夜间LED红光处理促进设施育苗番茄营养生长提高产量

夜 间 LED 红光处理促进设施育苗番茄营养生长提高产量曹 凯1，于 捷1，叶 林1， 2，赵海亮1，邹志荣1（ 1. 西北农林科技大学园艺学院，农业部西北设施园艺工程重点实验室，杨凌 712100； 2. 宁夏大学农学院，银川 750021）摘 要 ：为了研究 LED 光源在设施番茄育苗生产上的精准化利用 。该试验以金鹏 1 号番茄植株为试材，研究了夜间红光处理对番茄植株形态 、开花 、激素含量和产量的影响，并建立了夜间红光处理次数与番茄株高 、茎粗和开花所需时间的生长模型 。结果表明，当夜间红光处理次数增加 5 次及以上时，番茄植株的茎粗和开花所需时间显著增加（ P<0.05），番茄植株的株高显著降低（ P<0.05），番茄植株茎叶中的赤霉素 3（ GA3）和生长素（ IAA）含量显著降低（ P<0.05），番茄植株第 1 穗果的平均单果质量显著增加（ P<0.05） 。当夜间红光处理次数增加到 5 次，即每隔 2 h 打断一次时，番茄植株的株高 、茎粗 、开花时间 、茎叶中 IAA 和 GA3的含量和番茄第 1 穗果的平均单果质量基本与夜间持续红光处理相一致 。因此，可以通过调控夜间红光处理次数来控制番茄幼苗的株高和开花 。关键词 ：发光二极管；形态；模型；番茄；红光；产量doi： 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.10.025中图分类号： S626.5； S641.2 文献标志码： A 文章编号： 1002-6819（ 2016） -10-0180-07曹 凯 ， 于 捷 ， 叶 林 ， 赵海亮 ， 邹志荣 . 夜间 LED 红光处理促进设施育苗番茄营养生长提高产量 J. 农业工程学报 ，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 修订日期： 2016-04-31基金项目：国家大宗蔬菜产业技术体系（ CAR-25-D-02）；适合西北非耕地园艺作物栽培的温室结构与建造技术研究与产业化示范（ 201203002）作者简介：曹 凯，男（汉族），陕西富县人，博士，主要从事基质配方和光质调控方面的研究 。杨凌 西北农林科技大学园艺学院， 712100。Email: caokai_19871220163.com通信作者：邹志荣，男（汉族），陕西延安人，教授，博士，博士生导师，主要从事温室环境和温室作物栽培方面的研究 。杨凌 西北农林科技大学园艺学院， 712100。Email: zouzhirong2005hotmail.comVol.32 No.10May 2016第 32 卷2016 年农 业 工 程 学 报Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering第 10 期5 月0 引 言在设施蔬菜栽培中，幼苗质量对植株后期的生长发育非常重要，健壮的幼苗会提高植株后期产量和果实品质 。但是，由于天气原因和温室内遮光经常会导致育苗过程中幼苗徒长1-2。为了抑制幼苗徒长，生产中经常用比久 、多效唑和矮壮素来控制幼苗的生长3-5。虽然这些植物生长抑制剂可以控制幼苗的徒长，但同时也会使整个幼苗发育延迟，而且这些化学合成的抑制剂对环境和生产者存在潜在的危害 。因此，选择一种健康 、安全 、环保的方法来调控植物的生长，对设施蔬菜栽培至关重要 。光除了影响光合作用以外，还影响植物形态建成，高比值的红光与远红光辐射可以有效抑制植株茎的伸长，低比值的红光与远红光辐射可以有效促进植物茎的伸长6-7。大量研究发现，植物通过光敏色素感受外界环境中红光与远红光的变化，调控植物生长8。光敏色素是一种色素蛋白，主要以 2 种形式存在，即红光吸收型（ Pr）和远红光吸收型（ 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 。随着外界环境中红光与远红光比值的变化，这 2 种形式的光敏色素可以相互转变，以影响植物的形态建成 、干物质的分配和开花9。在进入黑暗之前，植物体内的光敏色素主要以Pfr 构型存在10，在进入黑暗之后，植物体内的光敏色素从Pfr 构型逐渐转化为 Pr 构型，此过程叫做暗恢复11。