<p>夜 間 LED 紅光處理促進(jìn)設(shè)施育苗番茄營養(yǎng)生長提高產(chǎn)量曹 凱1，于 捷1，葉 林1， 2，趙海亮1，鄒志榮1（ 1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，農(nóng)業(yè)部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，楊凌 712100； 2. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021）摘 要 ：為了研究 LED 光源在設(shè)施番茄育苗生產(chǎn)上的精準(zhǔn)化利用 。該試驗(yàn)以金鵬 1 號番茄植株為試材，研究了夜間紅光處理對番茄植株形態(tài) 、開花 、激素含量和產(chǎn)量的影響，并建立了夜間紅光處理次數(shù)與番茄株高 、莖粗和開花所需時(shí)間的生長模型 。結(jié)果表明，當(dāng)夜間紅光處理次數(shù)增加 5 次及以上時(shí)，番茄植株的莖粗和開花所需時(shí)間顯著增加（ P&lt;0.05），番茄植株的株高顯著降低（ P&lt;0.05），番茄植株莖葉中的赤霉素 3（ GA3）和生長素（ IAA）含量顯著降低（ P&lt;0.05），番茄植株第 1 穗果的平均單果質(zhì)量顯著增加（ P&lt;0.05） 。當(dāng)夜間紅光處理次數(shù)增加到 5 次，即每隔 2 h 打斷一次時(shí)，番茄植株的株高 、莖粗 、開花時(shí)間 、莖葉中 IAA 和 GA3的含量和番茄第 1 穗果的平均單果質(zhì)量基本與夜間持續(xù)紅光處理相一致 。因此，可以通過調(diào)控夜間紅光處理次數(shù)來控制番茄幼苗的株高和開花 。關(guān)鍵詞 ：發(fā)光二極管；形態(tài)；模型；番茄；紅光；產(chǎn)量doi： 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.10.025中圖分類號： S626.5； S641.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號： 1002-6819（ 2016） -10-0180-07曹 凱 ， 于 捷 ， 葉 林 ， 趙海亮 ， 鄒志榮 . 夜間 LED 紅光處理促進(jìn)設(shè)施育苗番茄營養(yǎng)生長提高產(chǎn)量 J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ，2016， 32（ 10）： 180-186. doi： 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.10.025 http:/www.tcsae.orgCao Kai, Yu Jie, Ye Lin, Zhao Hailiang, Zou Zhirong. Red light treatments at night during seedling stage in greenhouse promotingtomato vegetative growth and improving yieldJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions ofthe CSAE） , 2016, 32(10): 180186. (in Chinese with English abstract) doi： 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.10.025 http:/www.tcsae.org收稿日期： 2015-10-12 修訂日期： 2016-04-31基金項(xiàng)目：國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（ CAR-25-D-02）；適合西北非耕地園藝作物栽培的溫室結(jié)構(gòu)與建造技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化示范（ 201203002）作者簡介：曹 凱，男（漢族），陜西富縣人，博士，主要從事基質(zhì)配方和光質(zhì)調(diào)控方面的研究 。楊凌 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院， 712100。Email: caokai_19871220163.com通信作者：鄒志榮，男（漢族），陜西延安人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事溫室環(huán)境和溫室作物栽培方面的研究 。楊凌 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院， 712100。