全 文 ：浙 江 林 学 院 学 报 2008， 25（6）： 739 - 742
Journal of Zhejiang Forestry College
发光二极管光源对绿萝生长及光合特性的影响
吴家森1， 付顺华1， 郑 军2， 周国泉2
（1. 浙江林学院 林业与生物技术学院， 浙江 临安 311300； 2. 浙江林学院 理学院， 浙江 临安 311300）
摘要： 为了解发光二极管（LED）对植物生长及光合特性的影响， 选择绿萝 Epipremnum aureum 作为材料， 栽种于 2 种
LED 和日光灯中 45 d 后测定其生长指标及光合特性。 结果表明： LED 或日光灯条件下栽培绿萝在苗高、 叶片数和叶片
宽等指标上无差异， LED 使绿萝叶间距缩短， 叶长增长， 但不同光质 LED（红/蓝）之间无显著差异； 绿萝光合速率、 胞
间二氧化碳摩尔分数、 蒸腾速率和气孔导度表现为 LED 处理大于日光灯， LED 处理中又以红蓝光 （R/B）为 4.3 ∶ 1.0 大
于 2.8 ∶ 1.0。 图 4 表 2 参 13
关键词： 植物学； 发光二极管光源； 植物生长； 光合特性； 绿萝
中图分类号： S687 文献标志码： A 文章编号： 1000-5692（2008）06-0739-04
Epipremnum aureum： growth and photosynthetic response
to light-emitting diodes（LED）
WU Jia-sen1， FU Shun-hua1， ZHENG Jun2， ZHOU Guo-quan2
（1. School of Forestry and Biotechnology， Zhejiang Forestry College， Lin’an 311300， Zhejiang， China；
2. School of Sciences， Zhejiang Forestry College， Lin’an 311300， Zhejiang， China）
Abstract： Light-Emitting Diode（LED） is turning into an important research field as a promising irradiation
source for plant factory. To determine the influence of LED on growth and photosynthesis of Epipremnum
aureum， a fluorescent lamp and two LEDs， the combination of red and blue LED （R/B） = 2.8 and R/B =
4.3， were used with seedling height， leaf number， leaf width， leaf spacing， leaf length， light quality，
net photosynthetic rate， intercellular CO2 concentration， transpiration rate， and stomatal conductance being
measured after 45 d of growth with three replications. Results of a t test for the a fluorescent lamp and two
LEDs showed no significant difference （P＞0.05） for seedling height， leaf number， and leaf width， but
significant difference （P＜0.05） for leaf spacing and leaf length， leaf spacing for LEDs decreased， whereas
corresponding leaf length increased. With the two LEDs， light quality differences were slight. Also， signifi-
cant difference （P＜0.05） for net photosynthetic rate， intercellular CO2 concentration， transpiration rate，
and stomatal conductance， these indexs with LEDs were higher than for a fluorescent lamp. Thus， for the
two LED sources， the LED with R/B = 4.3 was more suitable for growth of E. aureum. ［Ch， 4 fig. 2 tab.
13 ref.］
Key words： botany； light-emitting diode（LED） light source； plant growth； characteristics of photosynthe-
sis； Epipremnum aureum
