王翠麗， 鄒 蘭， 楊世梅， 張想平， 謝忠清， 陳志國， 嚴宗山， 彭 釗， 李建華

(1.甘肅省農業(yè)工程技術研究院，甘肅武威 733006；2.咸陽市農業(yè)科學研究院，陜西咸陽 712000)

辣椒 (L.)為茄科辣椒屬植物，喜光、喜溫，在我國及世界各地大量種植。作為我國北方設施栽培主栽品種之一，辣椒果實中含有豐富的維生素C、可溶性固形物、胡蘿卜素、辣椒素。光照在植物生長中提供能量和信號來源，CO是作物光合作用的原料之一。冬春季節(jié)降雨、降雪天氣較為集中并且溫室骨架結構、覆蓋材料等造成室內低溫弱光嚴重；溫室是一個相對密閉的環(huán)境體系，為保證作物正常的生長溫度，長時間不能進行內外氣體交換，溫室內 CO不足，影響溫室辣椒正常的生長發(fā)育，使產量降低、品質變差。LED(發(fā)光二極管)是一種人工冷光源，具有壽命長、光譜純、耗能低、波長固定、體積小、可近距離照射植物并且可以根據實際需要進行光量與光質的分散或組合控制等優(yōu)點，作為一種新型光源，在國內外已普遍應用于設施蔬菜的補光。因此，增施CO與LED補光已成為解決溫室環(huán)境的首要選擇。冬春季節(jié)，溫室植物生長可以進行補光，以緩解室內光照不足的狀況，改善生長的光環(huán)境，進而改善植物品質及產量；有研究表明，作物生長、葉片光合色素合成、開花及果實生長都離不開光照。有研究發(fā)現，彩色甜椒補充黃光，可培育壯苗；補充綠光，能有效提高萵苣株高、干質量和鮮質量。 LED補光時間不同對辣椒葉片的光合作用影響不同。紅藍光對提高辣椒葉片的光合速率、胞間CO濃度效果顯著，另外紅光 ∶藍光=8 ∶3能夠提高辣椒光合作用。CO濃度的高低也影響著植物的生長發(fā)育，研究發(fā)現，增施CO能顯著促進作物幼苗的生長，提高壯苗指數，對作物的株高、葉片數、根冠比、干質量、鮮質量都有增大的效果。潘玖琴等研究增施CO對大棚不同辣椒品種農藝性狀及產量的影響，發(fā)現增施 CO可提高不同辣椒品種的株高。魏岷等研究表明，增施CO可促進黃瓜根系的生長，且根系的吸收總面積、根系體積和根系活力均增加。我國北方地區(qū)，冬春季日照時間短，為確保室內溫度適宜作物生長，經常09：00起簾，16：30落簾，造成溫室內光照變弱現象，嚴重影響植物生長。另外由于溫室不能長時間進行空氣交換，使室內CO濃度降低，嚴重影響辣椒的生長發(fā)育，因此，增施CO與LED補光提高設施內CO濃度與光照環(huán)境，已成為改善溫室CO濃度與補光的必要條件。本試驗通過增施CO與LED補光互作的方法，對辣椒進行補CO與LED光，旨在探究增施CO與LED補光對辣椒生長發(fā)育及品質的影響，以期為溫室辣椒實現高產優(yōu)質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2019年8月至2020年1月在甘肅省武威市甘肅農業(yè)工程技術研究院日光溫室內進行。供試辣椒品種為37-94(武威百利種苗有限公司)。試驗器材有LED補光燈(山東貴翔光電有限公司)；植物補光燈(杭州臨安佳遇科技有限公司)，額定功率為36W；吊掛式CO發(fā)生劑(河南省春光農化有限公司)，黃沙基質栽培，2019年8月28日定植，9月20日開始補光處理，增施CO于辣椒現門椒后進行。共設置4個處理，分別為T1處理(LED紅光 ∶藍光=5 ∶1+CO)；T2處理(LED紅光 ∶藍光 ∶白光=3 ∶1 ∶1+CO)；T3處理(植物補光燈+CO)；對照CK：不補光+CO。CO濃度設置為800 μmol/mol，使用CO監(jiān)測儀測定，每個處理選取9株植株測定，每個處理重復3次，至2020年1月5日增施CO和補光結束。

1.2 補光設置

光源設置在作物行間(壟面垂直方向)距作物頂部30 cm處，光源高度隨辣椒植株生長進行調整，T1、T2、T3處理每壟安裝2盞補光燈，每個處理之間設置2壟保護行，避免處理之間相互影響。補光時間為18：00—22：00，補光燈光照度為50 μmol/(m·s)。

