不同補光時長對日光溫室番茄生長、產量及品質的影響

王舒亞 呂 劍郁繼華金 寧 金 莉 劉曉奇 魏守輝 高 峰

（甘肅農業大學園藝學院，甘肅蘭州 730070）

光是植物生長發育過程中最重要的環境因子，同時也是植物物質和能量代謝的基礎，影響著光合產物的積累和產量的形成，光與激素信號、糖信號一同調節植物的一些代謝過程（李承志 等，2001；李德全 等，2004；齊連東，2006）。光還參與植物種子萌發、莖葉生長、葉綠素合成、誘導花開放和果實生長整個過程（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，營養豐富，風味獨特（鄭新 等，2010）。日光溫室是我國北方地區冬春季節主要蔬菜生產設施類型（曹陽，2009），光照是日光溫室內作物進行光合作用、形成溫室內溫度和濕度條件的能源（謝景 等，2012）。番茄為喜光植物，同時也是北方日光溫室越冬蔬菜的主栽種類。但北方地區冬春季節光照時間短、春季陰雨天氣多、光照強度大于30 000 lx的平均時間為4.5 h（祁光斌 等，2016；祁娟霞 等，2016），容易造成幼苗徒長、落花落果嚴重、果實發育緩慢、病蟲害多發等情況，從而導致作物減產（王洪安，2011；郝東川和司雨，2012；趙根 等，2013）。

在日光溫室栽培中，補光是緩解光照時間不足的有效手段。通過補光處理，改善作物生長發育的光環境條件，可以有效促進作物生長發育、品質改善和產量的形成（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 作為溫室補光中最理想的光源，其優勢主要體現在它可以根據植物生長發育的需求精準地調制光強、光質和光周期等；并且LED為冷光源，節能、環保、體積小、重量輕、壽命長且光源裝置多樣化，有很廣泛的應用環境，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發育過程（劉文科，2016）。本試驗在日光溫室條件下，以LED植物生長燈為光源，研究不同補光時長對番茄生長發育、產量及品質的影響，以期為溫室補光技術的研究和發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2017年11月至2018年6月在甘肅省酒泉市肅州區總寨非耕地農業產業園區日光溫室內進行。供試番茄品種為酒泉綠之源現代農業育苗中心提供的綠源99。LED光源為深圳厚屹節能技術有限公司生產的HY-115CM-36×3W-RB型紅藍光（R∶B=7∶2）LED植物生長燈，額定功率108 W。

采用基質袋栽培，2017年11月12日定植，12月15日開始補光處理。共設置4個處理，分別為補光1 h（A）、2 h（B）、3 h（C），以不補光為對照，單因素區組設計，每處理6次重復，每重復按“S”形選取18株植株測定相關指標，于12月15日進行第1次指標測量，以后每10 d測量1次，共測量5次，至2018年3月20日補光結束。

1.2 補光設置

如圖1所示，光源設置在作物行間（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進行調整，保證各處理番茄植株冠層上方的補光光強為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，共計使用光源90根。每處理之間設置3槽保護行防止處理間相互影響。日光溫室蓋簾時間為17：55，補光控制系統開始補光的時間設為18：00。

圖1 補光設置示意圖

1.3 測定指標

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

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel、SPSS 19.0及Origin 9.0軟件對數據進行統計分析并作圖，顯著性分析采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 不同補光時長對番茄生長的影響

圖2 不同補光時長對番茄株高的影響

2.1.1 不同補光時長對番茄株高的影響 從圖2可以看出，補光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 不同補光時長對番茄莖粗的影響 從圖3可以看出，補光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%；補光30 d后，A、B、C處理的莖粗均與CK差異顯著；補光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 不同補光時長對番茄葉片數的影響 由圖4可以看出，補光0～40 d，各處理番茄葉片數均無顯著差異。在補光30 d和40 d時，葉片數從大到小依次為處理B＞A＞C＞CK。

圖3 不同補光時長對番茄莖粗的影響

圖4 不同補光時長對番茄葉片數的影響

2.1.4 不同補光時長對番茄葉面積的影響 由圖5可以看出，補光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%；補光20 d和30 d后，B、C處理葉面積均顯著大于CK；補光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 不同補光時長對番茄葉面積的影響

2.2 不同補光時長對番茄植株干、鮮質量及根冠比的影響

植株干、鮮質量在一定程度上說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協調的重要指標（陳曉遠 等，2003）。從表1可以看出，C處理番茄地上部鮮質量、地上部干質量、全株干質量均較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 不同補光時長對番茄干、鮮質量及根冠比的影響

2.3 不同補光時長對番茄產量的影響

表2反映了不同補光時長下番茄產量組成的差異。單株結果數、單果質量和產量的排序均為處理C＞B＞A＞CK。其中C處理單株結果數較CK顯著提高7.1%；B、C處理單果質量分別較CK顯著提高12.4%、14.1%；C處理產量較CK顯著增產7.0%；其余各處理之間差異不顯著。

表2 不同補光時長對番茄產量的影響

2.4 不同補光時長對番茄品質的影響

VC和糖酸比是衡量番茄果實品質和口感風味的重要指標。從表3可以看出，C處理番茄果實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；各處理的有機酸含量無顯著差異。

2.5 不同補光時長對番茄經濟效益的影響

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

表3 不同補光時長對番茄品質的影響

表4 不同補光時長對番茄經濟效益的影響（以667 m2計）

3 結論與討論

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

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

與CK相比，補光3 h顯著增加了番茄植株地上部的鮮質量、干質量和全株干質量。此外，補光3 h能顯著提高番茄的單株結果數、單果質量和總產量，其中總產量增加了7.0%，且提高了經濟效益。同時補光3 h還能顯著提高番茄果實中VC含量、可溶性糖含量和糖酸比，這與王洪安（2011）、趙玉萍等（2010）的研究結果一致。可見補光3 h可以顯著提高番茄的產量和品質，改善番茄果實的風味和口感。

綜合各項指標來看，補光3 h可以作為西北地區日光溫室越冬番茄補光時長。但光源的布置密度和位置是否可進一步優化調整，降低補光成本，有待進一步研究。