Email: zouzhirong2005hotmail.comVol.32 No.10May 2016第 32 卷2016 年農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào)Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering第 10 期5 月0 引 言在設(shè)施蔬菜栽培中，幼苗質(zhì)量對植株后期的生長發(fā)育非常重要，健壯的幼苗會提高植株后期產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì) 。但是，由于天氣原因和溫室內(nèi)遮光經(jīng)常會導(dǎo)致育苗過程中幼苗徒長1-2。為了抑制幼苗徒長，生產(chǎn)中經(jīng)常用比久 、多效唑和矮壯素來控制幼苗的生長3-5。雖然這些植物生長抑制劑可以控制幼苗的徒長，但同時(shí)也會使整個(gè)幼苗發(fā)育延遲，而且這些化學(xué)合成的抑制劑對環(huán)境和生產(chǎn)者存在潛在的危害 。因此，選擇一種健康 、安全 、環(huán)保的方法來調(diào)控植物的生長，對設(shè)施蔬菜栽培至關(guān)重要 。光除了影響光合作用以外，還影響植物形態(tài)建成，高比值的紅光與遠(yuǎn)紅光輻射可以有效抑制植株莖的伸長，低比值的紅光與遠(yuǎn)紅光輻射可以有效促進(jìn)植物莖的伸長6-7。大量研究發(fā)現(xiàn)，植物通過光敏色素感受外界環(huán)境中紅光與遠(yuǎn)紅光的變化，調(diào)控植物生長8。光敏色素是一種色素蛋白，主要以 2 種形式存在，即紅光吸收型（ Pr）和遠(yuǎn)紅光吸收型（ Pfr）， Pfr 是生理激活型，其最大吸收峰在 730 nm 左右，而Pr 是生理失活型，其最大吸收峰在 660 nm 左右 。隨著外界環(huán)境中紅光與遠(yuǎn)紅光比值的變化，這 2 種形式的光敏色素可以相互轉(zhuǎn)變，以影響植物的形態(tài)建成 、干物質(zhì)的分配和開花9。在進(jìn)入黑暗之前，植物體內(nèi)的光敏色素主要以Pfr 構(gòu)型存在10，在進(jìn)入黑暗之后，植物體內(nèi)的光敏色素從Pfr 構(gòu)型逐漸轉(zhuǎn)化為 Pr 構(gòu)型，此過程叫做暗恢復(fù)11。夜間進(jìn)行紅光處理，可以使植物體內(nèi)的光敏色素迅速從 Pr 構(gòu)型轉(zhuǎn)化為 Pfr 構(gòu)型，從而影響植物的形態(tài)建成 、干物質(zhì)的分配 、開花和產(chǎn)量 。新型半導(dǎo)體發(fā)光二極管（ 1ight emitting diode, LED）光源具有工作電壓低 、體積小 、穩(wěn)定性強(qiáng) 、響應(yīng)時(shí)間快 、熱輻射小 、環(huán)保 、壽命長等特點(diǎn)12-13。不僅如此， LED 光源還可以根據(jù)不同植物品種而任意選擇光質(zhì)和光照強(qiáng)度，為植物提供最適宜的光環(huán)境參數(shù)，并且可實(shí)現(xiàn)近距離照射植物，有效提高作物的光能利用率等優(yōu)點(diǎn)12-14。但目前如何高效利用 LED 光源來調(diào)節(jié)番茄植株生長和形態(tài)調(diào)控還缺乏深入研究 。因此，研究 LED 光源在設(shè)施番茄栽培上的精準(zhǔn)化利用，對于節(jié)約能源和實(shí)現(xiàn)設(shè)施番茄植株的生長發(fā)育精準(zhǔn)化調(diào)控具有重要意義 。鑒于此，本試驗(yàn)研究了夜間LED 紅光處理對番茄植株形態(tài) 、開花 、激素含量和產(chǎn)量的影響 。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料試驗(yàn)于 2012 年 2 月 2013 年 9 月在西北農(nóng)林科技大學(xué)蔬菜花卉研究所植物光生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室和科研主樓180曹 凱等：夜間 LED 紅光處理促進(jìn)設(shè)施育苗番茄營養(yǎng)生長提高產(chǎn)量第 10 期3111 進(jìn)行 。供試溫室番茄品種為金棚 1 號，種子購于西北農(nóng)林科技大學(xué)科技大學(xué)種業(yè)公司 。1.2 試驗(yàn)處理番茄種子播種后置于人工氣候箱中，白天光照 12 h，溫度為 28 ，濕度為 65%，光照強(qiáng)度為 100 mol/(m2·s)；夜間 12 h，溫度為 20 ，濕度為 65%。番茄植株子葉展平后，挑選長勢一致的番茄植株并移栽于 5 cm×5 cm 的營養(yǎng)缽中，并采用草炭 蛭石 珍珠巖 =311 的基質(zhì)進(jìn)行栽培 。移栽后的番茄植株置于西北農(nóng)林科技大學(xué)蔬菜花卉研究所 LED 培養(yǎng)箱中 。白天光照時(shí)間為 12h（ 08： 0020： 00），番茄植株白天生長在白色 LED 下，并用遠(yuǎn)紅色 LED 調(diào)節(jié)番茄植株生長光環(huán)境，使其光環(huán)境中的紅光（ 655665 nm）：遠(yuǎn)紅光（ 725735 nm）為 1.15 左右，接近自然光中紅光與遠(yuǎn)紅光比值 。