发光二极管（light-emitting diode， LED）是利用固体半导体芯片作为发光材料， 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 ［1］， 具有高光电转换效
率、 体积小、 寿命长、 波长固定和发热低等优点， 相对于目前使用荧光灯或高压钠灯为人工光源的系
收稿日期： 2008-03-14； 修回日期： 2008-04-25
基金项目： “十一五”浙江省科学技术计划项目（2007C22064）
作者简介： 吴家森， 高级实验师， 从事植物生理生态学研究。 E-mail： jswu@zjfc.edu.cn
浙 江 林 学 院 学 报 2008 年 12 月
统而言， 具有光量可调整， 光质 （红/蓝光比例或红/远红光比例）可调整、 冷却负荷低与单位栽培量提
高等优点。 LED以它固有的优势被业界认为是替代其他人工光源最有潜力的产品 ［2］。 在国外， LED已经
被应用于许多植物光生理领域的研究或植物栽培上， 如叶绿素合成 ［3］、 光形态发生 ［4］和光合作用 ［ 5 - 6 ］
等研究上。 在国内， 仅有饶瑞佶等［7］、 郭双生等 ［8］对 LED 应用于植物栽培进行了初步研究， 而光合特
性能较直接地反应植物对不同环境的适应 ［ 9 - 10 ］ 。 本研究以绿萝 Epipremnum aureum 为材料， 探讨
LED对其生长及光合特性的影响， 为 LED在植物栽培与理论研究上提供基础数据。
1 材料与方法
1.1 试验设备
本研究使用 2种光源系统， 分别是日光灯（F30/T8 880-S， 佛山照明电器股份有限公司）； LED1（红/蓝
= 2.8 ∶ 1.0）， LED2（红/蓝 = 4.3 ∶ 1.0）。 其中， 红光 LED型号： CH-HE3B04ALD； 标称电压： 2.0 ~ 2.1
V； 波长： 626 ~ 629 nm； 亮度： 22 ~ 25 cd。 蓝光 LED 型号： CH-HB3B04ALD-G； 标称电压： 3.0 ~
3.2 V； 波长： 465 ~ 468 nm； 亮度： 5 ~ 7 cd。
1.2 试验材料
绿萝扦插苗由浙江林学院国家林业局林木良种基地提供， 苗高 10 cm， 叶片 3片， 种植于营养钵中。
1.3 方法
将绿萝扦插苗分别置于不同光源的植物生长箱中， 每处理 1 株， 重复 3 次。 生长箱中的条件是：
温度为日 25 ℃/夜 20 ℃， 光周期为日 14 h/夜 10 h， 光量子通量为（90 ± 20） μmol·m-2·s-1， 相对湿度
为 70% 。 培育 45 d后进行相关指标测定。
植物生长参数： 分别量测新生长的苗高、 叶间距、 叶片数量、 叶片长和叶片宽。
气体交换参数测定： 于 2007 年 12 月 25 日上午 9 : 30 － 11 : 00 时， 对不同光源系统培育的绿萝
进行光合特性测定。 测定叶片为顶端往下的第 3 片功能叶， 光响应曲线利用 Li-6400（美国 LI-Cor 公
司 ）红蓝光源 6400-02 测定， 测量时的叶室温度设置为 25 ℃， 二氧化碳摩尔分数为 370 μmol·mol-1，
光照强度梯度设置 0， 50， 100， 200， 300， 500 μmol·m-2·s-1， 测定的指标有光合速率（Pn）， 蒸腾速
率 （Tr）， 胞间二氧化碳摩尔分数 （Gs）， 气孔导度 （Gs） 等。 每处理测定 3株， 每株 1张叶片。 同时利用
SPAD-502（日本 Minolta 公司）叶绿素仪测定叶绿素相对含量。
2 结果与分析
2.1 不同光源对绿萝生长的影响
绿萝在不同光源条件下栽培 45 d 后的生长指标见表 1。 从表 1 中可知， 使用不同的光源对绿萝
苗高、 叶片数和叶片宽等指标上并无差异， LED 光源条件下生长的绿萝叶间距缩短， 叶长增长， 但
不同光质 LED（红 /蓝）之间无显著差异。 与日光灯相比， 叶长平均增加了 1.55 cm， 而叶间距缩短了
1.40 cm。
2.2 LED对绿萝光合特性的影响
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 ［8］。 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； 当光量子通量达到一定值后， 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而增加， 即达到光饱和。 图 1表明， 在相同
表 1 不同光源条件下绿萝的生长指标
Table 1 Growth indices of Epipremnum aureum under different light sources
处理 苗高/cm 叶间距/cm 叶片数 叶片长/cm 叶片宽/cm
日光灯 3.5 ± 0.31 a 3.9 ± 0.29 a 2 ± 0.00 a 6.5 ± 0.63 b 5.2 ± 0.39 a
LED1 3.2 ± 0.25 a 2.6 ± 0.26 b 2 ± 0.00 a 8.0 ± 0.50 a 5.0 ± 0.48 a
LED2 3.0 ± 0.23 a 2.3 ± 0.24 b 2 ± 0.00 a 8.1 ± 0.51 a 5.1 ± 0.44 a
说明： 表中数据为新生长植株情况； 不同字母表示在 P＜0.05 水平差异显著。
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第 25 卷第 6 期