夜间进行红光处理，可以使植物体内的光敏色素迅速从 Pr 构型转化为 Pfr 构型，从而影响植物的形态建成 、干物质的分配 、开花和产量 。新型半导体发光二极管（ 1ight emitting diode, LED）光源具有工作电压低 、体积小 、稳定性强 、响应时间快 、热辐射小 、环保 、寿命长等特点12-13。不仅如此， LED 光源还可以根据不同植物品种而任意选择光质和光照强度，为植物提供最适宜的光环境参数，并且可实现近距离照射植物，有效提高作物的光能利用率等优点12-14。但目前如何高效利用 LED 光源来调节番茄植株生长和形态调控还缺乏深入研究 。因此，研究 LED 光源在设施番茄栽培上的精准化利用，对于节约能源和实现设施番茄植株的生长发育精准化调控具有重要意义 。鉴于此，本试验研究了夜间LED 红光处理对番茄植株形态 、开花 、激素含量和产量的影响 。1 材料与方法1.1 试验地点及材料试验于 2012 年 2 月 2013 年 9 月在西北农林科技大学蔬菜花卉研究所植物光生物学实验室和科研主楼180曹 凯等：夜间 LED 红光处理促进设施育苗番茄营养生长提高产量第 10 期3111 进行 。供试温室番茄品种为金棚 1 号，种子购于西北农林科技大学科技大学种业公司 。1.2 试验处理番茄种子播种后置于人工气候箱中，白天光照 12 h，温度为 28 ，湿度为 65%，光照强度为 100 mol/(m2s)；夜间 12 h，温度为 20 ，湿度为 65%。番茄植株子叶展平后，挑选长势一致的番茄植株并移栽于 5 cm5 cm 的营养钵中，并采用草炭 蛭石 珍珠岩 =311 的基质进行栽培 。移栽后的番茄植株置于西北农林科技大学蔬菜花卉研究所 LED 培养箱中 。白天光照时间为 12h（ 08： 0020： 00），番茄植株白天生长在白色 LED 下，并用远红色 LED 调节番茄植株生长光环境，使其光环境中的红光（ 655665 nm）：远红光（ 725735 nm）为 1.15 左右，接近自然光中红光与远红光比值 。夜间时长为 12 h（ 20： 0008： 00），夜间用红光 LED 进行处理，每次处理红光照射 5 min。本试验设置 6 个不同处理，分别为夜间红光处理 0 次（对照）， 2 次（每 4 h 处理一次）， 3 次（每 3 h 处理一次）， 5 次（每 2 h 处理一次）， 11 次（每 1 h 处理一次）及夜间持续红光处理 。每个处理 30 株番茄，重复 3 次 。夜间红光处理至番茄植株全部开花后停止处理，每个处理随机选取 20 株定植于西北农林科技大学园艺场塑料大棚内 。1.3 测定方法光谱和光照强度的测定：用光谱辐射计（ Model PS-100, Apogee Instruments Inc., Logan, Utah, U.S.）测定白色 、红色和远红色 LED 的光谱及光照强度 。由图 1 可知，白色LED（ 300900 nm）的光照强度为 168 mol/(m2s)，有 2 个波峰，分别在 455 和 570 nm 处；远红色 LED 的光照强度为 17.5 mol/(m2s)，远红光的波峰在 730 nm 处；红色 LED的光照强度为 20 mol/(m2s)，红光的波峰在 660 nm 处 。番茄植株生长指标的测定：开始夜间打断处理后，每隔 7d，每个处理随机选择 10 个样品植株，用直尺测定番茄植株的株高，精度为 0.01 cm，用游标卡尺茎粗，精度为0.01 mm；待植物全部开花停止处理后，把植株从营养钵中取出，洗净后用吸水纸吸干水分，分为根 、茎 、叶 3 部分，105 杀青 15 min， 70 烘干 48 h，测定干质量，精度为0.01 g。激素含量的测定：赤霉素 3（ GA3）和生长素（ IAA）提取，纯化和测定方法参照杨途熙等15，并做部分改动 。称取1 g 样品，在冰浴下研磨成浆，加入 80%的冷甲醇 20 mL，保鲜膜密封，在 4 冰箱里冷浸过夜 。将浸提液抽滤后，然后用 10 mL 甲醇润洗研钵 2 次，抽滤液和润洗液合并， 4 下减压蒸发至没有甲醇残余 。剩余水相完全转移到三角瓶中 。