大棚草莓開花與結(jié)果期補(bǔ)光的 LED 光質(zhì)優(yōu)選試驗(yàn)

　　摘 要: 草莓大棚種植在我國(guó)極為廣泛，在已有大棚草莓補(bǔ)光優(yōu)選的光照強(qiáng)度和光照時(shí)間基礎(chǔ)上，根據(jù)大棚草莓開花與結(jié)果期所需的光譜特點(diǎn)，以白光 ( 色溫 3000K) 為主光源，增加影響開花結(jié)果的紅光 ( 波長(zhǎng) 660nm) 和藍(lán)光 ( 波長(zhǎng) 450nm) 的比例，研制了 3 種不同光質(zhì)配比 ( 白光 ∶ 紅光 ∶ 藍(lán)光= 1 ∶ 2 ∶ 0，1 ∶ 2 ∶ 1，1 ∶ 1 ∶ 1) 的功率為 36W 的 LED 燈管，開展了優(yōu)選 LED 光質(zhì)的大棚草莓補(bǔ)光試驗(yàn)。試驗(yàn)表明: 光質(zhì)配比為白光 ∶ 紅光 ∶ 藍(lán)光= 1 ∶ 2 ∶ 1 補(bǔ)光時(shí)，最有利于大棚草莓的植株生長(zhǎng)，較多提高葉綠素含量; 最有利于果實(shí)品質(zhì)的改善，較多提高果實(shí)總糖和固形物含量。

　　關(guān)鍵詞: 草莓; 大棚種植; 開花與結(jié)果期; LED 補(bǔ)光

　　吳慧玲; 陳善飛; 陳暉; 王正良 農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2021-11-30

　　草莓 ( Fragaria ananassa Duchesne) 為多年生草本植物，性喜光耐陰，以其豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及較高的藥用價(jià)值，深受人們的喜愛(ài)，是設(shè)施栽培的主栽時(shí)令果品之一。光照主要通過(guò)光質(zhì)、光的輻射量以及光照的時(shí)間等來(lái)調(diào)節(jié)大棚設(shè)施內(nèi)的光環(huán)境，對(duì)于大棚草莓的生長(zhǎng)發(fā)育起了關(guān)鍵性的決定作用。大棚草莓主要是在晚秋、冬、早春 3 季生長(zhǎng)，而冬春季節(jié)因陰、雨、雪、霧等天氣的影響，以及大棚覆蓋材料的影響，使大棚內(nèi)草莓生長(zhǎng)光照強(qiáng)度較弱。隨著光照時(shí)間和光照強(qiáng)度的不足，嚴(yán)重阻礙了草莓植株的正常生長(zhǎng)，植株極易發(fā)生病蟲害，導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量降低等問(wèn)題日益突出[1，2]。我國(guó)當(dāng)前草莓生產(chǎn)主要以大棚種植為主，因此，探索在大棚內(nèi)調(diào)節(jié)好適宜草莓生長(zhǎng)發(fā)育的光環(huán)境，進(jìn)行有效的人工補(bǔ)光，改善果實(shí)產(chǎn)量品質(zhì)，有重要的經(jīng)濟(jì)效益。

