佘雪辉+王巧彬+曾伟龙+严懿+黄镜雄+梁颖怡

摘 要：为给在设施园艺蔬菜生产中推广LED（light emitting diode，LED）光源提供生产依据，研究了红蓝光配比为8∶1、6∶1和4∶1的LED光照条件下对水培小白菜所产生的不同影响。结果表明：蓝光比例较高的LED光照条件能显著促进小白菜的表型生长，并能增强对蔬菜病毒病的抵御能力。

关键词：LED；光质；小白菜

中图分类号 S63 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）24-0049-04

Abstract：To provide production basis for the promotion of LED（light emitting diode，LED）light in the production of vegetable in protected horticulture，this research studied the different effects on hydroponic cabbages caused by different LED lighting condtion in a 4∶1，6∶1 and 8∶1 ratio of red LED light and blue LED light.The result showed that a higher ratio of blue LED lighting can remarkably promote the external-growing of cabbages，and also enhance its disease-resistance.

Key words：LED；Light quality；Cabbage

随着LED（light emitting diode，LED）技术的发展，应用LED灯作为农业照明设施作为植物光照来源或进行补光来调控作物生长、提高作物产量在农业生产中越来越普遍。与日光灯等传统农业补光设施相比，设施园艺应用型LED光源具有节能优势明显、光环境参数可智能化控制、光质专一性好、热辐射小等等多项不可比拟的明显优势[1]。不同波长的光在植物的光合作用中对其生长发育具有不同的作用，而植物吸收率最高的波段为波长在400～520nm以及610～720nm的光线[2-3]。利用LED光源作为植物生长光照来源并研究出对应植物的最佳光谱组合，能够在节能、提高光效率的前提下最大程度地促进植物的生长发育和品质提高。

小白菜（Brassica campestris L. ssp. Chinensis Makino）属十字花科芸薹属白菜亚种的一个变种，是一种被人们喜爱的大众文化蔬菜，占长江中下游大、中城市蔬菜复种面积的30%～40%[4]。本试验以小白菜为供试对象，并采用光质可调控的LED植物生长灯，研究在不同红蓝光配比条件下对小白菜生长发育和产成的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料 试验于2017年8—10月在广州市光机电技术研究院栽培实验室进行，以小白菜（Brassica campestris L.）为试验材料。供试材料小白菜种子购于千蔬百花农业科技有限公司。光源采用广州市光机电技术研究院研制的LED灯管，每盏灯管由45颗超亮灯珠组成，最大功率110W。红色（650nm）、蓝色（450nm）及白色（750nm）灯珠按不同比例均匀交叉排布。

1.2 实验方法 试验共设3个处理，2017年8月28日对种子进行浸种、催芽后于2017年8月30日以3～5mm径的蛭石为基质进行播种育苗，期间每天用清水浇灌。种子出苗以后每天用EC值为1200的华农大叶菜A方营养液进行浇灌，并以光子通量密度为110μmol/m2/s、红蓝光强度配比为4∶1的光照作为植物光照。光照时长为14h/d。2017年9月9日将小苗分组定植至水培栽培架上，每一组分别选取15株长势整齐一致且健康无病虫害的小苗作为样本。株距为12cm×12cm，分别以4盏光质可调的LED灯管作为光源，光源与定植篮顶部垂直距离40cm。每个处理的红蓝光光强配比分别为8∶1、6∶1和4∶1（R∶B=8∶1、6∶1和4∶1，以下分别用8R/1B、6R/1B和4R/1B表示），光源垂直距离30cm处的光子通量密度分别为112.146μmol·m-2·s-1、99.0104μmol·m2·s-1和96.2478μmol·m-2·s-1，各处理光强采用型号为PLA-20“EVERFINE”植物照度计进行测定。

环境温度设置为白天（6：30-18：30.）23℃±1℃，夜间（18：30-6：30）17℃±1℃；湿度70%RH；光照时长为14h/d。试验期间保持营养液EC值1600±200、pH值6.5±0.4。

