不同补光方式对草莓果实性状的影响

黄志城，王 倩，李寿国，杨晓峰，田益华*

（1农业部植物新品种测试（上海）分中心，上海 201415；2上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海 201403；3上海市农业科学院，上海 201403）

不同补光方式对草莓果实性状的影响

黄志城1，2，王 倩3*，李寿国1，杨晓峰3，田益华3**

（1农业部植物新品种测试（上海）分中心，上海 201415；2上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海 201403；3上海市农业科学院，上海 201403）

以‘红颜’草莓品种为试验材料，在上海冬季草莓大棚种植期间，通过4种不同补光方式处理，探讨其对设施草莓果实性状的影响。结果表明：补光方式的不同可显著影响果实大小、第二批果单株果量、单果重、可滴定酸、单株商品产量和单株总产量，对果形指数、第一批果单株果量、可溶性固形物、固酸比等性状没有显著影响；不同补光方式下的产量、产值的增量比差异显著，主要受光源数量影响，光源数量主要由行数和灯距两个因素组成，其中灯距的选择更重要。

草莓；果实性状；补光方式；植物生长灯

光环境是设施栽培中最重要的环境因子，对植物的形态建成、光合特性、生理代谢、产量品质均有广泛的调控作用［l］。如果植物长期在弱光环境生长就会导致植株生长不健壮、落花落果严重、果实发育缓慢、产量下降、含糖量降低等［2］。近年来，我国草莓生产面积迅速扩大，尤其是大棚草莓，已经成为我国元旦春节期间果品市场上最重要的应市鲜果之一，上海市草莓生产总面积每年保持在1.5万hm2左右，年产量在2万t左右，产值约5—6亿元（人民币，下同）。大棚弱光环境极易导致草莓植株不健壮、畸形果发生率较高、产量下降、品质变劣［3］。要使冬季大棚栽培草莓达到优质丰产，补光已成为国内外草莓保护地栽培的重要技术措施［4-5］。王洪安［6］研究表明，茄果类植物温室栽培条件下，采用人工补光技术可以使成熟期提前，产量提高，植株生长更加健壮，抗病能力提高，果实品质提高。

随着近年来现代农业发展步伐迅速加快，温室大棚等设施人工补光技术日趋成熟，关于补光技术的研究越来越多，研究范围更是不断扩大，特别是不同光质以及不同光照强度对作物的影响研究较多［7］，例如光质对草莓的结果［8］、果实的香气成分［9］、植株的生长和光合速率［10-13］以及产量和品质的影响［14-15］。光照强度对草莓品质、果实质量以及光合特性的影响［16-17］。光质和光照强度的研究也多以固定补光布局方式下，人工设定不同梯度或值展开，而同一光源、不同布局方式对草莓第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级序果果实性状影响的研究较少，尤其是对草莓连续两批收获果实影响的研究更少。为此，本项目采用4种不同布光方式开展补光对大棚栽培草莓生长、产量和品质的影响研究，以期为上海乃至长三角地区冬春季节大棚草莓进行合理优化补光栽培方式提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试草莓品种：‘红颜’，供试的植物生长灯：电压220 V，功率40W，每瓦光效42 lm，光质成分为蓝光占30%，紫光及长波紫外线占7%，近红外线占3%，绿光占5%，黄光占5%，高效红光占50%，为上海合鸣照明电器有限公司生产的一种外形呈伞形的LED特种植物生长灯。

1.2 试验设计

试验在上海市农业科学院庄行综合试验站进行，钢管塑料大棚宽6 m、长50 m，棚内定植行株距为30 cm×20 cm；其他栽培管理按常规进行。

补光方式：纵向分单行灯（居中）和双行灯（行距3 m）两种排列方式，灯间距分2 m和3 m两个处理，以不补光大棚为对照，与补光大棚相邻（图1）。

图1 补光方式示意图Fig.1 Sketch of different ways of supp lementary light

补光时间为2015年12月1日—2016年4月1日，利用合鸣补光灯智能控制器控制每天补光14 h（5：00—19：00）；以10 000 lx为阈值，棚内光照强度低于此值时自动补光，高于此值停止补光。为使草莓植株得到均匀的光照，保证光合作用的效率，特别设计了适宜草莓补光的宽口灯具，灯具的平均光束角达108°，为最大限度地兼顾补光的均匀性，设定补光灯与草莓植株的垂直高度为90 cm。