夜間時(shí)長為 12 h（ 20： 0008： 00），夜間用紅光 LED 進(jìn)行處理，每次處理紅光照射 5 min。本試驗(yàn)設(shè)置 6 個(gè)不同處理，分別為夜間紅光處理 0 次（對照）， 2 次（每 4 h 處理一次）， 3 次（每 3 h 處理一次）， 5 次（每 2 h 處理一次）， 11 次（每 1 h 處理一次）及夜間持續(xù)紅光處理 。每個(gè)處理 30 株番茄，重復(fù) 3 次 。夜間紅光處理至番茄植株全部開花后停止處理，每個(gè)處理隨機(jī)選取 20 株定植于西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝場塑料大棚內(nèi) 。1.3 測定方法光譜和光照強(qiáng)度的測定：用光譜輻射計(jì)（ Model PS-100, Apogee Instruments Inc., Logan, Utah, U.S.）測定白色 、紅色和遠(yuǎn)紅色 LED 的光譜及光照強(qiáng)度 。由圖 1 可知，白色LED（ 300900 nm）的光照強(qiáng)度為 168 mol/(m2·s)，有 2 個(gè)波峰，分別在 455 和 570 nm 處；遠(yuǎn)紅色 LED 的光照強(qiáng)度為 17.5 mol/(m2·s)，遠(yuǎn)紅光的波峰在 730 nm 處；紅色 LED的光照強(qiáng)度為 20 mol/(m2·s)，紅光的波峰在 660 nm 處 。番茄植株生長指標(biāo)的測定：開始夜間打斷處理后，每隔 7d，每個(gè)處理隨機(jī)選擇 10 個(gè)樣品植株，用直尺測定番茄植株的株高，精度為 0.01 cm，用游標(biāo)卡尺莖粗，精度為0.01 mm；待植物全部開花停止處理后，把植株從營養(yǎng)缽中取出，洗凈后用吸水紙吸干水分，分為根 、莖 、葉 3 部分，105 殺青 15 min， 70 烘干 48 h，測定干質(zhì)量，精度為0.01 g。激素含量的測定：赤霉素 3（ GA3）和生長素（ IAA）提取，純化和測定方法參照楊途熙等15，并做部分改動 。稱取1 g 樣品，在冰浴下研磨成漿，加入 80%的冷甲醇 20 mL，保鮮膜密封，在 4 冰箱里冷浸過夜 。將浸提液抽濾后，然后用 10 mL 甲醇潤洗研缽 2 次，抽濾液和潤洗液合并， 4 下減壓蒸發(fā)至沒有甲醇?xì)堄?。剩余水相完全轉(zhuǎn)移到三角瓶中 。用 30 mL 石油醚萃取脫色 2 次，棄去醚相 。水相 pH值調(diào)至 6.4，加 0.5 g PVP，超聲 30 min，抽濾 。濾液 pH 值調(diào)至 2.9，用 30 mL 乙酸乙酯萃取 3 次，合并酯相， 4 下減壓蒸干，用流動相溶解殘?jiān)⒍ㄈ?2 mL，經(jīng) 0.45 m 微孔濾膜過濾得待測液，保存于 4冰箱中 。取待測液 10 L，用 HPLC（ HITACHID2000 型）進(jìn)行 GA 和 IAA 含量測量，流動相為甲醇 水 冰醋酸（ 40491），檢測波長 254 nm，柱溫 35 。積分求色譜峰面積，以標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中各激素的含量 。產(chǎn)量測定：番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色后采收，每個(gè)處理隨機(jī)選擇10 個(gè)樣品植株，記錄單果質(zhì)量，單株產(chǎn)量計(jì)整株番茄 3 穗果的總單果質(zhì)量 。1.4 數(shù)據(jù)處理與分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)用 SPSS20.0 數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差分析及顯著性測試，用 OriginPro8.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及圖表制作，用 DPS7.05 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并建模 。2 結(jié)果與分析2.1 夜間紅光處理對番茄植株株高 、莖粗和開花的影響圖 2 表明，當(dāng)對番茄植株進(jìn)行夜間紅光處理時(shí)，影響番茄植株的株高 、莖粗和開花 。番茄植株的株高隨著夜間紅光處理次數(shù)的增加而降低；番茄植株的莖粗隨著夜間紅光處理次數(shù)的增加而升高；番茄植株開花所需要的時(shí)間和葉片數(shù)也隨著夜間紅光處理次數(shù)的增加而增加 。夜間處理的次數(shù)增加到 5 次，在處理結(jié)束時(shí)，番茄植株的株高和莖粗分別為 21.2 cm 和 8.08 mm，分別增加了 30.72%和下降了 25.08%，基本與夜間持續(xù)紅光處理相一致 。當(dāng)夜間紅光處理次數(shù)增加到 5 次時(shí)，番茄植株開花所需時(shí)間與對照相比顯著增加（ P&lt;0.05），從 39 d 增加到 53 d；番茄植株開花所需的葉數(shù)與對照相比同樣顯著增加（ P&lt;0.05），從8 片葉增加到 11 片葉 。