1.3 试验数据采集及处理 定植后以7d为1周期对各组的株高、株径、叶片数分别进行测量记录。测量工具为精确度1mm卷尺。株高测量植株从定植篮顶部至植株最高处的垂直高度；株径测量以每一株在自然状态下的最大开展幅度为准；叶片数则以除假叶外自然开展的叶片数为准。3个周期后于2017年9月29日进行最后一次数据采集。并于2017年10月11日进行采收，采收同时对各组每个样的去根鲜重进行称重记录。

试验结果使用Microsoft office 2003进行数据整理并使用SPSS数据分析软件进行LSD方差分析和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 LED不同光质对小白菜生长影响 如图1所示，在红蓝光配比不同的LED光质下各组小白菜的株径变化趋势整体差异显著性较小。但6R/1B处理组和4R/1B处理组在后期生长中其株径变化明显大于8R/1B组，其中4R/1B组的株径增幅最大（Δ4R/1B=11.46>Δ6R/1B=9.25>Δ8R/1B=8.38）。即蓝光比例低而红光比例高的處理组叶较长且下垂，叶片饱和程度小。endprint

[株薹（cm）][（Δ8R/1B =8.38； Δ6R/1B =9.25；Δ4R/1B =11.46）][日期]

從各组株高的变化趋势上看，4R/1B处理的小白菜其株高增幅最大（图2），其次为6R/1B处理的小白菜，而以8R/1B光照处理的小白菜的株高增幅则最小。即各处理组的株高变化幅度为4R/1B>6R/1B>8R/1B（Δ4R/1B=3>Δ6R/1B=2.61>Δ8R/1B=1.72），即蓝光所占比例越高的处理对小白菜株高增长的促进作用越明显。

试验结果显示4R/1B在叶片数量的变化趋势上略大于6R/1B，而8R/1B光照处理的小白菜叶片数量的增幅则明显最小（图3）。即蓝光比例高的处理组叶片数量增幅高（Δ4R/1B=3.31>Δ6R/1B=3.03>Δ8R/1B=2.42）。

2.2 不同LED光质对小白菜产成影响 实验结果表明（表1），8R/1B处理和红蓝光4R/1B处理的两组在各项指标的最后测量结果上都存在显著差异；而红蓝光比例介于中间值的6R/1B处理组在株径和株高上与4R/1B和8R/1B的处理组均没有显著差异，而采收时的叶片数量和去根鲜重则显著大于8R/1B组。综合各项指标的结果来看，4R/1B的处理对小白菜株径、株高、叶片数和质量的增长均具有明显的促进作用；其次为6R/1B处理组，而8R/1B处理组在各项指标上的增长促进作用则最弱。说明适当增加LED光照中蓝光的比例能有效促进小白菜株径、株高、叶片数量和采收质量等各项指标的增高。

2.3 不同LED光质对小白菜防治病毒病的影响 试验后期各处理组出现不同程度的病毒病为害症状，对小白菜的正常生长造成了一定影响。但发现光照中蓝光比例较高的处理组其症状较轻（图4），植株生长较良好。8R/1B处理组病害程度最为严重，植株矮小、叶片黄化萎蔫严重、叶片数量少；6R/1B组则症状较轻，而4R/1B处理组小白菜则生长良好。说明适当增强植物生长LED灯光照中蓝光的比例能有效防治病毒病对小白菜为害。

3 结论与讨论

研究结果表明，红蓝光比为4：1的LED光照相对红蓝光比为6：1和8：1的光照，更能有效促进小白菜在株高、株径、叶片数量上的生长势以及提升采收质量，尤其与红蓝光比为8：1的LED光照处理组比较其生长势更为显著；并且能显著减少病毒病对小白菜的为害，减轻其病害症状。说明对小白菜而言，适当增加其LED光照中蓝光的比例，能充分增进营养生长，增强生长势，并对小白菜病毒病的发生起有效预防作用。

