不同紅藍(lán)LED光照強(qiáng)度和灌溉量交互作用對番茄幼苗生長的影響.pdf

<p>浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) Acta Agriculturae Zhejiangensis， 2019， 31( 5) : 737 745 http: / /www zjnyxb cn楊亞娜 ， 樊小雪 ， 徐剛 ， 等 不同紅藍(lán) LED 光照強(qiáng)度和灌溉量交互作用對番茄幼苗生長的影響 J 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) ，2019， 31( 5) : 737 745DOI: 10. 3969/j issn1004-1524. 2019. 05. 09收稿日期 : 2018-11-09基金項(xiàng)目 : 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 ( 2017YFB0403903)作者簡介 : 楊亞娜 ( 1994) ， 女 ， 山西呂梁人 ， 碩士研究生 ， 主要從事蔬菜栽培生理研究 。E-mail: 1415434373 qq com* 通信作者 ， 李亞靈 ， E-mail: yalingli1998163 com不同紅藍(lán) LED光照強(qiáng)度和灌溉量交互作用對番茄幼苗生長的影響楊亞娜1， 樊小雪2， 徐 剛2， 張 宇1， 李亞靈1， *， 溫祥珍1( 1 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院 ， 山西 太谷 030801; 2 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所 ， 江蘇 南京 210014)摘 要 : 以紅藍(lán) LED 光為基本光源 ， 研究了光照強(qiáng)度和灌溉量互作對千禧番茄幼苗生長發(fā)育和光及地上合作用等的影響 。結(jié)果表明 : 不同光照強(qiáng)度和灌溉量對番茄幼苗生長的影響差異顯著 。隨著灌溉量的減少 ， 番茄幼苗株高降低 、莖粗變小 、節(jié)間縮短 、葉面積減少 ， 植株鮮樣質(zhì)量和地上部干質(zhì)量的生物量分配逐漸降低 ， 光合作用降低 。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ， 影響葉綠素含量的主要因子為光照條件 ， 水分表現(xiàn)為次要影響因子 。相同灌溉量下 ， 當(dāng)光照強(qiáng)度超過 3 540 lx 后 ， 光照增強(qiáng)對植株的生物量沒有顯著影響 。試驗(yàn)中所有處理組合的最大光化學(xué)效率 Fv/Fm均穩(wěn)定在 0. 8 左右 ， 表明植株生長均處于健康狀態(tài) 。在各處理中 ， 以 3 540 lx 的光照強(qiáng)度和150 mL·株1的灌溉量 ( L2W1) 處理植株生長狀況最好 。關(guān)鍵詞 : 番茄幼苗 ; 紅藍(lán)光 ; 光照強(qiáng)度 ; 灌溉量 ; 光合特性中圖分類號 : S641. 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 : A 文章編號 : 1004-1524( 2019) 05-0737-09Effects of different red and blue LED light intensity and irrigation and their interactions ongrowth of tomato seedlingsYANG Yana1， FAN Xiaoxue2， XU Gang2， ZHANG Yu1， LI Yaling1， *， WEN Xiangzhen1( 1 College of Horticulture， Shanxi Agricultural University， Taigu 030801， China; 2 Institute of Vegetables， Jiang-su Academy of Agriculture Sciences， Nanjing 210014， China)Abstract: In this study， the growth and photosynthesis of tomato seedlings under different light intensity and irriga-tion were investigated by using red and blue light as the basic light source The results showed that different light in-tensity and irrigation had significant effects on the growth of tomato seedlings Plant height was decreased， stem diam-eter became smaller， internode was shortened， leaf area was decreased， fresh weight of the plant and dry weight