补光时间及光质对温室甜椒生长及产量品质的影响

段青青，张禄祺，张自坤，王静静，常培培，张洪勇，贺洪军

补光时间及光质对温室甜椒生长及产量品质的影响

段青青，张禄祺，张自坤，王静静，常培培，张洪勇，贺洪军※

（德州市农业科学研究院，德州 253015）

为确定LED补光调节温室甜椒（L.）产量品质的最优光质及补光时长，以甜椒品种“奥黛丽”为试材，设置红光（R）和蓝光（B）组合（灯珠个数比）2∶1（2R1B）、4∶1（4R1B）、8∶1（8R1B）3种光质，2 （18:00-20:00）、4（18:00-22:00）和8 h（18:00-02:00）3个补光时间；以不补光为对照，研究补光时间及光质对甜椒生长、产量及品质的影响。结果表明：光质与补光时间对甜椒植株的影响有较大差异，且两者交互作用显著。2R1B光质补光2 h，冠层宽、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、维生素C含量最大，显著高于对照；补光4 h茎粗最大，显著高于对照；补光8 h，硝酸盐含量最低，比对照降低19.4%。4R1B光质补光2 h，株高、根鲜质量、地上部、根及全株干质量最高，显著高于对照；补光8 h，叶面积、单株果实数及单株产量最高，显著高于对照。8R1B光质补光2 h，叶绿素相对含量SPAD（soil and plant analyzer development）值及糖酸比最高，显著高于对照；补光8 h，地上部及全株鲜质量最高，显著高于对照。利用隶属函数法对所有补光处理的产量品质指标及用电量等进行综合评价，由综合得分排序得出，最有利于甜椒栽培的前3种补光组合依次为光质8R1B补光2 h、光质4R1B补光8 h和光质8R1B补光8 h。因此，光质8R1B补光2 h可以作为最适宜当地甜椒栽培的补光组合，该研究结果为日光温室甜椒种植的光调控技术提供理论参考。

温室；光质；甜椒；LED补光；产量；品质

0 引 言

光是植物生长发育必需的环境因子，光照多寡及质量高低直接关系到园艺植物产量品质的形成[1]。近些年来，中国大部分地区都发生了多次雾霾天气，2016年冬，山东省鲁西北地区重污染天气达历史之最，其中，德州、聊城两地严重雾霾天气持续时间达10 d以上，导致设施内光照严重不足，给当地温室作物生产造成较大的危害。通过人工补光解决温室内光照不足的问题是最有效的措施之一。发光二极管（light emitting diode，LED）作为一种新型人工光源，具有能耗低、寿命长、体积小、光谱可调等优点[2]，应用于设施园艺生产中，能够促进多种作物的生长发育及果实品质的提升[3-5]。甜椒（L.）是中国设施栽培的主要蔬菜种类之一，冬春保护地内弱光寡照环境会影响甜椒植株的生长，导致生育期延迟，坐果数减少[6]。LED红蓝混合补光能够促进甜椒植株的生长，提高甜椒产量并改善甜椒的果实品质[7-8]。除光质外，补光时间也是影响补光效果的重要因素[3,9]。以往的研究主要集中在单一光质配比补光[7-8]、多种光质配比补光[10-11]、及覆盖不同颜色棚膜[12-13]对甜椒生长发育及产量品质的影响，而对补光光质和补光时间的互作效应，以及补光效果的综合评价研究甚少[14-15]。本研究以日光温室甜椒为试材，分析不同光质及补光时间对甜椒生长、产量及品质的影响，并结合经济效益，对不同处理的补光效果进行综合评价，找出适宜甜椒栽培的最佳补光光质及补光时间，为日光温室甜椒栽培光调控技术提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年11月至2018年2月在德州市农业科学研究院平原科技创新园15号日光温室进行。供试甜椒品种为奥黛丽，2017年7月10日播种，采用穴盘基质育苗，育苗基质为草炭∶珍珠岩∶蛭石（体积比7∶3∶1），于8月24日（苗龄45d）定植于日光温室内。

试验光源为定制LED植物补光灯，购于惠州可道科技股份有限公司，灯具为长方形，长×宽×高为380 mm×280 mm×180 mm，单灯功率100W，光束角为150°，每盏灯由高亮度的红色（R，630 nm）和蓝色（B，460 nm）灯珠组成。

