不同颜色棚膜对甜椒生物量积累及养分吸收分配的影响

田发明,米庆华,孙娜,魏珉*,王秀峰,杨凤娟,李岩

1.山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安2710182.山东农业大学科技处,山东泰安271018



不同颜色棚膜对甜椒生物量积累及养分吸收分配的影响

田发明1,米庆华2,孙娜1,魏珉1*,王秀峰1,杨凤娟1,李岩1

1.山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安271018
2.山东农业大学科技处,山东泰安271018

摘要:分别以紫色、蓝色、红色和无色（对照）棚膜覆盖拱棚，在相近光强条件下，研究光质对甜椒生物量积累及养分吸收分配的影响。结果表明，红膜提高了甜椒干重，蓝膜则使之降低，紫膜和对照无差异；果实占总干物重的比例以红膜最高，根、茎和叶片比例则以蓝膜最高；甜椒植株各器官氮含量均以蓝膜最高，磷含量以紫膜最高，有色膜覆盖提高茎中钾含量，但对果实中磷、钾含量影响不大；红膜显著提高甜椒植株氮、磷、钾吸收总量，蓝膜降低了根系、叶片和果实中氮、磷、钾吸收总量以及果实的分配率，但增加了其在叶片中的分配率。

关键词:甜椒;有色薄膜;干物质;矿质营养

光是植物生长发育不可缺少的环境因子，它不仅是光合作用的能源，还以环境信号的形式作用于植物，调节其生长发育和形态建成[1,2]。不同光质对植物的光合作用、物质积累和运转分配有较大影响。王绍辉等[3]研究表明，补充红光能提高黄瓜叶片光合速率，并促进碳同化，加速光合产物向其它器官转运。张瑞华等[4]研究表明，与蓝光相比，红光可增加生姜叶片叶绿素含量，提高光合速率和干物质积累。与此同时，光质还影响植物对矿质元素的吸收和分配。杨晓健[5]研究发现，蓝光提高了青蒜苗叶片和假茎中氮、磷和钾含量；Aphalo和Lehto研究发现[6]，远红光可促进松树幼苗针叶中氮、钾的积累和茎中氮的积累。

设施栽培中的光质调控可以通过两种途径，人工补光和透明覆盖材料[7-9]，通过透明覆盖材料调节光环境是简单而有效的途径。不同颜色塑料薄膜可以改变设施内的光强和光谱构成，对作物生长发育产生影响[10-12]。徐师华等[13]研究表明，不同有色膜的光辐射以黄膜较高，蓝膜较低，黄膜提高了红橙光透过率，增加黄瓜产量，蓝膜则降低了红橙光透过率，造成减产；胡阳等[14]研究表明，和无色膜相比，有色膜降低了总透光率，改变了膜下光谱组成，红膜增加草莓单株产量和单果重，蓝膜则降低单株产量。甜椒是我国和世界设施栽培的主要蔬菜之一，不同光质对甜椒生长发育和产量品质有较大影响[15-18]。然而，关于光质对甜椒生物量积累及养分吸收分配影响的研究报道较少。为此，本试验通过覆盖不同颜色棚膜探讨光质对甜椒生物量积累和养分吸收分配的影响，以期为设施光质调控和甜椒优质高产栽培提供理论依据，并为甜椒专用膜研制奠定基础。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试甜椒品种为‘红罗丹’。

1.2试验处理

试验于2012年9～12月在山东农业大学园艺实验站进行。采用有机基质槽栽（槽间距80 cm，宽40 cm，深20 cm），基质由发酵腐熟的稻壳、牛粪和鸡粪混配而成，采用滴灌进行浇水和施肥。选取6片真叶的甜椒幼苗于9月5日定植，行距30 cm，株距35 cm。

