立体育苗模式下LED光源对黄瓜生长和抗氧化酶的影响

对照（CK），试验期间平均光照强度18.3～25.1 μmol/（m2·s）。照明设置时间白天14 h。试验过程中通过升降灯管高度使之与植物顶端保持试验设定的距离，并采用TPJ-22型光照强度记录仪（杭州托普仪器有限公司）测定试验中的光照强度。

黄瓜种子于2016年6月28日播种于50孔穴盘中，待黄瓜植株子叶展平后，分别放入上述4种处理，每种处理3次重复，每重复6个穴盘。

1.2.2 测定指标及方法 处理后21 d，分别取样测定幼苗株高、茎粗、第一片真叶长度和宽度。测定幼苗植株鲜重，然后105 ℃杀青，85 ℃烘干至恒重，测量植株干重，取样幼苗顶端2～3片功能叶测定植株抗氧化酶活性。黄瓜苗根系系统测定采用STD4800高质量高速扫描仪（根系分析系统）进行扫描分析。以上指标每处理均重复3次。

1.3 数据处理

数据采用Excel和SPSS进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 LED光源不同悬挂高度对黄瓜幼苗形态指标的影响

LED光源不同悬挂高度处理下黄瓜植株表现差异明显。从表1中可以看出，CK处理的株高最高，分别比其他处理增加24.8%、21.9%、9.3%，显著高于T1和T2处理（p<0.05）。茎粗的表现为T1>T2>T3>CK，且不同处理间差异显著（p<0.05）。T1和T2处理的叶长均显著高于CK和T3处理。CK处理的叶宽分别比其他3个处理降低23.2%、25.3%、16.7%，与其他3个处理差异显著。

2.2 LED光源不同悬挂高度对黄瓜幼苗生物量形成的影响

如表2所示，LED光源悬挂高度升高植株的生物量也随之降低。地上部鲜重和地下部的鲜重的变化趋势一致，分别为T1>T2>T3>CK，不同处理间差异显著（p<0.05）。CK处理的地上部干重分别比其他3个处理减少67.4%、35.5%、19.4%，不同处理间差异显著（p<0.05）。地下部干重T2和T3处理差异不显著，而与其他2个处理间差异显著（p<0.05）。根冠比随着悬挂高度的升高而逐渐降低，T1处理显著高于其他3个处理（p<0.05）。

2.3 LED光源不同悬挂高度对黄瓜幼苗根系形态特征的影响

根系长度、根系表面积和根系体积等指标是反映植株根系潜在吸收能力优劣的常用指标，较长的根系、较多的根系表面积和体积有利于植株吸收更多的水分和养分，从而保持较好的生长。根系总长度、表面积和体积随着LED光源悬挂高度的升高变化趋势基本一致，呈逐渐降低的表现。T1处理的根系总长度最长，显著高于T3和CK处理，但与T2处理差异不显著（p<0.05）。CK处理的根系表面积分别比其他3个处理降低38.3%、22.7%、7.6%，且不同处理之间差异显著。根系体积以T1处理为最大，CK处理为最小，不同处理间差异显著。

2.4 LED光源不同悬挂高度对黄瓜幼苗抗氧化系统的影响

LED光源不同悬挂高度对黄瓜幼苗叶片的抗氧化酶活性影响显著（图2）。SOD活性随着LED光源悬挂高度的升高表现为先升高后降低的趋势，以CK为最少，分别其他处理降低64.6%、41.7%、28.3%，不同处理间差异显著（p<0.05）。在补光的3种处理下，LED光源悬挂高度的增加提高了POD的活性，表现为T2>T3>T1，且3个处理差异显著（p<0.05）。CAT活性以T2处理显著高于其他3个处理，T1和CK处理APX活性差异不显著，但显著低于T2和T3处理（p<0.05）。

3 讨论

利用LED光源补光对立体育苗模式下黄瓜的生长有促进作用。LED光源悬挂高度不同，导致其光照强度不同，即悬挂高度越高，光照强度越弱。本试验结果发现，在未补光情况下18.3～25.1 μmol/（m2·s），黄瓜植株徒长严重，茎粗、生物量等指标明显下降，不适于黄瓜幼苗的生长。通过LED光源补光可适当减缓弱光的影响，可以看出随着灯管悬挂高度的降低，黄瓜植株株高下降，茎粗、生物量等显著增加，高芳云等[8]在豇豆、番茄、辣椒等也有相似报道，本试验中灯管悬挂高度15 cm时植株生长状态最好，表明在立体育苗模式下通过LED灯补光弥补因层架遮荫造成的不利影响是十分可行的。

光照不仅调控植物叶片光合能力和色素含量，影响植物的生长量，同时也可以控制根系发育水平。本试验结果发现，黄瓜幼苗根系发育与光照强度密切相关，LED光源补光下黄瓜幼苗根系长度、根系表面积和体积较对照均有明显增加，尤其是根系表面积和体积尤为突出。曹刚[9]、刘文科[10]、柯学[11]等分别在黄瓜、豌豆苗和烟草中有相似报道。试验表明，在相对较好的光照下（灯管悬挂高度15 cm）时，黄瓜幼苗通过延长根系，增加根系体积来促进生长。

作物苗期受到弱光等逆境不仅影响植物生长发育，而且会造成植物组织的衰老和死亡，主要原因是植物体内活性氧过度积累造成膜脂伤害。为了避免活性氧造成的伤害，植物体内形成了较为完整的抗氧化系统。SOD催化超氧阴离子形成H2O2和O2，CAT分解H2O2反应生成H2O和O2，而APX则是清除H2O2的关键酶[12-14]。本研究中，随着灯管悬挂高度的升高，黄瓜叶片SOD、POD和APX等酶活性先升高后降低，为减缓弱光环境做出了适应性反应，但随着光照强度的进一步减弱，活性则显著降低，表明黄瓜幼苗生长受到了明显抑制，体内活性氧产生和清除系统破坏。周艳虹等[15]报道低温弱光处理使黄瓜幼苗叶片SOD和POD活性上升，并造成MDA累积。闫晓花等[16]发现LED灯补光可提高温室内黄瓜幼苗POD、SOD及APX活性，可有效延缓叶片衰老。

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