条件下， 绿萝的光合速率均表现为 LED2（红/蓝 = 4.3）＞LED1（红/蓝 = 2.8）＞日光灯。
通过光响应曲线可以计算出光补偿点、 光饱和点和最大净光合速率， 计算结果见表 2。 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 LED 光源条件下绿萝的光补偿点比日光
灯下低， 且随着红 ／蓝光比例的增高而降低。 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， 在 LED 光
源条件下绿萝的光饱和点均高于日光灯下， 且随着红 ／蓝光比例的增高而增高。 在 LED 光源条件下绿
萝的最大净光合速率比日光灯下高， 且随着红 ／蓝光比例的增高而增大。 这与 LED 光源条件下叶绿素
含量相对较高也是相符的。
图 2 可知， LED 光源条件下绿萝的气孔导度始终大于日光灯下， 但随着光照强度的增强， LED
光源条件下生长的绿萝气孔导度明显下降， 且速度较快。 气孔的关闭导致植物蒸腾速率不断下降。 从
图 4 中可知， 绿萝蒸腾速率表现为 LED 光源下始终高于日光灯， 且随着光照强度的增大， 蒸腾速率
明显下降。 光量子通量小于 200 μmol·m-2·s-1， 由于气孔的关闭和光合速率的增大绿萝胞间二氧化碳
摩尔分数不断下降， 且日光灯处理下降速度明显大于 LED处理， 而后各处理趋于平稳并处于相近水平。
表 2 不同光源条件下绿萝的光合生理指标
Table 2 Physiological indices of photosynthesis for Epipremnum aureum under different light sources
处理 叶绿素相对含量 光补偿点/（μmol·m-2·s-1） 光饱和点/（μmol·m-2·s-1） 最大净光合速率/（μmol·m-2·s-1）
日光灯 39.3 ± 2.01 a 7.01 ± 1.02 a 91.00 ± 1.82 c 2.22 ± 0.04 c
LED1 41.9 ± 2.22 a 4.80 ± 0.86 b 132.00 ± 4.15 b 3.31 ± 0.16 b
LED2 41.7 ± 2.15 a 3.86 ± 0.58 b 236.00 ± 8.56 a 4.69 ± 0.31 a
说明： 不同字母表示在 P＜0.05 水平差异显著。
图 1 绿萝光合作用光响应曲线
Figure 1 Light response curves of responsive curve of
photosynthetic rate of Epipremnum aureum
图 2 绿萝气孔导度对光强的响应
Figure 2 Light response curves of stomatal conductance of
Epipremnum aureum
图 3 绿萝胞间二氧化碳对光强的响应
Figure 3 Light response curves of intercellular CO2
concentration of Epipremnum aureum
图 4 绿萝蒸腾速率对光强的响应
Figure 4 Light response curves of transpiration rate of
Epipremnum aureum
吴家森等： 发光二极管光源对绿萝生长及光合特性的影响 741
浙 江 林 学 院 学 报 2008 年 12 月
3 讨论与结论
世界上最早报道 LED 用于植物栽培的是日本三菱公司， 1982 年就有关于波长 650 nm 的红色
LED 光源用于温室番茄 Lycopersicon esculentum 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 ［12］使用超高亮度红
光 LED 和蓝光 LED， 在红蓝光（R/B）为 2 ∶ 1 时， 可以正常培育莴苣 Lactuca sativa； Nhut 等人［13］用不
同组合 LED 与荧光灯相比较对组培香蕉 Musa nana 苗的生长状况进行了研究， 结果表明， 在红蓝光
（R/B）为 4 ∶ 1时， 试管苗的芽和根鲜质量明显高于其他处理。 而在国内， 饶瑞佶等［7］将 LED应用于蝴
蝶兰 Phalaenopsis aphrodite 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显差
异； 郭双生等［8］对适合植物栽培的 LED 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。 本研究结果表明， 与荧光灯相比， 使用 LED 组合
下的绿萝在苗高、 叶片数、 叶片宽等指标并无差异， 但叶间距缩短， 叶长增长， 叶长平均增加了 1.55
cm， 而叶间距缩短了 1.40 cm； LED 组合下的绿萝光补偿点下降， 光饱合点升高， 光合能力增强， 特
别是红蓝光 （R/B）为 4.3 ∶ 1.0时效果更加明显； 绿萝胞间二氧化碳浓度、 蒸腾速率和气孔导度表现为
LED处理大于日光灯， LED处理中又以红蓝光（R/B）为 4.3 ∶ 1.0大于 2.8 ∶ 1.0。
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