秦偉　陳昆　趙躍鋒　張清華

摘 要：為探究西瓜幼苗生長所需最佳LED光源，在智能溫室借助栽培架進行光質(zhì)照射試驗，設置白光（W）、紅光（R）、藍光（B）、紅藍光（R3B2）、紅藍光（R7B3）5個光源水平，研究不同光質(zhì)照射對西瓜幼苗SPAD值、光合參數(shù)及生理品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，紅光、紅藍光（R3B2）、紅藍光（R7B3）處理下西瓜幼苗葉片光合速率均高于白光對照，較對照分別提高38.82%，15.55%和21.23%，藍光處理下最低；蒸騰速率和氣孔導度的變化規(guī)律與光合速率一致，胞間CO2濃度與光合速率呈現(xiàn)負相關關系。西瓜幼苗葉片SPAD值以藍光處理下最低，紅藍R7B3處理下最高，單只紅光或藍光質(zhì)下SPAD值低于紅藍復合光質(zhì)。硝酸鹽含量以藍光下最高、紅光下最低，可溶性糖和維生素C含量以紅光下最高，可溶性蛋白含量以藍光下最高。西瓜幼苗維生素C含量與硝酸鹽具有負相關關系。

關鍵詞：西瓜；光質(zhì)；SPAD值；光合參數(shù)；生理品質(zhì)

中圖分類號：S512.1 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.11.003

Effects of Different LED Light Sources on SPAD Value， Photosynthetic Parameters and Physiological Quality of Watermelon Seedlings

QIN Wei， CHEN Kun， ZHAO Yuefeng， ZHANG Qinghua

（Shangqiu Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Shangqiu， Henan 476000， China）

Abstract： In order to explore the best LED light source for the growth of watermelon seedlings， 5 light source levels of white light （W）， red light （R）， blue light （B）， red blue light （R3B2） and （R7B3） were set up in the intelligent greenhouse with the help of the cultivation frame， to study the SPAD value， photosynthetic parameters and physiological products of watermelon seedlings with different light quality irradiation. The results showed that the photosynthetic rate of the leaves of watermelon seedlings under the treatment of red， red blue light （R3B2） and red blue light （R7B3） were higher than that of the white light control， which increased by 38.82%， 15.55% and 21.23%， respectively， and the lowest under the blue light treatment. The change of transpiration rate and stomatal conductance was the same as the photosynthetic rate， and the intercellular CO2 concentration was negatively correlated with the photosynthetic rate. The SPAD value of watermelon seedling leaves was the lowest under blue light treatment， while red blue R7B3 treatment was the highest. The SPAD value of single red or blue light was lower than that of red blue compound light. Nitrate content was highest under blue light and lowest under red light. Soluble sugar and vitamin C content were highest under red light， and soluble protein content was highest under blue light. Vitamin C content in watermelon seedlings was negatively correlated with nitrate content.

Key words： watermelon； light quality； SPAD value； photosynthetic parameters； physiological quality

光是植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子，植物通過向光素（phototropin，PHOT ）、隱花色素（cryptochrome，CRY）、光敏色素（phytochrome，PHY）和UV-B受體（UV-B receptor）等各種光受體去感知環(huán)境中光強、光質(zhì)和光周期等光信號的變化。在380～760 nm范圍內(nèi)的波長被植物機體分子吸收后可產(chǎn)生一系列的化學反應[1]，進而影響植株的形態(tài)建成、生長發(fā)育及生理代謝等。目前，有關光質(zhì)在茄子、生菜、番茄、萵苣、青蒜苗、烏塌菜等[1]蔬菜上已有眾多研究，而西瓜在光質(zhì)方面的研究較少，僅曹丹丹等[2]研究報道了4種不同光照對西瓜苗形態(tài)指標的影響。當前，國內(nèi)對西瓜的研究主要集中在施肥方式、輪作模式、逆境脅迫、病害機理研究等方面，而有關光質(zhì)對西瓜幼苗SPAD值、光合參數(shù)和生理品質(zhì)等方面的研究報道較少。

LED作為新的照明光源，與金屬鹵化物燈、白熾燈和高壓鈉燈等傳統(tǒng)光源相比，具有光譜性能好、光質(zhì)單一、冷光源、光能利用率高、壽命長、體積小和重量輕等眾多優(yōu)點，在設施植物栽培補光上應用便捷，在蔬菜育苗工廠和科研試驗場所LED光源被廣泛應用。