试验共设4个处理，分别用红色膜（R）、蓝色膜（B）、紫色膜（P）及无色膜（CK）覆盖拱棚（南北走向，跨度5.3 m，长度6.5 m，脊高2.0 m），薄膜由济南永发塑料厂生产（原料为PE，厚度0.1 mm）。利用不同目数的透明纱网调节拱棚内光强到相近水平。其他田间管理一致。

1.3测定项目与方法

1.3.1光谱特性测定不同薄膜的透射光谱采用UnispecTM光谱分析仪测定，测定波长300～100 nm，采样间隔3.3 nm，扫描集成时间4 ms。

1.3.2甜椒生物量测定于11月30日，每处理随机选取3株处于结果期的植株，分解各器官，105℃下杀青20 min，70℃烘干至恒重，称量干重。

1.3.3植株N、P、K含量测定取甜椒各器官干样，研磨，过60目筛，浓硫酸和过氧化氢消化，用凯氏定氮法测定氮含量，用钼锑抗比色法测定磷含量，用火焰光度法测定钾含量[19]。

1.3.4数据处理应用DPS7.05软件进行数据分析，用Excel2010软件作图。

2　结果与分析

2.1不同颜色棚膜的透射光谱

图1　不同颜色棚膜的透过光谱Fig.1 The permeation spectrum of different color films

由图1可以看出，不同颜色棚膜的透过光谱在400～800 nm波段有较大差异，小于400 nm或大于800 nm区域，透过光谱曲线基本重合，无明显差异。对不同颜色棚膜透过光谱进行分析可以看出（表1），紫膜、蓝膜和红膜在紫光、蓝光和红光区段的透射比率分别比对照均有提高，且差异显著；

表1　不同颜色棚膜透射光谱比率（%）Table 2 Ratio of representative irradiance spectrum of different color films

三种有色膜均提高了近紫外线的透过率；蓝膜提高了紫光到绿光波段的透射率，降低了黄光到远红光波段的透射率；紫膜提高了蓝光和远红光的透射率，降低了绿光到橙光波段的透射率；红膜提高了橙光到远红光波段的透射率，降低了蓝光和绿光的透射率。

2.2不同颜色棚膜对甜椒生物量积累和分配的影响

图2　不同颜色薄棚膜对甜椒各器官物质积累和分配的影响Fig.2 Effectsofdifferentcolorfilmsonthebiomassaccumulationanddistributionindifferentorgansofsweetpepper

由图2可知，红膜覆盖下甜椒植株的干重以及各器官的干重均为最大，紫膜与无色膜无显著差异，蓝膜覆盖下干物质积累最少；红膜覆盖下的植株干重比无色膜增加23.08%，蓝膜覆盖则降低了33.07%。红膜覆盖提高了果实占植株干重的比例，分配比率高达39.56%，但降低了根部所占比例；蓝膜处理则降低了果实占植株干重的比例，只有32.52%。

2.3不同颜色棚膜对甜椒养分吸收和分配的影响

2.3.1对养分含量的影响由表2看出，不同颜色棚膜对甜椒各器官中养分含量的影响较大。根、茎、叶和果实中的氮含量均以蓝膜覆盖最高，其次是紫膜；与对照相比，红膜显著提高了茎中氮含量，但降低了果实中氮含量。植株各器官的磷含量均以紫膜最高，蓝膜次之，无色膜最少，但与红膜差异不显著；不同颜色棚膜对果实中磷含量的影响较小。有色棚膜提高了甜椒茎中钾含量，红膜提高了叶片中钾含量，紫膜则降低了根系中钾含量；不同颜色棚膜对果实中钾含量的影响较小。

表2　不同颜色棚膜对甜椒各器官氮、磷、钾含量的影响Table 2 Effects of different color films on N, P and K contents in different organs of sweet pepper

图3　不同颜色棚膜对甜椒各器官氮、磷、钾吸收总量及分配的影响Fig.3 Effects of different color films on N, P and K uptake amount and distribution in different organs of sweet pepper

