戴劍鋒，李 軍，李 欽，Leontiene van Genuchten，Esther de Beer

（1.昕諾飛（中國）投資有限公司，上海 200233；2.云南愛必達園藝科技有限公司，昆明 650500；3.荷蘭昕諾飛公司，埃因霍溫 5656AE）

切花玫瑰是最重要的切花材料之一，深受大眾喜愛，具有重要的觀賞價值和經(jīng)濟價值。云南作為中國切花玫瑰的主產(chǎn)地，在中國占有超過3/4的市場份額[1]。在云南溫室切花玫瑰周年生產(chǎn)中，冬春季節(jié)的弱光天氣以及夏天的雨季會形成弱光環(huán)境，而光照是影響切花玫瑰生長發(fā)育、光合作用以及產(chǎn)量和品質形成的最重要的環(huán)境因子。弱光季節(jié)的光照環(huán)境便成了當?shù)貎?yōu)質切花玫瑰生產(chǎn)的主要限制因子，而人工補光是解決這一問題的有效措施。

光照通過光強、光質和光周期三個方面來影響玫瑰的生長，國內外學者在此方面開展了一些研究。研究表明，通過設定不同的補光強度，可以促進新芽萌發(fā)，降低盲枝率[2]。光照中的紅光和遠紅光比率（R/FR）也會影響切花玫瑰的花芽萌發(fā)率[3]。同時，不同的光源和光照時長對切花玫瑰生長、瓶插壽命以及白粉病發(fā)病率也產(chǎn)生不同影響[4-5]。隨著LED技術的進步，其低能耗、低散熱、高光效的優(yōu)點，使得種植者越來越傾向于選擇LED用于高附加值溫室作物的補光。近年來，園藝LED在國外被廣泛應用于溫室切花玫瑰生產(chǎn)中進行人工補光[6-8]。國內在這方面的研究較少，王燕[9]等研究表明在華南地區(qū)，冬季LED補光可改善微型玫瑰插穗扦插品質，提高初花的成花率和商品率，提早花期。周潔[10]等研究了不同LED光強對微型玫瑰生長發(fā)育的影響，為其花期和花型調節(jié)提供了參考依據(jù)。截至目前，國內尚未見LED用于切花玫瑰補光的研究報道。

作為園藝補光行業(yè)的領導者和創(chuàng)新者，飛利浦園藝LED在溫室花卉的補光應用由來已久，并且針對西歐地區(qū)（荷蘭、比利時等）的玫瑰種植溫室，特別開發(fā)了LED玫瑰光配方[11]，顯著提高了切花玫瑰的品質。云南的氣候特點與西歐有所不同，那么，在云南溫室切花玫瑰生產(chǎn)中應用LED補光，補光效果會如何？一定要采用LED玫瑰光配方嗎？為了回答上述問題，本研究以云南地區(qū)連棟玻璃溫室切花玫瑰為研究對象，探索不同的LED光配方對切花玫瑰生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質的影響，以期為中國溫室切花玫瑰生產(chǎn)的LED補光提供科學的參考依據(jù)。

材料與方法

試驗溫室和材料

補光試驗于2020年11月30日～2021年6月28日在云南愛必達園藝科技有限公司位于云南省曲靖市馬龍縣月望鄉(xiāng)尋達村的玻璃生產(chǎn)溫室進行。溫室南北走向，南北方向長104 m，東西方向共20跨，每跨跨度12.8 m，溫室脊高7.7 m，天溝高6 m。溫室中部有一條寬度為3 m的東西方向走道，將溫室分為南北兩側長度各為50.5 m的栽培區(qū)。

試驗采用的切花玫瑰品種為‘洛神’，由迪瑞特公司提供，于2020年5月30日定植于椰糠基質槽（袋）內，采用單槽雙行進行種植，栽培槽行距為1.6 m，每跨種植8行，定植密度為10株/m2。采用高品質切花玫瑰常用的折枝栽培法，在種植過程中，將除了開花枝以外的較細弱的枝條折枝培養(yǎng)為營養(yǎng)枝，營養(yǎng)枝進行光合作用，為全株提供光合產(chǎn)物。

