摘要：采用發光二極管（（ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）光源，以白色熒光燈為對照，研究紅光、藍光、紅藍組合光（Ｒ／Ｂ＝９∶１、８∶２、７∶３、６∶４、５∶５）對黃瓜幼苗生長和生理生化特性的影響．結果表明：單一紅藍光處理下黃瓜幼苗生長不良，紅藍組合光處理的黃瓜幼苗在生長、色素合成較單一紅藍光有明顯的優勢．紅光處理下黃瓜可溶性糖的含量顯著高于對照，藍光有利于黃瓜可溶性蛋白的合成．Ｒ／Ｂ＝７∶３處理的幼苗比葉質量、葉綠素含量均顯著高于對照，是適宜黃瓜幼苗生長的最佳紅藍光配比．
關鍵詞：黃瓜；發光二極管；光質；生理生化特性
光質對植物的生長、形態建成、物質代謝及基因表達等均有調控作用［１］．設施栽培受外界環境條件影響較大，冬春季栽培時設施內易形成弱光環境，嚴重影響植株正常的光合作用和生長，導致產量和品質的降低．設施內通過補光和光質調節控制植株形態建成和生長發育是設施栽培領域的一項重要技術［２］．采用ＬＥＤ光源，利用科學補光法對作物補光是促進植物生長、提高農產品產量的有效途徑之一．
ＬＥＤ即發光二極管，具有電源電壓低、節能高效、穩定性強、體積小、使用壽命長等優點，已經在照明領域得到了廣泛的應用．作為一種新型冷光源，ＬＥＤ光源發熱量小，能近距離照射植物，可用于多層立體栽培系統，且ＬＥＤ光源光質純，可按需獲得純正單色光與復合光譜，波長正好與植物光形態建成的光譜范圍吻合［３］．國內一些學者研究了不同光質對于番茄［４］、黃瓜［５］
、彩色甜椒［６］等植物生長的影響，但光源設備多采用轉光膜、有色農膜、濾光片或有色熒光燈，由此得到的各種光質純度并不相同，所得的研究結果也不一定可靠．目前我國ＬＥＤ光源的應用研究多以組培苗為主，且應用研究主要集中于單色光對植物生長發育的影響．ＬＥＤ光源在設施栽培領域的應用研究還處于起步階段，針對不同設施栽培蔬菜進行的ＬＥＤ光源不同組合光質篩選試驗研究較少，ＬＥＤ光源不同紅藍配比光對黃瓜幼苗生長和生理特性的研究尚未見報道．鑒于此，本試驗以黃瓜幼苗為試材，研究不同光質對其生長和生理生化特性的影響，以期為ＬＥＤ光源在設施栽培中的廣泛應用提供理論依據．
１ 材料與方法
１．１ 試驗材料與處理設置
供試黃瓜（Ｃｕｃｕｍｉｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．）品種為‘津綠３號’，在甘肅農業大學現代智能溫室內用營養缽（Φ１０ｃｍ）育苗，育苗基質為蛭石與珍珠巖（３∶１）混合基質，每３ｄ澆一次Ｈｏａｇｌａｎｄ營養液．待幼苗長至兩葉一心時，選擇形態長勢一致的幼苗移入ＲＱＳ型人工氣候室進行不同光質處理，每處理３０株，重復３次．培養環境為光周期１２ｈ·ｄ－１，溫度２８℃／１６℃（晝／夜），相對濕度７５％，通過調整光源與植株間的距離使各處理光照強度均為１５０μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１．
