀顯，且增加了能耗，不利于今后工廠化推廣應(yīng)用。

3 結(jié)論

研究表明：暗室內(nèi)使用純LED光源對西瓜幼苗進(jìn)行培養(yǎng)是完全可行的，且5∶1的光通比6倍或7倍比例更利于西瓜幼苗的生長。

在LED技術(shù)應(yīng)用于工廠化培養(yǎng)西瓜苗的實(shí)踐中，有3個關(guān)鍵點(diǎn)尤其值得重視：

1)紅藍(lán)光的配比非常關(guān)鍵。西瓜苗生長早期不能用藍(lán)光太高的LED燈去照射，否則會影響其后期的生長。

2)光照強(qiáng)度對西瓜苗細(xì)胞和器官的分化有重要的影響，光照強(qiáng)度強(qiáng)，秧苗生長粗壯；光強(qiáng)強(qiáng)度弱，秧苗容易徒長。

3)育苗期，光照強(qiáng)度大于150μmol/m2·s育的秧苗與光照強(qiáng)度低于120μmol/m2·s培育的秧苗相比，秧苗移至到大田后，生長發(fā)育嚴(yán)重遲緩。

在今后的研究中，應(yīng)進(jìn)一步地進(jìn)行試驗(yàn)，以篩選出適合西瓜幼苗生長的最佳LED光源配比，為以光調(diào)控技術(shù)為基礎(chǔ)的全封閉式植物工廠發(fā)展提供理論和實(shí)踐參考。

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LED Spectrum’s Effects on the Growing Watermelon Plantlets

Shan Yingying1, Shan Xinmin2, Gu Song3

(1.Zhejiang Institute of Mechanical & Electrical Engineering, Hangzhou 310053, China; 2.Quzhou Zhonghen Agriculture Technology Company,Quzhou 324002, China;3.College of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642，China)

The fully closed Planting Factory which Light controlling technique is its key technology is proved to be a sufficient way to provide both efficiency and high-quality to watermelon-plantlets cultivation. Here discussed the possibility of growing watermelon plantlets with pure LED lights, and furthermore the impacts of LED lights with different R/B ratios on the growth of watermelon plantlets.As a result, the best watermelon plantlets were gained with the R/B ratio of 5:1.Thus, the best lighting solution would be: give the plantlets more blue lights at their early growing period, then raise the ratio of red lights.

LED lights；fully closed； watermelon-plantlets planting factory; lightening technique

2006-05-19

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303014)

善盈盈(1984-),女，浙江衢州人，講師，碩士研究生，(E-mail)707651822@qq.com。

辜 松(1963-)，男，哈爾濱人，教授，博士，( E-mail)Sgu666@sina.com。

S318

A

1003-188X(2017)03-0224-05