在植物的生长发育过程中，光具有特殊重要的地位，影响植物所有的发育阶段，为植物进行光合作用提供能量[5]。发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是新一代半导体固态冷光源，具有结构简单、重量轻、体积小、抗震性好、安全性高等属性特点，以及光效高、窄波谱、光质纯、低能耗、冷光源、寿命长、响应快、使用方便和环保性高等光电优势，LED光源可提供特定波长的光，有助于植物的光合作用和光形态的建成，调节植物的生长发育、产量和营养品质的形成[7]。目前不同光质对植物影响的研究多集中在花卉[8]、蔬菜[9]、少数药材[10-11]的研究上，有关光质对药用植物白术生长及光合色素含量影响的研究，未见报道。本文以设施内无土栽培白术为切入点，通过LED灯设置不同的光质条件，初步研究了不同光质对白术苗期生长及光合色素含量的影响，为设施内人工光环境下栽培白术提供科学依据。

1材料与方法

试验在中国农业科学院中日中心楼顶温室内进行。白术种子购于河北省安国市药材市场，经0.3%的KMnO4溶液浸泡24小时后，播种于装满蛭石基质的育苗盘中育苗。20天后白术苗长出4片真叶后作为试验材料移植到栽培盆中做不同的试验处理，以蛭石为栽培基质。

试验以白光为对照，设3中不同的光质处理，即红光、蓝光、红蓝光（红光与蓝光的光强比例为1:1），各处理光强为100μmol·m-2·s-1 ，每天光照11小时，每个处理重复3次。营养液中硝态氮浓度2.5 mmol·L-1，根据白术苗的长势分次浇灌，试验期间共浇250ml。光质处理40天后测定各项指标，其中株高、根长采用直尺测量，生物量采用天平称量，叶片中光合色素采用80%丙酮浸提-分光光度计比色法测定[12]。

2结果与分析

2.1不同光质对白术苗期生长的影响

如表1所示，不同光质对白术地上部鲜重的影响不显著，与对照相比随着红光在光质中占有比例的减少，地上部鲜重逐渐降低，但是各处理间差异不显著。白术的根长和根鲜重在红光处理下低于对照和蓝光、红蓝光，差异显著(如图1，右)，但是白光、蓝光和红蓝光处理下根长和根鲜重之间的差异不显著。白术株高在各处理之间差异均显著，红光处理植株的株高显著高于其它3个处理（如图1，左），红蓝光下白术的株高最低，白光处理下株高介于红光和蓝光处理之间，随着光质中蓝光的减少株高随之降低。蓝光下根冠比最高，差异显著。由此可见，对白术苗期生长来讲，红光促进其地上部叶片的生长，但是抑制根系的生长。蓝光下根鲜重、根长增加，株高、地上部鲜重降低，所以蓝光抑制白术地上部的生长，促进了根系的生长。白术作为一种以根入药的药用植物红光对根中生物量的积累不利，然而与其他光质相比蓝光条件下白术苗期可获得最大的根冠比，所以蓝光条件下有利于白术地上部光合产物向根中转移，增加白术根的产量。

         表1 LED光质对白术苗期生物学性状的影响

处理 Treatments	株高（cm） Plant height	根长(cm) Root lengh	根鲜重(g·株-1) Root fresh weight	地上部鲜重（g·株-1） Shoots fresh weight	根冠比 Root shoot ratio
白光	13.2b	11.2a	1.7a	3.1a	0.16c
红光	16.1a	7.7b	0.5b	3.3a	0.58ab
蓝光	12.5bc	12.8a	1.8a	2.8a	0.64a
红蓝	11.1c	13.1a	1.6a	2.9a	0.55b

       注:以上数据为4株白术平均值，同列小写字母表示各处理间在0.05水平上的差异显著性。

 

图1 LED光质下白术生物学形态（由左至右分别为白光、红光、蓝光和红蓝光处理）。

2.2不同光质对白术光合色素的影响

如表2所示，不同的光质处理下白术叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和叶绿素a/ b均无显著差异，但是白光和红光、蓝光和红蓝光处理下叶绿素a含量相当，白光和红蓝光、红光和蓝光下叶绿素b含量相当。蓝光下类胡萝卜素含量和叶绿素a与叶绿素b的比值稍高于其它处理但是差异不显著，白光、红光和红蓝光下叶绿素a与叶绿素b的比值相当。由此可见，不同光质对白术叶片中的光合色素含量影响差异不显著，但是蓝光处理下叶片对光能的利用率稍高于其它光质，有利于白术积累更多的光合产物。

        表2 不同光质对白术光合色素的影响（mg/g）

处理 Treatments	叶绿素a  Chlorophyll a	叶绿素b  Chlorophyll b	类胡萝卜素    Carotenoid	叶绿素a/叶绿素b       Chla / Chlb
白光	1.2a	0.5a	0.2a	2.5a
红光	1.2a	0.4a	0. 2a	2.7a
蓝光	1.3a	0.4a	0.3a	3.3a
红蓝	1.3a	0.5a	0.2a	2.6a

 

3小结与讨论

    在草本植物中，光可经过内环境，通过光受体的调节，从地上部传到根系，并对其生长发育进行调控[13]。本试验研究结果表明：红光促进了白术苗期地上部的生长同时抑制了根系的生长，在苗期增加蓝光照射可提高叶片对光能的利用率，积累更多的光合产物，且能促进地上部光合产物向根的运输。然而对丹参[10]、菊花[14]、蜜瓜[15]的研究发现，补充红光能够显著促进根系的生长，而且补充蓝光使丹参株高明显降低，但是对郁金香[7]的研究发现，补充蓝光能够促进植株的增加。这本试验结果有所不同，且不同的研究种类得出不同的结果，其原因可能与不同的植物种类、种植时间以及光质处理时间有关。对番茄[16]、黄瓜[17]的研究发现，不同的光质对叶片中光合色素的含量的影响差异显著，红光有利于提高叶片中叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）含量，蓝光下叶片中叶绿素较低，但蓝光处理能提高叶片中Chla/Chlb 比值。但是本研究所得结果与其有所差别，本试验中光质对叶绿素含量并无显著差异，且在各光质处理下Chla/Chlb比值的也没有显著差异，但是在蓝光处理下Chla/Chlb比值稍高于其它处理。这可能与光质处理时间长短有关，具体机理有待进一步研究探明。