本試驗借助LED光源，設置白光（W）、紅光（R）、藍光（B）、紅藍光（R3B2）、紅藍光（R7B3）5個光源水平，研究不同光質(zhì)照射對西瓜幼苗SPAD值、光合參數(shù)及生理品質(zhì)的影響，以期為光質(zhì)環(huán)境調(diào)控下西瓜品質(zhì)的提高及光質(zhì)對植物生長的調(diào)控機理提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 供試材料

以西瓜品種‘8424種子為試驗材料。

1.2 試驗設計

試驗于2018年4月10日進行。試驗設5個LED光源水平：W，以白光為對照（CK）；R，655.7 nm的紅光；B，456.2 nm的藍光；R3B2，3∶2的紅藍光；R7B3，7∶3的紅藍光。在栽培架頂部安裝LED照明設備，高度可上下自由調(diào)節(jié)，在光照處理期間使LED光源與西瓜幼苗始終保持約45 cm的距離，光強為320 μmol·m-2·s-1。

西瓜種子浸種催芽后均勻播種于長60 cm 、寬40 cm 、高20 cm的塑料盆中，盆中裝入厚度約15 cm的無病菌基質(zhì)，每盆播種6穴，每穴播種2粒，在種子上方覆蓋厚1.0～1.5 cm的基質(zhì)并輕輕鎮(zhèn)壓，每水平設置3次重復，供播種15盆。種子出苗第4 天進行剔苗，每穴留1棵苗子，用剪刀從莖基部將弱苗剪斷，出苗第5天開始對西瓜苗進行光照處理，每水平光源下放置3盆，白天溫度控制在27～30 ℃，夜間15～18 ℃，每天光照10 h，空氣濕度80%～90%，光照處理時間為15 d。處理期間不再施肥，澆水情況根據(jù)基質(zhì)干濕度而定。光照處理結(jié)束后，測定幼苗葉片SPAD值、光合特性及品質(zhì)。

1.3 測定指標及方法

5月5日，分別用SPAD-502葉綠素儀和LI-6400便攜式光合儀測定西瓜幼苗第2張葉片的SPAD值和光合速率，每水平選有代表性植株測定3次，結(jié)果取平均值。

硝酸鹽、可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C含量的測定分別采用濃硫酸-水楊酸比色法、蒽酮比色法、考馬斯亮藍G-250法和2，6-二氯靛酚比色法[3]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)處理和作圖，用DPS 7.02軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對西瓜幼苗葉片光合特性的影響

由表1可知，在紅光、紅藍光（3∶2）和紅藍光 （7∶3）處理下西瓜幼苗葉片光合速率均高于白光對照，較CK分別提高38.82%，15.55%和21.23%；藍光處理下最低，較CK降低41.66%，各處理與對照均達到顯著及極限著差異水平（P<0.05）。氣孔導度的變化趨勢與光合速率一致，數(shù)值大小順序為紅光>紅藍光R7B3>紅藍光R3B2>白光>藍光。胞間CO2濃度以藍光下最高、紅光下最低，大小順序為藍光>白光>紅藍光R3B2>紅藍光R7B3>紅光，與光合速率表現(xiàn)出負相關關系。

2.2 不同光質(zhì)對西瓜幼苗葉片SPAD值的影響

從圖1可以看出，不同光質(zhì)對西瓜葉片SPAD值影響差異顯著。西瓜幼苗葉片SPAD值在紅光、藍光處理下均低于白光對照，且以藍光處理下最低，較對照降低27.35%；而紅藍復合光質(zhì)處理下葉片SPAD值均高于白光對照，且以紅藍光R7B3處理下最高，較對照增加17.76%。紅、藍2種光質(zhì)單作SPAD值均低于對照，但二者組成的紅藍復合光質(zhì)處理下SPAD值均高于對照，這表明光質(zhì)對西瓜幼苗葉片葉綠素含量的影響不僅僅是二者的簡單疊加，還存在某種方式的加性效應。

2.3 不同光質(zhì)對西瓜幼苗生理品質(zhì)的影響

由表2可知，不同光質(zhì)處理對西瓜幼苗生理品質(zhì)的影響存在明顯差異。硝酸鹽含量以藍光下最高、紅光下最低，分別較對照白光提高12.77%和降低36.88%，差異極顯著，這表明藍光對硝酸鹽積累有促進作用，紅光對硝酸鹽的積累有抑制作用，或者是紅光通過某種機理加速了硝酸鹽在體內(nèi)的分解。紅光、藍光、紅藍光R3B2、紅藍光R7B3處理下西瓜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量和維生素C含量均高于白光W，但可溶性糖和維生素C含量以紅光下最高，較白光分別提高14.54%和92.00%，可溶性蛋白含量以藍光下最高，較白光提高49.52%，差異極顯著（P<0.01）。另外，從表2還可以看出，西瓜幼苗維生素C含量與硝酸鹽具有負相關關系。