1.3 测定内容与方法

1.3.1 果实表型指标测定

每个处理随机选择10株生长正常植株挂上标签作为测量对象，分别于2015年11月（第一批花）、2016年2月（第二批花）统计花序数，于2015年12月（第一批果）、2016年3月（第二批果）用游标卡尺分别测量第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级序果成熟果的纵径、横径，并计算果形指数（果形指数＝果实纵径/果实横径），所有指标重复3次，每次测定6个果实，取平均值。

1.3.2 果实产量测定

分别记录单株果实数量（包括病果、烂果、畸形果），测量果实单果重，计算单株商品产量（第Ⅰ、Ⅱ级序果）和单株总产量（第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级序果总重量）。

1.3.3 品质测定

可溶性固形物含量用手持折光仪测定；可滴定酸含量用氢氧化钠滴定法测定［18］，所有指标重复3次，并计算固酸比（固酸比＝可溶性固形物/可滴定酸）。

1.4 数据处理

采用SAS 9.1和Excel 2003软件对数据进行统计分析，在0.05水平下采用多重比较Duncan新复极差法进行方差显著性检验。利用Excel 2003软件作图，图表中数据为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 补光方式对草莓果实大小和形状的影响

果实大小和形状是非常重要的性状，直接反应出该品种的商品性和特性。从表1、表2可以看出，补光对果实大小有显著影响，而对果实形状几乎没有影响。在第一批果实中，补光方式C和D的各级序果的纵径和横径均显著大于补光方式A、B和空白对照，而补光方式A、B与对照在果实大小上几乎无显著差异。在第二批果实中，补光与否几乎不会对果实横径产生显著影响，除了方式C的第Ⅰ级序果显著大于其他处理。在果实纵径上，可以看出未补光的CK处理的各级序果表型值最小，第Ⅰ级序果经过补光处理的果实纵径均显著大于CK，其中处理C表型值最大；在第Ⅱ级序果上，4种补光方式之间差异不显著，但方式A显著大于CK；在第Ⅲ级序果上，4种补光方式之间差异也不显著，方式A、C、D均显著大于CK。

表1 不同补光方式对第一批果实表型性状的影响Table 1 Effect of way of supp lementary light on phenotypic character of fruit at 1st harvest stage

表2 不同补光方式对第二批果实表型的影响Table 2 Effect of way of supplementary light on phenotypic character of fruit at 2nd harvest stage

2.2 补光方式对草莓产量的影响

由图2可以看出，在第一批花和第一批果调查时期，补光与否对花序数量和果实数量不产生显著影响，各不同补光方式之间也无差异；在第二批花和第二批果调查时期，采用补光方式处理对花序数量和果实数量的影响分别为C＞A＞D＞B＞CK和C＞D＞A＞B＞CK，各补光处理方式均显著大于对照CK，不同补光方式之间在花序数量上也无差异，但在果实数量上C、D、A 3种方式显著多于B。

图2 不同补光方式对单株花序数量和果实数量的影响Fig.2 Effects of way of supp lementary light on numbers of inflorescences and fruits

由表3可以看出，补光与否对第一批果的各级序果数量没有显著影响，对各级序果单果重存在影响，Ⅰ级序果上C＞D＞A＞B＞CK，C和A、B、CK，D和B、CK存在显著差异，B和CK之间无显著差异；Ⅱ级序果上D＞C＞CK＞A＞B，C、D显著大于A、B；Ⅲ级序果上C＞B＞CK＞D＞A，仅C显著大于其他方式，而A、B、D和CK之间均无显著差异。对单株商品产量的影响为D＞A＞C＞B＞CK，除B以外均显著大于CK，补光方式上D最高，ABC之间无显著差异；对单株总产量的影响为D＞C＞A＞B＞CK，C和D之间无显著差异，但均高于A、B和CK。

表3 不同补光方式对第一批果产量的影响Table 3 Effect of way of supplementary light on fruit yield of strawberry at 1st harvest stage