ofthe shoot was decreased， and photosynthesis of tomato seedlings was decreased with the reduction of irrigation Themain factors affecting chlorophyll content were light conditions， and water was a secondary influence factor Whenthe light intensity exceeded 3 540 lx， the increase of light intensity had no significant effect on biomass of the plantThe maximal photochemical efficiency Fv/Fmof all treatment combinations in the experiment were stable at around0. 8， indicating that plant growth was in a healthy state Among all the treatment， tomato plants with 3 540 lx lightdensity and 150 mL·plant1irrigation ( L2W1) presented the most strong growth vigorKey words: tomato seedlings; red and blue light; light intensity; irrigation; photosynthetic characteristics設(shè)施栽培過程中容易形成弱光環(huán)境 ， 對植株幼苗的生長十分不利 。因此 ， 通過人工光源實(shí)現(xiàn)設(shè)施內(nèi)光環(huán)境調(diào)控具有重要意義 。相關(guān)研究表明 ， 光質(zhì)和光強(qiáng)對植物的生長發(fā)育 1 2、物質(zhì)代謝和基因表達(dá)等均有調(diào)控作用 1。紅光和藍(lán)光是植物生長必需的 2 種光譜 ， 是光合色素吸收的主要光譜 3。在蔬菜設(shè)施栽培的 LED 光質(zhì)篩選試驗(yàn)中 ， 單色紅光 、單色藍(lán)光和紅藍(lán)不同比例光源已成為研究熱點(diǎn) 4。紅藍(lán)組合光有利于櫻桃番茄幼苗的生長發(fā)育并能降低能耗成本 5， 當(dāng)紅藍(lán)光比例為 11時(shí)植株發(fā)育健壯 6。水分是影響蔬菜作物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子之一 ， 對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大 。我國農(nóng)業(yè)灌溉水的利用率較低 ， 水資源浪費(fèi)嚴(yán)重 7?，F(xiàn)階段 ， 蔬菜生產(chǎn)中盲目的灌溉 ， 不僅未能提高產(chǎn)量 、保證番茄等蔬菜幼苗的健康生長 ， 反而造成水資源浪費(fèi) 8。因此 ， 合理的苗期灌溉量對蔬菜生長起著關(guān)鍵作用 ， 且對我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展有重要意義 。目前 ， 國內(nèi)外的相關(guān)研究大多是在自然光照下 ， 研究水分與光照的交互作用對植株生長發(fā)育 、生理和光合特性等的影響 9 12; 在人工LED 光源下 ， 紅藍(lán)光不同光照強(qiáng)度與水分耦合對作物生長發(fā)育的影響鮮有報(bào)道 。本研究以番茄為材料 ， 紅藍(lán)組合光 ( 11) 為光源 ， 探討灌溉量和LED 紅藍(lán)光照強(qiáng)度對番茄幼苗生長的影響 ， 旨在為今后番茄的設(shè)施育苗提供可行的補(bǔ)光和灌溉方案 。1 材料與方法11 試驗(yàn)材料試驗(yàn)于 2018 年 79 月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所光環(huán)境實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行 。供試材料為千禧番茄 ( Solanum lycopersicum) ， 是設(shè)施栽培主要品種之一 。7 月 10 日將長勢一致的 4 葉 1心期幼苗定植在放有防漏帶的黑色營養(yǎng)缽中 ( 18cm ×14 cm) ， 營養(yǎng)缽中有 0. 7 L 的復(fù)合基質(zhì) ( 草炭 : 珍珠巖 : 蛭石體積比 311) ， 每個(gè)處理 10 盆 。12 試驗(yàn)設(shè)計(jì)將不同紅藍(lán)光強(qiáng)與灌溉量處理進(jìn)行組合 ， 共9 個(gè)處理 ( 表 1) 。紅藍(lán)組合光的比例為 11， 光照強(qiáng)度設(shè)置 3 個(gè)水平 ， 分別為 4 130( L1) 、3 540( L2)和 2 950 lx( L3) ( 其光通量子密度分別為 350、300和 250 mol·m2·s1) 。