王舒亞 呂 劍郁繼華金 寧 金 莉 劉曉奇 魏守輝 高 峰

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

光是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中最重要的環(huán)境因子，同時(shí)也是植物物質(zhì)和能量代謝的基礎(chǔ)，影響著光合產(chǎn)物的積累和產(chǎn)量的形成，光與激素信號(hào)、糖信號(hào)一同調(diào)節(jié)植物的一些代謝過(guò)程（李承志 等，2001；李德全 等，2004；齊連東，2006）。光還參與植物種子萌發(fā)、莖葉生長(zhǎng)、葉綠素合成、誘導(dǎo)花開放和果實(shí)生長(zhǎng)整個(gè)過(guò)程（廖祥儒 等，2001）。

番茄（Solanum lycopersicum L.）為茄科番茄屬一年生草本植物，別名西紅柿、洋柿子等，營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特（鄭新 等，2010）。日光溫室是我國(guó)北方地區(qū)冬春季節(jié)主要蔬菜生產(chǎn)設(shè)施類型（曹陽(yáng)，2009），光照是日光溫室內(nèi)作物進(jìn)行光合作用、形成溫室內(nèi)溫度和濕度條件的能源（謝景 等，2012）。番茄為喜光植物，同時(shí)也是北方日光溫室越冬蔬菜的主栽種類。但北方地區(qū)冬春季節(jié)光照時(shí)間短、春季陰雨天氣多、光照強(qiáng)度大于30 000 lx的平均時(shí)間為4.5 h（祁光斌 等，2016；祁娟霞 等，2016），容易造成幼苗徒長(zhǎng)、落花落果嚴(yán)重、果實(shí)發(fā)育緩慢、病蟲害多發(fā)等情況，從而導(dǎo)致作物減產(chǎn)（王洪安，2011；郝東川和司雨，2012；趙根 等，2013）。

在日光溫室栽培中，補(bǔ)光是緩解光照時(shí)間不足的有效手段。通過(guò)補(bǔ)光處理，改善作物生長(zhǎng)發(fā)育的光環(huán)境條件，可以有效促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、品質(zhì)改善和產(chǎn)量的形成（Ouyang et al.，2003；Dougher &Bugbee，2004；王紹輝 等，2006；鄭潔 等，2008；Massa et al.，2008；崔瑾 等，2009；Li & Kubota，2009；曹剛 等，2013；劉慶 等，2015）。LED 作為溫室補(bǔ)光中最理想的光源，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在它可以根據(jù)植物生長(zhǎng)發(fā)育的需求精準(zhǔn)地調(diào)制光強(qiáng)、光質(zhì)和光周期等；并且LED為冷光源，節(jié)能、環(huán)保、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)且光源裝置多樣化，有很廣泛的應(yīng)用環(huán)境，可貼近植物照射以提高空間的利用率；在LED光源條件下，植物可以正常完成生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程（劉文科，2016）。本試驗(yàn)在日光溫室條件下，以LED植物生長(zhǎng)燈為光源，研究不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為溫室補(bǔ)光技術(shù)的研究和發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年11月至2018年6月在甘肅省酒泉市肅州區(qū)總寨非耕地農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)日光溫室內(nèi)進(jìn)行。供試番茄品種為酒泉綠之源現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育苗中心提供的綠源99。LED光源為深圳厚屹節(jié)能技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HY-115CM-36×3W-RB型紅藍(lán)光（R∶B=7∶2）LED植物生長(zhǎng)燈，額定功率108 W。

采用基質(zhì)袋栽培，2017年11月12日定植，12月15日開始補(bǔ)光處理。共設(shè)置4個(gè)處理，分別為補(bǔ)光1 h（A）、2 h（B）、3 h（C），以不補(bǔ)光為對(duì)照，單因素區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理6次重復(fù)，每重復(fù)按“S”形選取18株植株測(cè)定相關(guān)指標(biāo)，于12月15日進(jìn)行第1次指標(biāo)測(cè)量，以后每10 d測(cè)量1次，共測(cè)量5次，至2018年3月20日補(bǔ)光結(jié)束。