2.3.2对养分吸收总量及器官分配的影响图3所示，不同颜色棚膜覆盖下甜椒单株的氮、磷、钾吸收总量均以红膜最高，紫膜次之，蓝膜最小；红膜下甜椒植株的氮、磷、钾吸收总量分别达到1325.33mg、380.15 mg和1792.34 mg，分别比无色膜增加19.08%、23.15%和30.80%，蓝膜处理则分别比无色膜减少19.05%、30.58%和32.97%。红膜显著增加了甜椒各器官的养分吸收量，紫膜下各器官养分吸收量也高于对照，蓝膜则显著降低了各器官的养分吸收量。

与无色膜相比，红膜和蓝膜增加了茎和叶片中氮的分配率，降低了果实中的分配率，紫膜则影响较小；有色棚膜对根系氮分配率无显著影响。蓝膜提高了叶片中磷的分配率，降低了果实中的分配率；红膜和紫膜对各器官中磷的分配比例无明显影响。紫膜和红膜降低了根部钾的分配率，对地上部钾的分配率影响较小；蓝膜提高了叶片中的比例，但降低了果实中的比例。

3　结论与讨论

不同光质对植物生长、干物质积累和分配的影响较大。杜洪涛等[16]研究表明，黄光和红光下彩椒干物质积累量较多，绿光和蓝光下较少；张立伟等[17]研究表明，红光增加了香椿幼苗的干物重，蓝光下则减少；王绍辉等[3]研究表明，补充红光和蓝光增加黄瓜光合产物积累，红光促进光合产物向根和果实的分配，蓝光增加了茎和叶的分配。本试验亦得到相近的结果：蓝膜促使甜椒将更多的同化物质分配到营养器官，不利于产量形成，而红膜则有利于增加产量。

光质影响作物对矿质营养的吸收，目前研究较多的是光质对氮吸收和同化的影响。蓝光可提高烟草叶片总氮含量[18, 19]，提高水稻黄化幼苗的硝态氮含量，而红光下则降低[20]。本试验中，蓝膜显著提高了甜椒各器官中氮含量，而红膜则使之降低，这可能与蓝膜提高了蓝光的透射率而红膜则使之降低有关；也可能是蓝膜下甜椒生长量小而造成的“浓缩效应”。关于光质对植物磷、钾吸收和分配的影响研究较少。本试验结果表明：紫膜和蓝膜提高了根、茎和叶片的磷含量，有色棚膜提高了甜椒茎中钾含量，红膜提高了叶片中钾含量，紫膜则降低了根系中钾含量，这是否与不同光质影响磷、钾同化过程中相关酶的活性有关尚需进一步探讨。虽然蓝膜和紫膜提高了甜椒各器官氮和磷的含量，但由于植株干物质积累量较红膜少，所以氮、磷、钾的吸收量仍以红膜最高。

综上所述，红膜覆盖可促进甜椒干物质积累及向果实的分配，提高了对氮、磷、钾养分的吸收，为提高产量奠定了基础。红膜可作为甜椒设施栽培光环境调控的一种手段，但红色深浅是否会产生不同影响有待进一步探讨。

参考文献

[1]李德全,赵会杰,高辉远.植物生理学[M].北京:中国农业科技出版社,1999:168-169

[2]洪宇,童哲.光敏色素在植物个体发育中的作用[J].植物生理学通讯,1998,34(6):417-422

[3]王绍辉,孔云,程继鸿,等.补充单色光对日光温室黄瓜光合特性及光合产物分配的影响[J].农业工程报,2008,24(9):203-206

[4]张瑞华,徐坤,董灿兴,等.光质对姜生长及光利用特性的影响[J].园艺学报,2008,33(5):673-781

[5]杨晓健.不同光质对青蒜苗生理特性及品质的影响[D].泰安:山东农业大学,2011

[6] AphaloPJ,LehtoT.Effectsoflightqualityongrowthand Naccumulationinbirchseedlings[J].TreePhysiology,1997,17:125-132