1.2 试验设计

甜椒在进行人工补光时，选择以红光为主添加少量蓝光的混合光质，且补光时间设定在10h以内可以同时提高果实的产量和品质[7,10]，因此本试验设计如下：采用二因素随机区组设计，因素A为补光光质，设红光和蓝光组合（灯珠个数比）R∶B=2∶1（2R1B）、R∶B=4∶1（4R1B）和R∶B=8∶1（8R1B）3个光质处理；因素B为补光时间，设补光2 h（18:00-20:00）、补光4 h（18:00-22:00）和补光8 h（18:00-02:00）3个补光时间；以不补光为对照（CK），共计10个处理。每个处理设3次重复，每个重复为一个小区，小区面积为26 m2（南北×东西为6.5 m×4 m），每小区栽种90株，小区随机排列。补光灯悬吊于温室内，每个小区4支灯，在小区内安装间距为南北2 m，东西1.3 m，不同小区间用遮光布进行隔离（图1）。

图1 温室补光示意图

甜椒在红蓝光下的光补偿点在45mol/(m2·s)左右[12]，且暗期补光较低的光照强度即可对植株的生长发育产生影响[16-18]，因此本试验补光光强设定为55mol/(m2·s)，通过上下调节光源与植株顶端的垂直距离，使各处理到达幼苗冠层的光量子通量密度相等，光强及光谱测定采用PLA-20植物光照分析仪（杭州远方光电信息股份有限公司，中国），光谱分布采用光辐射强度的相对值，即每个波长下的光辐射强度与最大光辐射强度的比值，各处理光质光谱分布见图2，补光时间由定时器控制。根据植株生长高度适时调整光源位置。

图2 不同光质的光谱分布

甜椒苗2017年8月24日定植于温室后，由于前期光照强，没有进行补光，随着温室内光照减弱，补光自11月1日开始，此时植株处于初果期，株高（50 ± 2 ），cm茎粗（10 ± 1 ）mm，（叶长大于2 cm）叶片数55 ± 3，补光开始前将所有处理植株的门椒摘除（门椒坐果位置低，不及时摘除会影响甜椒后期的开花结果，因此在试验开始前将门椒摘除，以保证甜椒的后期生长），补光至2018 年1月30日结束，补光周期90 d。

1.3 测定项目与测定方法

补光90 d进行取样及指标测定。每处理选取10株植株，用卷尺测量株高及冠层宽（植株顶端最大冠层长度）、用游标卡尺测量茎粗；选取5株植株，每株选择相同部位的5片成熟叶（即连续3次测定叶长和叶宽的增长量均低于0.5 cm的叶片），用直尺测量其叶长和叶宽，根据刘浩等[19]的叶片乘积回归模型，依据式（1）计算叶片的单叶叶面积。

= 0.650 9·（1）

式中为实际叶面积，cm2，为甜椒叶片长宽乘积，cm2；同时采用SPAD-502Plus 叶绿素仪（柯尼卡美能达，日本）测定叶片的叶绿素含量。

每处理选取3株甜椒植株测定生物量，分离地上部（茎、叶）和地下部（根），用天平测定各部分鲜质量，烘干后测定各部分干质量。

每处理选取长势一致的20株甜椒植株进行挂牌标记，累计记录采收产量、采收果数，并计算单株产量及每平米单产。

每处理选取相同结果部位的3个果实进行品质测定，测定部位为果实中部果肉。可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250法测定，可溶性糖采用蒽酮比色法测定，可滴定酸采用指示剂滴定法（GB/T 12293—1990）测定，维生素C采用2,6-二氯酚靛酚比色法测定，硝酸盐含量采用水杨酸比色法测定[7,20]。

试验期间温室内外光照强度使用ZDS-10 型数字式照度计（上海市嘉定学联仪表厂）进行测定，测定位置为地上1.5 m处，每10 d测定一次，沿温室东西走向测3个点，测试时间为9:00、12:00和16:00，取平均值计为当天的平均光照强度。

1.4 数据统计分析

采用Execl软件进行数据处理，用IBM SPSS-Statistics 21.0（SPSS Inc，美国）统计软件进行方差分析及主成分分析，差异显著性分析采用Duncan法进行检验（< 0.05），用Origin8.1软件作图，利用模糊隶属函数法对所有指标进行综合评价[15]。

隶属函数分析：将原始指标进行隶属函数分析，正向指标（对产量、品质有利的指标）依据式（2）计算隶属函数值，负向指标（对产量、品质不利的指标及用电量）依据式（3）计算隶属函数值[21]。

U(X)正= (X-Xmin)/(Xmax-Xmin)（2）

U(X)负=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin) （3）

式中表示某个处理，表示某个指标，U（X）表示第个处理第个指标的隶属函数值，X为第个处理第个指标的数值，Xmin表示第个指标的最小值，Xmax表示第个指标的最大值。

权重的确定：根据指标的变异系数依据式（4）求出各指标的权重[22]。

式中W值表示第个指标在所有指标中的重要程度，CV为第个指标的变异系数。

综合评价：根据式（5）计算各处理的综合评价值。

式中值为每个处理用综合指标评价所得的补光效应综合评价值。

2 结果与分析

2.1 温室内外光照强度变化

试验期间，温室内外光照强度基本上呈逐渐下降趋势，温室内的光照强度始终低于室外光照强度，其11月、12月、1月份的平均光照强度为21.60、18.23、11.86 klux，分别比室外的光照强度低29.7%、29.5%和37.1%（图3）。