用 30 mL 石油醚萃取脱色 2 次，弃去醚相 。水相 pH值调至 6.4，加 0.5 g PVP，超声 30 min，抽滤 。滤液 pH 值调至 2.9，用 30 mL 乙酸乙酯萃取 3 次，合并酯相， 4 下减压蒸干，用流动相溶解残渣并定容 2 mL，经 0.45 m 微孔滤膜过滤得待测液，保存于 4冰箱中 。取待测液 10 L，用 HPLC（ HITACHID2000 型）进行 GA 和 IAA 含量测量，流动相为甲醇 水 冰醋酸（ 40491），检测波长 254 nm，柱温 35 。积分求色谱峰面积，以标准曲线计算样品中各激素的含量 。产量测定：番茄果实转色后采收，每个处理随机选择10 个样品植株，记录单果质量，单株产量计整株番茄 3 穗果的总单果质量 。1.4 数据处理与分析试验数据用 SPSS20.0 数据处理软件进行方差分析及显著性测试，用 OriginPro8.0 软件进行数据分析及图表制作，用 DPS7.05 软件进行数据分析并建模 。2 结果与分析2.1 夜间红光处理对番茄植株株高 、茎粗和开花的影响图 2 表明，当对番茄植株进行夜间红光处理时，影响番茄植株的株高 、茎粗和开花 。番茄植株的株高随着夜间红光处理次数的增加而降低；番茄植株的茎粗随着夜间红光处理次数的增加而升高；番茄植株开花所需要的时间和叶片数也随着夜间红光处理次数的增加而增加 。夜间处理的次数增加到 5 次，在处理结束时，番茄植株的株高和茎粗分别为 21.2 cm 和 8.08 mm，分别增加了 30.72%和下降了 25.08%，基本与夜间持续红光处理相一致 。当夜间红光处理次数增加到 5 次时，番茄植株开花所需时间与对照相比显著增加（ P<0.05），从 39 d 增加到 53 d；番茄植株开花所需的叶数与对照相比同样显著增加（ P<0.05），从8 片叶增加到 11 片叶 。夜间持续红光处理时，番茄植株的开花所需时间及开花所需叶片数基本与夜间红光处理次数为 5 次时相一致 。为了研究夜间红光处理次数对番茄植株株高 、茎粗和开花所需时间的影响，该试验通过对夜间红光处理次数与番茄植株的株高 、茎粗和开花所需时间进行Michaelis-Menten 模型回归拟合，建立了夜间红光处理次数与番茄植株的株高 、茎粗和开花所需时间的回归模型如式（ 1） 、（ 2）和（ 3）H=30.92+-12.619 4XX+2.704 0。 （ 1）D=6.46+2.473 5XX+5.618 7。 （ 2）F=39+32.437 8XX+9.527 9。 （ 3）式中 H 为番茄植株的株高， cm； D 为番茄植株茎的茎粗，mm； F 为番茄植株开花所需时间， d； X 夜间红光处理次数 。图 1 白色 、红色和远红色 LED 光照强度和光谱分布Fig.1 Light intensity and spectrum distribution of white, red and far-red LED0.400.350.300.250.200.150.100.050光照强度Lightintensity/(molm-2 s-1)300 400 500 600 700 800 900波长 Wavelength/nm白色 LED White LED红色 LED Red LED远红色 LEDFar-red LED181农 业工程学报 （ http:/www.tcsae.org） 2016 年343230282624222018株高Plantheight/cmH=30.92+-12.619 4XX+2.704 00 2 4 6 8 10 12夜间处理次数 Night treatment timesa. 株高模型分析 Plant height model analysis b. 茎粗模型分析 Stem diameter model analysis8.78.48.17.87.57.26.96.66.36.0茎粗Stemdiameter/mmD=6.46+2.473 5XX+5.618 70 2 4 6 8 10 12夜间处理次数 Night treatment times605754514845423936开花所需时间Daystoflowering/dF=39+32.437 8XX+9.527 90 2 4 6 8 10 12夜间处理次数 Night treatment timesb. 