夜間持續(xù)紅光處理時(shí)，番茄植株的開花所需時(shí)間及開花所需葉片數(shù)基本與夜間紅光處理次數(shù)為 5 次時(shí)相一致 。為了研究夜間紅光處理次數(shù)對番茄植株株高 、莖粗和開花所需時(shí)間的影響，該試驗(yàn)通過對夜間紅光處理次數(shù)與番茄植株的株高 、莖粗和開花所需時(shí)間進(jìn)行Michaelis-Menten 模型回歸擬合，建立了夜間紅光處理次數(shù)與番茄植株的株高 、莖粗和開花所需時(shí)間的回歸模型如式（ 1） 、（ 2）和（ 3）H=30.92+-12.619 4×XX+2.704 0。 （ 1）D=6.46+2.473 5×XX+5.618 7。 （ 2）F=39+32.437 8×XX+9.527 9。 （ 3）式中 H 為番茄植株的株高， cm； D 為番茄植株莖的莖粗，mm； F 為番茄植株開花所需時(shí)間， d； X 夜間紅光處理次數(shù) 。圖 1 白色 、紅色和遠(yuǎn)紅色 LED 光照強(qiáng)度和光譜分布Fig.1 Light intensity and spectrum distribution of white, red and far-red LED0.400.350.300.250.200.150.100.050光照強(qiáng)度Lightintensity/(mol·m-2 ·s-1)300 400 500 600 700 800 900波長 Wavelength/nm白色 LED White LED紅色 LED Red LED遠(yuǎn)紅色 LEDFar-red LED181農(nóng) 業(yè)工程學(xué)報(bào) （ http:/www.tcsae.org） 2016 年343230282624222018株高Plantheight/cmH=30.92+-12.619 4×XX+2.704 00 2 4 6 8 10 12夜間處理次數(shù) Night treatment timesa. 株高模型分析 Plant height model analysis b. 莖粗模型分析 Stem diameter model analysis8.78.48.17.87.57.26.96.66.36.0莖粗Stemdiameter/mmD=6.46+2.473 5×XX+5.618 70 2 4 6 8 10 12夜間處理次數(shù) Night treatment times605754514845423936開花所需時(shí)間Daystoflowering/dF=39+32.437 8×XX+9.527 90 2 4 6 8 10 12夜間處理次數(shù) Night treatment timesb. 開花時(shí)間模型分析 Days to flowering model analysis注： H 代表番茄植株株高， D 代表番茄植株莖粗， F 代表番茄植株開花所需時(shí)間， X 代表夜間紅光處理次數(shù) 。Note: H represent tomato plant height, D represent tomato stem diameter, F represent the days needs to flowering, X represent red light treatment times in night.圖 3 夜間紅光處理次數(shù)對番茄植株的株高 、莖粗和開花所需時(shí)間的 Michaelis-Menten 模型分析Fig.3 Analysis of red light treatment times at night on tomato height, stem diameter and days to flowering by Michaelis-Menten model35302520151050 7株高Plantheight/cm14 21 28 35 42 49 56時(shí)間 Time/day023511夜間持續(xù)紅光Constant red lignt at night夜間紅光處理次數(shù) Red light treatment time at night 109876543240 7莖粗Stemdiameter/mm14 21 28 35 42 49 56時(shí)間 Time/day夜間持續(xù)紅光Constant red lignt in night706050403020100 2 3 5開花所需時(shí)間Daystoflowering/d11夜間紅光處理次數(shù) Red light treatment times at nightbbabaa a夜間持續(xù)紅光Constant red lignt in night14121086420 2 3 5開花所需片數(shù)Leavestoflowering11夜間紅光處理次數(shù) Red light treatment times at nightb babaaaa. 株高隨時(shí)間變化 Plant height change with time b.莖粗隨時(shí)間變化 Stem diameter change with timed. 