[7]刘立功,徐志刚,崔瑾,等.光环境调控及LED在蔬菜设施栽培中的应用和前景[J].中国蔬菜,2009,14:1-5

[8]苏娜娜,邬奇,崔瑾.光环境调控技术在蔬菜工厂化育苗中的应用及前景[J].中国蔬菜,2013,4:14-19

[9]李加利,刘继展,李萍萍.温室光环境及其在立柱栽培中的应用[J].江苏农业科学,2013,41(1):383-386

[10]李书民.光质调控薄膜在设施园艺生产中的应用[J].中国蔬菜,2000(增刊):54-57

[11]孙克威,杨春玲,姜戈,等.紫光膜在设施园艺生产上应用效果的研究[J].农业与技术,2002,22(3):86-93

[12]刘寿东,杨再强,苏天星,等.不同光质对温室甜椒光合特性的影响[J].大气科学学报,2010,33(5):600-605

[13]徐师华,王修兰,吴毅明.不同光质(光谱)对作物生长发育的影响[J].生态农业研究, 2000, 8(1): 18-20

[14]胡阳,古松,江莎,等.不同光质对‘达赛莱克特’草莓果实品质的影响[J].四川农业大学学报,2010,28(2):164-168

[15]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2000

[16]杜洪涛,刘世琦,蒲高斌,等.光质对彩色甜椒幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响[J].西北农业学报,2005,14(1):41-45

[17]张立伟,刘世琦,张自坤,等.不同光质下香椿苗的生长动态[J].西北农业学报,2010,19(6):115-119

[18]史宏志,韩锦峰,官春云,等.红光和蓝光对烟叶生长､碳氮代谢和品质的影响[J].植物学报,1999,25(2):215-220

[19]史宏志,韩锦峰,张国显.单色蓝光和红光对烟苗叶片生长和碳氮代谢的影响[J].河南农业大学学报,1998,32(3):258-262

[20]邓江明,宾金华,潘瑞炽.光质对水稻幼苗初级氮同化的影响[J].植物学报,2000,42(3):234-238

Effects of Different Color Films on BiomassAccumulation, Nutrient Uptake and Distribution of Sweet Pepper

TIANFa-Ming1,MIQing-Hua2,SUNNa1,WEIMin1*,WANGXiu-Feng1,YANGFeng-Juan1,LIYan1

1. College of Horticultural Science and Engineering/Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China
2. Science and Technology Department/Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China

Abstract:Purple film, blue film, red film and colorless film (control) were used to study the biomass accumulation, nutrient uptake and distribution of sweet pepper. The results showed that red color film could increase the dry weight of sweet pepper while blue film made it decreased, the purple film and control treatment showed no difference; fruit accounted for the proportion of the dry biomass was highest under red film while the proportion of root, stem and leaf were largest under blue film; the nitrogen content in different organs of sweet pepper were the highest under blue films，phosphorus content in purple film was highest, different color films increased the potassium content in stem while showed no different of the phosphorus and potassium content in fruit; the total uptake quantity of nitrogen, phosphorus and potassium in different organs of sweet pepper were increased by red film and decreased the amount in root, leaf and fruit by blue film; blue film increased the fruit accounted for the proportion of the total uptake quantity of nitrogen, phosphorus and potassium in fruit while decreased it in leaf.

Keywords:Sweet pepper; color film; dry matter; mineral nutrition

*通讯作者:Author for correspondence. E-mail:minwei@sdau.edu.cn

作者简介:田发明(1988-),男,硕士,主要从事设施光环境调控及蔬菜无土栽培研究. E-mail:xiaotian0918@163.com

基金项目:国家“十二五”科技支撑计划课题(2012BAD11B01);国家现代农业产业体系建设专项(CARS-25-D-03);山东省现代农业产业技术体系建设专项(SDARS-2010-2-3-1)

收稿日期:2014-07-11修回日期: 2014-10-22

中图法分类号:S641.3

文献标识码:A

文章编号:1000-2324(2015)04-0487-04