試驗方法

在走道南側選取一跨設置了對照區(qū)（不補光）和補光處理區(qū)，對照區(qū)和補光區(qū)的面積均為100 m2（12.8 m×7.8 m）。補光處理區(qū)中，在作物冠層上方3.8 m高處的橫梁上分別安裝飛利浦LED頂光模組進行補光，模組由昕諾飛（中國）投資有限公司提供。LED模組長度為1.25 m，型號分別為GreenPower LED DRWFR_4 RSE（簡稱RSE模組，也即玫瑰光配方，光通量600 μmol/s，功率205 W）和GreenPower LED DRW LB（簡稱DRWLB模組，也即常規(guī)光配方，光通量520 μmol/s，功率180 W）。兩個補光區(qū)各使用24支LED頂光模組，溫室補光實景圖和示意圖分別如圖1a和圖1b所示。補光的光合有效輻射PAR（Photosynthetically Active Radiation）的平均光通量密度PPFD（Photosynthetically Photon Flux Density）分 別 為106 μmol/（s·m2）和100 μmol/（s·m2）。補光試驗開始日期為2020年11月30日，補光試驗結束日期為2021年6月28日。補光時長設定為20 h/天，通過定時器設定為0:00～20:00開啟LED。

圖1 溫室切花玫瑰對照區(qū)和補光區(qū)實景和示意圖

切花玫瑰生長過程中，營養(yǎng)液通過自動施肥機（荷蘭Priva公司）供給，采用滴灌帶進行灌溉。一般在日出后2 h左右開始第1 次灌溉，晴天日落前2 h左右結束灌溉，陰天在日落前5 h左右結束灌溉。對照區(qū)和補光區(qū)在同一個種植管理區(qū)，灌溉采用同一個灌溉系統(tǒng)，為了滿足補光處理作物的灌溉需求，在補光區(qū)采用手動灌溉方式額外增加灌溉次數(shù)，根據(jù)灌溉次數(shù)的記錄，補光處理比對照區(qū)大約多10%～13%的灌溉量。

項目測定

在對照區(qū)和補光區(qū)各選取長勢基本一致的20株玫瑰植株進行標記，并作如下觀測。①植株生長發(fā)育狀況：在切花玫瑰生長期間，對作物生長發(fā)育狀況進行觀測，記錄植株葉片、莖干和花色的比較情況，記錄每支花從花芽萌發(fā)到采收所需天數(shù)；②切花產(chǎn)量：記錄植株的新芽且最終能夠采收的數(shù)量；③切花品質：采收時隨機取10枝花枝，觀測花枝長度、花枝鮮重、花頭大小（以周長來計）、花朵色澤比較、瓶插壽命（將采收的花枝插入含有保鮮劑的清水中測試，自瓶插之日起至失去觀賞價值時持續(xù)的總天數(shù)）；④環(huán)境數(shù)據(jù)：溫室外太陽總輻射（Priva CM3P）、LED補光時長（由計時器控制并記錄）、溫室內溫濕度（Priva 3779024）、CO2濃度（Priva Guardian NG）。作物灌溉量未作精確記錄。以上所有數(shù)據(jù)，除了常規(guī)的田間觀測，其余均在每次采收時進行記錄統(tǒng)計。

數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel進行分析。

結果與分析

溫室內外主要環(huán)境因子

補光試驗從2020年11月30日開始，2021年6月28日結束，共持續(xù)210天（30周）時間。試驗期間溫室外太陽輻射日總量如圖2所示，隨季節(jié)總體呈現(xiàn)上升的趨勢，但連續(xù)的每日光照量波動較大，相鄰兩日的光照量甚至相差7～8倍，可見試驗期間的光照穩(wěn)定性較差。試驗期間，溫室內日平均氣溫在13～24℃區(qū)間內（圖3），溫室內CO2濃度基本維持在450～550 μmol/mol（圖4），2021年1月1日開始增加CO2施肥系統(tǒng)以及傳感器，可以很好地滿足切花玫瑰生長發(fā)育的需求。