灌溉量設(shè)置 3 個(gè)水平 ，分別為 150( W1) 、100( W2) 和 50 mL( W3) 。試驗(yàn)同時(shí)在 3 個(gè)型號一致的 LED 燈光架上進(jìn)行 。該 LED 燈光由南京植生照明有限公司提供 。待植株根系穩(wěn)定后 ， 于 7 月 17 日移到不同光處理下進(jìn)行試驗(yàn) 。處理時(shí)間為 30 d， 每隔 4 d灌溉 1 次 。實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境設(shè)定為白天溫度為 ( 26±2) ， 夜間溫度為 ( 18 ± 2) ， 光周期設(shè)置為12 h·d1。13 測定指標(biāo)和方法處理后 30 d， 每個(gè)處理隨機(jī)選取 3 株幼苗 ，用游標(biāo)卡尺于番茄第 1 片真葉下 1 cm 處測量莖粗 。用卷尺從子葉至最高生長點(diǎn)量取株高 。使用直尺測量植株上最大葉長 ( L) 和葉寬 ( W) ， 采用相關(guān)系數(shù)法計(jì)算最大葉面積 ( S) ， 計(jì)算公式為S = 14. 61 5. 00( L) + 0. 94( L2) + 0. 47( W) +0. 63( W2) 0. 62( L × W) 13。全株干鮮質(zhì)量 : 處理 30 d 后 ， 采用電子天平稱量全株鮮質(zhì)量 ， 以子葉為界 ， 分為地上 、地下鮮質(zhì)量 ; 將鮮樣在 105 干燥箱中殺青 30 min 后放置于 75 恒溫烘箱烘干至恒質(zhì)量 ， 然后用天平分別稱量地上 、地下干質(zhì)量 。每個(gè)處理 3 次重復(fù) 。計(jì)算壯苗指數(shù)和根冠比 ， 壯苗指數(shù) = ( 莖粗 /株高 + 地下部干質(zhì)量 /地上部干質(zhì)量 ) × 全株干質(zhì)量 14， 根冠比 = 地下部干質(zhì)量 /地上部干質(zhì)量 。光合指標(biāo) ( 凈光合速率 Pn、氣孔導(dǎo)度 Gs、胞間 CO2濃度 Ci、蒸騰速率 E) 采用 LI-6400XT 光合測定儀 JZ-04 進(jìn)行測定 。葉綠素?zé)晒鈪?shù) : 于上午 9: 0011: 00， 采用MINI-PAM-超便攜式葉綠素?zé)晒鈨x測定 ， 取番茄葉片從上至下第 3 4 節(jié)位成熟的功能葉進(jìn)行測定 。光合色素 : 采用 95% 乙醇提取法測定 ， 選取3 株幼苗同一位置的葉片 ， 重復(fù) 3 次 。參考 植物生理學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo) 方法計(jì)算光合色素含量 15。14 數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 進(jìn)行圖表的繪制 ， SPSS20 進(jìn)行差異顯著性分析 。2 結(jié)果與分析·837· 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 第 31 卷 第 5 期21 番茄幼苗長勢21. 1 植株干物質(zhì)分配由表 1 可見 ， 光照強(qiáng)度和灌溉量對番茄植株生物量的影響差異顯著 。在同一光照條件下 ， 植株鮮質(zhì)量和地下部干質(zhì)量的分配隨著灌水量的減少逐漸遞減 ， 且各處理間差異顯著 ( L3W1與L3W2除外 ) ; 植株根冠比則隨著灌溉量的減少呈現(xiàn)先減少后增加的現(xiàn)象 。灌溉量為 W1( 150 mL·株1) 時(shí) ， L1( 光照強(qiáng)度 4 130 lx) 處理下的植株物質(zhì)分配顯著高于 L2( 光照強(qiáng)度 3 540 lx) 和 L3( 光照強(qiáng)度 2 950 lx) ， 而 L2與 L3處理間無顯著差異 ;灌溉量為 W2( 100 mL·株1) 時(shí) ， 隨著光照強(qiáng)度的減弱 ， 植株生物量分配先減少后增加 ， L2處理顯著低于 L1和 L3; 灌溉量為 W3( 50 mL·株1) 時(shí) ，光照強(qiáng)度的減少對植株生物量分配無顯著影響 ，且各處理間差異不顯著 ， 說明植株生物量分配在較高灌水量下比低灌水量下更容易受到光照的影響 。處理 L1W1、L1W2、L2W1、L3W1和 L3W2的壯苗指數(shù)顯著高于其他處理 ， 而其他各處理間無顯著差異 。在 3 個(gè)光照處理下 ， 當(dāng)灌溉量最少時(shí) ， 植株的根冠比高于其他 2 個(gè)處理 ， 表明適當(dāng)減少植株供水量 ， 會(huì)增加植株的絕對根質(zhì)量 。21. 2 植株形態(tài)指標(biāo)不同紅藍(lán)光照強(qiáng)度和灌溉量對番茄植株生長發(fā)育有顯著影響 ( 圖 1) 。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ， 減少供水量會(huì)抑制番茄植株生長 。相同光照強(qiáng)度下 ， 隨著灌溉量的減少 ， 番茄幼苗株高降低 、莖粗變小 、節(jié)間縮短和葉面積減小 ( L3W2除外 ) 。不同灌溉量處理下 ， 光照強(qiáng)度對植株生長發(fā)育的影響不同 。