胡舉偉　代欣　孫廣玉

摘?要：為探索桑樹（Morus alba）幼苗生長發(fā)育對紅藍(lán)組合光的響應(yīng)機(jī)制，采用LEDs為光源，以桑樹幼苗為試驗(yàn)材料，5個(gè)處理分別以藍(lán)光的百分比表示為：紅光（0%藍(lán)光，記為0%B）、藍(lán)光（100%B）和紅藍(lán)組合光（15%B、20%B、30%B、50%B），其余的比例為紅光，以白光處理為對照，研究不同配比紅藍(lán)光對桑樹幼苗各項(xiàng)生長參數(shù)的影響。結(jié)果表明：在桑樹種子萌發(fā)及幼苗生長階段以不同紅藍(lán)光配比處理，可影響桑樹實(shí)生幼苗移栽后在自然環(huán)境下的生長表現(xiàn)，其中在藍(lán)光（100%B）照下萌發(fā)并長成的桑樹幼苗，在移栽到自然環(huán)境中，通過評價(jià)株高、生物量、地徑、高徑比和莖根比等參數(shù)，尤其是質(zhì)量指數(shù) 表明其總體生長狀況優(yōu)于對照、紅光（0%B）、紅藍(lán)組合光（15%B、20%B、30%B和50%B）.本試驗(yàn)結(jié)果表明采用藍(lán)光（100%B）適用于溫室繁育桑樹實(shí)生幼苗。

關(guān)鍵詞：桑樹;光質(zhì);紅光;藍(lán)光;生長

中圖分類號：S888?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A???文章編號：1006-8023（2019）04-0028-04

Effects of Different Proportions of Red and Blue Light Treatments

on Growth of Mulberry Seedlings

HU Juwei1， DAI Xin2， SUN Guangyu2*

（1.Kingenta Ecological Engineering Group Co.， Ltd. State Key Laboratory of Nutrition Resources Integrated Utilization

Key Laboratory of Plant Nutrition and New Fertilizer Creation， Ministry of Agriculture， Linyi 276700;

2.College of Life Science， Northeast Forest University， Harbin 150040）

Abstract：In order to explore the mechanism of response of growth and development of mulberry seedlings to the combination of red and blue light， the LEDs as light sources were used in this study with 6 treatments. The five different spectral treatments were expressed as the blue （B） light percentage： red light （0%B）， blue light （100%B） and combinations of red and blue light （15%B， 20%B， 30%B， 50%B）， the remaining percentage was red. Using white light as control， and the effects of different proportions of red and blue light on the growth and development of mulberry seedlings were studied to provide reference for practical application of red and blue LEDs. The results showed that different proportions of red and blue light treatments were performed in stages of seed germination and seedling growth of mulberry， affecting the growth performance of mulberry seedlings in the natural environment after transplanting. By evaluating the plant height， biomass， root collar diameter， plant height-root collar diameter ratio， shoot-root ratio and other parameters， especially the quality index， the growth performance of mulberry seedlings that germinated and grew under the combination of blue light （100%B） was better than that of seedlings treated with white light， red light （0%B）， the combinations of red and blue light （15%B， 20%B， 30%B and 50%B）. These results indicated that the blue light （100%B）was suitable for the breeding of mulberry seedlings in greenhouse.

Keywords：Mulberry; light quality; red light; blue light; growth

0?引言

近年來發(fā)光二極管（LEDs）技術(shù)的發(fā)展為優(yōu)化設(shè)施農(nóng)業(yè)中的光環(huán)境，開辟了新的途徑。LEDs是冷光源，可對植物進(jìn)行近距離照射，具有體積小、節(jié)能高效等特點(diǎn)[1]。此外，相對于金屬鹵化燈等寬光譜的光源，LEDs發(fā)射的光只在一個(gè)狹窄的波段內(nèi)，可以有針對性的選擇波長[1-2]。因此，LEDs為研究不同光質(zhì)對植物生理特性的影響提供了較好的方法。

