不同補光時長對草莓開花及產量品質的影響

岳高峰 王麗萍 韓志強

摘要：以草莓品種章姬為對象，利用LED光源對日落后草莓進行不同時長補光試驗，研究不同時長補光條件對草莓的生長及果實產量和品質的影響。結果表明，不同時長補光處理對草莓的植株生長、花期質量、開花數量、果實產量和果實品質都有顯著的影響。補光時長為6 h時，草莓植株生長發育狀況、花期、葉片葉綠素含量、果實產量和果實品質等指標均達到最佳，產生的社會效益和經濟效益最明顯。

關鍵詞：LED;光照;補光;草莓;品質;影響

中圖分類號： S668.401文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）18-0144-04

收稿日期：2019-09-18

基金項目：甘肅省自然科學科技基金（編號：2018J2037）;甘肅省臨夏州氣象局科技項目（編號：201804）。

作者簡介：岳高峰（1973—），男，甘肅臨夏人，碩士，工程師，主要從事氣象災害防御研究。E-mail：58541534@qq.com。

草莓（Fragaria ananassa Duchesne）為多年生草本植物，性喜光耐陰，目前在我國許多省份都廣泛種植。草莓屬于薔薇科（Rosaceae）草莓屬（Fragaria）多年生草本植物，因其外形鮮亮，果實甜美，香氣宜人和營養豐富而受到群眾喜愛，并享有“水果皇后”之美譽[1]。草莓除了作為一種時令果品被群眾所喜愛和推崇外，其藥用價值和社會經濟價值的前景同樣非常可觀。近年來，草莓因其生長周期短、掛果快、成熟早、成本低、經濟效益價值高而在全國的種植栽培面積不斷擴大，成為了設施農業中不可缺少的主力軍。在春節，大棚栽培草莓采摘上市，成為了最受歡迎的新鮮時令果品之一。

影響草莓生長發育及品質的因素較多，如溫度、光照、濕度、施肥、灌溉、生長調節劑使用等[2]。在冬春時節，我國北方普遍日照時數短，光照強度低，加之考慮經濟因素，塑料大棚膜體經過多年重復使用，逐年老化，透光性能下降，造成部分大棚設施草莓色澤黯淡、香氣不濃、口感欠佳和產量下降等問題。因此，冬春季光照不足成為影響大棚草莓品質的重要問題，研究發現采用人工補光措施，已成為提高大棚草莓質量的一種重要途徑。

光是影響植物生長發育不可缺少的重要環境因子，是植物進行光合作用的基礎保障[3]。光照對植物的光合特性、形態建成、果實營養及品質都起著決定性作用。光照主要通過不同光強、光質和光照時間調節植物的生長發育過程[4-5]。光照條件與草莓果實品質的優劣密切相關，成為影響草莓果實產量品質的重要環境因素。目前國內外關于光對草莓生長的影響研究多集中于光質對草莓的光合作用[6-8]、植株發育生長[9-11]和果實產量品質[12-15]的影響，而光周期對草莓生長的影響研究較少。光周期對植物的成花誘導和花芽分化具有顯著的調控作用[16-17]。如何利用光周期調控植株生長發育并改善果實產量品質則成為了設施農業發展最具有廣闊研究前景的一項重要技術。LED作為一種人工補光光源，在設施農業培育方面已得到廣泛應用。基于此，本研究通過選取LED光源，設計不同人工補光時長，對草莓的生長狀態、花期和果實品質進行試驗分析，以期為大棚設施草莓產量和品質的大幅提升提供科學支撐和參考依據。

1?材料與方法

1.1?試驗地點

試驗地點位于甘肅省臨夏縣北塬鄉百益現代農業科技示范園。示范園區位置為35°39′7″N，103°13′29″E，海拔高度為1 958 m，年平均氣溫為 6.8 ℃，年平均降水量為588.6 mm，年平均無霜期為137 d。

1.2?試驗材料

選取章姬草莓（Fragaria×ananassa cv. Akihime）作為試驗材料，于2018年9月至2019年6月在臨夏百益現代農業科技示范園設施大棚中進行試驗。人工補光光源選取30 W正白LED日光燈（深圳市瑞普杰光電有限公司）。葉柄直徑、葉片的縱徑和橫徑長度測量使用游標卡尺（桂林安一量具公司）。植株高度、葉柄長度測量使用普通卷尺。草莓果實質量測量使用英衡YH-A6002電子天平稱（無錫英衡電子有限公司）。草莓可溶性固形物含量測量使用WYA-ZT自動阿貝折射儀（上海光電光學儀器有限公司）。