1.3 補氣設置

用透明的塑料薄膜將每個小區(qū)隔開，補光燈設置在小區(qū)內部，確保處理區(qū)之間不會有氣體擴散，在各小區(qū)中懸掛相同數量的吊掛式CO發(fā)生劑，確保每個小區(qū)CO使用量相同。

1.4 測試指標及測試方法

株高：用卷尺測定辣椒莖基部至生長點的長度。莖粗：用數顯卡尺測定莖基部第1節(jié)處的莖粗。

葉長和葉寬：選取生長點向下第3張功能葉固定測量。葉綠素含量：用 SPAD-502葉綠素含量測定儀測定。

光合指標：辣椒盛果期(11月28日)，進行辣椒葉片光合生理指標的測定。白天09：30—11：30，夜間19：30—21：30，用Li-6400便攜式光合測定儀測定辣椒葉片凈光合速率()、胞間CO濃度()、氣孔導度()和蒸騰速率()等光合參數。選取自生長點向下數第3～4張完全展開、生長良好的辣椒葉片，測定光照度為1 000 μmol/(m·s)，CO濃度為380 μmol/mol，相對濕度為75%。

產量：每個處理取10株長勢一致的辣椒，統(tǒng)計整個生育期的果實數與產量，計算單果質量、單株果數及產量。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2010 軟件進行數據處理及作圖，采用SPSS 19.0 軟件的Duncan’s新復極差法進行方差分析與差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 增施CO2與補光互作對辣椒株高的影響

由表 1 可知，辣椒株高在增施CO與補光燈互作處理下存在顯著差異 。定植 40、120 d，T2 處理株高較 CK 顯著提高，增幅分別為14.35%、33.53%，與 T3 處理無顯著性差異。定植 80 d 時，T2 處理株高較 CK、T1、T3 處理分別提高23.00、25.33、16.66 cm。

表1 增施CO2與補光互作下辣椒的株高

2.2 增施CO2與補光互作對辣椒莖粗的影響

由表2可知，隨著生育周期的延長，莖粗呈現增大趨勢。定植40、120 d時，T1、T2、T3處理之間辣椒莖粗無顯著差異。定植80 d，T2處理辣椒莖粗高于CK、T3處理，分別高1.53、1.35 cm；定植120 d時，各處理莖粗大小表現為T3處理>T2處理>T1處理>CK。

表2 增施CO2與補光互作下辣椒的莖粗

2.3 增施CO2與補光互作對辣椒葉長的影響

由表3可知，整個生育期葉片葉長伸長表現為先增大后降低。定植40 d各處理之間無顯著差異；80 d時，各處理葉片葉長出現最大值，T2處理較 T1、T3處理分別提高3.47%、11.18%；定植120 d時各處理之間無顯著差異，其中T2處理葉長最長，為10.00 cm。

表3 增施CO2與補光互作下辣椒的葉長

2.4 增施CO2與補光互作對辣椒葉寬的影響

由表4可知，增施CO與補光互作對辣椒葉寬影響不明顯，葉寬的變化幅度為先增大后減小的趨勢，在定植 80 d時，各處理葉寬最大，分別為5.90、6.27、 6.83、6.63 cm；整個生育期均表現為 T2 處理葉寬高于其他處理；定植120 d時，各處理辣椒葉寬表現為T2處理>T3處理>T1處理>CK。

表4 增施CO2與補光互作下辣椒的葉寬

2.5 增施CO2與補光互作對辣椒葉綠素含量的影響

由表5可知，定植40 d，與對照相比，T1、T2、T3處理葉綠素含量分別提高8.60、8.94、5.74 mg/g，其中 T2 處理葉綠素含量最高，為54.87 mg/g；定植 80 d 時，各處理之間無顯著差異，但各處理葉綠素含量出現最高值，分別為53.80、56.30、61.17、55.13 mg/g；拉秧期120 d，各處理葉綠素含量之間無差異。

表5 增施CO2與補光互作下辣椒的葉綠素含量

2.6 增施CO2與補光互作對辣椒光合作用的影響

由表6可知，T2 處理葉片凈光合速率、胞間CO濃度和氣孔導度顯著高于其他處理(除T1與T2處理差異不顯著外)，其中較 CK分別提高 48.07%、66.67%、31.17%；與對照相比，各處理顯著影響了辣椒葉片的氣孔導度，T2 處理的氣孔導度最大，為 348.98 mmol/(m·s)，高于T1、T3 處理且T1、T3 處理之間無顯著性差異，T1、T3 處理較CK處理分別提高 17.90%、12.58%。