1.2 補(bǔ)光設(shè)置

如圖1所示，光源設(shè)置在作物行間（壟面垂直方向）距作物頂部20 cm處，光源高度隨番茄植株生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，保證各處理番茄植株冠層上方的補(bǔ)光光強(qiáng)為3 400 lx，南北水平方向距南底角和后墻各1 m。A、B、C處理每槽安裝光源5根，共計(jì)使用光源90根。每處理之間設(shè)置3槽保護(hù)行防止處理間相互影響。日光溫室蓋簾時(shí)間為17：55，補(bǔ)光控制系統(tǒng)開始補(bǔ)光的時(shí)間設(shè)為18：00。

圖1 補(bǔ)光設(shè)置示意圖

1.3 測(cè)定指標(biāo)

采用鋼卷尺測(cè)量株高，游標(biāo)卡尺測(cè)量基質(zhì)上2 cm處植株的莖粗。葉片數(shù)為從子葉以上1片葉算起至頂部縱徑大于5 cm 的葉片為止，葉面積的測(cè)定為補(bǔ)光開始時(shí)選取番茄植株從頂端向下第3片功能葉固定測(cè)量（薛義霞 等，2006）。采用直接稱重法測(cè)定植株地上、地下部鮮質(zhì)量，稱完后在105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒重即為干質(zhì)量。記錄番茄的成熟時(shí)期，在果實(shí)成熟后，分期收獲并記錄各個(gè)處理小區(qū)果實(shí)的單果質(zhì)量、單株果數(shù)，最后折算成667 m2產(chǎn)量。在結(jié)果盛期采收結(jié)果部位和顏色一致的果實(shí)測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)，VC含量測(cè)定采用二甲苯萃取比色法，可溶性總糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法，有機(jī)酸含量測(cè)定采用酸堿滴定法，并計(jì)算糖酸比。LED光源耗電量采用單相電子式電能表計(jì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel、SPSS 19.0及Origin 9.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并作圖，顯著性分析采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響

圖2 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄株高的影響

2.1.1 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄株高的影響 從圖2可以看出，補(bǔ)光10 d后，B、C處理番茄株高較CK顯著增加，增幅分別為7.8%、11.8%；補(bǔ)光20 d和30 d后，B、C處理的株高均顯著高于CK和A處理；補(bǔ)光40 d后，B、C處理的株高分別較CK顯著增加了17.7%、15.8%，A處理的株高也較CK顯著增加，增幅為7.4%。

2.1.2 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄莖粗的影響 從圖3可以看出，補(bǔ)光10 d和20 d后，C處理的莖粗與CK差異顯著，增幅分別為3.0%和6.3%；補(bǔ)光30 d后，A、B、C處理的莖粗均與CK差異顯著；補(bǔ)光40 d后，B和C處理的莖粗與CK、A處理差異顯著，增幅分別為3.5%、3.4%和4.2%、4.1%。

2.1.3 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄葉片數(shù)的影響 由圖4可以看出，補(bǔ)光0～40 d，各處理番茄葉片數(shù)均無(wú)顯著差異。在補(bǔ)光30 d和40 d時(shí)，葉片數(shù)從大到小依次為處理B＞A＞C＞CK。

圖3 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄莖粗的影響

圖4 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄葉片數(shù)的影響

2.1.4 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄葉面積的影響 由圖5可以看出，補(bǔ)光10 d后，C處理番茄葉面積顯著大于CK、A處理，增幅分別為16.9%、14.8%；補(bǔ)光20 d和30 d后，B、C處理葉面積均顯著大于CK；補(bǔ)光40 d后，C處理葉面積顯著大于CK、A、B處理，增幅分別為20.8%、9.2%、6.4%，A、B處理葉面積顯著大于CK，增幅分別為10.6%、13.5%。