开花时间模型分析 Days to flowering model analysis注： H 代表番茄植株株高， D 代表番茄植株茎粗， F 代表番茄植株开花所需时间， X 代表夜间红光处理次数 。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.图 3 夜间红光处理次数对番茄植株的株高 、茎粗和开花所需时间的 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时间 Time/day023511夜间持续红光Constant red lignt at night夜间红光处理次数 Red light treatment time at night 109876543240 7茎粗Stemdiameter/mm14 21 28 35 42 49 56时间 Time/day夜间持续红光Constant red lignt in night706050403020100 2 3 5开花所需时间Daystoflowering/d11夜间红光处理次数 Red light treatment times at nightbbabaa a夜间持续红光Constant red lignt in night14121086420 2 3 5开花所需片数Leavestoflowering11夜间红光处理次数 Red light treatment times at nightb babaaaa. 株高随时间变化 Plant height change with time b.茎粗随时间变化 Stem diameter change with timed. 开花所需叶片数 Leaves to floweringc. 开花所需时间 Days to flowering对式（ 1） 、（ 2）和（ 3）进行显著性检验，其相关系数 R2分别为 0.93、0.86 和 0.95； F 检验值分别为 54.51、49.62 和 79.46；显著性水平 P值分别为 0.001 8、0.007 9 和 0.000 9。其显著性结果及因素互作效果均达到极显著水平（ P<0.01），表明夜间红光处理次数对番茄植株的株高 、茎粗和开花所需时间具有显著影响 。对其各项系数进行检验知，各系数均达到显著或极显著水平，夜间红光处理次数对番茄植株的株高具有显著的负相关性，而夜间红光处理次数对番茄植株的茎粗和开花所需时间具有显著的正相关性 。夜间红光处理次数对番茄植株株高 、茎粗和开花所需时间的回归模型曲线如图 3所示 。注：字母表示处理间差异显著（ P005），下同 。Note： Different letters meant significant difference at 0.05 level, the same below.图 2 夜间红光处理对番茄植株株高 、茎粗和开花的影响Fig.2 Effect of red light treatments at night on tomato plant height, stem diameter and flowering2.2 夜间红光处理对番茄植株根 、茎 、叶干质量的影响由表 1 可以看出，进行夜间红光处理的番茄植株与对照相比虽然整个植株的干质量没有显著性差异，但是碳水化合物在番茄植株的不同组织部位的分配比例发生了一定变化 。其中，夜间红光处理次数为 5 次， 11 次和夜间持续红光处理时，番茄植株茎的干质量显著减少（ P<0.05），分别与对照相比降低了 28.30%， 30.19%和 33.96%；与此相反，这 3 个处理中番茄植株叶片干质量显著增加（ P<0.05），分别与对照相比升高了 16.67%， 19.44%和 18.06%。夜间红光处理次数为 5 次时，番茄植株中根占总干质量的 10.29%，茎占总干质量的 27.94%，叶占总干质量的 61.76%；而在对照的植株中，根占总干质量的 9.49%，茎占总干质量的37.96%，叶占总干质量的 52.55%。