表6 增施CO2與補光互作下辣椒的光合指標

2.7 增施CO2與補光互作對辣椒產量的影響

由表7可知，不同處理下，T2處理單果質量和單株果數均最高，較T1、T3處理分別提高21.25%、16.19%和5.55%、18.75%。其中T2處理產量顯著高于其他處理，較對照增加2 146.34 kg/667 m。

表7 增施CO2與補光互作下辣椒的產量

3 討論與結論

光是植物進行光合作用的能源，光合器官的正常發(fā)育長期受光調控。Cosgrove等研究發(fā)現紅光 ∶藍光=5 ∶1 時，可顯著提高黃瓜幼苗的根冠比，紅光 ∶藍光=3 ∶1 時，可提高黃瓜幼苗的真葉面積、干質量、鮮質量。杜建芳等對油菜幼苗進行補光處理，研究發(fā)現白光和紅光處理對油菜幼苗的生長有促進效果。CO是光合作用的重要原料，影響著植物的生長發(fā)育，濃度過高或不足都會阻礙蔬菜生長。有研究表明，增施CO能顯著提高作物幼苗壯苗指數，對作物的株高、葉片數、根冠比、干質量、鮮質量都有促進作用。潘玖琴等研究發(fā)現增施 CO可以提高設施辣椒的株高。魏珉等研究表明，增施CO后，黃瓜根系的吸收總面積、根系體積和根系活力均增加。周國泉等對生菜的補光試驗發(fā)現，紅光 ∶藍光 ∶遠紅光=5 ∶1 ∶0.15 時，生菜的葉片長、葉片鮮質量、葉片數量都顯著增加。本研究發(fā)現增施CO和補光互作處理，辣椒植株的株高、莖粗、葉長、葉寬都較對照均有所提高，其中生長盛期，紅 ∶藍 ∶白光=3 ∶1 ∶1+CO處理下，定植80 d時辣椒株高、莖粗、葉長、葉寬較其他處理出現最大值，分別為134.33、13.68、12.23、6.83 cm。

葉綠素在辣椒光合過程中可以捕獲光信號，其含量多少影響光合能力的大小。任桂萍等發(fā)現通過不同LED光源照射蝴蝶蘭的組培苗，結果表明，紅色LED 光照射對于葉綠素含量的增長沒有明顯的效果，藍色光源可以促進葉綠素等光合色素的積累；曲溪等研究表明，LED補光可以顯著提高番茄中的葉綠素含量。Cosgrove等研究不同LED光對黃瓜幼苗的補光發(fā)現，紅光 ∶藍光=3 ∶1時番茄的蒸騰速率出現不同程度的提高。Matsuda等在紅光的基礎上補充藍光可顯著地增大作物的凈光合速率。CO濃度影響著作物的光合、蒸騰和光呼吸效率。張麗紅等研究表明，蔬菜在高濃度CO的環(huán)境下，能在較短的時間顯著提高作物光合速率，但是長時間在高濃度CO下，會抑制光合速率的增加；李清明等研究發(fā)現，隨著 CO濃度的增加黃瓜葉片的凈光合速率增加，蒸騰速率降低；趙天宏等研究表明，隨著CO含量的升高，可以提高植物光系統(tǒng)Ⅱ光化學活性。本試驗結果表明，紅光 ∶藍光 ∶白光=3 ∶1 ∶1+CO處理下，辣椒葉片葉綠素含量升高，說明紅光 ∶藍光 ∶白光=3 ∶1 ∶1+CO可促進辣椒葉片葉綠素含量的增加。辣椒生長盛期，與對照相比，紅光 ∶藍光 ∶白光=3 ∶1 ∶1+CO處理下，辣椒葉片、、顯著提高，表明增施CO與補光可提高辣椒光合作用。

單果質量和單株果數是構成產量的因素，在蔬菜生長過程中光、溫、水、肥等多種因素可以影響蔬菜產量的高低。吳家森等使用 LED光對蘿卜補光，結果表明，補光蘿卜肉質根、鮮質量均有較大增加。另有研究表明，CO富集對設施作物果實產量具有顯著影響。本試驗中，紅光 ∶藍光+CO=5 ∶1+CO、紅光 ∶藍光 ∶白光+CO=3 ∶1 ∶1+CO、植物補光燈+CO處理均能提高辣椒單果質量和單株果數；紅光 ∶藍光 ∶白光+CO=3 ∶1 ∶1+CO處理下辣椒產量顯著提高，增產率最大，說明CO與補光互作可有效提高辣椒產量。

綜上所述，紅光 ∶藍光 ∶白光+CO=3 ∶1 ∶1+CO處理下辣椒植株的株高、莖粗、葉綠素含量、葉片長度和葉片寬度均增大，光合速率提高，增強光合作用，促進光合產物的積累，進而提高辣椒果實產量。