不同補光方式對大棚草莓生產的影響

程芳芳 李紅衛 余輝 劉偉斌 李豪 李榮

摘要：河南地區冬春季節，由于陰、雨、雪、霧、霾等天氣的影響，大棚內光照不足的現象較為嚴重，影響草莓產量和品質。本研究在大棚草莓生產基地進行補光試驗，選取高壓鈉燈和LED植物生長燈，觀測不同補光方式對大棚草莓營養生長、葉綠素含量、產量和糖度的影響，結果表明：2種補光方式對棚內增溫都有效果，高壓鈉燈增溫效果更為明顯；2種光源對草莓株高、葉片長和葉片寬均無明顯影響；2種光源對增加草莓植株葉綠素含量均有明顯效果，與對照相比，均達極顯著水平；2種光源補光后，草莓可溶性固形物含量與對照相比均有提高，高壓鈉燈補光后增加效果更為顯著。

關鍵詞：大棚；草莓；補光；葉綠素；可溶性固形物含量；產量

中圖分類號：S627文獻標志碼：A論文編號：cjas19040025

基金項目：中國氣象局/河南省農業氣象保障與應用技術重點開放實驗室開放研究基金項目“不同補光方式對大棚草莓產量和品質的影響及經濟效益分析研究”（AMF201710）。

Effect of Supplementary Lights on Strawberry Production in Greenhouse

Cheng Fangfang1，2， Li Hongwei2， Yu Hui2， Liu Weibin3， Li Hao3， Li Rong2

（1CMA/ Henan Key Laboratory of Agrometeorological Ensuring and Applied Technique， Zhengzhou 450012， Henan， China；

2Zhengzhou Meteorological Bureau， Zhengzhou 450012， Henan， China；

3Dengfeng Mount Song Meteorological Station， Dengfeng 452470， Henan， China）

Abstract： During winter and early spring， sunlight deficiency greatly influences the yield and quality of strawberry in Henan Province， mainly resulting from less sunshine weathers such as cloud， rain， snow， fog， haze and so on. In this study， the high pressure sodium lamp and the LED lighting were selected for supplementary light test in a strawberry production base. The effects of different ways of light supplement on vegetative growth， chlorophyll content， yield and fruit sugar content of strawberry were observed. The results showed that the two ways of light supplement had effect on temperature increase in greenhouse， and the effect of high pressure sodium lamp was more obvious. There was no significant effect of the two light sources on strawberry plant height， leaf length and leaf width. Both light sources had significant effect on increasing the chlorophyll content of strawberry plants， which reached extremely significant level compared with the control. The soluble solid content of strawberry was higher than that of the control after light supplement with two light sources， and the effect was more significant with high pressure sodium lamp.

Keywords： Greenhouse； Strawberry； Supplementary Light； Chlorophyll Content， Soluble Solid Content； Yield

0引言

草莓為喜光植物，若光照不足，植株生長發育受阻，嚴重影響草莓產量和品質[1]。河南冬春季節，由于陰、雨、雪、霧、霾等天氣的影響，大棚內光照不足，嚴重影響草莓正常生長。例如，從2015年11月6日起，鄭州地區出現了持續近1個月的陰雨（雪）寡照災害天氣，致使草莓生長受阻，發育遲緩，上市時間推遲，產量下降，品質較差，種植戶遭受到嚴重的經濟損失。

