不同LED光对先锋橙和红桔幼苗生长发育及生理特性的影响

摘要

由于柑桔黄龙病的蔓延致使部分柑桔主产区的柑桔园大面积被销毁，使得无病毒苗木的需求量锐增。为了保障苗木的质量安全培育大苗，育苗单位延长苗木在网室内的培育时间，特别是在日照时数和日照强度都严重的不足的重庆、四川等国内重点柑桔育苗区，其培育时间更为延长，因此补光就成为一种重要的技术选择。新型节能光源发光二极管（LED）光源，具有光谱可调、光利用效率高、功率转换效率大、可控性好、环保等优点，更适于代替传统的人工光源作为植物的补光用灯。LED光对柑桔生长发育的影响尚未见报道。甜橙类和宽皮柑桔类作为柑桔类水果中最主要的栽培种类，产量和面积占全球柑橘栽培面积的80%以上。本文以砂培先锋橙（Citrus sinensis Osbeck）和红桔(C. tangerine Hort.ex Tanaka)幼苗为实验材料，采用6种LED光处理[红光、蓝光、红蓝1∶1（RB1∶1）、红蓝4∶1（RB4∶1）、红黄蓝4∶1∶1（RYB4∶1∶1） 、白光（W）]和荧光灯（FL）处理为对照，统计并测定先锋橙和红桔幼苗的表型、生物量、叶绿素含量、光合特性、呼吸速率、可溶性糖含量、淀粉含量、可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性及过氧化物质含量，研究不同LED光质配比及不同光强对橙、桔类幼苗生长发育、光合特性和抗氧化能力的影响，分别筛选出先锋橙和红桔幼苗生长发育的适宜光质，并探究它们在适宜光质的 4 种不同光强（ 50μmol·m-1·s-1、100μmol·m-1·s-1、150μmol·m-1·s-1 和200μmol·m-1·s-1 ）下表型、生物量、叶绿素含量和光合特性的变化。最后，通过隶属函数进行综合分析，进一步筛选出最适于先锋橙和红桔幼苗生长的光强。主要研究结果如下：　　1、不同光质对先锋橙和红桔幼苗的影响　　（1）相较荧光灯，红光促进先锋橙和红桔幼苗的茎宽、根长、叶面积并降低株高和叶片数；蓝光也对先锋橙和红桔幼苗的茎宽、根长和叶片厚度有促进作用，但降低株高和叶面积。表明红、蓝单色光对先锋橙和红桔生长形态的影响差异主要集中在对叶片的影响上。同时，相比复合光，单色红、蓝光不利于先锋橙和红桔幼苗的生长。处理RB4∶1最利于先锋橙幼苗形态建成，其对先锋橙幼苗的株高、茎宽、叶面积、叶片厚度和根长均有促进作用；处理RB1∶1和W则利于红桔幼苗的形态建成，使红桔幼苗的茎宽、根长、叶片厚度指标显著增加。表明先锋橙和红桔幼苗对复合光质有不同的生长形态响应。　　（2）单色光影响先锋橙和红桔幼苗的光合特性。蓝光比红光更利于先锋橙和红桔幼苗的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和胞间CO2浓度（Ci）的增加，并且蓝光的叶绿素含量均高于红光。但是单色蓝光的光合速率显著低于高比例红、蓝光质的复合光。相较于对照FL ，复合光RB1∶1、RB4∶1和RYB4∶1∶1显著促进先锋橙和红桔幼苗的Pn、Gs和Tr的提高，并显著降低了Ci。表明高比例红、蓝光质的复合光对先锋橙和红桔幼的光合作用有促进作用。　　（3）红光的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性以及膜质过氧化物（MDA）含量和过氧化氢（H2O2）含量在先锋橙和红桔幼苗中均高于蓝光，表明相较于蓝光，红光下先锋橙和红桔幼苗的叶片易受损害。各LED复合光均使先锋橙幼苗叶片内SOD和POD活性增加，CAT活性以及MDA和H2O2含量降低；而各LED复合光使红桔幼苗的SOD活性升高，CAT活性和H2O2含量降低，且在复合光RB1∶1下POD活性显著降低，复合光RB4∶1的MDA含量高于荧光灯。表明各复合光处理均提高了先锋橙幼苗的抗性，不易受到过氧化伤害；而复合光RB4∶1不利于于红桔幼苗的生长，易受到过氧化伤害。　　（4）红光有利于先锋橙和红桔幼苗的物质积累，以及地上部分和地下部分的物质分配；并且在红光下可溶性糖和淀粉含量均显著高于蓝光。复合光RB1∶1和RB4∶1的先锋橙幼苗各部分物质含量均高于荧光灯，而复合光RYB4∶1∶1仅提高了先锋橙地下部分的物质含量；复合光RB1∶1、RYB4∶1∶1和W显著提高了红桔幼苗各部分的物质含量，而复合光RB4∶1各部分的物质积累均显著低于荧光灯，进一步表明复合光RB4∶1不适宜红桔幼苗的生长。　　（5）结合先锋橙和红桔幼苗的表型和生理特性指标的14项指标的隶属函数综合分析发现，先锋橙幼苗生长适宜的LED光质为红蓝4∶1复合光，而红桔幼苗生长适宜的LED光质为红蓝1∶1复合光。　　2、不同光强对先锋橙和红桔幼苗的影响　　（1）LED红蓝复合光条件下先锋橙和红桔幼苗的形态建成同样会受到光强的影响。先锋橙幼苗株高、全株叶面积随着LED复合光RB4∶1光强的增加而表现出下降的趋势，其株高、根长、全株叶面积和叶面积的最小值均在LED复合光RB4∶1光强为200μmol·m-2·s-1时出现。红桔幼苗的各形态指标的最大值则在LED复合光RB1∶1光强为100μmol·m-2·s-1和150μmol·m-2·s-1时出现，这说明红桔幼苗的最适于形态建成的LED复合光RB1∶1光强在100μmol·m-2·s-1和150μmol·m-2·s-1之间。　　（2）LED红蓝复合光的100μmol·m-2·s-1至150μmol·m-2·s-1光强是先锋橙和红桔光合作用的最适光强范围。100μmol·m-2·s-1和150μmol·m-2·s-1光强下先锋橙和红桔幼苗的Pn和Gs高于50μmol·m-2·s-1和200μmol·m-2·s-光强，而Ci则相反；同时， 50μmol·m-2·s-1、100μmol·m-2·s-1和150μmol·m-2·s-1光强下先锋橙和红桔幼苗的Chla、Chlb及Car含量则均高于200μmol·m-2·s-1光强。　　（3）4种光强对先锋橙和红桔幼苗物质分配的影响存在一定程度的差异性。在LED红蓝复合光光强为100μmol·m-2·s-1和150μmol·m-2·s-1时先锋橙和红桔幼苗根、茎、叶的鲜重指标均显著高于50μmol·m-2·s-1和200μmol·m-2·s-1光强处理；且红桔的各项干重指标也在光强处理为100μmol·m-2·s-1和150μmol·m-2·s-1时达到最大值，而在LED复合光RB4∶1的各光强处理下先锋橙根、茎、叶的干重指标没有显著差异。　　（4）结合先锋橙和红桔幼苗的表观形态、生物量以及光合特性等11项指标进行隶属函数综合分析，得出先锋橙幼苗的LED 复合光RB4∶1 最适光强为100μmol·m-2·s-1 ，最适红桔幼苗的生长的 LED 复合光 RB1∶1 光强也是100μmol·m-2·s-1。