通过表4可以看出，不同补光方式对第二批果实的单果重、单株果量、单株商品产量以及单株总产量均产生了显著。在单果重上，Ⅰ级序果C＞A＞B＞D＞CK，C显著大于其他4种方式；Ⅱ级序果A＞D＞C＞B＞CK，4种补光方式之间无显著影响，但A和D显著大于CK；Ⅲ级序果D＞C＞A＞B＞CK，同样4种补光方式之间无显著影响，但C和D显著大于CK。在单株果量上，不同补光方式对第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级序果的影响为C＞D＞A＞B＞CK，4种补光方式均显著大于CK，C、D、A也均显著大于B。单株商品产量和单株总产量上均为C＞A＞D＞B＞CK，4种补光方式均显著大于CK，C最高显著大于另外3种补光方式，A和D次之，之间无显著差异，B为补光方式中最小。

表4 不同补光方式对第二批果产量的影响Table4 Effect of way of supplementary light on fruit yield of strawberry at 2nd harvest stage

2.3 补光方式对草莓品质的影响

由表5可以看出，可溶性固形物在是否补光的情况下差异均不显著，但补光方式A和D的Ⅱ级序果的可溶性固形物的含量值最大，分别超出对照CK、补光方式B和C近14.4%、22.7%和27.5%。任何处理下Ⅱ级序果的可滴定酸差异不显著，CK的Ⅰ级序果可滴定酸含量最高，分别显著高于方式A和C 15.7%和17.4%，补光方式B的Ⅲ级序果可滴定酸含量最高，显著区别于其他几种方式和对照，CK与A、C、D差异均不显著，但方式C的Ⅲ级序果可滴定酸含量最低。CK的各级序果固酸比与几种补光方式的差异均不显著，但在Ⅱ级序果上C的固酸比值最低，Ⅲ级序果上B的固酸比值最低。总体来说，补光与否对草莓各级序果品质影响不显著，不同补光方式之间在Ⅱ序果的可溶性固形物、Ⅰ级和Ⅲ级序果的可滴定酸和Ⅱ级、Ⅲ级序果的固酸比上存在显著差异。

表5 不同补光方式对草莓品质的影响Table 5 Effect of way of supp lementary light on fruit quality of strawberry

2.4 经济效益分析

从补光与否上看，补光后草莓的产量和产值成正比，均显著提升；从补光的方式看，产量和产值随着光源数量的增加而增加，A相对于B增量显著，但A和D之间增量平缓，C相对于A和D增量再次显著。从线性回归方程来看，产量方程的斜率略大于产值方程，这说明随着光源数增加产量增加的同时产值的增速逐渐放缓，即新增光源成本占产值比重正逐渐增加。产量、产值增量比按照补光处理的商品产量（产值）与对照商品产量（产值）的差再除以对照商品产量（产值）来计算，结果如图3所示。

对两批收获果实进行经济效益分析，相比CK多出的成本按照每盏灯的成本为50元，灯的使用寿命为5 000 h，按照补光时间平均每月为150 h，每年补光3个月，可以使用10年，电费以0.5元/度计算。产值按照6m标准草莓塑料大棚种植2 500株为例，统计单株商品产量，平均商品果率0.85，售价以20元/kg计算。

图3 光源数量对产量和产值增量的影响Fig.3 Effects of number of lam ps on incremental ratios of both commercial yield and output value

3 结论与讨论

光作为最重要的生态因子，是植物生长的必要条件。随着科技水平的不断提高，通过人工调节光强和光质来提高作物的产量和品质已经成为可能［19］，并且关于这方面的研究也较多。日光温室或者大棚的主体光环境是个十分复杂的问题，它不仅涉及光质、光强，而且还涉及到温室或大棚内光的分布，玻璃或膜的透光性以及室内光环境变化的一个动态过程。众所周知，不同波段的光波对植物的作用不同。本研究选取的光源属于红光范围，经过补光处理的A、B、C、D等4种方式下的草莓相比对照CK果实变大（果实纵径、横径变大）、花序数量变多、结果数量和产量增加，这与前人研究的红光可以促进植物整体生长，特别在开花期及结果期，可增加生长速度和结果量和在红橙光、近红外光比例较高下生长的草莓产量增高、果实增大的结果一致［20-21］。在草莓品质上，经过补光处理的A、B、C、D等4种方式与对照CK在果实可溶性固形物上不存在显著差异，这与陈善飞等［22］、阳圣莹等［23］研究结果相吻合；可滴定酸和固酸比上尽管各级序果测定结果不相一致，但基本不存在显著差异，这与Shaw［24］指出的草莓可滴定酸是可遗传特性，较少受环境条件影响的结论不谋而合。