在 W1灌溉水平下 ， L1和 L2光照水平下的株高和節(jié)間長無顯著差異 ， 但顯著高于 L3， 表明適當(dāng)增加光照強(qiáng)度可促進(jìn)植株的生長 ， 超過 3 540 lx 后 ，增加光照強(qiáng)度對植株生長的影響不大 ; 在 W2和W3灌溉水平下 ， 光照強(qiáng)度的減少對植株的株高 、莖粗 、節(jié)間長和葉面積 ( 除 L3W2的莖粗和 L2W2的節(jié)間長外 ) 無顯著影響 。從植株生長狀況來看 ，在光照強(qiáng)度為 3 540 lx、灌溉量為 150 mL·株1時(shí)植株生長最好 。22 番茄葉片光合色素含量由表 2 和圖 2 可見 : 光照強(qiáng)度和灌溉量及其耦合作用顯著影響番茄葉片光合色素含量 。相同灌溉量水平下 ， 葉片中的葉綠素 a( Chla) 和葉綠素 b( Chlb) 含量隨著光照強(qiáng)度的減弱呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢 ， 且各處理間差異顯著 。Chla 含量與總?cè)~綠素 Chl( a +b) 含量的變化相似 。在 W1和 W3的灌溉水平下類胡蘿卜素 ( Car) 含量變化與 Chla和 Chlb 相同 ， 但在 W2水分條件下 ， 光照強(qiáng)度的減弱對 Car 含量的變化無顯著影響 。在 L3光照水平下 ， Chla 的含量隨著供水量的減少逐漸增加 ， Chlb和 Chl( a + b) 含量的變化與 Chla 的變化趨勢相同 。在 L1光照水平下 ， 隨著灌溉量的減少 ， 所有的色素含量變化均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢 。在所有處理中 ， L2W3的 Chla、Chlb、car 和 Chl( a + b) 含量最高 ， 其次為 L2W1處理 。表 1 LED 光照強(qiáng)度和灌溉量對植株干 、鮮質(zhì)量的影響Table 1 Effects of LED light intensity and irrigation on fresh and dry weight of plant處理Treatment鮮質(zhì)量 Fresh weight per plant/g地上部 Shoot 地下部 Root干質(zhì)量 Dry weight per plant/g地上部 Shoot 地下部 Root壯苗指數(shù)Healthy index根冠比Root-shoot ratioL1W137. 23 a 5. 84 a 4. 40 a 0. 74 a 1. 56 a 0. 17 bcL1W226. 72 c 4. 44 b 3. 56 b 0. 56 b 1. 30 a 0. 16 cL1W313. 22 e 2. 19 c 1. 70 d 0. 31 c 0. 70 b 0. 18 abL2W133. 23 b 5. 79 a 3. 56 b 0. 57 b 1. 26 a 0. 16 cL2W221. 05 d 2. 80 c 2. 60 c 0. 37 c 0. 88 b 0. 14 dL2W315. 18 e 2. 14 c 1. 72 d 0. 32 c 0. 75b 0. 19 abL3W131. 75 b 5. 86 a 3. 16 bc 0. 64 ab 1. 42 a 0. 20 aL3W227. 25 c 4. 72 ab 3. 57 b 0. 61 b 1. 52 a 0. 17 bcL3W314. 00 e 2. 21 c 1. 66 d 0. 33 c 0. 76 b 0. 20 a同列數(shù)據(jù)后無相同字母表示差異顯著 ( P 0. 05) ; L1、L2和 L3分別為 4 130、3 540和 2 950 lx 的紅藍(lán) LED 光 ; W1、W2和 W3分別為 150、100和 50 mL·株1的灌溉量 。下同 。Data in the same column marked without the same letter indicated significant differences at P 0. 05; L1， L2and L3meant that light intensity of redand blue LED light were 4 130， 3 540 and 2 950 lx， respectively; W1， W2and W3meant that water irrigation were 150， 100 and 50 mL per plant，respectively The same as below·937·楊亞娜 ， 等 不同紅藍(lán) LED 光照強(qiáng)度和灌溉量交互作用對番茄幼苗生長的影響柱上無相同字母表示差異顯著 ( P 0. 05) 。下同 。Data on the bars marked without the same letter indicated significant differences at P 0. 