全 文 ：书江西农业学报 2016，28(3):43～46
Acta Agriculturae Jiangxi
不同光源对吊竹梅生长和光合特性的影响
王 佳，莫惠芝，蔡静如，罗旭荣，许建新* ，赵 亮，张 静，任国香
收稿日期:2015－08－18
基金项目:广东省省级科技计划项目(2014B09093015);广东省工程技术研究开发中心入库项目(2013．12－2016．4)。
作者简介:王佳(1987─)，女，湖南邵阳人，硕士，研究方向:立体绿化技术开发和应用。* 通讯作者:许建新。
(广东省深圳市铁汉生态环境股份有限公司，广东 深圳 518035)
摘 要:为解决植物在寡照的室内环境下生长不良的问题而开发出适宜于室内植物生长的商业照明灯，研究了不同
光源对常见垂直绿化植物吊竹梅光合特性及生长的影响，比较了其叶绿素相对含量、净光合速率、存活率、株高、节间距、
叶片数、分株数等指标。在全光谱 LED灯(T3处理)下吊竹梅的叶片数和分枝数最多，生长情况相对较好。在 T3处理下
吊竹梅的叶绿素相对含量和最大净光合速率(Pmax)最高，分别为 30．99 SPAD和 5．07 μmol /(m
2·s);在较低的光合有效
辐射(＜130)的 T3处理下生长的吊竹梅净光合效率与在高光合有效辐射(＞500)日光温室生长的吊竹梅相当。在全光谱
LED灯下照明的吊竹梅可进行正常的生长且光合能力较强，可为开发适宜应用于室内办公环境的植物照明产品提供参
考依据。
关键词:光源;全光谱 LED植物生长灯;吊竹梅;生长;光合特性
中图分类号:S688 文献标志码:A 文章编号:1001－8581(2016)03－0043－04
Effects of Different Light Sources on Growth and
Photosynthetic Characteristics of Tradescantia zebrina
WANG Jia，MO Hui－zhi，CAI Jing－ru，LUO Xu－rong，
XU Jian－xin* ，ZHAO Liang，ZHANG Jing，ＲEN Guo－xiang
(Shenzhen Techand Ecology and Environment Limited Company，Shenzhen 518035，China)
Abstract:In order to solve plants growth problem in poor－light indoor environment and develop the most appropriate plant
growth lights applied to indoor commercial lighting，studied different light sources on the growth and photosynthetic response of
Tradescantia zebrine，several indexes，including chlorophyll content，photosynthetic rate，maximum photosynthetic rate，survival
rate，height，the distance of internode，leaves and ramets amount were compared． The results showed that compared with other
treatments，the full－spectrum LED grow light (T3 treatment)improved leaves and ramets amount of Tradescantia zebrina． The T3
treatment greatly improved chlorophyll content and maximum photosynthetic rate of Tradescantia zebrina were 30． 99 SPAD and
5．07 μmol /(m2·s);respectively． The growth of Tradescantia zebrine at T3 treatment was similar to those at the treatment of he-