红颜草莓喜光，一般在开花结果期和生长旺盛期，适宜12—15 h的长日照。在实际草莓补光生产应用中，农民通常按照植物生长灯供应商的要求进行布置和安装，普通6 m大棚一般是单排布置，依据灯泡的功率和照射角度来选择灯距和高度，通过补光措施带来增产、增收。这是前人研究较多的，但是在同等条件下，如何通过适当增加光源数量或者合理布置补光方式给农户带来更大化收益的研究却较少，这也是本文研究的目的之一。可以看出，果实的大小和产量随着光源的数量增加而增加，但并不是简单的线性关系，灯距和排列的方式不同影响着光源的数量。同一单排或双排布局方式下，灯距2 m大棚种植的草莓果实各项指标均大于灯距3 m的；同一灯距下，双排布局的显著大于单排布局的。值得注意的是，本研究中A和D的灯距、灯数量和排列方式不同，但二者的各项指标差异却不显著，因此在光源数量固定或相差不大的时候选择单排、小灯距的方式要比双排、大灯距的布局方式更合理。当然，本研究只是针对市场上的一个产品进行的研究，但为今后更多类似的应用试验打下了基础。随着精准农业的实施，一些公司也提供了一些个性定制，即不同光之间的比例可由客户根据不同的作物来指定或者根据不同排列方式来精确定制每个位置灯泡的红蓝光配比方案，这也就需要根据不同作物来开展更多的研究。

在草莓DUS测试中，测试性状的观测是针对某个性状在某个时期对某个部位进行观察和测量，各个时期和观测部位是特定的。在观测时期，第一批果时期和第二批果时期在果实大小、单果重等性状上存在差异，在果形指数、单株果量上不存在显著差异；第一批花和第二批花时期花的相关性状仍待研究；在果实性状观测部位上，可以发现各级序果的观测值均不一样，在果形指数较稳定的性状上，仅第二批果的Ⅰ级序果出现了显著性差异，也说明Ⅰ级序果相对其他序果更易受环境影响而未被用于草莓果实DUS测试之中，反之Ⅱ级序果表现相对稳定却被用于测试中。同样我们也可以发现，果形指数、单株果量等性状不易受环境影响，具有较高的稳定性，像这种能真实反映出品种的特征特性的性状应在DUS测试中采用。

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Effect of way of supplementary light on fruit character of strawberry

HUANG Zhi-cheng1，2，WANG Qian3*，LIShou-guo1，YANG Xiao-feng3，TIAN Yi-hua3**
（1Shanghai Subcenter of New Plant Varieties DUSTesting，Ministry of Agriculture，Shanghai201415，China；2Institute for Agro-Food Quality Standards and Testing Technology，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai201403，China；3Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai201403，China）

The vinyl house culture of strawberry cultivar‘Hongyan’was carried out by 4 ways of supplementary light in winter of Shanghai so as to study the fruit character as influenced by different ways of supplementary light.The results showed that ways of supplementary light could significantly influence the fruit size，fruit number per plant at the 2nd harvest stage，average fruit weight，titratable acid，commercial yield per plant and gross yield per plant，whereas they had nota significanteffecton the fruit shape index，fruitnumber per plant at the 1st harvest stage，soluble solids content and ratio of soluble solids content to titratable acid；Under differentways of supplementary light there were significant differences in incremental ratios of commercial yield and output value which were influenced mainly by the number of light sources decided by both number of rows and lamp interval，and the lamp interval played amore important role.

Strawberry；Fruit character；Way of supplementary light；Plant growth light

2016-10-20

上海市市级农口系统青年人才成长计划（沪农青字2015第1-31号）；2016年度农业部品种资源保护项目

黄志城（1984—），男，硕士，助理研究员，主要从事植物新品种DUS测试工作。E-mail：hzauhzhch＠126.com

*并列第一作者

**通信作者，E-mail：ice1869＠163.com

S668.4

A

1000-3924（2017）06-063-06

程智强）