1.3?方法設計

2018年9月下旬，選取匍匐莖上健壯的草莓幼苗在大棚中進行定植，按照大棚常規栽培種植方法進行苗期管理。2019年2月16日，將蛭石、珍珠巖、泥炭土與壤土按照體積比 1 ∶1 ∶1 ∶1進行混合作為培養基質，并選取長勢均勻且每株含5～6張復葉葉柄粗短的幼苗，移入塑料盆缽（盆高18 cm、直徑20 cm）中進行培育。每盆中定植苗4株，除正常澆灌外，每2周追施1次復合有機營養液（成都螯合生物技術有限公司）。保持大棚白天溫度在20～24 ℃，夜間8～12 ℃，相對濕度控制在50%～60%。每4盆設為1個區，共分6個區，3次重復。在每1區上方固定高度可調節的光照培養架（材質為普通鋼），將LED日光燈固定于光照培養架上，調整培養架高度保持LED燈距草莓上方80 cm處，每區設置1盞LED日光燈。

設計T0、T1、T2、T3、T4共5組補光處理，使用定時器自動控制時間。T0：不進行補光，只使用大棚自然光照;T1：17：00—19：00進行補光2 h;T2：17：00—21：00進行補光4 h;T3：17：00—23：00進行補光6 h;T4：17：00至第2日01：00進行補光8 h。從2月24日開始至4月15日，每3 d進行1次物候期觀測，每 7 d 進行1次生長參數測量，觀測時間為08：30—08：45，記錄草莓生長形態和發育變化。

1.3.1?草莓生長過程測定

在草莓出現花序后，開始連續測量其株高、葉柄、葉片和葉綠素參數，連續觀測記錄出現的一級和二級花序數量。在草莓成熟后，采摘果實并測定果實的品質參數。

1.3.2?草莓葉片光合色素測定

采用乙醇丙酮浸提比色法測定草莓葉片光合色素含量，并參考Lichtenthaler等的方法[18-19]測量葉片中葉綠素a和葉綠素b的含量。

1.3.3?草莓果實品質測定

參照《水果、蔬菜制 品可滴定酸度測定方法》（ISO750-1981標準）對草莓果實可滴定酸度進行測定。使用WYA-ZT自動阿貝折射儀測定草莓果實可溶性固形物含量。參照Bradford的方法[20]測定果實蛋白質含量。通過計算可溶性固形物與可滴定酸含量的比值得到固酸比值。參照趙世杰的考馬斯亮藍法[19]對果實可溶性蛋白質含量進行測定。參照王學凱的二氯靛酚比色法[21]對果實維生素C含量進行測定。

1.4?數據處理

使用Excel 2010和SPSS 21對數據進行處理和分析。

2?結果與分析

2.1?不同補光時長對草莓生長狀況的影響

由表1可以看出，在草莓發育生長期間，隨著補光時間的延長，草莓的植株高度、葉柄長度、葉柄直徑和葉片的縱橫長度均有顯著增加。植株高度和葉柄長度在T4達到最大;葉柄直徑和葉縱徑長度在T3時達到最大;而葉橫徑長度在T3和T4處理下差異不顯著。

2.2?不同補光時長對草莓花期的影響

不同補光時長處理對草莓的一級和二級花序中開花數量的影響差異明顯（表2、表3）。由表2可知，不同補光處理中，在花芽分化后最先達到花序顯露期的分別為T3和T4，而T0最晚，T1、T2介于T0和T3之間，且T2比T1提前3 d;而始花期、終花期、變色期和成熟期，時間從早到晚排列為T3>T4>T2>T1>T0。一級和二級花序開花數量從多到少排列為T3>T4>T2>T1>T0（表3）。在1周后觀測，T3和T4處理開花數量相等，但2周以后，在開花數量上T3處理比T4處理占有優勢。

2.3?不同補光時長對草莓葉片葉綠素含量的影響

通過分析不同補光處理對草莓葉片葉綠素含量的影響可以看出，不同補光處理時長對葉綠素含量影響也存在較大差異（表4）。隨著補光時間的延長，葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量呈現出先增后減的趨勢。其中補光 6 h 的T3處理對草莓葉片總葉綠素含量的影響最顯著（葉綠素總含量為 2.61 mg/g）。不同補光處理葉片葉綠素含量從高到低依次排列為T3>T4>T2>T1>T0。葉綠素a、葉綠素b含量的變化趨勢與總葉綠素變化保持一致。葉綠素a/葉綠素b從高到低的補光處理排序為T1>T0>T2>T3>T4。