開花所需葉片數(shù) Leaves to floweringc. 開花所需時(shí)間 Days to flowering對式（ 1） 、（ 2）和（ 3）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，其相關(guān)系數(shù) R2分別為 0.93、0.86 和 0.95； F 檢驗(yàn)值分別為 54.51、49.62 和 79.46；顯著性水平 P值分別為 0.001 8、0.007 9 和 0.000 9。其顯著性結(jié)果及因素互作效果均達(dá)到極顯著水平（ P&lt;0.01），表明夜間紅光處理次數(shù)對番茄植株的株高 、莖粗和開花所需時(shí)間具有顯著影響 。對其各項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)知，各系數(shù)均達(dá)到顯著或極顯著水平，夜間紅光處理次數(shù)對番茄植株的株高具有顯著的負(fù)相關(guān)性，而夜間紅光處理次數(shù)對番茄植株的莖粗和開花所需時(shí)間具有顯著的正相關(guān)性 。夜間紅光處理次數(shù)對番茄植株株高 、莖粗和開花所需時(shí)間的回歸模型曲線如圖 3所示 。注：字母表示處理間差異顯著（ P005），下同 。Note： Different letters meant significant difference at 0.05 level, the same below.圖 2 夜間紅光處理對番茄植株株高 、莖粗和開花的影響Fig.2 Effect of red light treatments at night on tomato plant height, stem diameter and flowering2.2 夜間紅光處理對番茄植株根 、莖 、葉干質(zhì)量的影響由表 1 可以看出，進(jìn)行夜間紅光處理的番茄植株與對照相比雖然整個(gè)植株的干質(zhì)量沒有顯著性差異，但是碳水化合物在番茄植株的不同組織部位的分配比例發(fā)生了一定變化 。其中，夜間紅光處理次數(shù)為 5 次， 11 次和夜間持續(xù)紅光處理時(shí)，番茄植株莖的干質(zhì)量顯著減少（ P&lt;0.05），分別與對照相比降低了 28.30%， 30.19%和 33.96%；與此相反，這 3 個(gè)處理中番茄植株葉片干質(zhì)量顯著增加（ P&lt;0.05），分別與對照相比升高了 16.67%， 19.44%和 18.06%。夜間紅光處理次數(shù)為 5 次時(shí)，番茄植株中根占總干質(zhì)量的 10.29%，莖占總干質(zhì)量的 27.94%，葉占總干質(zhì)量的 61.76%；而在對照的植株中，根占總干質(zhì)量的 9.49%，莖占總干質(zhì)量的37.96%，葉占總干質(zhì)量的 52.55%。經(jīng)過夜間紅光處理 5 次，11 次和夜間持續(xù)紅光處理后的番茄植株，干物質(zhì)更多的分182曹 凱等：夜間 LED 紅光處理促進(jìn)設(shè)施育苗番茄營養(yǎng)生長提高產(chǎn)量第 10 期表 2 夜間紅光處理結(jié)束后 2 周和 5 周對番茄植株高 、莖粗及根 、莖 、葉干質(zhì)量的影響Table 2 Effect on tomato plant height, stem diameter and dry weight of leaf, stem and root after red light treatments at night finished 2 weeksand 5 weeks夜間紅光處理次數(shù)Red light treatment timesat night2 周 Weeks 5 周 Weeks株高Plant height/cm莖粗Stem diameter/mm干質(zhì)量 Dry mass/g株高Plant height/cm莖粗Stem diameter/mm干質(zhì)量 Dry mass/g葉 Leaf 莖 Stem 根 Root 葉 Leaf 莖 Stem 根 Root0 57.85 a 8.08 c 4.46 c 1.99 b 1.10 a 89.95 a 12.99 b 17.11 ab 7.99 a 2.06 a2 55.58 a 8.55 c 4.85 c 2.11 b 1.26 a 90.14 a 13.08 ab 17.18 ab 7.83 a 1.98 a3 54.42 ab 9.77 b 5.34 b 2.18 ab 1.18 a 90.18 a 13.18 ab 16.93 b 7.92 a 2.11 a5 49.02 b 10.72 a 6.07 a 2.22 a 1.32 a 92.19 a 14.45 a 18.52 a 7.95 a 1.99 a11 48.12 b 11.96 a 6.18 a 2.36 a 1.36 a 92.12 a 14.58 a 18.66 a 8.34 a 2.09 a夜間持續(xù)紅光Constant red light at night47.18 b 12.08 a 6.09 a 2.18 a 1.33 a 92.16 a 14.39 a 18.43 a 8.18 a 2.21 ab. 