摘要：为了解发光二极管(LED)补光对植物生长及光合特性的影响，选择萝卜Raphanussativus作为材料，将其栽种于2种I。E1)灯补光和温室自然务件下30 d后测定其生长指标及光合特性。结果表明：与自然光相比，使用I．EI)灯补光的萝卜在叶片数、叶片长、宽等指标上并无差异，但有利于肉质根的形成，肉质根鲜重分别增加了5．93 g／株和10．93∥株；I．ED灯补光使萝卜光补偿点和光饱和点升高，光合能力增强，但胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和气孔导度差异不明显。

关键词：植物学；I．ED光源；植物生长；光合特性；萝b

发光二极管(Light—emitting diode。LED)是利用同体半导体：芭：片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光uJ。LED具有光电转换效率高、体积小、寿命长、波长固定、发热低、光量可调整，光质(红／蓝光比例或红／远红光比例)可调整等优点。LED以其同有的优势被业界认为在未来10 a是替代其他人工光源最有潜力的产品㈦J。在国内外，LED已经被应用于许多植物光生理领域的研究，如叶绿素合成研究[3]、光形态发生一]、光合作用口-6]、植物的栽培”{】等。

利用科学的植物补光可以提高植物的光合效率。提高农产品的产量，从而可以促进农业的发展。LEI)灯在植物补光方面可以实现对密集种植作物的低矮位置和对分层种植作物的按需补光，还可以实现对同一种作物的不同部位的不同类型光的补光，从而优于传统灯具及照射方式的补光效果[1?。i亥研究以萝卜(Raphanus SativusLi眦)为材料，探讨了LED灯补光对其生长及光合特性的影响，为LED在植物栽培与理论研究卜提供基础数据。

1材料与方法

1．1试验设备

研究使用2种光源：LⅡ)1(红：蓝：远红一5：1：0．15)，I。EI)2(红：蓝：远红一4：1：0．08)。其中，红光LED型号：CH—HE31304ALD，标称电压：2．o～2．1 V，波长：626---629 nnl，亮度：22～25 cd；蓝光LED型号：CH一HEl31304AL[YG，标称电压：3．O～3．2 V，波长：465～468nn3．，亮度：5～7 ed；远红光LED型号：L735—03AU；标称电压：1．85～2．0 V；波长：730～738 Illn；亮度：640 mcd。

1．2试验材料

萝b苗由浙江林学院国家林业局林木良种基地提供。苗高5 C1TI，叶片3片，种植于营养钵巾。

1．3试验方法

将箩b苗种于温室大棚中，分为3组，每组种萝卜苗lo株，重复3次。第1组为卒白对照。即不采用任何补光设施；对第2、3组分别用LEDl和LED2灯进行补光，LED灯位于萝卜卜方15 cm，试验期f日1(2008年11月25日至12月25日)利用定时装置每天从7～8时、18～19时对2组萝卜进行2 h的补光。为避免灯架在FLl天影响植物的光照，采用移动的方式，将灯固定在可移动的灯架上，白天将灯架从植株的正上：方移除，开始补光时再移动到植株的止上方。培育30 d后进行相关指标测定。

植物生长参数：分别测量萝b叶片数量、叶片长、叶片宽和肉质根纵径、横径及不同部位鲜重和干物质含量。

气体交换参数测定：于2008年12月25日卜午9：30～11：00时，对不同光源系统培育的萝b进行光合特性测定。测定叶片为顶端往下的第3片功能叶，光响应曲线用1．i一6400(美国，IJ-Cor公司)红蓝光源6400-02测定，测量时的叶室温度没置为25℃，(702浓度370／1mol·mol，1，光照强度梯度设置2 000、1 500、l 000、800、600、400、300、200、100、50、0“tool·m-2·s～，测定的指标有光合速率(Ph)、蒸腾速率(Tr)、胞问0q浓度(G)、气孔导度(岱)等。每处理测定3株，每株l张叶片。同时利用7230G分光光度计测定叶绿素a,b和总量。