試驗設８個處理，以白色熒光燈（Ｗ）為對照，ＬＥＤ光源處理分別為紅光（Ｒ）、藍光（Ｂ）、紅藍配比光（Ｒ／Ｂ＝９∶１、８∶２、７∶３、６∶４、５∶５）．
１．２ 光源設備
對照光源采用白色熒光燈管．ＬＥＤ光源采用廣州萬晶半導體照明有限公司生產的ＬＥＤ燈管．每盞燈管由２２２個超高亮度的紅色（６３５ｎｍ）或藍色（４６０ｎｍ）ＬＥＤ燈珠組成．燈珠按照不同紅藍光比例均勻交叉排布．每個處理采用相同紅藍光比例的燈管５盞．
１．３ 測定項目與方法
培養１６ｄ后進行黃瓜形態指標和葉綠素含量的測定．分別于培養第４、８、１２、１６ｄ進行根系活力、可溶性糖和可溶性蛋白的測定．形態指標取１０株的平均數，隨機取樣．用直尺測定株高、根長，用游標卡尺測定莖粗．葉面積采用數碼相機拍照法［７－８］測定．比葉質量＝葉干質量／葉面積．壯苗指數按照壯苗指數＝莖粗／株高×全株干質量計算．葉綠素含量的測定采用Ａｒｎｏｎ［９］的方法測定，即用８０％丙酮提取液測定．根系活力采用ＴＴＣ法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍比色法測定［１０］．
１．４ 數據分析
采用ＳＰＳＳ １７．０軟件對試驗數據進行統計分析，采用Ｄｕｎｃａｎ新復極差法進行多重比較．
２ 結果與分析
２．１ 不同光質對黃瓜幼苗生長的影響
由圖１可知，黃瓜幼苗的株高在紅光（Ｒ）處理下最高，Ｒ／Ｂ＝９：１處理次之，藍光（Ｂ）處理最低，藍光處理的幼苗株高顯著低于對照（Ｐ＜０．０５），較對照小１３．３％，其他處理與對照差異不顯著．Ｒ／Ｂ＝７∶３處理的莖粗最大，紅光、Ｒ／Ｂ＝９∶１、８∶２處理的莖粗顯著小于其他處理（Ｐ＜０．０５），分別比對照小１６．９％、１６．１％和１０．１％．藍光處理下根長最小，比對照小２４．４％．除Ｒ／Ｂ＝９∶１外的紅藍配比光處理的壯苗指數均與對照差異不顯著，其中Ｒ／Ｂ＝７∶３壯苗指數最大；單一紅、藍光、Ｒ／Ｂ＝９∶１處理的壯苗指數顯著小于對照（Ｐ＜０．０５）．
紅光、Ｒ／Ｂ＝９∶１處理的黃瓜幼苗葉面積最大，與對照差異不顯著；藍光處理的葉面積顯著小于對照（Ｐ＜０．０５），比對照小２０．４％．Ｒ／Ｂ＝７∶３處理下的黃瓜幼苗比葉質量最大，顯著高于對照（Ｐ＜０．０５）；紅光、Ｒ／Ｂ＝９∶１、藍光理的比葉質量較小，與對照無顯著差異（Ｐ＞０．０５）
２．２ 不同光質對黃瓜幼苗葉片色素含量的影響
由表１可知，紅藍配比光處理的黃瓜幼苗葉片色素含量高于單一紅光、藍光處理．藍光處理的黃瓜幼苗葉綠素ａ含量顯著低于對照（Ｐ＜０．０５）．Ｒ／Ｂ＝７∶３、６∶４、８∶２處理的黃瓜幼苗葉綠素ａ、葉綠素（ａ＋ｂ）含量均顯著高于對照（Ｐ＜０．０５），其中葉綠素ａ含量分別比對照高７．８％、３．２％和２．３％．Ｒ／Ｂ＝７∶３、６∶４的黃瓜幼苗葉綠素ｂ含量也顯著高于對照（Ｐ＜０．０５）．單一紅光、藍光處理下的黃瓜幼苗葉綠素ｂ、葉綠素（ａ＋ｂ）含量均顯著低于對照（Ｐ＜０．０５）．單一紅光、藍光、Ｒ／Ｂ＝９∶１處理的黃瓜幼苗葉綠素ａ／ｂ顯著高于對照（Ｐ＜０．０５），其他處理的黃瓜幼苗葉綠素ａ／ｂ與對照差異不顯著．Ｒ／Ｂ＝７∶３處理的黃瓜幼苗類胡蘿卜素含量最大，與單一紅、藍光處理差異顯著（Ｐ＜０．０５）；各處理的類胡蘿卜素含量與對照差異不顯著．