05 The same as below圖 1 光照強(qiáng)度和灌溉量對番茄株高 、莖粗 、平均節(jié)間距和葉面積的影響Fig1 Effects of light intensity and irrigation on plant height， stem diameter， average internode and leaf area of tomato表 2 光照強(qiáng)度和灌溉量對番茄葉片光合色素含量的影響Table 2 Effects of light intensity and irrigation on photosynthetic pigments of tomato leaves處理Treatment葉綠素 aChla/( mg·g1)葉綠素 bChlb/( mg·g1)葉綠素 ( a +b)Chl( a +b) /( mg·g1)葉綠素 a/bChl( a/b)類胡蘿卜素Car/( mg·g1)L1W12. 83 f 1. 13 d 3. 97 e 2. 50 bc 0. 36 eL1W23. 03 d 1. 18 c 4. 20 d 2. 57 ab 0. 41 cL1W32. 40 i 0. 97 f 3. 36 h 2. 47 c 0. 29 fL2W13. 14 b 1. 23 b 4. 37 b 2. 57 ab 0. 44 bL2W23. 07 c 1. 22 b 4. 28 c 2. 52 cd 0. 43 cL2W33. 34 a 1. 35 a 4. 69 a 2. 47 c 0. 49 aL3W12. 70 h 1. 05 e 3. 74 g 2. 56 abc 0. 39 dL3W22. 77 g 1. 05 e 3. 82 f 2. 63 a 0. 42 cL3W32. 88 e 1. 12 d 4. 00 e 2. 58 ab 0. 39 dChla、Chlb、Chl( a +b) 、Chl( a/b) 和 Car 分別為葉綠素 a、葉綠素 b、葉綠素 ( a +b) 、葉綠素 ( a/b) 和類胡蘿卜素 。Chla， Chlb， Chl( a +b) ， Chl ( a/b) and Car represent chlorophyll a， chlorophyll b， chlorophyll ( a + b) ， chlorophyll ( a/b) and carotenoid， re-spectively圖 2 光照強(qiáng)度和灌溉量處理 30 d 后植株葉片的形態(tài)與葉色圖Fig2 Leaf appearance and color under different light intensity and irrigation for 30 days·047· 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 第 31 卷 第 5 期23 番茄葉片光合參數(shù)由表 3 可見 ， 在 L2光照條件下 ， 均以灌溉量為150 mL·株1( W1) 的凈光合速率 ( Pn) 、氣孔導(dǎo)度( Gs) 、蒸騰速率 ( Tr) 和胞間 CO2濃度 ( Ci) 最高 ， 顯著高于 W2和 W3處理 ; 在 L1光照水平下 ， W1和W2灌溉量的 Tr和 Gs差異不顯著 ， 但均顯著高于W3處理 ， 3 個(gè)灌溉量處理下 Pn和 Ci均存在顯著差異 ， W2處理下 Pn最高 ， W1處理下 Ci最高 ; 在L3光照強(qiáng)度下 ， Pn、Tr和 Ci均隨著灌溉量的減少逐漸減少 ， Gs 無顯著變化 。在 W1灌溉水平下 ，Pn、Gs和 Tr均隨著光照強(qiáng)度的減弱呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢 ; 在 W2處理中 ， 隨著光照的減弱 ， Pn、Gs和 Tr的變化相似 ， 均出現(xiàn)下降的趨勢 ， 且 L1光照處理顯著高于 L2和 L3; 在 W3水平下 ， 除 Pn外 ，其余均隨著光照強(qiáng)度的減弱逐漸增加 。從植株的光合作用情況來看 ， 在光照強(qiáng)度為 3 540 lx、灌溉量為 150 mL·株1時(shí) ， 植株生長狀況最好 。24 番茄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)24. 1 初始熒光 ( Fo) 和最大光化學(xué)效率 ( Fv/Fm)在 L1和 L3光照水平下 ， 隨著灌溉量的減少 ，表 3 光照強(qiáng)度和灌溉量對番茄葉片光合參數(shù)的影響Table 3 Effects of light intensity and irrigation on photosynthesis of tomato leaves處理Treatment凈光合速率Pn/( mol·m2·s1)氣孔導(dǎo)度Gs/( mol·m2·s1)蒸騰速率Tr/( mmol·m2·s1)胞間 CO2濃度Ci/( mol·mol1)L1W19. 09 b 0. 062 a 1. 073 b 572. 79 bL1W211. 95 a 0. 057 a 1. 101 ab 472. 23 cL1W34. 78 e 0. 010 c 0. 214 e 171. 88 dL2W19. 47 b 0. 070 a 1. 284 a 633. 18 aL2W27. 35 c 0. 032 b 0. 700 a 445. 62 cL2W36. 06 d 0. 026 b 0. 540 d 455. 62 cL3W16. 31 d 0. 039 b 0. 862 c 649. 02 aL3W25. 69 de 0. 