liogreenhouse． The full－spectrum LED grow light increased the health growth and photosynthetic capacity of Tradescantia zebrina
and provided evidence for appropriate plant growth lights applied to indoor commercial lighting．
Key words:Light sources;Full－spectrum LED light for plant growth;Tradescantia zebrina;Growth;Characteristics of pho-
tosynthesis
垂直绿化不同于地面绿化，是近 10 多年来因城
市化进程加快而发展起来的一项高新技术，它对改善
城市生态环境、提升城市绿化面积起着很大的作用，
将会成为未来绿化的一种新趋势，其中室内垂直绿化
在各大城市中发展尤为迅速［1］。
在自然界中，光是植物生长和发育最重要的环境
因素之一，缺乏光照或光照不足都将影响植物正常的
生长发育［2］。而室内光照环境与室外相比较具有很
大差距，甚至室内阴暗位置的光照达不到多数植物的
光补偿点，长期下来，植物会表现出光合效率低、生
长缓慢或徒长等现象，会极大地影响植物的景观效
果［3］。因此，合适的照明是垂直绿化发展阶段的必
然需求，也是解决室内植物需光和室内照明的必要
方法。
目前，发达国家已积极研究植物设施栽培领域的
LED 光源技术和产品的应用，而我国还处于植物设
施栽培领域的 LED 光源技术与机理研究的发展阶
段［4－5］，将 LED 光源应用于室内植物栽培的研究和应
用也很少见报道。因此，本研究以常用的垂直绿化植
物吊竹梅为试验材料，探讨了不同常用人工光源对其
生长及光合特性的影响，以期为开发适宜应用于室内
办公环境的植物照明光源的技术和产品提供依据。
1 材料与方法
1．1 植物材料
吊竹梅(Tradescantia zebrina Bosse)，栽培在深圳
市铁汉生态环境股份有限公司桥头研发基地，每种处
理的植物规格一致、生长健壮、无病虫害，实验采用
正常水肥管理。
1．2 照明设计
对照(CK)为全遮阴，无光照。光照实验中设置
5 种光源系统，分别是:温室日光;30 W 普通照明的
LED 灯(T1处理);80 W传统钠灯(T2处理);30 W 铁
汉自主研发的全光谱 LED 灯(T3处理);16 W 常用农
用生产 LED 灯(红 ∶蓝 ∶绿 = 2 ∶1 ∶1，T4处理)。
1．3 实验方法
将吊竹梅置于室内人工暗室中进行照明处理，暗
室为正常的室内办公室，其见光位置全部用遮荫布覆
盖遮挡，暗箱由 1．2 m高货架和 4 层 90%遮荫网覆盖
搭建而成。以人工暗室内的阴暗处理为对照(CK)，
每个处理 15 盆，温度控制在 25 ～ 35 ℃，湿度控制在
60% ～75%，光周期为日 /夜 = 14 h /10 h。培育 35 d
后测定植物的存活率、株高、节间距、叶片数、分枝
数、光合速率、叶绿素含量等。测定叶绿素含量时，
每个植株取 2 片成熟叶，每个叶片测量 3 次数据，取
平均值，且算 1 个重复。采用 LI－6400 光合测定仪测
定净光合速率值，采用 SPAD 502 便携式叶绿素仪测
定叶绿素相对含量，用 Excel 2013 和 SPSS 16．0 软件
进行统计分析。
2 结果与分析
2．1 不同光源处理对吊竹梅生长的影响
从表 1 中可知，不同的光源处理对吊竹梅生长的
影响存在差异。除无补光处理(CK)外，各光源处理
对吊竹梅存活率的影响差异不大，在 CK 处理下吊竹
梅出现死亡，成活率为 86．67%。在通常情况下，吊竹
梅生长迅速，短时间能看出生长差异;在全光谱 LED
灯(T3处理)下吊竹梅生长高度最高，为 30．66 cm，与
CK、温室日光、LED 灯(红 ∶蓝 ∶绿 = 2 ∶1 ∶1)(T4处理)
差异显著，而与其他光源处理差异不明显;CK 处理
下吊竹梅高度也较高，可能是因为 CK 处理下吊竹梅
