不同补光时长对日光温室番茄生长、产量及品质的影响

王舒亚 吕 剑郁继华金 宁 金 莉 刘晓奇 魏守辉 高 峰

（甘肃农业大学园艺学院，甘肃兰州 730070）

光是植物生长发育过程中最重要的环境因子，同时也是植物物质和能量代谢的基础，影响着光合产物的积累和产量的形成，光与激素信号、糖信号一同调节植物的一些代谢过程（李承志 等，2001；李德全 等，2004；齐连东，2006）。光还参与植物种子萌发、茎叶生长、叶绿素合成、诱导花开放和果实生长整个过程（廖祥儒 等，2001）。

番茄（Solanum lycopersicum L.）为茄科番茄属一年生草本植物，别名西红柿、洋柿子等，营养丰富，风味独特（郑新 等，2010）。日光温室是我国北方地区冬春季节主要蔬菜生产设施类型（曹阳，2009），光照是日光温室内作物进行光合作用、形成温室内温度和湿度条件的能源（谢景 等，2012）。番茄为喜光植物，同时也是北方日光温室越冬蔬菜的主栽种类。但北方地区冬春季节光照时间短、春季阴雨天气多、光照强度大于30 000 lx的平均时间为4.5 h（祁光斌 等，2016；祁娟霞 等，2016），容易造成幼苗徒长、落花落果严重、果实发育缓慢、病虫害多发等情况，从而导致作物减产（王洪安，2011；郝东川和司雨，2012；赵根 等，2013）。

在日光温室栽培中，补光是缓解光照时间不足的有效手段。通过补光处理，改善作物生长发育的光环境条件，可以有效促进作物生长发育、品质改善和产量的形成（Ouyang et al.，2003；Dougher &Bugbee，2004；王绍辉 等，2006；郑洁 等，2008；Massa et al.，2008；崔瑾 等，2009；Li & Kubota，2009；曹刚 等，2013；刘庆 等，2015）。LED 作为温室补光中最理想的光源，其优势主要体现在它可以根据植物生长发育的需求精准地调制光强、光质和光周期等；并且LED为冷光源，节能、环保、体积小、重量轻、寿命长且光源装置多样化，有很广泛的应用环境，可贴近植物照射以提高空间的利用率；在LED光源条件下，植物可以正常完成生长发育过程（刘文科，2016）。本试验在日光温室条件下，以LED植物生长灯为光源，研究不同补光时长对番茄生长发育、产量及品质的影响，以期为温室补光技术的研究和发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2017年11月至2018年6月在甘肃省酒泉市肃州区总寨非耕地农业产业园区日光温室内进行。供试番茄品种为酒泉绿之源现代农业育苗中心提供的绿源99。LED光源为深圳厚屹节能技术有限公司生产的HY-115CM-36×3W-RB型红蓝光（R∶B=7∶2）LED植物生长灯，额定功率108 W。

采用基质袋栽培，2017年11月12日定植，12月15日开始补光处理。共设置4个处理，分别为补光1 h（A）、2 h（B）、3 h（C），以不补光为对照，单因素区组设计，每处理6次重复，每重复按“S”形选取18株植株测定相关指标，于12月15日进行第1次指标测量，以后每10 d测量1次，共测量5次，至2018年3月20日补光结束。

1.2 补光设置

如图1所示，光源设置在作物行间（垄面垂直方向）距作物顶部20 cm处，光源高度随番茄植株生长进行调整，保证各处理番茄植株冠层上方的补光光强为3 400 lx，南北水平方向距南底角和后墙各1 m。A、B、C处理每槽安装光源5根，共计使用光源90根。每处理之间设置3槽保护行防止处理间相互影响。日光温室盖帘时间为17：55，补光控制系统开始补光的时间设为18：00。

图1 补光设置示意图

1.3 测定指标

采用钢卷尺测量株高，游标卡尺测量基质上2 cm处植株的茎粗。叶片数为从子叶以上1片叶算起至顶部纵径大于5 cm 的叶片为止，叶面积的测定为补光开始时选取番茄植株从顶端向下第3片功能叶固定测量（薛义霞 等，2006）。采用直接称重法测定植株地上、地下部鲜质量，称完后在105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘干至恒重即为干质量。记录番茄的成熟时期，在果实成熟后，分期收获并记录各个处理小区果实的单果质量、单株果数，最后折算成667 m2产量。在结果盛期采收结果部位和颜色一致的果实测定品质指标，VC含量测定采用二甲苯萃取比色法，可溶性总糖含量测定采用蒽酮比色法，有机酸含量测定采用酸碱滴定法，并计算糖酸比。LED光源耗电量采用单相电子式电能表计量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel、SPSS 19.0及Origin 9.0软件对数据进行统计分析并作图，显著性分析采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 不同补光时长对番茄生长的影响