039 b 0. 754 c 588. 02 bL3W33. 13 f 0. 028 b 0. 508 d 555. 63 bPn、Gs、Tr和 Ci分別為凈光合速率 、氣孔導(dǎo)度 、蒸騰速率和胞間 CO2濃度 。Pn， Gs， Tr和 Cimean that photosynthesis were net photosynthetic rate， stomatal conductance， transpiration rate and intercellular CO2Concentra-tion， respectively初始熒光量 ( Fo) 變化不顯著 ; 在 L2光照水平下 ，W1 處理的初始熒光量 ( Fo) 顯著高于 W2和 W3處理 。在 W1灌溉水平下 ， 隨著光照強(qiáng)度的減弱 ，F(xiàn)o先增加后減少 ， 以 L2最高 ; 而在 W2處理下 ，光照強(qiáng)度減弱對 Fo的影響不顯著 ; 在 W3處理下 ， L3處理的 Fo顯著高于 L1處理 。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ， L1W2、L2W1和 L3W1處理下最大光化學(xué)效率( Fv/Fm) 均較高 ( 圖 3) 。所有處理的 Fv/Fm均在0. 8 左右 ， 處于正常范圍 ， 說明試驗(yàn)設(shè)置的環(huán)境條件處理未造成光強(qiáng)和水分脅迫 。在 L3光照條件下 ， 灌溉量對 Fv/Fm的影響差異不顯著 ， 而在 L2光照條件下 ， 隨著灌溉量的減少 ， Fv/Fm顯著降低 ， 且各處理間存在顯著差異 。24. 2 光化學(xué)淬滅系數(shù) ( qL) 和非光化學(xué)淬滅系數(shù) ( NPQ)由圖 4 可見 : 光照強(qiáng)度和水分處理對光化學(xué)淬滅系數(shù) ( qL) 和非光化學(xué)淬滅系數(shù) ( NPQ) 兩者的影響不同 。在 W1灌溉條件下 ， 隨著光照強(qiáng)度的圖 3 光照強(qiáng)度和灌溉量對番茄葉片 Fo和 Fv/Fm的影響Fig3 Effects of light intensity and irrigation on FoandFv/Fmof tomato seedling leaves·147·楊亞娜 ， 等 不同紅藍(lán) LED 光照強(qiáng)度和灌溉量交互作用對番茄幼苗生長的影響圖 4 光照強(qiáng)度和灌溉量對番茄 qL 和 NPQ 的影響Fig4 Effects of light intensity and irrigation on qLand NPQ of tomato seedling leaves降低 ， qL 顯著減少 ; 而在 W2和 W3水分條件下 ，光照增強(qiáng)對 qL 的影響差異不顯著 。在 L1和 L3光照強(qiáng)度下 ， 供水量減少 ， qL 變化不顯著 ; 在 L2光照強(qiáng)度下 ， 隨著灌水量的減少 ， qL 先升高后降低 ， 表明適當(dāng)減少供水量 ， 會(huì)使植物的光合活性增加 ， 供水量減少過多則會(huì)引起植物光合活性的降低 。所有處理組合中以 L1W1和 L2W2植株的光合活性最高 。NPQ 反映了植株的光保護(hù)能力 。光照條件不同 ， 灌溉量對植物 NPQ 的影響不同 ，在 L1光照條件下 ， NPQ 隨著灌溉量的減少先增加后減少 ; L2光照強(qiáng)度下 ， NPQ 隨著灌溉量的減少呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢 ， 表明供水量減少會(huì)激發(fā)植物的光保護(hù)能力 ; 而在較低的光照強(qiáng)度( L3) 下 ， 灌溉量的減少對 NPQ 的影響不顯著 。24. 3 植物光系統(tǒng) 的實(shí)際光合效率 ( PS)和電子傳遞速率 ( ETR)光照和水分對植物 PSII 和 ETR 的影響相同 ( 圖 5) 。在 L1和 L3光照下 ， 灌溉量的減少對植物 PS和 ETR 的影響不顯著 ， 表明在此光照強(qiáng)度下灌溉量的多少對植株的光能轉(zhuǎn)化效率和電子傳遞速率影響作用不大 。在 L2光照條件下 ， PS和 ETR 隨著灌溉量的減少先增加后降低 ， 表明植物的實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率先增加后減圖 5 光照強(qiáng)度和灌溉量對番茄 PS和 ETR 的影響Fig5 Effects of light intensity and irrigation on PSand ETR of tomato seedling leaves少 。在較高 ( W1) 灌溉量水平下 ， 隨著光照強(qiáng)度的增加 ， PS和 ETR 出現(xiàn)先減少后增加的現(xiàn)象 ， 而在 W2和 W3水分處理下 ， PS和 ETR 變化不顯著 。表明在適當(dāng)減少水分的供應(yīng)量的情況下 ， 光照強(qiáng)度降低對植株的光能轉(zhuǎn)化效率和電子傳遞速率無顯著影響 。3 結(jié)論與討論植株的形態(tài)差異是對生長環(huán)境的直觀反映 ，環(huán)境適宜 ， 植株長勢良好 ， 反之植株生長則會(huì)受到抑制 。