夜間紅光處理對蕃茄莖葉中 IAA 含量的影響b. Effect of red light treatments at night on content of IAA0.60.50.40.30.20.10GA3含量ContentofGA3/(g·g-1)莖 Stemcbaabbcbaab葉 Leafcc706050403020100IAA含量ContentofIAA/(g·g-1)莖 Stembbabaabbbabaab葉 Leaf023511夜間持續(xù)紅光Constant red lignt at night夜間紅光處理次數(shù)Red light treatment time at nighta. 夜間紅光處理對蕃茄莖中 IAA 含量的影響a. Effect of red light treatments at night on content of IAA圖 4 夜間紅光處理對番茄植株莖葉 IAA 和 GA3含量的影響Fig.4 Effect of red light treatments at night on the content of IAA and GA3in tomato leaves and stems配到葉片中，相應(yīng)的干物質(zhì)在莖中的分配比例有所降低 。 2.3 夜間紅光處理對番茄植株莖葉中 IAA 和 GA3含量的影響由圖 4 可知，當(dāng)對番茄植株進(jìn)行夜間紅光處理時(shí)，影響番茄植株莖葉中 IAA 和 GA3的含量 。夜間紅光處理次數(shù)與番茄植株莖葉中 IAA 和 GA3的含量具有明顯的負(fù)相關(guān)性，即番茄植株夜間紅光處理次數(shù)越多，番茄莖葉中 IAA 和 GA3的含量越低 。當(dāng)夜間紅光處理次數(shù)增加到 5 次時(shí)，番茄植株莖葉中 IAA 含量與對照相比發(fā)生了顯著性變化（ P&lt;0.05），分別降低了 51.10%和 29.93%；番茄植株莖葉中 GA3含量與對照相比也發(fā)生了顯著性變化（ P&lt;0.05），分別降低了 46.71%和 40.47%。夜間紅光處理次數(shù)為 11 次和夜間持續(xù)紅光處理時(shí)，番茄植株莖葉中 IAA 和 GA3的含量基本與夜間紅光處理次數(shù)為 5 次時(shí)相一致 。表 1 夜間紅光處理對番茄植株根 、莖 、葉干質(zhì)量的影響Table 1 Effect of red light treatments at night on dry weight oftomato leaf, stem and root注：同列不同字母表示處理間差異顯著（ P005）， ±標(biāo)準(zhǔn)差，下同 。Note: Different letters in the same column meant significant difference at 0.05level, ±standard deviation, The same below.夜間處理次數(shù)Red light treatment timesat night葉片干質(zhì)量Leaf dryweight/g莖干質(zhì)量Stem dryweight/g根干質(zhì)量Root dryweight/g總干質(zhì)量Total dryweight/g0 0.72 b 0.52 a 0.13 b 1.37 a2 0.75 b 0.48 a 0.13 ab 1.36 a3 0.77 b 0.44 ab 0.13 ab 1.34 a5 0.84 a 0.38 b 0.14 a 1.36 a11 0.86 a 0.37 b 0.15 a 1.39 a夜間持續(xù)紅光Constant red light at night0.85 a 0.35 b 0.16 a 1.36a2.4 夜間紅光處理后對番茄植株生長和產(chǎn)量的影響由表 2 可知，當(dāng)番茄植株經(jīng)過夜間紅光處理后，影響番茄植株初期的生長和發(fā)育 。番茄植株夜間經(jīng)過 5 次紅光處理后，定植到日光溫室 2 周后，莖粗和葉干質(zhì)量還是顯著高于對照中的番茄植株（ P&lt;0.05）；株高和莖的干質(zhì)量顯著低于對照中的番茄植株（ P&lt;0.05） 。定植到日光溫室 5周后，番茄植株各處理間株高，莖粗以及根莖葉干質(zhì)量沒有顯著性差異 。由表 3 可知，當(dāng)番茄植株經(jīng)過夜間紅光處理后，明顯影響番茄第 1 穗果的平均單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量 。夜間紅光處理次數(shù)與番茄植株的第 1 穗果的平均單果質(zhì)量具有正相關(guān)性，即夜間紅光處理次數(shù)越多，番茄第 1穗果的平均單果質(zhì)量越高 。番茄植株經(jīng)夜間紅光處理5、11 次和夜間持續(xù)紅光處理后的第 1 穗果的平均單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量與對照相比均顯著增加（ P&lt;0.05），第 1 穗果的平均單果質(zhì)量分別增加了 41.78%， 35.18%和 42.52%；單株產(chǎn)量分別增加了 11.36%， 13.64%和15.91%。