2结果与分析

2．1 UD灯补光对萝卜生长的影响

萝卜在不同补光条件下栽培30 d后的生长指标见表1。使用不同的光源补光对萝卜叶片数、叶片长、宽等指标上并无差异。萝卜的肉质根是同化产物的赌。：藏器官，LED灯补光使萝卜肉质根纵径变短，是自然条件下的50％，而肉质根的横径略有增大，纵／横比例明显下降，从3．60下降到1．48。萝卜叶片、肉质根的鲜重及干物质含最在不同补光条件下存在显著差异(表2)。萝卜叶片鲜重及干物质含量在不同处理问的大小顺序表现为I。EDl>CK>L四2，而肉质根则表现为LED补光大于自然条件，其中又以U!I)1>LED2．

2．2 LED补光对萝卜光合特性的影响

光响应曲线反映了植物光合速率随光照强度的变化而变化的规律例。从图l可以看出，随着光量子通量的增大，净光合速率几乎呈直线上升；当光量通量达到一定值后，净光合速率增加的幅度就逐渐减慢，最后达到一定限度，不再随光量子通量的增加丽增加，即达到光饱和。图l表明，在弱光条件下，萝卜在3种不同补光条件下光合速率较一致，但光量子通量超过500 l-m01．mq·s_1时，LED灯补光的萝卜光合速率大于自然条件，其中LE-ZY2>LEDl。

通过光响应曲线可以计算出光补偿点、光饱和点，计算结果见表3。由于植物在光补偿点时不能积累干物质，因此，光补偿点的高低可以作为判断植物在低光照强度条件下能否生长的标志。光补偿点越小表明植物利用弱光的能力越强。在I．ED光源补光条件下萝卜的光补偿点比自然条件高，其中又以LEDl为最高。植物在光饱和点时光合速率最大，因此，光饱和点反映了植物利用强光的能力，越高说明植物在受到强光时不易发生抑制，植物的耐阳性越强。LED灯补光使萝卜的光饱和点高于自然条件下，且随着红：蓝：远红光比例的增高而增高。不同处理萝卜叶绿素a．b及总量差异并不显著。

图2可知，随着光照强度的增强，萝b气孔导度明显增大，当光量子通量接近1 000 tLmol·m_2·s 1后．不同处理气孔导度不再增大，萝卜的气孔导度总体表现为I。口)1>CK>LEI)2。随着光照强度的增加．萝b胞间CQ浓度略有下降(图3)，而蒸腾速率略有上升，且保持较稳定的水平，不同处理间差异不明显(图4)。

3讨论与结论

世界上最早将I点D用于植物栽培的是日本三菱公司，在1982年就有关于波长650 n／n的红色LED光源用于温室番茄补光的试验报告。此后，美国NASA研究中心也开展了相关的研究，并希望LED作为太空环境下植物栽培的重要光源11]。Okamoto等[121使用超高亮度红光LED和蓝光I．ED，在红蓝光(R／B)为2：1时，可以正常培育莴苣；Nhut等人【130用不同组合LED与荧光灯相比较对组培香蕉苗的牛长状况进行了研究，结果表明，在红蓝光(R／B)为4：1时，试管苗的芽和根鲜重明显高于其他处理。而在罔内，饶瑞估等[7：将LED应用于蝴蝶兰组培苗的培育，发现与荧光灯下培育的种苗相比除了叶长之外并无明娃差异；郭双生等阳l对适合植物栽培的I。Ⅱ)组合光源进行了研究。表明红色和蓝色LED组合下的植株生长基本正常，但红蓝光(R／B)为9：1时更为适宜。吴家森等191研究发现LED灯使萝卜叶l'日J距缩短，叶长增长，但不同光质LED(红／蓝)之间无显著差异，萝卜光合速率、胞问二氧化碳浓度、蒸腾速率和气孔导度表现为LED处理大于日光灯，I．EI)处理中又以红蓝光(R／B)为4．3：1大于2．8：1。而该研究结果表明，与自然光相比，使用I．ED灯补光对萝卜的叶片数、叶片长、宽等指标上并无差异，但有利于肉质根的形成，肉质根鲜重分别增加了5．93∥株和10．93 g／株；LED灯补光使萝b光补偿点和光饱合点升高，光合能力增强，但胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和气孔导度等差异不明显。