研究指出 ， 灌水量過多過少都會(huì)影響植株生長 16， 適當(dāng)增加植株的供水量 ， 植株株高和莖粗呈現(xiàn)增加的趨勢 17。本研究發(fā)現(xiàn) ， 在較高光照強(qiáng)度下 ， 充足的灌溉量對番茄幼苗的質(zhì)量增加有明顯促進(jìn)作用 ， 顯著高于其他處理 ， 這反映了光照和水分之間正向的相互影響 。一般來說 ，光照強(qiáng)度增加 ， 會(huì)促進(jìn)植物進(jìn)行光合作用和蒸騰作用 ， 利于植物生長 。夏秀波等 18研究發(fā)現(xiàn) ， 適宜番茄生長的土壤相對含水量為 80% 左右 。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn) ， 相同光照強(qiáng)度下 ， 隨著灌溉量的減少番茄幼苗出現(xiàn)株高降低 、莖粗變小 、節(jié)間縮短和葉面積減小的情況 。灌溉量在 50 mL 時(shí) ， 幼·247· 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 第 31 卷 第 5 期苗處于一定程度的水分虧缺狀態(tài) ， 導(dǎo)致植株變矮 、莖粗減少 ， 鮮質(zhì)量和干質(zhì)量下降 ， 葉面積大幅縮小 。在灌溉條件下 ， 番茄植株的根冠比保持了較高的數(shù)值 ， 說明水分虧缺對植物根系有正向的刺激作用 ， 這與高志奎等 19和齊紅巖等 20的研究結(jié)果相似 ?？傮w來看 ， 光照條件與灌溉量是 2 個(gè)需要相互配合的環(huán)境因素 ， 在灌溉量充足時(shí) ， 較高的光照條件明顯促進(jìn)番茄生長 ; 而在低灌溉量條件下 ， 光照強(qiáng)度不宜過高 ， 較低的光照條件反而有利于番茄生長 。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要色素 ， 其含量是反應(yīng)植物光合能力的重要指標(biāo) 21。葉片是接受光照的直接器官 ， 光照條件可以直接調(diào)控葉綠素的含量 。本研究發(fā)現(xiàn) ， 光照條件對葉綠素的影響是最主要的因素 ， 光照強(qiáng)度偏高或者偏低都不利于葉綠素的合成 ， 中等強(qiáng)度的光照條件有利于葉綠素合成 。劉曉英等 22發(fā)現(xiàn) ， 適當(dāng)范圍內(nèi)增加 LED 光照強(qiáng)度 ， 番茄的株高 、莖粗 、干鮮質(zhì)量和葉綠素含量等均呈增加的趨勢 ， 超過 3 540 lx后 ， 光照強(qiáng)度的增加對植株的株高無顯著影響 ，而葉綠素含量則逐漸減少 。在本研究中 ， 與光照相比 ， 水分對葉綠素的影響差異不大 ， 水分表現(xiàn)為次要影響因子 。但是在低灌溉量條件下 ， 水分虧缺狀態(tài) ， 葉綠素含量有下降的現(xiàn)象 ， 這與牛云慧等 23的研究也類似 。光合作用是植物生長過程中最重要的生理進(jìn)程 ， 光合產(chǎn)物的積累量直接影響各器官的生長發(fā)育 ， 而植株的光合作用受到光照強(qiáng)度和水分的影響 。研究指出 ， 灌水量對番茄光合特性指標(biāo)( 凈光合速率 Pn、氣孔導(dǎo)度 Gs、胞間 CO2濃度 Ci和蒸騰速率 Tr) 的影響效果是正向的 17， 本試驗(yàn)得到的試驗(yàn)結(jié)果與此相同 。凈光合速率與光照強(qiáng)度和灌溉量關(guān)系密切 ， 較高的光照強(qiáng)度和高灌溉量可以提高番茄凈光合速率 ， 水分虧缺和低光照強(qiáng)度都會(huì)抑制番茄光合作用 。植物吸收的水分對植物蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度具有重要影響 ， 本試驗(yàn)中番茄的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率隨著灌溉量的減少出現(xiàn)顯著下降 ， 光照增強(qiáng)會(huì)加劇這種現(xiàn)象 ， 降低光照強(qiáng)度可以使其在一定程度上得到緩解 。郭艷波 24和高方勝 25研究發(fā)現(xiàn) ， 水分虧缺處理會(huì)降低植株的光合速率 ， 抑制蒸騰耗水 。劉曉英等 22研究發(fā)現(xiàn) ， Pn、Gs和 Tr均隨著光照強(qiáng)度的增大呈現(xiàn)臺(tái)階式遞增 ， 而 Ci則無顯著變化 ，本試驗(yàn)的研究結(jié)果與此不太一致 ， 主要原因是本試驗(yàn)為雙因子試驗(yàn)設(shè)置 ， 這反映了光照強(qiáng)度與灌溉量的耦合作用對植株光合作用的影響比單一試驗(yàn)因子更加復(fù)雜 。當(dāng)前葉綠素?zé)晒鉁y定已逐漸成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的熱門技術(shù) ， 廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研方面 26。初始熒光量 Fo可用來判斷光系統(tǒng) 反應(yīng)中心的運(yùn)轉(zhuǎn)情況 ， 可根據(jù)其變化來推測反應(yīng)中心出現(xiàn)可逆的失活或破壞 ， 其升高表示光系統(tǒng) 反應(yīng)中心受到破壞或失活 27 28。