缺光徒长。在 CK 处理下吊竹梅最长节间距最长，为
5．82 cm，徒长明显，茎间发白，叶片变小变绿。但其
节间距与 80 W 传统钠灯(T2处理)、T3处理相比，并
没有显著差异。在 T3处理下叶片数和分枝数最多，
与 T4处理和对照差异明显，但与其他光源处理差异
不明显，其原因可能是单独使用 T4处理进行照明不
能满足植物对光照强度的需要。
总体来看，在 CK 处理下的吊竹梅的生长情况最
差，徒长明显，茎间发白，而在 T3处理下的吊竹梅的
生长情况相对最好。
表 1 不同光源处理对吊竹梅生长的影响
处理 存活率 /% 株高 / cm 最长节间距 / cm 叶片数 分枝数
CK 86．67 24．80±1．46 b 5．82±0．34 a 5．44±0．39 b 0．00±0．00 b
温室日光 100 17．62±1．00 c 4．04±0．32 bc 19．80±0．74 a 3．20±0．37 a
T1 100 27．08±2．73 ab 3．98±0．42 bc 18．80±4．03 a 3．40±0．81 a
T2 100 30．00±2．08 a 5．14±0．46 a 22．40±0．75 a 3．66±0．29 a
T3 100 30．66±2．00 a 4．78±0．45 abc 22．80±1．99 a 3．76±0．40 a
T4 100 16．26±0．53 c 3．76±0．17 c 7．60±0．40 b 0．20±0．20 b
注:表中数据为同一处理 5次重复的平均值。采用 Duncan新复极差法检验，同列不同字母表示在 0．05 水平下差异显著。下同。
2．2 不同光源处理对吊竹梅叶绿素相对含量的影响
叶片叶绿素含量与光合速率密切相关，而通常把
叶绿素含量作为判断植物光合速率的重要指标［6］。
SPAD 叶绿素仪作为一种快速测定作物叶绿素相对
含量的仪器已经得到很多专家的认可，并在常用农作
物上得到广泛应用［7］。从图 1 中可知，在 T3处理下
的吊竹梅的叶绿素相对含量最高，为 30．99 SPAD，显
著高于除 T4外的所有光照处理和对照。
2．3 不同光源处理对吊竹梅光合作用效率的影响
在自然光光谱中，400 ～ 700 nm 波段称为光合有
效辐射(Photosynthetically active radiation，PAＲ)，是植
物进行光合作用的重要因子［7］。从表 2 可以看出，
T1、T2和 T3处理下吊竹梅净光合效率(Pn)差异不明
显，表明在这几种生长灯下吊竹梅都可以进行正常的
光合作用，但 T3处理下吊竹梅的光合能力较高，且在
T3处理(PAＲ＜130)下生长的吊竹梅 Pn与在日光温室
(PAＲ＞500)下生长的吊竹梅 Pn相当。T4处理下吊竹
梅的 Pn为负值且与其他处理差异明显，表明吊竹梅
在该环境下不能正常进行光合作用来存储光合有
机物。
2．4 不同光源处理对吊竹梅最大净光合速率的影响
由表 3 可知，在 PAＲ 为 1000 μmol /(m2·s)的条
件下(此时为光饱和)，在各处理下吊竹梅的最大净
光合速率值(Pmax)差异显著。在 T3处理下吊竹梅
Pmax最高，为 5． 07 μmol /(m
2· s)，显著高于其它处
理，推测此处理下吊竹梅的光合能力和健康状况
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最佳。
表 2 不同光源处理对吊竹梅光合作用效率的影响 μmol /(m2·s)
项目 CK 温室日光 T1 T2 T3 T4
PAＲ 0 512 150 173 129 2．82
Pn －1．04±0．28 b 2．28±0．45 a 1．41±0．45 a 1．95±0．30 a 2．22±0．23 a －0．24±0．20 b
注:表中数据为同一处理 7次重复的平均值。
表 3 不同光源处理对吊竹梅最大净光合速率的影响 μmol /(m2·s)
项目 CK 温室日光 T1 T2 T3 T4
最大净光合速率 0．05±0．22 e 2．83±0．40 b 1．53±0．60 cd 2．07±0．07 bc 5．07±0．37 a 0．66±0．26 de
图 1 不同光源处理对吊竹梅叶绿素相对含量的影响
3 结论与讨论
3．1 光源的比较