中國北方傳統(tǒng)桑樹育苗是在大田中進(jìn)行，桑樹種子萌發(fā)和幼苗生長易受溫度、降水等自然環(huán)境變化的影響，近年來在實(shí)際生產(chǎn)中也逐漸采用溫室繁育桑樹幼苗，獲得健壯幼苗，以滿足大田桑樹栽培和桑樹扦插育苗的需要。育苗階段幼苗的生長狀況對其移栽后的存活和生長表現(xiàn)有較大影響[3]。目前關(guān)于光質(zhì)（紅光、藍(lán)光）對植物的生長、生理影響的研究主要集中于蔬菜等園藝作物，眾多研究結(jié)果表明植物對光質(zhì)的不同響應(yīng)與物種差異有關(guān)，通過控制光質(zhì)可獲得符合市場需求的作物產(chǎn)品，這為紅光、藍(lán)光在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)[4]。因此，有必要研究受控環(huán)境下不同紅藍(lán)光配比處理的桑樹實(shí)生幼苗在移栽后的生長表現(xiàn)，以期為桑樹苗木繁育中應(yīng)用不同光質(zhì)獲得高質(zhì)量的幼苗提供參考。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用桑樹品種“龍桑1號”種子，由黑龍江省蠶業(yè)研究所提供。試驗(yàn)于2014年3月開始進(jìn)行，將桑樹種子放入40 ℃溫水中浸泡，待水變涼后繼續(xù)浸種10 h，浸種完成后將桑樹種子播種在裝有草炭土和蛭石混合培養(yǎng)基質(zhì)（2∶1， V/V）的50孔育苗盤中，每個(gè)育苗盤播種50粒種子，每個(gè)處理3盤。

1.2?試驗(yàn)方法

播種后將部分育苗盤在白色冷熒光燈下培養(yǎng)，作為白光對照處理（CK），其它分別在紅光LEDs陣列、紅藍(lán)組合LEDs陣列、藍(lán)光LEDs陣列光源下培養(yǎng)，以上LEDs陣列光源均由廣州綠熒光電有限公司提供。組成LEDs陣列的紅光LED和藍(lán)光LED的峰值波長分別為660、465 nm，半峰全寬均為20 nm。由紅光LEDs、紅藍(lán)組合LEDs、藍(lán)光LEDs陣列光源提供的6種不同紅藍(lán)光配比的光照可分別按光照中藍(lán)光（B）的光合光量子通量密度（PPFD）所占比例表示為單質(zhì)紅光（0%B）、紅藍(lán)組合光（15%B、20%B、30%B和50%B）、單質(zhì)藍(lán)光（100%B）。不同光源的光譜和光照強(qiáng)度通過光譜儀（OPT-2000， Optpe Co.， 中國）和光量子傳感器（LI-250A， Licor， 美國）測定。放置不同光源的燈架外部用遮光布覆蓋，以避免外界光照干擾。通過調(diào)整光源到植株頂部的距離，使各處理的光照強(qiáng)度保持在100 μmol/（m2·s）。環(huán)境條件控制為：光周期為14 h/10 h，光/暗;白天溫度為28±2 ℃;夜間溫度為23±2 ℃;相對濕度60%～65%。每7 d澆1次水。

在不同光質(zhì)下培養(yǎng)90 d后，每個(gè)處理分別選取20株長勢相近、健壯的幼苗，移栽到裝有蛭石和草炭土混合培養(yǎng)基質(zhì)（2∶1， V/V）的培養(yǎng)盆（直徑30 cm，高40 cm）中，每盆1株。將移栽后的桑樹幼苗放置在室外自然環(huán)境下（哈爾濱城市林業(yè)示范基地），各盆隨機(jī)擺放，保證幼苗生長中不相互遮蔭，桑樹幼苗先在頂部覆蓋有遮陰網(wǎng)的鐵架下培養(yǎng)7 d （測定移栽后第1 d中午12：00時(shí)，桑樹植株頂部的PPFD約為300 μmol/（m2·s），7 d后撤掉遮陰網(wǎng)，使各植株完全處在自然環(huán)境下。除及時(shí)澆水以防干旱并清除盆中雜草外，不采用其它管理措施。待桑樹幼苗在室外自然環(huán)境下生長到2016年4月時(shí)，即桑樹當(dāng)年生長期開始前，進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測定。