　　不同的光譜波長(zhǎng)對(duì)植物有著不同的影響，在植物生長(zhǎng)期范圍內(nèi)，波長(zhǎng)為 610 ～ 720nm 的紅橙光有助于植物的開花和發(fā)芽，波長(zhǎng)為 400 ～ 510nm 的藍(lán)紫光有助于植物的莖葉的生長(zhǎng)[3-6]。LED 光源因其光譜可以隨意搭配[7]，可對(duì)植物進(jìn)行有針對(duì)性的照射，滿足植物不同生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)光的需求; 且具有電光轉(zhuǎn)化效率較高、環(huán)保等明顯優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)受到很多農(nóng)企和大專院校實(shí)驗(yàn)室的青睞。但是，目前 LED 作為大棚植物補(bǔ)光光源在國(guó)內(nèi)田間生產(chǎn)應(yīng)用還處在試驗(yàn)研究階段，更缺乏可操作的技術(shù)規(guī)范。為此，在廣泛調(diào)研和前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上[8-10]，根據(jù)大棚草莓開花與結(jié)果期所需的光譜特點(diǎn)，以白光 ( 色溫 3000K) 為主光源，加入影響開花結(jié)果的紅光 ( 波長(zhǎng) 660nm) 和藍(lán)光 ( 波長(zhǎng) 450nm) 的比例; 設(shè)計(jì)制造了 T1 ( 白光 ∶ 紅光 ∶ 藍(lán)光= 1 ∶ 2 ∶ 1) 、T2 ( 白光 ∶ 紅光 ∶ 藍(lán)光= 1 ∶ 1 ∶ 1) 和 T3 ( 白光 ∶ 紅光 ∶ 藍(lán)光 = 1 ∶ 2 ∶ 0) 3 種不同光質(zhì)配比的功率為 36W 的 LED 燈管，開展了優(yōu)選 LED 光質(zhì)的大棚草莓補(bǔ)光試驗(yàn)。比較同一光照強(qiáng)度和同一補(bǔ)光時(shí)間下不同白紅藍(lán)光組合的 LED 補(bǔ)光對(duì)大棚草莓植株的生長(zhǎng)情況，分析 LED 補(bǔ)光對(duì)草莓果品產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

　　1 材料與方法 1. 1 試驗(yàn)材料

　　以 “紅顏”草莓為試材，在專業(yè)合作社草莓基地生產(chǎn)大棚內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)光種植試驗(yàn)。補(bǔ)光時(shí)間在草莓開花與結(jié)果期進(jìn)行，時(shí)間為 2021 年 1 月17 日—3 月7 日; 晴天6 ∶ 00—9 ∶ 00，15 ∶ 00— 18 ∶ 00，下雨天和陰天則全天補(bǔ)光。其余按正常棚室栽培管理澆水、追肥、管理。

　　1. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　種植大棚東西的寬度為 6m，高度為 2. 4m，南北長(zhǎng)度為 72m。試驗(yàn)組和對(duì)照組均設(shè)在同一個(gè)生產(chǎn)大棚內(nèi)，補(bǔ)光 試 驗(yàn) 組 ( T1、T2、T3 ) 和 不 補(bǔ) 光 對(duì) 照 組 ( T') 面積都為 6m×12m，分 6 個(gè)小區(qū)，各組間隔排列，即 T1 /T' /T2 /T' /T3 /T'。LED 燈管長(zhǎng)度為 180cm，功率為 36W，暗室中實(shí)測(cè)光照強(qiáng)度分布，見(jiàn)表 1，固定于高度可調(diào)節(jié)的鋼架上，保持 LED 燈距草莓正上方 10cm 處，使試驗(yàn)小區(qū)采光均勻，單位面積光照強(qiáng)度>38umol·m-2 ·s -1 ，觀察分析不同光質(zhì)的 LED 補(bǔ)光對(duì)調(diào)節(jié)草莓的開花與結(jié)果，控制植株?duì)I養(yǎng)與生殖生長(zhǎng)的效果。

　　1. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

　　1. 3. 1 不同光質(zhì) LED 補(bǔ)光對(duì)草莓植株生長(zhǎng)狀況的測(cè)定

　　從各試驗(yàn)小區(qū)和對(duì)照區(qū)各隨機(jī)選取 6 株草莓植株，用直尺測(cè)量株高; 隨機(jī)采收第 3 茬成熟果實(shí)，用天平稱取單果重，計(jì)算單株產(chǎn)量; 每株隨機(jī)選取 6 片葉，用游標(biāo)卡尺測(cè)量葉片長(zhǎng)與寬，取平均值; 葉綠素含量采用 SPAD-502plus 測(cè)定; 均重復(fù) 6 次，取平均值，分析不同光處理對(duì)草莓生長(zhǎng)的影響。

　　1. 3. 2 不同光質(zhì) LED 補(bǔ)光對(duì)草莓品質(zhì)影響的測(cè)定

　　果實(shí)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的測(cè)量，可溶性固形物含量用手持式折光儀測(cè)出; 用酸堿滴定法測(cè)定總酸; 用蒽酮比色法測(cè)定可溶性總糖含量; 用 2，6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定維生素 C 含量; 均重復(fù) 6 次，取平均值。