经过夜间红光处理 5 次，11 次和夜间持续红光处理后的番茄植株，干物质更多的分182曹 凯等：夜间 LED 红光处理促进设施育苗番茄营养生长提高产量第 10 期表 2 夜间红光处理结束后 2 周和 5 周对番茄植株高 、茎粗及根 、茎 、叶干质量的影响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夜间红光处理次数Red light treatment timesat night2 周 Weeks 5 周 Weeks株高Plant height/cm茎粗Stem diameter/mm干质量 Dry mass/g株高Plant height/cm茎粗Stem diameter/mm干质量 Dry mass/g叶 Leaf 茎 Stem 根 Root 叶 Leaf 茎 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夜间持续红光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. 夜间红光处理对蕃茄茎叶中 IAA 含量的影响b. Effect of red light treatments at night on content of IAA0.60.50.40.30.20.10GA3含量ContentofGA3/(gg-1)茎 Stemcbaabbcbaab叶 Leafcc706050403020100IAA含量ContentofIAA/(gg-1)茎 Stembbabaabbbabaab叶 Leaf023511夜间持续红光Constant red lignt at night夜间红光处理次数Red light treatment time at nighta. 夜间红光处理对蕃茄茎中 IAA 含量的影响a. Effect of red light treatments at night on content of IAA图 4 夜间红光处理对番茄植株茎叶 IAA 和 GA3含量的影响Fig.4 Effect of red light treatments at night on the content of IAA and GA3in tomato leaves and stems配到叶片中，相应的干物质在茎中的分配比例有所降低 。 2.3 夜间红光处理对番茄植株茎叶中 IAA 和 GA3含量的影响由图 4 可知，当对番茄植株进行夜间红光处理时，影响番茄植株茎叶中 IAA 和 GA3的含量 。夜间红光处理次数与番茄植株茎叶中 IAA 和 GA3的含量具有明显的负相关性，即番茄植株夜间红光处理次数越多，番茄茎叶中 IAA 和 GA3的含量越低 。当夜间红光处理次数增加到 5 次时，番茄植株茎叶中 IAA 含量与对照相比发生了显著性变化（ P<0.05），分别降低了 51.10%和 29.93%；番茄植株茎叶中 GA3含量与对照相比也发生了显著性变化（ P<0.05），分别降低了 46.71%和 40.47%。夜间红光处理次数为 11 次和夜间持续红光处理时，番茄植株茎叶中 IAA 和 GA3的含量基本与夜间红光处理次数为 5 次时相一致 。表 1 夜间红光处理对番茄植株根 、茎 、叶干质量的影响Table 1 Effect of red light treatments at night on dry weight oftomato leaf, stem and root注：同列不同字母表示处理间差异显著（ P005）， 标准差，下同 。Note: Different letters in the same column meant significant difference at 0.05level, standard deviation, The same below.夜间处理次数Red light treatment timesat night叶片干质量Leaf dryweight/g茎干质量Stem dryweight/g根干质量Root dryweight/g总干质量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夜间持续红光Constant red light at night0.85 a 0.35 b 0.16 a 1.36a2.4 夜间红光处理后对番茄植株生长和产量的影响由表 2 可知，当番茄植株经过夜间红光处理后，影响番茄植株初期的生长和发育 。