2.4?不同補光時長對草莓果實產量的影響

表5數據顯示，不同補光處理下草莓平均單果質量、最大單果質量、單株產量和果實的縱橫徑均得到了提高，呈現出先增后減的趨勢，并在T3處達到最大。與T3相比，T4處理下果實產量出現了小幅下降，最大單果質量和單株產量，分別減少了

2.5?不同補光時長對草莓果實品質的影響

可滴定酸、可溶性固形物、蛋白質和維生素C的含量是衡量植物果實品質及口感的重要指標[22]。從表6可以看出，不同補光處理下，可滴定酸、可溶性固形物和維生素C的含量均隨補光時長的延長而增長，至T3達到最高，之后有小幅下降。而固酸比也保持了同樣的變化趨勢。果實的蛋白質含量T0處理最高，隨著光照時間的增長，果實中蛋白質含量呈現出減少趨勢，在T4處理最小。因此，通過改善和延長光照時長可提高植物果實產量和品質[23-24]。

3?討論與結論

光是植物生長發育過程中重要的外部環境因子，不同的光周期對植物生長的影響是一個很復雜的過程[25]。我國處于北半球，在冬春季普遍存在日照短、光照強度弱的特點，這對大棚種植的冬春季草莓果實的產量、色澤、口感和品質均造成了很大影響。供試的章姬草莓為典型的設施栽培品種，主要在冬春季節上市。而在日落之后，對大棚種植草莓進行LED光源補光處理，能夠顯著加快草莓植株生長和花期的提前，同時果實的產量和品質也得到了顯著提升。

試驗結果顯示，在日落后延長人工補光2、4、6、8 h，對草莓植株生長的影響十分顯著，隨著補光時間的延長，草莓的植株高度、葉柄長度、葉柄直徑和葉片的縱橫長度均有顯著增加。草莓的植株高度、葉柄長度在補光8 h達到最大;葉柄直徑和葉片的縱徑長度在補光6 h達到最大;葉橫徑長度在8 h和6 h補光處理無明顯差別。人工延長補光2、4、6、8 h對草莓的花期同樣影響顯著。在延長補光6 h處理下，初花期出現最早，且一、二級花序中花的數量也為最多，而延長補光至8 h對花期的開放和開花數量均產生了不利影響。在植物進行光合作用過程中，光合色素主要承擔吸收和傳遞光能的角色[26]。不同補光時長對草莓光合色素含量的影響差異明顯，補光處理的葉綠素總含量均顯著高于未進行補光處理的情況，這與劉慶進行試驗研究得出結論[27]相一致。隨著補光時間的延長，葉綠素含量持續升高，補光6 h處理中草莓葉片總葉綠素含量最高。而葉綠素a與葉綠素b的含量變化趨勢與葉綠素總含量變化趨勢保持一致。

不同補光處理下草莓的產量呈現出先增長后減少的趨勢，平均單果質量、最大單果質量、單株產量和果實的縱橫徑均在T3處理中達到最大值。而延長光照8 h果實產量出現了小幅下降。可滴定酸和可溶性固形物含量直接影響著草莓的口感，維生素C是草莓果實中重要的組成成分，它是一種天然抗氧化物質成分[28]。延長補光時長，對果實的可滴定酸、可溶性固形物和維生素C的含量影響顯著，隨著補光時長的延長，果實品質參數在T3達到最高，之后有明顯下降。果實的固酸比也保持了同樣的變化趨勢，即先升后降，在6 h補光處理下質量達到最佳。果實的蛋白質含量在T0處理達到最大值，而隨著光照時間的延長其含量反而呈下降趨勢。

使用LED光源對冬春季大棚種植草莓在日落后進行延長補光，試驗對比發現，補光6 h的處理為最優補光時長，可顯著促進章姬草莓的植株莖、葉的生長發育，花期提前，并且一級和二級花序中花的數量顯著提升;促進光合色素的含量，同時對果實的品質也有顯著促進作用，其中果實的平均質量、大小及果實可滴定酸度、固形物、維生素C、蛋白質含量均有顯著增加。這與鐘霈霖等學者發表的光周期對草莓植株生長發育及果實產量品質的影響研究結論[2，9，15，27]相一致。

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