3 討 論

植物光合、蒸騰、基因表達及次生代謝等受光信號的調(diào)節(jié)，而光信號受光質(zhì)和光強的調(diào)控。楊曉健等[4]研究認為，在紅光處理下青蒜苗光合速率最大；張瑞華等[5]研究指出，綠光處理下生姜光合速率最高；謝景等[6]研究得出，藍光照射有利于黃瓜幼苗凈光合速率的提高。本試驗結(jié)果表明，在紅光處理下西瓜幼苗葉片光合速率最大，這表明不同植物的光合速率對光質(zhì)的響應機理存在差異。本試驗條件下，西瓜幼苗紅光能顯著提高葉片光合速率，可能是因為光合細胞結(jié)構(gòu)受光質(zhì)的影響[7]。葉片光合速率在紅光下最高、胞間CO2濃度最低，而在藍光下光合速率最低，但胞間CO2濃度最高，光合速率與胞間CO2濃度二者間呈現(xiàn)負相關關系，可能與光合作用消耗CO2有關。

光是綠色植物葉綠素合成及葉綠體發(fā)育的重要影響因素之一，光合色素含量的高低對葉片光合特性有重要影響[8-9]。劉丹等[10]研究認為，紅藍組合光能顯著提高黃瓜幼苗葉綠素含量。許莉等[11]研究認為，葛芭葉片葉綠素含量在紅光下升高，在藍光下降低。而本試驗結(jié)果表明，西瓜幼苗葉片SPAD值含量在紅藍光R7B3處理下最高，藍光處理下最低，紅光處理下也低于對照，說明光質(zhì)對西瓜幼苗葉片SPAD值的影響不單單是簡單的光質(zhì)疊加，還存在某種形式的互作加性效應。

硝酸鹽是評價蔬菜品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標之一，蔬菜中硝酸鹽含量高低對人類健康影響較大[12]。本試驗結(jié)果表明，西瓜幼苗葉片硝酸鹽含量以紅光下最低，藍光下最高，這與藍光能促進硝態(tài)氮（NO3-N）的同化有關。西瓜幼苗維生素C含量與硝酸鹽含量呈現(xiàn)負相關關系。在紅藍光R7B3處理下，西瓜幼苗葉片可溶性糖含量高于單質(zhì)光紅光或藍光處理，這可能是因為復合光質(zhì)能通過作用光敏素來提升蔗糖代謝酶活性進而增加了光合產(chǎn)物的積累量。

參考文獻：

[1]CHORY J， WU D Y. Weaving the complex web of signal transduction[J]. Plant physiology， 2001（125）： 77-80.

[2]曹丹丹，聞青青.四種不同光照對西瓜苗生長的影響[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)， 2014（8）： 105.

[3]王學奎. 植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M]. 2版. 北京： 高等教育出版社， 2006.

[4]楊曉健， 劉世琦， 張自坤， 等. 不同LED光源對青蒜苗生長及葉綠素熒光特性的影響[J]. 中國蔬菜， 2011，1（6）：62-67.

[5]張瑞華，徐坤，董燦興.光質(zhì)對生姜葉片光合特性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學，2008， 41 （11）： 3722-3727.

[6]謝景，劉厚誠，宋世威，等.不同光質(zhì)LED燈對黃光幼苗生長的影響[J]. 長江蔬菜（學術(shù)版），2012 （6）：23-25.

[7]ESKINS K， DUYSEN M， DYBAS L， et al. Light quality effects on corn chloroplast development[J]. Plant physiology， 1985， 77（1）： 29-34.

[8]張秋英， 李發(fā)東， 劉孟雨.冬小麥葉片葉綠素含量及光合速率變化規(guī)律的研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報， 2005， 13（3）： 95-98.

[9]張耀文，趙小光，田建華，等.甘藍型油菜正反交后代葉片凈光合速率和葉綠素含量的比較[J].華北農(nóng)學報， 2015，30（5）：135-140.

[10]劉丹. LED光源對花生及黃瓜幼苗生長的影響[D]. 南京： 南京農(nóng)業(yè)大學， 2013.

[11]許莉， 劉世琦， 齊連東， 等.不同光質(zhì)對葉用葛芭光合作用及葉綠素熒光的影響[J].中國農(nóng)學通報， 2007， 23（1）： 96-100.

[12]STANTAMARIA P， ELIA A， SERIO F. Fertilization strategies for lowering nitrate contents in leaf vegetables： Chicory and rocket salad case[J]. Journal of plant nutrition，1998， 21（9）：1791-1803.