番茄植株夜间经过 5 次红光处理后，定植到日光温室 2 周后，茎粗和叶干质量还是显著高于对照中的番茄植株（ P<0.05）；株高和茎的干质量显著低于对照中的番茄植株（ P<0.05） 。定植到日光温室 5周后，番茄植株各处理间株高，茎粗以及根茎叶干质量没有显著性差异 。由表 3 可知，当番茄植株经过夜间红光处理后，明显影响番茄第 1 穗果的平均单果质量和单株产量 。夜间红光处理次数与番茄植株的第 1 穗果的平均单果质量具有正相关性，即夜间红光处理次数越多，番茄第 1穗果的平均单果质量越高 。番茄植株经夜间红光处理5、11 次和夜间持续红光处理后的第 1 穗果的平均单果质量和单株产量与对照相比均显著增加（ P<0.05），第 1 穗果的平均单果质量分别增加了 41.78%， 35.18%和 42.52%；单株产量分别增加了 11.36%， 13.64%和15.91%。183农 业工程学报 （ http:/www.tcsae.org） 2016 年3 讨 论茎伸长生长的动力学研究曲线表明，大多数植物茎的伸长生长不是 24 h 均匀分布的，夜间茎的伸长生长量明显高于白天16-17。大量研究表明，夜间短时间红光处理可以显著影响植物的开花和生长发育，在兰花18和桔梗19中，夜间用高比值的红光与远红光灯源短时间处理会抑制茎的伸长 。光敏色素在其中起重要作用，在黑暗条件中，光敏色素主要以为 Pr 构型存在并参与反应促进茎的伸长，夜间进行红光处理后，光敏色素迅速从 Pr 构型成Pfr 构型，从而抑制了番茄茎的伸长生长8-9。该试验结果也表明，当番茄植株进行夜间红光处理 5 次及以上时，番茄植株的株高显著降低（ P<0.05） 。大量研究表明，夜间短时间光处理可以促进长日照植物的开花，抑制短日照植物的开花20。在长日照植物拟南芥中，与开花相关的蛋白表现出昼夜节律的变化规律，其中成花素白天表达量升高，夜间表达量降低21。夜间短时间的光处理可以显著提高成花素的表达并促进其开花，并且此过程与光敏色素有关21。在短日照植物水稻中，与开花相关的蛋白同样表现出昼夜节律的变化规律22。夜间 10 min 的红光处理明显抑制了水稻中成花素的表达并抑制了水稻的开花，但是在光敏色素突变体中没有抑制效果23，说明光敏色素在感受红光及开花过程中起重要作用 。同样在桔梗19中，夜间用高比值的红光与远红光灯源处理会抑制其开花，夜间用低红光与远红光比值的灯源处理会促进其开花 。该试验中，进行夜间红光处理后，番茄植株的开花也受到抑制 。当夜间红光处理次数为 5 次及以上时，显著抑制番茄的开花（ P<0.05），番茄植株的开花时间与对照相比从 39 d 增加到 53 d，番茄植株开花所需的叶数与对照相比从 8 片叶增加到 11 片叶 。在进入黑暗之前，植物体内的光敏色素主要以 Pfr 构型存在，在进入黑暗之后，植物体内的光敏色素从 Pfr 构型逐渐转化为 Pr 构型，此过程叫做暗恢复11。夜间进行红光处理时，可以使番茄体内的光敏色素迅速从 Pr 构型转化为 Pfr 构型，从而影响番茄植株的株高和开花 。当夜间红光处理次数是 2 次（每 4h 打断一次）和 3 次（每 3 h 打断一次）时，红光处理后，番茄植株分别进入黑暗条件 4 h和 3 h，又导致光敏色素从 Pfr 构型慢慢转化为 Pr 构型，所以抑制番茄株高和开花的效果有限 。试验结果发现，当夜间红光处理次数是 5 次（每 2 h 打断一次）和 11 次（每 1 h打断一次）时，对番茄植物株高和开花的抑制效果基本与夜间持续红光处理相一致 。说明夜间红光处理次数为 5次时，是抑制番茄株高 、IAA 及 GA3含量和开花，增加茎粗 、干物质在叶中的分配 、第 1 穗果产量和单株产量最有效，最节能的处理方法 。