目前，垂直绿化在应用时普遍存在植物种类单
调、配置不合理、植物稳定性差等问题。为维持行业
的可持续发展，必须充分掌握植物的生长特性，丰富
植物的种类，合理配置植物，充分发挥单位绿化面积
的生态效益［7］。
目前，应用广泛的人工补光光源主要是白炽灯、
荧光灯、高压钠灯、低压钠灯等。白炽灯应用时间最
久，所含红外线的比例较大，发光效率较低，但构造
简单，价格便宜，一般在温室用于维持植物光周期的
照明光源，一般悬挂高度在距离植株 40 cm处［8］。荧
光灯能被植物吸收的光能占辐射总量的 75% ～ 80%，
发光效率较高，但单灯效率较小，且含有对环境和人
体有害物质“汞”，常在人工气候室中作育苗和组织
培养的补光光源，一般悬挂高度在距离植株 5 ～ 10 cm
处［9］。高压钠灯主要产生黄橙色光，发光效率极高，
由于散热量大，高压钠灯的安装高度与植株的垂直距
离保持 1 m左右，为确保植物的补光强度，应将灯尽
可能地布置在植物的正上方［10］。低压钠灯发光光谱
集中在 589 nm 黄色光，通常与其他光源配合使用。
金属卤化物灯的光色可随不同的金属卤化物成分而
改变，一般在蓝紫光区域发出的光更多。氙气灯的可
见光部分近于自然光，但红外成分比自然光强，寿命
比一般金属卤化物灯高 4 ～ 5 倍，但成本高，热量大，
光效不高［11］。以上这些光源都是热光源，都会使环
境冷却成本增加。
室内照明环境中进行人工补光，不同于农业补
光，在应用中迫切需要采用适用、高效、节能环保的
植物照明灯具，做到提高发光效率、减低能耗、均匀
照明、发光颜色与室内照明环境一致、科学合理植物
补光，配备优化的光照解决方案与智能的光控方法，
解除不适光环境对植物生产活动的制约，达到促进植
物生长发育、高效、抗病、优质的目的。LED 灯是采
用半导体发光原理制造的一种节能环保灯，具有节
能、寿命长、光量和光质可调节、发热低等优点，已被
广泛应用于植物生长的研究中;LED 灯在植物补光
应用方面还可以实现对分层种植作物的近距离补光、
对同一种作物不同部位的不同类型的补光，从而优于
传统灯具及照射方式的补光效果［12］。因此，本实验
认为此光源是取代目前能耗大、运行费用高的常用人
工光源的很好选择。
3．2 不同光源处理对吊竹梅生长的影响
本研究表明，不同的光源对吊竹梅的生长具有较
明显的影响，这可能与作为光源的各种灯具的光谱范
围、光照强度等属性有关。在普通 LED 灯(T1处理)
下的吊竹梅生长一般，其光合特性较差且与其他处理
差异明显，可能是因为普通 LED 灯的光谱通常只含
紫外光及波长在 440 nm 左右的短波蓝光，缺少植物
生长所需的红光波段，而且短波蓝光并不处于植物生
长所需的 450 ～ 470 nm 的波段［13］。在传统钠灯(T2
处理)下的吊竹梅生长和光合能力比在普通 LED 灯
(T1处理)下的稍好，可能是因为传统钠灯的光谱范
围比普通 LED 灯宽，而且光照强度高、亮度高，距离
光源 1 m的距离以内能感觉到热量。
3．3 不同光源处理对吊竹梅叶绿素相对含量和净光
合速率的影响
光饱和时的 Pn值为叶片的 Pmax(最大净光合速
率)，其值越大说明在有效的光照下合成的光合产物
越多，也反映了叶片的光合潜能［14］。在全光谱 LED
植物生长灯(T3处理)下的吊竹梅光合能力最好，且
与其他处理差异显著。可能因为全光谱 LED 灯的光
谱接近太阳光线，光谱范围在 400 ～ 840 nm，且含有对
植物发育和形态建成有促进作用的远红光波段(700
543期 王佳等:不同光源对吊竹梅生长和光合特性的影响
～ 800 nm)［15］，而且红蓝波段的峰值处于植物生长所
需的波段，因此，全光谱 LED 植物生长灯更加适于室
内植物的正常生长，这对于我国垂直绿化、室内农场
的发展具有非常重要的现实意义，同时还可为照明产
业在农业领域开拓更为广阔和持久的消费市场奠定
基础。但是全光谱 LED 植物生长灯的不同光质的配
比对不同类型植物的生长影响还需要进一步研究。
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(责任编辑:许晶晶)
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