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摘要

Abstract

第1章文献综述

1.1光质对植物的影响

1.1.1光质对植物生长发育的影响

1.1.2光质对植物生理特性的影响

1.2光强对植物的影响

1.2.1光强对植物生长发育的影响

1.2.2光强对植株生理特性的影响

第2章 引言

2.1研究背景及意义

2.2研究的主要内容

2.3预期结果

第3章不同LED光质对先锋橙和红桔幼苗的影响

3.1材料与方法

3.1.1实验材料

3.1.2实验设计

3.1.3 实验方法

3.1.4数据分析

3.2结果与分析

3.2.2 幼苗生物量的变化

3.2.3 幼苗叶绿素含量的变化

3.2.5 幼苗呼吸速率的变化

3.2.6 幼苗根系活力的变化

3.2.7 幼苗碳水化合物含量变化

3.2.9 幼苗抗氧化酶活性与过氧化物含量变化

3.2.10隶属函数法综合评价

3.3讨论

3.3.1 不同LED光质对幼苗生长发育的影响

3.3.2 不同LED光质对幼苗光合作用的影响

3.3.3 不同LED光质对幼苗物质分配策略的影响

3.3.4不同LED光质对幼苗抗氧化能力的影响

3.4小结

第4章 不同LED光强对先锋橙和红桔幼苗的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 实验材料

4.1.2 实验设计

4.1.3 实验方法

4.1.4 数据分析

4.2结果与分析

4.2.1 .幼苗生长形态的变化

4.2.2 幼苗生物量的变化

4.2.3 幼苗叶绿素含量的变化

4.2.4 幼苗光合参数的变化

4.2.5 隶属函数法综合评价

4.3.讨论

4.3.1不同LED光强对幼苗生长发育的影响

4.3.2不同LED光强对幼苗光合作用的影响

4.3.3不同LED光强对幼苗物质分配策略的影响

4.4小结

参考文献

缩略词对照表

附录

在读硕士期间发表的论文及参与课题