图2 不同补光时长对番茄株高的影响

2.1.1 不同补光时长对番茄株高的影响 从图2可以看出，补光10 d后，B、C处理番茄株高较CK显著增加，增幅分别为7.8%、11.8%；补光20 d和30 d后，B、C处理的株高均显著高于CK和A处理；补光40 d后，B、C处理的株高分别较CK显著增加了17.7%、15.8%，A处理的株高也较CK显著增加，增幅为7.4%。

2.1.2 不同补光时长对番茄茎粗的影响 从图3可以看出，补光10 d和20 d后，C处理的茎粗与CK差异显著，增幅分别为3.0%和6.3%；补光30 d后，A、B、C处理的茎粗均与CK差异显著；补光40 d后，B和C处理的茎粗与CK、A处理差异显著，增幅分别为3.5%、3.4%和4.2%、4.1%。

2.1.3 不同补光时长对番茄叶片数的影响 由图4可以看出，补光0～40 d，各处理番茄叶片数均无显著差异。在补光30 d和40 d时，叶片数从大到小依次为处理B＞A＞C＞CK。

图3 不同补光时长对番茄茎粗的影响

图4 不同补光时长对番茄叶片数的影响

2.1.4 不同补光时长对番茄叶面积的影响 由图5可以看出，补光10 d后，C处理番茄叶面积显著大于CK、A处理，增幅分别为16.9%、14.8%；补光20 d和30 d后，B、C处理叶面积均显著大于CK；补光40 d后，C处理叶面积显著大于CK、A、B处理，增幅分别为20.8%、9.2%、6.4%，A、B处理叶面积显著大于CK，增幅分别为10.6%、13.5%。

图5 不同补光时长对番茄叶面积的影响

2.2 不同补光时长对番茄植株干、鲜质量及根冠比的影响

植株干、鲜质量在一定程度上说明了植株生物量的积累程度，根冠比是反映植物根系与地上部分生长协调的重要指标（陈晓远 等，2003）。从表1可以看出，C处理番茄地上部鲜质量、地上部干质量、全株干质量均较CK显著增加，增幅分别为41.7%、15.8%和43.8%；其余各处理间差异不显著。

表1 不同补光时长对番茄干、鲜质量及根冠比的影响

2.3 不同补光时长对番茄产量的影响

表2反映了不同补光时长下番茄产量组成的差异。单株结果数、单果质量和产量的排序均为处理C＞B＞A＞CK。其中C处理单株结果数较CK显著提高7.1%；B、C处理单果质量分别较CK显著提高12.4%、14.1%；C处理产量较CK显著增产7.0%；其余各处理之间差异不显著。

表2 不同补光时长对番茄产量的影响

2.4 不同补光时长对番茄品质的影响

VC和糖酸比是衡量番茄果实品质和口感风味的重要指标。从表3可以看出，C处理番茄果实VC含量与CK、A、B处理之间差异显著，增幅分别为10.8%、7.7%、4.5%；C处理可溶性糖含量和糖酸比均显著高于CK和A处理；各处理的有机酸含量无显著差异。

2.5 不同补光时长对番茄经济效益的影响

从表4可以看出，与CK相比，C处理每667 m2利润增加529.8元，A、B处理每667 m2利润则分别减少41.4、262.8元。

表3 不同补光时长对番茄品质的影响

表4 不同补光时长对番茄经济效益的影响（以667 m2计）

3 结论与讨论

光对番茄生长有重要的影响，红光（630～660 nm）是蔬菜生理辐射光谱区中反射比例最高、吸收绝对能量最大的光谱波段，蓝光则促使番茄叶片气孔张开，两种光质均为植物光合作用提供充足的能量（张欢，2010）。以红、蓝LED光源对番茄进行补光有利于植株的营养生长和光合作用的增强（李雅旻 等，2016；韩文 等，2018），从而增加番茄的株高、茎粗、叶面积、干物质积累量和产量等。

本试验中，与CK相比，补光2、3 h可明显增加番茄植株的株高和茎粗，且补光3 h的促进作用更强，这与张红艳（2013）的研究结果一致；补光2、3 h明显增加了番茄的叶面积，且补光3 h处理效果更佳，这与李海云和刘焕红（2013）的研究结果一致；可见补光2 h和3 h均能明显促进番茄植株的生长。

与CK相比，补光3 h显著增加了番茄植株地上部的鲜质量、干质量和全株干质量。此外，补光3 h能显著提高番茄的单株结果数、单果质量和总产量，其中总产量增加了7.0%，且提高了经济效益。同时补光3 h还能显著提高番茄果实中VC含量、可溶性糖含量和糖酸比，这与王洪安（2011）、赵玉萍等（2010）的研究结果一致。可见补光3 h可以显著提高番茄的产量和品质，改善番茄果实的风味和口感。

综合各项指标来看，补光3 h可以作为西北地区日光温室越冬番茄补光时长。但光源的布置密度和位置是否可进一步优化调整，降低补光成本，有待进一步研究。