　　2 結(jié)果與分析

　　2. 1 不同光質(zhì) LED 補(bǔ)光對(duì)草莓植株生長(zhǎng)的影響

　　在相同 設(shè) 施 管 理 條 件 下，目 測(cè) 即 可 明 顯 發(fā) 現(xiàn)， LED 補(bǔ)光的草莓植株長(zhǎng)勢(shì)試驗(yàn)組比對(duì)照組好些，植株相對(duì)較健壯，葉色深綠。由表 2 可知，T1組比 T'組草莓的株高提高了 9. 8%，葉長(zhǎng)提高了 8. 0%，葉寬提高了 13. 2%。光合色素是植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在植物進(jìn)行光合作用過(guò)程中，光合色素主要承擔(dān)吸收和傳遞光能的作用。由表 2 可知，不同白紅藍(lán)比的 LED 補(bǔ)光對(duì)光合色素含量的影響差異明顯，補(bǔ)光處理的葉綠素總含量均顯著高于未進(jìn)行補(bǔ)光處理的情況， T1>T2>T3>T'，其中 T1比 T'提高了 11. 2%。可見(jiàn)，增加波長(zhǎng) 450nm 的藍(lán)光有利于草莓合成葉綠素，選用光譜組合白 ∶ 紅 ∶ 藍(lán)= 1 ∶ 2 ∶ 1 的在草莓開花與結(jié)果期進(jìn)行補(bǔ)光，對(duì)光合作用影響最大，最有利于草莓植株葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累。

　　2. 2 不同光質(zhì) LED 補(bǔ)光對(duì)草莓產(chǎn)量的影響

　　由表 3 可知，LED 不同補(bǔ)光處理下草莓果實(shí)的平均單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量均高于對(duì)照組，顯示出在草莓的開花與結(jié)果期，補(bǔ)光在一定程度上可以促進(jìn)果實(shí)成熟，提高草莓果實(shí)產(chǎn)量。在 3 種光質(zhì)中，以白 ∶ 紅 ∶ 藍(lán)= 1 ∶ 2 ∶ 1 的光譜組合補(bǔ)光更有利于提高大棚草莓產(chǎn)量。

　　從表 4 可知，不同光質(zhì)的 LED 補(bǔ)光，可溶性固形物、總糖均表現(xiàn)為 T1>T2>T3 >T'; 維生素 C 含量以 T3 處理差異明顯; 總酸含量相差不大。其中，可溶性固形物 T1高于對(duì)照處理 T'約 14. 6%，總糖含量 T1高于對(duì)照 T'約 13. 6%，維生素 C 含量 T3高于對(duì)照組 T'約 7. 2%; 說(shuō)明大棚草莓開花與結(jié)果期 LED 補(bǔ)光有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的貯存，對(duì)草莓果實(shí)的品質(zhì)有積極的促進(jìn)作用，白 ∶ 紅 ∶ 藍(lán) = 1 ∶ 2 ∶ 1 的光譜組合能有效提高果實(shí)總糖、固形物含量，改善果實(shí)品質(zhì)。

　　3 結(jié)論

　　根據(jù)大棚草莓開花與結(jié)果期所需的光譜特點(diǎn)，在光照強(qiáng)度和光照時(shí)間確定條件下，開展優(yōu)選 LED 光質(zhì)的大棚草莓補(bǔ)光試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，以白光 ∶ 紅光 ∶ 藍(lán)光= 1 ∶ 2 ∶ 1 補(bǔ)光時(shí)，最有利于大棚草莓植株的生長(zhǎng)，較多提高葉綠素含量; 最有利于果實(shí)品質(zhì)的改善，較多提高果實(shí)總糖和固形物含量。有必要進(jìn)一步研究光質(zhì)、光強(qiáng)與光照時(shí)間對(duì)大棚草莓開花與結(jié)果期的相互作用影響機(jī)理，以及大棚草莓 LED 補(bǔ)光生產(chǎn)成本、經(jīng)濟(jì)效益等方面的研究。