圖2 試驗期間溫室外太陽輻射日總量

圖3 試驗期間溫室內日平均氣溫

圖4 試驗期間溫室內日平均CO2濃度

試驗的溫室綜合透光率為55%、每天補光時長固定在20 h，整個試驗期間，補光總時長達到了4200 h。根據(jù)上述信息和每日室外光照累積量（J/cm2）和補光的光通量密度PPFD，可以計算得到試驗期間的PAR累積總量，計算方法參見戴劍鋒等[12]。試驗期間，對照區(qū)、玫瑰光配方補光區(qū)與常規(guī)光配方補光區(qū)的PAR累積總量分別為4026 mol/m2、5636 mol/m2和5545 mol/m2（圖5），玫瑰光配方和常規(guī)光配方LED分別提供了1610 mol/m2和1519 mol/m2PAR，補光區(qū)總光照比對照區(qū)總光照分別提高了40%和38%。其中，玫瑰光配方補光區(qū)比常規(guī)光配方補光區(qū)的總光照高了1.6%，可以認為兩個補光區(qū)的PAR累積總量近似相等。

圖5 試驗期間溫室內PAR累積量

補光對生長發(fā)育影響

對新芽的影響

切花玫瑰具有連續(xù)開花的習性，玫瑰的產(chǎn)量來自于每一茬采收后新出腋芽抽出的花枝。因此，每一茬新芽的數(shù)量決定了每一茬采收的產(chǎn)量。從圖6可以看出，與對照相比，補光后，玫瑰植株抽出的新芽會更多、新枝長勢更好，莖干更粗壯、葉色更深（圖6b、圖6c）。

圖6 補光對玫瑰新芽的影響

對營養(yǎng)枝的影響

切花玫瑰栽培中采用的折枝技術是將部分不宜長成切花的枝條呈弓形壓彎并加以保留，作為營養(yǎng)枝輔助全株的營養(yǎng)。折枝法最大限度地保留了功能葉片，增加同化面積，使玫瑰植株維持較高而穩(wěn)定的營養(yǎng)狀態(tài)。與對照相比，補光后營養(yǎng)枝更多、葉色深、長勢好。這為整個植株積累了更多的光合產(chǎn)物，可以更均衡地供給植株光合產(chǎn)物，有利于植株的生長和產(chǎn)量形成，提高切花產(chǎn)量和品質，并增強抗逆性（圖7）。

圖7 補光對玫瑰營養(yǎng)枝的影響

對花枝影響

在成花花枝的表現(xiàn)上，從圖8可以看出，補光后，不僅花枝（能夠采收的花枝）數(shù)量更多、葉色深，而且，在LED補光處理下，花枝均已經(jīng)出現(xiàn)開放的花朵，而對照區(qū)僅僅抽出花苞。這充分表明，補光后，玫瑰開花周期縮短，能夠做到提前采收，提高了切花生產(chǎn)的時間效率。

圖8 補光對玫瑰花枝的影響

補光對產(chǎn)量與品質影響

對產(chǎn)量與品質量化影響

試驗期間，總共采收了4茬玫瑰，除了上述圖片的直觀比較，補光的效果也可以從數(shù)據(jù)分析中看出量化的比較。每茬花枝的平均生長周期由對照的46天縮短至補光后的40天，玫瑰光配方和常規(guī)光配方下無差異（圖9a）。綜合4輪采收的結果表明，相對于對照，補光區(qū)的植株新芽數(shù)顯著高于對照，每株新芽數(shù)由對照的4.53芽/株提高到7.11芽/株，提高了57%（圖9a），這可以看作是產(chǎn)量的提高。正如上述所說，補光處理的光照總量至少提高了38%，而產(chǎn)量增加高達57%。荷蘭溫室種植者的一條重要經(jīng)驗就是“多1%的光照意味著多1%的產(chǎn)量”。本試驗中，LED 補光區(qū)產(chǎn)量提高程度遠高于光照總量增加幅度，說明LED補光的光合生產(chǎn)效率要高于自然光的光合生產(chǎn)效率，本試驗中提高系數(shù)為1.5，包括自然光在內的綜合光合生產(chǎn)效率提高至原來的1.14倍。