圖5 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄葉面積的影響

2.2 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄植株干、鮮質(zhì)量及根冠比的影響

植株干、鮮質(zhì)量在一定程度上說(shuō)明了植株生物量的積累程度，根冠比是反映植物根系與地上部分生長(zhǎng)協(xié)調(diào)的重要指標(biāo)（陳曉遠(yuǎn) 等，2003）。從表1可以看出，C處理番茄地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、全株干質(zhì)量均較CK顯著增加，增幅分別為41.7%、15.8%和43.8%；其余各處理間差異不顯著。

表1 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄干、鮮質(zhì)量及根冠比的影響

2.3 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

表2反映了不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)下番茄產(chǎn)量組成的差異。單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量和產(chǎn)量的排序均為處理C＞B＞A＞CK。其中C處理單株結(jié)果數(shù)較CK顯著提高7.1%；B、C處理單果質(zhì)量分別較CK顯著提高12.4%、14.1%；C處理產(chǎn)量較CK顯著增產(chǎn)7.0%；其余各處理之間差異不顯著。

表2 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

2.4 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄品質(zhì)的影響

VC和糖酸比是衡量番茄果實(shí)品質(zhì)和口感風(fēng)味的重要指標(biāo)。從表3可以看出，C處理番茄果實(shí)VC含量與CK、A、B處理之間差異顯著，增幅分別為10.8%、7.7%、4.5%；C處理可溶性糖含量和糖酸比均顯著高于CK和A處理；各處理的有機(jī)酸含量無(wú)顯著差異。

2.5 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄經(jīng)濟(jì)效益的影響

從表4可以看出，與CK相比，C處理每667 m2利潤(rùn)增加529.8元，A、B處理每667 m2利潤(rùn)則分別減少41.4、262.8元。

表3 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄品質(zhì)的影響

表4 不同補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)對(duì)番茄經(jīng)濟(jì)效益的影響（以667 m2計(jì)）

3 結(jié)論與討論

光對(duì)番茄生長(zhǎng)有重要的影響，紅光（630～660 nm）是蔬菜生理輻射光譜區(qū)中反射比例最高、吸收絕對(duì)能量最大的光譜波段，藍(lán)光則促使番茄葉片氣孔張開，兩種光質(zhì)均為植物光合作用提供充足的能量（張歡，2010）。以紅、藍(lán)LED光源對(duì)番茄進(jìn)行補(bǔ)光有利于植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和光合作用的增強(qiáng)（李雅旻 等，2016；韓文 等，2018），從而增加番茄的株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量等。

本試驗(yàn)中，與CK相比，補(bǔ)光2、3 h可明顯增加番茄植株的株高和莖粗，且補(bǔ)光3 h的促進(jìn)作用更強(qiáng)，這與張紅艷（2013）的研究結(jié)果一致；補(bǔ)光2、3 h明顯增加了番茄的葉面積，且補(bǔ)光3 h處理效果更佳，這與李海云和劉煥紅（2013）的研究結(jié)果一致；可見補(bǔ)光2 h和3 h均能明顯促進(jìn)番茄植株的生長(zhǎng)。

與CK相比，補(bǔ)光3 h顯著增加了番茄植株地上部的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和全株干質(zhì)量。此外，補(bǔ)光3 h能顯著提高番茄的單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量和總產(chǎn)量，其中總產(chǎn)量增加了7.0%，且提高了經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)補(bǔ)光3 h還能顯著提高番茄果實(shí)中VC含量、可溶性糖含量和糖酸比，這與王洪安（2011）、趙玉萍等（2010）的研究結(jié)果一致?？梢娧a(bǔ)光3 h可以顯著提高番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)，改善番茄果實(shí)的風(fēng)味和口感。

綜合各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，補(bǔ)光3 h可以作為西北地區(qū)日光溫室越冬番茄補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)。但光源的布置密度和位置是否可進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，降低補(bǔ)光成本，有待進(jìn)一步研究。