本研究結(jié)果顯示 ， Fo隨著灌溉量的減少出現(xiàn)先增加后減少的趨勢 ， 表明植株的光系統(tǒng) 反應(yīng)中心出現(xiàn)可逆失活 。這與馮勝利等 29和祁娟霞等 17的研究結(jié)果存在差異 ， 可能是由于試驗(yàn)光源對植物的熒光參數(shù)有直接的影響 。本試驗(yàn)的 Fv/Fm均穩(wěn)定在 0. 8左右 ， 表明植株處于健康狀態(tài) 30。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ， 光照強(qiáng)度和灌溉量的交互作用對葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響差異顯著 ， 但主要影響因子為光照條件 。綜上所述 ， 番茄植株的生長與光照強(qiáng)度和水分有密切聯(lián)系 ， 但是雙環(huán)境因素的許多響應(yīng)機(jī)理目前尚不清楚 。在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 ， 通過控制光照強(qiáng)度和水分之間的相互調(diào)節(jié)有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的最大效益化 。本試驗(yàn)的研究結(jié)果表明 : 在所有處理組合中 ， 綜合考慮番茄幼苗生長的情況和經(jīng)濟(jì)效益 ， 3 540 lx 的光照強(qiáng)度 ( L2) 和 150 mL·株1( W1) 的灌溉量最適宜番茄植株的生長 。參考文獻(xiàn) ( References) : 1 LI Q， KUBOTA C Effects of supplemental light quality ongrowth and phytochemicals of baby leaf lettuce J Environ-mental and Experimental Botany， 2009， 67( 1) : 59 64 2 AVERCHEVA O V， BERKOVICH Y A， EROKHIN A N， etal Growth and photosynthesis of Chinese cabbage plantsgrown under light-emitting diode-based light source J Rus-sian Journal of Plant Physiology， 2009， 56( 1) : 14 21 3 FAN X X， XU Z G， LIU X Y， et al Effects of light intensityon the growth and leaf development of young tomato plantsgrown under a combination of red and blue light J ScientiaHorticulturae， 2013， 153: 50 55 4 劉振威 ， 孫麗 ， 方婷婷 ， 等 不同光質(zhì)及組合對番茄幼苗生長及生理特性的影響 J 華北農(nóng)學(xué)報(bào) ， 2015， 30( 5) :141 145·347·楊亞娜 ， 等 不同紅藍(lán) LED 光照強(qiáng)度和灌溉量交互作用對番茄幼苗生長的影響LIU Z W， SUN L， FANG T T， et al Effects of different lightqualities on growth and physiological characteristics of tomatoseedlings J Acta Agriculturae Boreali-Sinica， 2015， 30( 5) : 141 145 ( in Chinese with English abstract) 5 常濤濤 ， 劉曉英 ， 徐志剛 ， 等 不同光譜能量分布對番茄幼苗生長發(fā)育的影響 J 中國農(nóng)業(yè)科學(xué) ， 2010， 43( 8) :1748 1756CHANG T T， LIU X Y， XU Z G， et al Effects of light spec-tral energy distribution on growth and development of tomatoseedlings J Scientia Agricultura Sinica， 2010， 43 ( 8) :1748 1756 ( in Chinese with English abstract) 6 常濤濤 不同光譜能量分布對番茄生長發(fā)育及其果實(shí)品質(zhì)的影響 D 南京 : 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) ， 2010CHANG T T Effects of different light spectral distribution ongrowth and qualities of tomato D Nanjing: Nanjing Agricul-tural University， 2010 ( in Chinese w</p>