圖9 補光對玫瑰產(chǎn)量和品質量化影響

根據(jù)花枝鮮重和莖干長度，可得花枝單位長度的莖鮮重。補光后，玫瑰光配方對莖鮮重無影響，而常規(guī)光配方提高了莖鮮重，對照區(qū)、玫瑰光配方和常規(guī)光配方下的莖鮮重分別為0.79、0.79、1.00 g/cm（圖9b）。同時，花頭周徑變大，對照區(qū)、玫瑰光配方和常規(guī)光配方下的花頭周徑分別為14.3、15.6、16.2 cm（圖9b）。在瓶插壽命上，補光前后沒有差異，均為28.5天（圖9a）。在花枝長度的分布方面，根據(jù)統(tǒng)計結果，補光后，80 cm以上花枝的百分率提高，A級花比例也更高（數(shù)據(jù)未列出）。

對花色影響

除了花枝長度和花型，花色也是切花玫瑰的重要品質表現(xiàn)之一。圖10表明，補光后，切花的花色變得更鮮艷、更濃郁，大大提高了切花玫瑰的品質和觀賞性。

圖10 補光對玫瑰花色影響

綜合以上分析，可以看出，采用常規(guī)光配方和玫瑰光配方兩種LED補光后，對玫瑰的生長發(fā)育以及產(chǎn)量和品質均有改善，其中，在莖鮮重和花頭周徑這兩個品質指標方面，常規(guī)光配方的效果還要優(yōu)于玫瑰光配方。

結論與討論

由試驗結果可知，補光后，光照環(huán)境改善，增加了新芽萌發(fā)數(shù)，新芽數(shù)量的提高奠定了產(chǎn)量的數(shù)量基礎。植物光合作用提高，營養(yǎng)枝茂盛生長（更好地提供光合產(chǎn)物）也進一步奠定了切花花枝產(chǎn)量和品質的物質基礎，進而表現(xiàn)為長勢更好、產(chǎn)量更高、周期更短、品質更優(yōu)，國外已有的溫室切花玫瑰補光應用也有類似的效果[13]。補光后，光照提升38%，切花產(chǎn)量（以花枝數(shù)量來計）提高了57%，充分表明試驗所選用的LED極大提高了玫瑰生產(chǎn)的綜合光照利用率。在外觀品質的花型、花色方面也能夠表現(xiàn)得更好。并且，補光能夠縮短花枝的采收周期，相應提高了切花生產(chǎn)的時間效率。結合對補光區(qū)植株采用的手動增加水分的統(tǒng)計，切花產(chǎn)量的增加幅度要高于補光區(qū)耗水量的增加，因而，也可以得出結論，補光提高了切花玫瑰生產(chǎn)的水分利用率。LED對作物光照利用率和水分利用率的提高，與在其他作物方面的已有研究結論相一致[12]。

同時，試驗結果表明，兩種LED光配方均改善了玫瑰切花的生長、產(chǎn)量和品質，其中，常規(guī)光配方對切花品質的改善要優(yōu)于玫瑰光配方。結合兩種模組的功率也可以看出，常規(guī)模組在表現(xiàn)更優(yōu)的同時，還能夠節(jié)省補光的能耗投入，可以作為本地區(qū)的補光選擇。這也表明，在溫室切花的補光應用中，不應簡單地照搬歐洲的補光經(jīng)驗，而應根據(jù)本地的實際情況，基于氣候、作物品種、溫室設施、種植水平以及補光目的來因地制宜設計合適的補光方案。

由于生產(chǎn)溫室的實際情況限制，試驗中無法獨立控制對照區(qū)和補光區(qū)的環(huán)境因子，除了光照環(huán)境之外的其余環(huán)境因子幾乎無差異。另外，本試驗中，補光時長固定為20 h/天，實際應用中，會根據(jù)實際的自然光照條件適當作出調整。今后的大規(guī)模實際應用上，應對補光區(qū)的環(huán)境控制因子如溫度、CO2和水分管理做相應調整，以更好地發(fā)揮LED補光的增產(chǎn)提質效應。這將成為今后的科研和生產(chǎn)中進一步研究的內容。

本研究在位于云南地區(qū)國內頂級玫瑰切花生產(chǎn)者愛必達園藝科技有限公司的馬龍生產(chǎn)溫室進行，試驗時間覆蓋2020～2021年的大部分補光季節(jié)，無論從試驗點的選擇、試驗的執(zhí)行、還是試驗時間的安排方面，都比較有代表性。因而，本試驗的研究結果可以為中國其他地域開展玫瑰切花生產(chǎn)的補光提供科學的參考依據(jù)。