183農(nóng) 業(yè)工程學(xué)報(bào) （ http:/www.tcsae.org） 2016 年3 討 論莖伸長生長的動力學(xué)研究曲線表明，大多數(shù)植物莖的伸長生長不是 24 h 均勻分布的，夜間莖的伸長生長量明顯高于白天16-17。大量研究表明，夜間短時(shí)間紅光處理可以顯著影響植物的開花和生長發(fā)育，在蘭花18和桔梗19中，夜間用高比值的紅光與遠(yuǎn)紅光燈源短時(shí)間處理會抑制莖的伸長 。光敏色素在其中起重要作用，在黑暗條件中，光敏色素主要以為 Pr 構(gòu)型存在并參與反應(yīng)促進(jìn)莖的伸長，夜間進(jìn)行紅光處理后，光敏色素迅速從 Pr 構(gòu)型成Pfr 構(gòu)型，從而抑制了番茄莖的伸長生長8-9。該試驗(yàn)結(jié)果也表明，當(dāng)番茄植株進(jìn)行夜間紅光處理 5 次及以上時(shí)，番茄植株的株高顯著降低（ P&lt;0.05） 。大量研究表明，夜間短時(shí)間光處理可以促進(jìn)長日照植物的開花，抑制短日照植物的開花20。在長日照植物擬南芥中，與開花相關(guān)的蛋白表現(xiàn)出晝夜節(jié)律的變化規(guī)律，其中成花素白天表達(dá)量升高，夜間表達(dá)量降低21。夜間短時(shí)間的光處理可以顯著提高成花素的表達(dá)并促進(jìn)其開花，并且此過程與光敏色素有關(guān)21。在短日照植物水稻中，與開花相關(guān)的蛋白同樣表現(xiàn)出晝夜節(jié)律的變化規(guī)律22。夜間 10 min 的紅光處理明顯抑制了水稻中成花素的表達(dá)并抑制了水稻的開花，但是在光敏色素突變體中沒有抑制效果23，說明光敏色素在感受紅光及開花過程中起重要作用 。同樣在桔梗19中，夜間用高比值的紅光與遠(yuǎn)紅光燈源處理會抑制其開花，夜間用低紅光與遠(yuǎn)紅光比值的燈源處理會促進(jìn)其開花 。該試驗(yàn)中，進(jìn)行夜間紅光處理后，番茄植株的開花也受到抑制 。當(dāng)夜間紅光處理次數(shù)為 5 次及以上時(shí)，顯著抑制番茄的開花（ P&lt;0.05），番茄植株的開花時(shí)間與對照相比從 39 d 增加到 53 d，番茄植株開花所需的葉數(shù)與對照相比從 8 片葉增加到 11 片葉 。在進(jìn)入黑暗之前，植物體內(nèi)的光敏色素主要以 Pfr 構(gòu)型存在，在進(jìn)入黑暗之后，植物體內(nèi)的光敏色素從 Pfr 構(gòu)型逐漸轉(zhuǎn)化為 Pr 構(gòu)型，此過程叫做暗恢復(fù)11。夜間進(jìn)行紅光處理時(shí)，可以使番茄體內(nèi)的光敏色素迅速從 Pr 構(gòu)型轉(zhuǎn)化為 Pfr 構(gòu)型，從而影響番茄植株的株高和開花 。當(dāng)夜間紅光處理次數(shù)是 2 次（每 4h 打斷一次）和 3 次（每 3 h 打斷一次）時(shí)，紅光處理后，番茄植株分別進(jìn)入黑暗條件 4 h和 3 h，又導(dǎo)致光敏色素從 Pfr 構(gòu)型慢慢轉(zhuǎn)化為 Pr 構(gòu)型，所以抑制番茄株高和開花的效果有限 。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)夜間紅光處理次數(shù)是 5 次（每 2 h 打斷一次）和 11 次（每 1 h打斷一次）時(shí)，對番茄植物株高和開花的抑制效果基本與夜間持續(xù)紅光處理相一致 。說明夜間紅光處理次數(shù)為 5次時(shí)，是抑制番茄株高 、IAA 及 GA3含量和開花，增加莖粗 、干物質(zhì)在葉中的分配 、第 1 穗果產(chǎn)量和單株產(chǎn)量最有效，最節(jié)能的處理方法 。Franklin 和 Quail24的研究發(fā)現(xiàn)，在低比值的紅光與遠(yuǎn)紅光的環(huán)境中，可以導(dǎo)致擬南芥下胚軸的伸長，主要是由于光敏色素感受到低的紅光與遠(yuǎn)紅光比值后，導(dǎo)致植物體內(nèi)光敏色素由 Pfr 構(gòu)型轉(zhuǎn)化為 Pr 構(gòu)型，并影響相關(guān)基因的表達(dá)24-27，最后通過調(diào)控生長素 、赤霉素 、乙烯 、細(xì)胞分裂素和油菜素內(nèi)酯來調(diào)控植株的生長28-30。當(dāng)番茄植株進(jìn)行夜間短時(shí)間紅光處理后，番茄體內(nèi)的光敏色素迅速從Pr 構(gòu)型轉(zhuǎn)化成 Pfr 構(gòu)型，從而影響相關(guān)激素的含量 。該試驗(yàn)結(jié)果也表明，當(dāng)番茄植株進(jìn)行夜間紅光處理 5 次及以上時(shí)，番茄植株莖葉中 GA3和 IAA 含量顯著減低（ P&lt;0.05），這也是導(dǎo)致夜間紅光打斷處理后番茄株高降低的原因 。番茄幼苗質(zhì)量直接影響番茄后期生長和產(chǎn)量 。番茄開花之前，光合產(chǎn)物全部運(yùn)送到根莖葉中，促進(jìn)番茄幼苗的營養(yǎng)生長 。