關于光照對草莓影響的研究，相關學者主要從寡照脅迫[2-5]、影響機理[6-8]、大棚補光[9-14]3個方面進行研究。其中從寡照脅迫角度對草莓影響的研究較多，如張廣華[15]研究了弱光、低溫脅迫對草莓光合作用的影響，劉衛琴等[16]研究了遮陰對草莓光合作用以及葉綠素熒光特性的影響。也有從影響機理層面進行的研究，如徐凱[17]研究了不同光質對草莓生長結果、干物質分配、糖分、有機酸含量以及酶活力等的影響。關于補光對大棚草莓的影響近年來也有部分學者做了相關的研究。2011年鐘霈霖等[18]通過實驗室人工環境，研究了貴州特殊區域下光照強度對草莓品質的影響，認為光照強度的改變可顯著影響草莓品質，并試驗得出提高草莓果實綜合品質的適宜光強范圍；2015年劉慶等[19]在人工氣候室里進行了不同光質LED光源對草莓光合特性、產量及品質影響的研究，認為紅/藍/黃光處理最有利于增加光合色素含量，提高果實產量，促進部分品質改善；2015年陳善飛等[20-21]在寧波進行了大棚草莓補光光源的研制及補光種植試驗，采用高壓鈉燈在草莓生產棚進行補光，認為高壓鈉燈能有效促進草莓植株的高度和葉片的生長，提早果實采收期，顯著提高草莓的品質和產量，紅光占比較高的鈉燈補光效果更顯著；2016年況覓等[22]在草莓生產棚用LED燈補光，認為LED燈可使草莓莖粗、株高、果實大小顯著提高，縮短生育期，是一項增產增收的實用技術；2013年日本Kota HIDAKAI等[23]選擇LED和日光燈2種燈型在草莓大棚進行補光試驗，認為與日光燈相比，LED燈對草莓葉片凈光合速率、產量、可溶性固形物含量的影響更大；2013年挪威Rolf Nestby等[24]選用了2種LED燈對大棚草莓進行補光，認為當棚內光合有效輻射小于400μmol/（m2·s）時進行補光，對草莓產量和品質的提高效果明顯；2014年Nelson等[25]對高壓鈉燈、LED、陶瓷金屬鹵燈、日光燈4種燈型共22種燈的光子轉換效率進行了分析研究，認為其中2種高壓鈉燈和2種LED燈光電轉換效率最高，其他燈型都較低，而且這4種燈型光電轉換效率都遠高于傳統的高壓鈉燈，并進行了成本計算，認為只考慮初始安裝成本和電費的情況下，LED燈是高壓鈉燈的2.3倍。

本研究在進行廣泛調研的基礎上，選擇高壓鈉燈、LED植物生長燈、反光膜對大棚草莓進行補光，比較分析不同補光方式對大棚草莓生長狀況、產量和品質的影響，以期提升設施農業生產的科技含量和經營水平，避免或減輕寡照災害給大棚草莓生產帶來的損失。

1材料與方法

1.1試驗地點、時間

試驗在河南省鄭州市禾潤農業科技有限公司大棚草莓生產基地進行，位于河南省登封市盧店鎮盧東村，是中國農業科學院鄭州果樹研究所草莓研究合作基地，是一家集科研、生產、銷售、技術服務于一體的規模化專業型農業科技公司。

試驗于2017年12月—2018年2月在該基地的12號、13號和14號大棚內進行。

1.2大棚基本數據資料

大棚為三墻一坡、朝向正南，每個大棚占地面積均為867 m2，棚內東西長80 m、南北寬8 m，面積640 m2，實際種植面積560 m2，靠北墻邊為行走小路。

1.3試驗設計

12號棚采用100 W的LED燈補光、后墻懸掛反光膜，13號棚采用400 W的高壓鈉燈補光、后墻懸掛反光膜，14號棚為對照棚，不采取任何補光措施，自然光照條件下生長。

根據光源特點和廠商建議，LED燈懸掛高度1.5 m，雙排設計，兩排間距為3.0 m，每排15盞，共30盞燈，燈間距為5.0 m，2排燈交錯排列（圖1）；高壓鈉燈懸掛高度2.5 m，單排設計，共16盞燈，燈間距5.0 m（圖2）。

1.4試驗相關情況說明

3個棚內種植同一草莓品種‘寧玉’，3個大棚按編號順序陸續進行草莓移栽，2017年9月上旬12號棚開始定植移栽，至9月中旬14號棚移栽完成。

2017年12月14日完成照明燈具的布置，懸掛反光膜，并進行株高、葉片長、葉片寬、葉綠素含量、可溶性固形物含量、單株果數、單株果重等基礎數據的觀測。

1月27日后，12號棚、13號棚因為部分草莓植株陸續出現了萎蔫、死苗情況，將反光膜撤掉。

2月下旬12、13號棚第1茬果采摘期基本結束，14號棚第1茬果采摘期在3月上旬基本結束。

陰天8：00—16：00每天補光8 h，晴天或多云天氣7：00—8：00、17：00—20：00每天補光4 h。

1.5光源特點介紹

據燈具生產廠家的產品介紹資料，LED燈主要光譜范圍420～800 nm（圖3），藍、紅光波峰分別為450、660 nm，中間添加有綠光波段；高壓鈉燈是模擬太陽光，接近太陽光譜，是連續光譜。