２．３ 不同光質對黃瓜幼苗根系活力的影響
由圖２可知，隨著處理時間的增長，黃瓜幼苗的根系活力在不同光質處理下呈降低的趨勢．處理１６ｄ后，黃瓜幼苗的根系活力依次為Ｒ＞９Ｒ／１Ｂ＞７Ｒ／３Ｂ＞Ｗ（ＣＫ）＞８Ｒ／２Ｂ＞６Ｒ／４Ｂ＞５Ｒ／５Ｂ＞Ｂ．其中Ｒ／Ｂ＝７∶３、紅光、Ｒ／Ｂ＝９∶１處理的黃瓜幼苗根系活力分別比對照高３．９６、３．１２和０．５１μｇ·ｇ－１·ｈ－１，但均與對照無顯著差異（Ｐ＞０．０５）．藍光處理下的黃瓜幼苗根系活力最低，顯著低于對照，比對照低３１．０％．說明藍光處理不利于幼苗根系生長．
２．４ 不同光質對黃瓜幼苗可溶性糖含量的影響
由圖３可知，黃瓜幼苗的可溶性糖含量隨處理時間的延長逐漸增加．處理１２ｄ后，紅光、Ｒ／Ｂ＝９∶１、８∶２、５∶５、藍光處理的黃瓜幼苗可溶性糖含量增長趨于緩和．處理１６ｄ后，Ｒ／Ｂ＝９∶１處理的黃瓜幼苗可溶性糖含量顯著高于對照，分別比對照高１１．７％和８．８％．說明紅光利于可溶性糖的積累．藍光處理的黃瓜幼苗可溶性糖含量較對照低０．７１４ｍｇ·ｇ－１，差異顯著（Ｐ＜０．０５）．其他處理的可溶性糖含量與對照差異不顯著．
２．５ 不同光質對黃瓜幼苗可溶性蛋白含量的影響
黃瓜幼苗的可溶性蛋白含量變化如圖４所示，在處理過程中，黃瓜幼苗的可溶性蛋白含量逐漸增加．藍光處理的黃瓜幼苗可溶性蛋白含量一直維持在較高水平，均顯著高于對照．處理１６ｄ后藍光處理的黃瓜幼苗可溶性蛋白含量比對照高９．０％，紅光處理的可溶性蛋白含量則顯著小于對照．其他處理與對照差異不顯著．這表明藍光有利于植物中可溶性蛋白的合成．
３ 討論與結論
有學者研究發現，ＬＥＤ單一或組合光質對菊花［１１］、百合［１２］、蝴蝶蘭［１３］、冬青［１４］、葉用萵苣［１５］等植物的形態建成和光合作用產生不同效應，可以促進植株生長、提高光合效率．本試驗結果表明，紅光有利于黃瓜幼苗根系、莖的伸長生長和干物質的積累，藍光能使植株矮壯，但不利于生根．這與Ｎｈｕｔ等［１６］、李勝等［１７］、劉媛等［１８］的研究結果一致．黃瓜幼苗在紅、藍單一光質下均生長不良，紅藍配比光處理下幼苗的壯苗指數、生物量均高于單一光質處理，其中以Ｒ／Ｂ＝７：３處理最佳．本試驗表明紅藍配比光較單一光質更有利于植株的形態建成，這與Ｋｉｍ等［１１］、邸秀茹等［１４］在菊花、冬青等植物上的研究結果一致．
葉綠素是植物進行光合作用的重要物質基礎．有研究表明，葉綠素ａ／ｂ大小與Ｒ／Ｂ呈正相關［１９］或負相關［２０］．本試驗中黃瓜幼苗的葉綠素ａ／ｂ在一定Ｒ／Ｂ范圍內與Ｒ／Ｂ呈正相關，Ｒ／Ｂ＝９∶１、８∶２、７∶３、６∶４處理的葉綠素ａ／ｂ比值依次減小，但Ｒ／Ｂ＝５∶５處理的葉綠素ａ／ｂ卻顯著高于Ｒ／Ｂ＝６∶４處理．紅光提高了黃瓜可溶性糖的含量，說明紅光對干物質積累有重的要調控作用．這與蒲高斌等［４］等對番茄的研究結果一致。