1.3?指標(biāo)測定

桑樹幼苗在室外生長到2016年4月時(shí)，分別用直尺測定株高，用游標(biāo)卡尺測定桑樹幼苗莖基部的地徑，計(jì)算高徑比[株高（cm）/地徑（mm）]。將桑樹根系從培養(yǎng)盆中小心取出，剝離掉根系周圍的培養(yǎng)基質(zhì)，用蒸餾水將根系沖洗干凈，而后將莖、根的鮮樣在105 ℃下殺青0.5 h，80 ℃烘干至恒重，分別稱量測定莖干重、根干重，計(jì)算莖根比（莖干重/根干重）。

Dickson質(zhì)量指數(shù)兼顧多個(gè)重要參數(shù)計(jì)算苗木的質(zhì)量和生物量分布，能較好地反映植物生物量的變化，可用于植物幼苗質(zhì)量的評價(jià)。按照Dickson等[5]所述方法，根據(jù)以上測定的指標(biāo)計(jì)算不同光質(zhì)處理過的桑樹幼苗的質(zhì)量指數(shù)，由于測定時(shí)桑樹葉片未長出，故實(shí)際計(jì)算時(shí)不計(jì)入葉干重，質(zhì)量指數(shù)具體按照以下公式計(jì)算：

質(zhì)量指數(shù)=?莖干重（g）+根干重（g）

株高（cm）地徑（mm）+莖干重（g）根干重（g）

以上所測定的指標(biāo)均為5次重復(fù)。

1.4?數(shù)據(jù)分析

利用DPS 7.5軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（one-way ANOVA）和相關(guān)性分析，并比較不同數(shù)據(jù)組間的差異（LSD， α=0.05）。采用Microsoft Excel 2007作圖，表1中數(shù)據(jù)均為5次重復(fù)的平均值±SD。

2?結(jié)果與分析

由表1可以看出，不同紅藍(lán)光配比處理的桑樹幼苗在自然環(huán)境中的生長狀況存在差異。就株高而言，紅藍(lán)組合光（15%B）處理的桑樹幼苗株高最小且顯著低于對照（P<0.05），藍(lán)光處理下株高最大，但與對照相比無顯著差異（P>0.05），其它各處理的株高與對照相比也均無顯著差異（P>0.05）。紅光處理和紅藍(lán)組合光（15%B）處理的幼苗地徑顯著低于對照（P<0.05），而其它各處理與對照相比無顯著差異（P>0.05）。紅光處理的高徑比顯著高于對照（P<0.05），與對照相比，其它各處理的高徑比并無顯著變化（P>0.05）。除了紅藍(lán)組合光（15%B）處理的桑樹幼苗莖干重、根干重顯著低于對照（P<0.05），其它各處理與對照相比均無顯著差異（P>0.05）。紅藍(lán)組合光（50%B）處理的桑樹幼苗的莖根比明顯低于對照及其它各處理，而藍(lán)光處理的莖根比明顯高于對照及其它各處理，除紅藍(lán)組合光（50%B）和藍(lán)光處理，其它各處理的莖根比與對照相比，也均無顯著差異（P>0.05）。紅光處理和紅藍(lán)組合光（15%B）處理的幼苗質(zhì)量指數(shù)顯著低于對照（P<0.05），而其它各處理的質(zhì)量指數(shù)與對照相比均無顯著差異（P>0.05）。

3?討論

光不僅是植物光合作用的能量來源，也是影響植物生長發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境因子，光影響從種子萌發(fā)開始的整個(gè)植物生命周期[6-8]。光質(zhì)的改變可顯著影響植物生理過程、形態(tài)建成和生長發(fā)育，而光質(zhì)對植物生理過程、形態(tài)建成和生長發(fā)育的影響會因植物種類的不同而發(fā)生變化[9-10]。