2結果與分析

2.1增溫效應

2018年1月4日鄭州市普降大到暴雪，登封降雪量8.1 mm，室外最低氣溫-7.9℃（5日02：00），同時次觀測14號對照棚內氣溫為3.5℃，12號棚內（LED燈）氣溫5.5℃，13號棚內（高壓鈉燈）氣溫8.0℃（表1）。由此可以看出，2種燈加光對棚內增溫都有效果，高壓鈉燈增溫效果更為明顯，可以避免強降溫對大棚草莓造成凍害。

2.2不同補光方式對大棚草莓植株營養生長的影響

由于移栽時間有差異，12號棚草莓移栽較早，因此從表2可以看出，在2017年12月14日觀測的基礎數據中，12號棚草莓的株高、葉片長、葉片寬均好于其他 2個棚。補光后，12號和13號棚草莓株高反而沒有對照棚的高，這可能與草莓生長過程中不斷的整支、修剪有關系，植株個體間差異較大，這也說明補光對草莓株高無明顯影響；從表2還可以看出，補光對草莓植株葉片長、葉片寬均無明顯影響。

2.3不同補光方式對大棚草莓植株葉綠素含量的影響

從表3可以看出，采用2種燈補光后，草莓植株葉片葉綠素含量均明顯高于對照，經方差分析和顯著性檢驗，發現補光21天后，12號棚和13號棚的草莓植株葉片葉綠素含量與14號棚相比，均達極顯著水平，說明2種光源補光對增加草莓植株葉綠素含量均有明顯效果；2種光源之間的效果差異不顯著。

2.4不同補光方式對大棚草莓產量的影響

由表4可以看出，2個加光處理對草莓產量的影響不大，13號棚的單株果數和單株產量反而比對照棚低。分析原因，一是與12號棚、13號棚草莓植株出現萎蔫、有死苗情況發生有關，二是由于研究使用生產棚而非純試驗棚，管理不是非常嚴格，可能會受顧客采摘、疏果等因素的影響，從而造成觀測產量偏差。

2.5不同補光方式對大棚草莓可溶性固形物含量的影響

2種光源補光后，草莓可溶性固形物含量與對照相比均有提高，除了12號棚LED燈補光42天后可溶性固形物含量與對照相比差異不顯著，其余處理與對照相比均達極顯著水平；13號棚高壓鈉燈補光后可溶性固形物含量高于12號棚，但差異不顯著（表5）。

3結論與討論

2種補光方式對草莓株高、葉片長和葉片寬均無明顯影響；2種光源補光對增加草莓植株葉綠素含量均有明顯效果，與對照相比，均達極顯著水平；2種光源補光后，草莓可溶性固形物含量與對照相比均有提高，高壓鈉燈補光后可溶性固形物含量增加效果更為顯著。

高壓鈉燈模擬太陽光，接近太陽光譜，是連續光譜，試驗表明，與LED燈相比，高壓鈉燈增溫效果更為明顯，可以避免強降溫對大棚草莓造成凍害。

在反光膜使用中，發現在有陽光的午后，反光膜附近溫度較高。有研究表明，當氣溫超過32℃時，草莓生長受到抑制，葉片會出現灼傷或焦邊，果實急劇受熱不能正常膨大著色，果個變小、果形不正、硬度下降，極易出現“僵果”現象。本試驗中，12號棚、13號棚恰巧出現了草莓植株萎蔫、死苗現象，邀請中國農業科學院鄭州果樹研究所草莓專家進行了現場調查分析，專家認為可能與草莓根腐病有關，主要可能是土壤處理不到位造成的。充分考慮了棚主的意見后，為穩妥起見，將反光膜撤掉。

研究表明，寡照7天以上會對草莓植株葉片的光合參數、葉綠素含量、坐果數、糖分等產生顯著影響，對草莓植株造成不可逆損害[1]。結合本試驗的初步研究結論，作者認為，補光的主要作用一方面在于可以提高草莓葉片的葉綠素含量，保證其旺盛生長，還可以提升草莓品質，另一方面更重要的作用在于發生低溫、寡照災害性天氣時，可以有效抵御災害，幫助其度過危險期，保證草莓的正常生長，避免發生嚴重損失，從而達到防災減災的目的。

受到試驗條件的制約，未能詳細完整地進行關于補光對產量的影響、反光膜的作用、完全無自然光極端情況下加光的作用等方面研究。

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