Franklin 和 Quail24的研究发现，在低比值的红光与远红光的环境中，可以导致拟南芥下胚轴的伸长，主要是由于光敏色素感受到低的红光与远红光比值后，导致植物体内光敏色素由 Pfr 构型转化为 Pr 构型，并影响相关基因的表达24-27，最后通过调控生长素 、赤霉素 、乙烯 、细胞分裂素和油菜素内酯来调控植株的生长28-30。当番茄植株进行夜间短时间红光处理后，番茄体内的光敏色素迅速从Pr 构型转化成 Pfr 构型，从而影响相关激素的含量 。该试验结果也表明，当番茄植株进行夜间红光处理 5 次及以上时，番茄植株茎叶中 GA3和 IAA 含量显著减低（ P<0.05），这也是导致夜间红光打断处理后番茄株高降低的原因 。番茄幼苗质量直接影响番茄后期生长和产量 。番茄开花之前，光合产物全部运送到根茎叶中，促进番茄幼苗的营养生长 。当番茄第一个花序出现并开花，番茄就进入生殖生长阶段，这时光合产物大部分运输到果实，从而影响整株植物的营养生长30-31。该试验研究结果表明，番茄植株进行夜间红光处理 5 次及以上时，显著增加了第 1 穗果的单果质量和单株产量（ P<0.05），第 2、3 穗果产量差异不显著 。番茄植株的第 1 穗果平均单果质量与对照相比从 118 g 提高到 167 g，单株产量与对照相比从 1.76 kg 提高到 1.96 kg。在对照组的番茄植株，经过夜间红光处理的番茄植株定植前已经开花坐果，这时光合产物大部分运输到果实里面，从而限制了植株的营养生长 。经夜间 5 次及以上红光处理的番茄植株定植到地里时，番茄幼苗刚刚开花，这是光合产物还大部分分配到叶片中，促进了叶片的发育，从而提高了第 1 穗果的产量 。夜间红光处理结束后，番茄植株定植到日光温室 5 周时，番茄植株各处理间株高，茎粗以及根茎叶干质量没有显著性差异，导致第2、3 穗果的差异不显著 。在番茄植株苗期进行夜间 5 次及以上红光处理后，不仅使番茄植株营养生长期延长而且使光合产物在叶中分配比例的增加，促进了单株产量的显著提高（ P<0.05） 。4 结论1）当番茄植株经过夜间红光处理次数为 5 次及以上时，显著降低番茄植物的株高（ P<0.05）；显著增加茎粗（ P<0.05）；显著降低番茄叶片中 IAA 和 GA3的含量（ P<0.05） 。因此，番茄植株经过夜间红光处理次数为 5 次及以上时可以最节能和有效的控制番茄株高，培育壮苗 。2）当番茄植株经过夜间红光处理次数为 5 次及以上时，对番茄植株总的干质量影响不大，但是干物质在叶片中的分配比例显著升高（ P<0.05），在茎中的分配比例显著降低（ P<0.05） 。表 3 番茄植株进行夜间红光预处理后对番茄植株每穗果平均单果质量及单株产量的影响Table 3 Effect on tomato per fresh fruit mass and per plant freshfruit mass after tomato plants pre-treatment by red light at night夜间红光处理次数Red light treatmenttimes at night平均单果质量 Mean fruit mass /g单株产量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夜间持续红光Constant red light atnight168.221 a 172.115 a 171.438 a 2.04 a184曹 凯等：夜间 LED 红光处理促进设施育苗番茄营养生长提高产量第 10 期3）当夜间红光处理次数为 5 次及以上时，可以显著抑制番茄植株的开花并提高了番茄第 1 穗果的平均单果质量和单株产量（ P<0.05） 。番茄植株夜间经过 5 次红光处理时，与对照相比，番茄植株开花时间从 39 d 增加到 53 d，开花所需叶片数从 8 片叶增加到 11 片叶；第 1 穗果平均单果质量从 118 g 提高到 167 g，单株产量从 1.76 kg 提高到 1.96 kg。参 考 文 献 1 战吉 宬 ，黄卫东，王利军 . 植物弱光逆境生理研究综述 J. 植物学通报， 2003， 20(1)： 4350.Zhan Jicheng, Huang Weidong, Wang Lijun. 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