在本試驗(yàn)中通過在桑樹種子萌發(fā)和幼苗生長階段予以不同紅藍(lán)光配比處理，研究了不同紅藍(lán)光配比處理下繁育的幼苗在自然環(huán)境下的生長狀況，測定了地徑、高徑比和莖根比等生長與形態(tài)參數(shù)，這些參數(shù)常被用來衡量苗木的生長表現(xiàn)和質(zhì)量。地徑、高徑比可用來評價(jià)苗木質(zhì)量，地徑較大而高徑比較小可表明苗木對不利環(huán)境有較強(qiáng)的抗性[11]。樹木幼苗的莖生物重、根生物重和莖根比的大小也可反映幼苗質(zhì)量，一般來說根生物量較大表明根系發(fā)達(dá)，根對養(yǎng)分有較強(qiáng)吸收能力，而莖根比較小對維持幼苗自身水分吸收與蒸騰平衡有利[12]。質(zhì)量指數(shù)通過綜合苗木多方面的生長、形態(tài)參數(shù)也可反映苗木質(zhì)量[5]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同紅藍(lán)光配比處理的桑樹實(shí)生幼苗在自然環(huán)境中的生長狀況存在不同，紅光處理和紅藍(lán)組合光（15%B）處理的桑樹幼苗的地徑、莖干重、根干重和質(zhì)量指數(shù)明顯低于對照及其它各處理，同時(shí)紅光處理的高徑比較大（表1）;紅藍(lán)組合光（20%B和30%B）和藍(lán)光處理的桑樹幼苗的生長狀況也并未優(yōu)于對照（表1），值得注意的是紅藍(lán)組合光（50%B）處理的桑樹幼苗除株高、地徑和莖干重與對照相似，其它各指標(biāo)（高徑比、根干重、莖根比和質(zhì)量指數(shù)）均優(yōu)于對照（表1），這說明紅藍(lán)組合光（50%B）處理的桑樹幼苗在自然環(huán)境下有較好的生長表現(xiàn)，采用藍(lán)光比例較高的紅藍(lán)組合光處理可削弱紅光處理對移栽后桑樹實(shí)生幼苗在自然環(huán)境下生長的不利影響，增強(qiáng)幼苗抗性。藍(lán)光處理的質(zhì)量指數(shù)高于紅藍(lán)組合光（50%B）處理及其它各處理，這說明藍(lán)光處理下培養(yǎng)的桑樹幼苗質(zhì)量最優(yōu)。前人研究也發(fā)現(xiàn)紅光、藍(lán)光可對樹木幼苗的生長、形態(tài)等方面產(chǎn)生影響，例如相比于紅光處理，紅藍(lán)組合光處理下歐洲赤松（Pinus sylvestris L.）的株高降低，但生物量等其他指標(biāo)無明顯變化;白光（HPS）處理下挪威云杉（Picea abies L.）的株高顯著高于紅藍(lán)組合光（藍(lán)光比例為55%）處理，但干物質(zhì)量卻顯著低于紅藍(lán)組合光（藍(lán)光比例為55%）處理[13]。但是關(guān)于不同紅藍(lán)光配比處理下長成的幼苗在自然環(huán)境下的生長表現(xiàn)還少見報(bào)道。有研究發(fā)現(xiàn)單質(zhì)藍(lán)光處理下長成的歐洲赤松幼苗移栽到自然環(huán)境中生長3 a后，其莖干重和根干重與白光、紅光處理的植株相比無顯著差異，但顯著高于遠(yuǎn)紅光處理的植株，藍(lán)光處理幼苗的總體生長狀況與白光處理相似，說明藍(lán)光可用于歐洲赤松幼苗繁育[14]。

綜上所述，在桑樹種子萌發(fā)及幼苗生長階段予以不同紅藍(lán)光配比處理，可影響其在自然環(huán)境下的生長表現(xiàn)，其中在藍(lán)光（100%B）下萌發(fā)并長成的桑樹實(shí)生幼苗，在移栽到自然環(huán)境下其總體生長狀況優(yōu)于白光處理、紅光（0%B）、紅藍(lán)組合光（15%B、20%B、30%B和50%B）處理，表明采用藍(lán)光（100%B）適用于溫室繁育桑樹實(shí)生幼苗，可增強(qiáng)幼苗抗性。

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