光质对植物的形态建成和品质调控具有显著影响，史宏志等[5]则通过研究发现红光和蓝光蓝光有利于菊花单株总叶面积和总茎长的增加。Rey等[6]认为，红光可有效促进根形态建成；Gary W.Stutte等[7]的研究说明，蓝光照射红叶生菜幼叶可以显著增加其花青素含量。已有研究表明红光和蓝光的复合光照比单一的光照条件和自然光更能有效促进植物的生长[4][8]。但不同光质对于不同植物所起的生长调控作用可能存在较大差异性。本研究发现蓝光有利于提高小白菜生长势，提高其采收质量，这与王婷等[4]研究中发现蓝光有利于不结球白菜茎和叶柄的伸长生长的结论相一致。而与陈文昊等[8]所得出的蓝色LED光具有抑制生菜叶面积增大并矮化植株的作用结论相违背，表明LED蓝光对白菜和生菜所起的生长调控作用存在显著的差异，这可能是由于二者在遗传特性上的差异所造成。

植物光照的光质对于调控植物的蛋白质含量和干物质积累起到重要作用，已有研究发现蓝光对于提升植物的蛋白质含量具有显著作用，而红光条件下生长的植物则通常碳水化合物含量较高[9]。李辉敏等[10]的研究表明，蓝光有利于普通白菜的营养生长，而红光和蓝红复合光则有利于其生殖生长，与本研究所得出的结论一致。由于本试验只测定了株高、株径、叶片数和去根鲜重等表型指标，对于蛋白质、类黄酮、粗纤维含量等其他指标并未涉及。此外，LED光在除红光和蓝光外的其他波段如紫外光、红外光、绿光等对植物也具有不同影响，这些都有待进一步研究。

关于光质对防治植物病虫害的影响作用目前尚未报道，试验后期LED红光比例高的处理组感病严重，而LED蓝光比例高的处理组则长势良好。由于3个处理组在试验中所使用水培营养液在一个循环系统中，且试验过程中除光照处理外其他条件均保持一致，故可以排除偶然性误差。支持了由于蓝光比例高的LED光照条件处理下对病虫害的发生起有效预防作用的结论。可能是通过蓝光的增加改变了某一生理机制从而增强其对病害的抵御，也不排除蓝光的增强有效抑制了病菌、病毒或携带病原的虫媒等的传播的可能性；其具体作用机制尚未清楚，有待进一步研究探讨。蔬菜病毒病被称为蔬菜“癌症”一旦发生，难以防治[11]。通过进一步深入探究以得出更优质的光源用以提高蔬菜在栽培过程中的抗病性、实现高产优质，具有重要的研究价值。

参考文献

[1]刘文科，杨其长，魏灵玲.LED光源及其设施园艺应用[M].北京：中国农业科学技术出版社，2012：33-34.

[2]Chory J，Wud Y.Weaving the complex web of signal transduction[J].Plant Physiology，2001，125：77-80.

[3]潘瑞炽，王小菁，李娘辉.植物生理学[M].北京：高等教育出版社，2006，62-63.

[4]王婷，李雯琳，巩芳娥，等.LED光源不同光质对不结球白菜生长及生理特质的影响[J].甘肃农业大学学报，2016，46（4）：69-73.

[5]史宏志，韩锦峰，远彤，等.红光和蓝光对烟叶生长、碳氮代谢和品质的影响[J].作物学报，1999（2）：215-220.

[6]Rey M，Diaz S，Rodriguez R.Exogenous polyamines improve rooting of hazel microshoots [J].Plant Cell：Tissue and Organ Culture，1994，36：303-308.

[7]Gary W. s. ，Sharon L. E. ，Gerard J. N. Photoregulation of anthocyanin production in red - leaf lettuce with blue LEDs is affected by timing and leaf age [C].Proceedings of the 36th Annual Meeting of the Plant Growth Regulation Society of American，Asheville，North Carolina，USA，2-6 August 2009.Plant Growth Regulation Society of America，2009：125-130.

[8]陈文昊，徐志刚，刘晓英，等.LED光源对不同品种生菜生长和品质的影响[J].西北植物学报，2011（7）：1434-1440.

[9]Kowallik W.Blue light effects on respiration[J].Annu Rev Plant Physiol，1982，33：51-72.

[10]李慧敏，陆晓民.不同LEDs光质下普通白菜开花以及花期生理特性的动态变化（英文）[J].西北植物学报，2016（4）：730-737.

[11]成成，肖启明，周志成，等.蔬菜病毒病的识别与防治[J].长江蔬菜，2014（9）：50-52.

（责编：张长青）