當(dāng)番茄第一個(gè)花序出現(xiàn)并開花，番茄就進(jìn)入生殖生長階段，這時(shí)光合產(chǎn)物大部分運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)，從而影響整株植物的營養(yǎng)生長30-31。該試驗(yàn)研究結(jié)果表明，番茄植株進(jìn)行夜間紅光處理 5 次及以上時(shí)，顯著增加了第 1 穗果的單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量（ P&lt;0.05），第 2、3 穗果產(chǎn)量差異不顯著 。番茄植株的第 1 穗果平均單果質(zhì)量與對照相比從 118 g 提高到 167 g，單株產(chǎn)量與對照相比從 1.76 kg 提高到 1.96 kg。在對照組的番茄植株，經(jīng)過夜間紅光處理的番茄植株定植前已經(jīng)開花坐果，這時(shí)光合產(chǎn)物大部分運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)里面，從而限制了植株的營養(yǎng)生長 。經(jīng)夜間 5 次及以上紅光處理的番茄植株定植到地里時(shí)，番茄幼苗剛剛開花，這是光合產(chǎn)物還大部分分配到葉片中，促進(jìn)了葉片的發(fā)育，從而提高了第 1 穗果的產(chǎn)量 。夜間紅光處理結(jié)束后，番茄植株定植到日光溫室 5 周時(shí)，番茄植株各處理間株高，莖粗以及根莖葉干質(zhì)量沒有顯著性差異，導(dǎo)致第2、3 穗果的差異不顯著 。在番茄植株苗期進(jìn)行夜間 5 次及以上紅光處理后，不僅使番茄植株?duì)I養(yǎng)生長期延長而且使光合產(chǎn)物在葉中分配比例的增加，促進(jìn)了單株產(chǎn)量的顯著提高（ P&lt;0.05） 。4 結(jié)論1）當(dāng)番茄植株經(jīng)過夜間紅光處理次數(shù)為 5 次及以上時(shí)，顯著降低番茄植物的株高（ P&lt;0.05）；顯著增加莖粗（ P&lt;0.05）；顯著降低番茄葉片中 IAA 和 GA3的含量（ P&lt;0.05） 。因此，番茄植株經(jīng)過夜間紅光處理次數(shù)為 5 次及以上時(shí)可以最節(jié)能和有效的控制番茄株高，培育壯苗 。2）當(dāng)番茄植株經(jīng)過夜間紅光處理次數(shù)為 5 次及以上時(shí)，對番茄植株總的干質(zhì)量影響不大，但是干物質(zhì)在葉片中的分配比例顯著升高（ P&lt;0.05），在莖中的分配比例顯著降低（ P&lt;0.05） 。表 3 番茄植株進(jìn)行夜間紅光預(yù)處理后對番茄植株每穗果平均單果質(zhì)量及單株產(chǎn)量的影響Table 3 Effect on tomato per fresh fruit mass and per plant freshfruit mass after tomato plants pre-treatment by red light at night夜間紅光處理次數(shù)Red light treatmenttimes at night平均單果質(zhì)量 Mean fruit mass /g單株產(chǎn)量Fresh fruit massper plant/kg第 1 穗果First spica第 2 穗果Second spica第 3 穗果Third spica0 118.036 c 163.321 a 159.216 a 1.76 b2 136.235 b 167.174 a 162.812 a 1.82 b3 145.145 b 161.431 a 161.072 a 1.85ab5 167.348 a 159.311 a 158.451 a 1.96 a11 159.561 a 166.232 a 175.522 a 2.00 a夜間持續(xù)紅光Constant red light atnight168.221 a 172.115 a 171.438 a 2.04 a184曹 凱等：夜間 LED 紅光處理促進(jìn)設(shè)施育苗番茄營養(yǎng)生長提高產(chǎn)量第 10 期3）當(dāng)夜間紅光處理次數(shù)為 5 次及以上時(shí)，可以顯著抑制番茄植株的開花并提高了番茄第 1 穗果的平均單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量（ P&lt;0.05） 。番茄植株夜間經(jīng)過 5 次紅光處理時(shí)，與對照相比，番茄植株開花時(shí)間從 39 d 增加到 53 d，開花所需葉片數(shù)從 8 片葉增加到 11 片葉；第 1 穗果平均單果質(zhì)量從 118 g 提高到 167 g，單株產(chǎn)量從 1.76 kg 提高到 1.96 kg。參 考 文 獻(xiàn) 1 戰(zhàn)吉 宬 ，黃衛(wèi)東，王利軍 . 植物弱光逆境生理研究綜述 J. 植物學(xué)通報(bào)， 2003， 20(1)： 4350.Zhan Jicheng, Huang Weidong, Wang Lijun. 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