图3 试验期间温室内外光照强度变化

2.2 补光时间及光质对甜椒植株生长的影响

不同红蓝复合光质补光时间不同对甜椒植株的生长有不同的影响（表1）。光质2R1B补光2、4、8 h处理的株高没有显著差异，但均显著高于对照；光质4R1B补光2、4 h的株高显著高于对照；光质8R1B补光2、4、8 h的株高显著高于对照。适当增加红光比例可以增加植株的株高，但并不是红光比例越大越好[5]，并且光质和补光时间对株高的影响还存在交互作用[14]。本研究中，光质4R1B补光8 h的株高与对照无差异，但光质4R1B补光2、4 h的株高显著高于对照，可能是因为光质与补光时间的交互作用并不是2个因素效应的简单累加，也许是光谱与光周期的相互作用造成的[23]。前人研究表明，较高的蓝光比例可以增加植株茎粗[5]，本试验显示，除光质2R1B补光4 h处理的茎粗显著高于对照外，其余补光处理的茎粗均与对照无显著差异，可见补光对甜椒植株的茎粗影响较小；此外，虽然光质2R1B补光4 h的茎粗最高，但2R1B补光2 和8 h的茎粗与对照及其他处理均无差异，可见光质与补光时间存在交互作用。叶面积最大的是4R1B补光8 h的处理，比对照高32.4%，其次是8R1B补光8 h的处理，均显著高于对照，此外光质4R1B补光2 h和2R1B补光2、4、8 h处理的叶面积也显著高于对照，其他处理的叶面积与对照无显著差异。适宜的红蓝光比例能够增加植株的叶绿素含量[5]，但也会因补光时间不同有所变化[9]，本试验中光质8R1B补光4 h处理的SPAD与对照无显著差异，但光质8R1B补光2、8 h的SPAD均显著高于对照，这可能是光质与补光时间或者光质与光周期的交互作用造成的[14,23]。光质2R1B和4R1B补光2 、4 h，光质8R1B补光4 h处理的冠层宽没有显著差异，且都显著高于对照，其中2R1B补光2 h冠层宽比对照高24.6%，其他处理均与对照之间无显著差异。通过对数据进行双因素方差分析发现，3种光质对甜椒株高、茎粗、叶面积、SPAD及冠层宽影响不显著；补光时间对甜椒株高、叶面积和冠层宽影响显著，对茎粗和SPAD影响不显著；而光质和补光时间之间存在明显的互作效应，对甜椒株高、茎粗、叶面积、SPAD和冠层宽均有显著的影响。

表1 不同补光时间及光质对甜椒生长的影响

注：同列不同的小写字母代表0.05 水平差异显著。*表示在0.05水平差异显著，ns表示差异不显著。下同。

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at< 0.05. * indicate significant difference at< 0.05. ns indicate no significant difference. The same as below.

2.3 补光时间及光质对甜椒植株生物量的影响

所有补光处理的植株地上部及全株鲜质量和干质量都显著高于对照（表2），可见补光能够提高植株的干鲜物质含量，其中光质4R1B补光2 h的地上部及全株干质量最高，比对照高58.4%和62.4%；光质8R1B补光8 h的地上部及全株鲜质量最高，比对照高55.1%和48.9%。但光质与补光时间对甜椒根鲜质量和根干质量的影响略有差异。光质4R1B补光2 h和8R1B补光4 h的植株根鲜质量显著高于对照，其他处理均与对照无显著差异，光质能影响根部对营养物质的吸收，而红光比例的增大能够提高甜椒对养分的吸收总量，养分物质的积累与生物量关系密切[24]，因此这2个光质处理的根部及全株生物量都显著高于对照。除光质2R1B补光8h处理的根干质量与对照无显著差异外，其他所有处理的根干质量均显著高于对照，LED补光能显著影响干物质的分配，而蓝光比例的增大利于干物质往茎和叶中分配[25]，这也是该处理的地上部生物量显著高于对照的原因。双因素方差分析发现，光质与补光时间对甜椒植株地上部、根及全株干、鲜质量均存在显著的互作效应。

表2 不同补光时间及光质对甜椒植株生物量的影响

2.4 补光时间及光质对甜椒产量的影响

不同光质与补光时间对甜椒产量存在交叉影响。如表3所示，光质2R1B补光2、8 h，光质8R1B补光4 h处理的单株果实数与对照无显著差异，其他补光处理的单株果实数均显著高于对照。单株果实数最大的处理是光质4R1B补光8 h，比对照高37.9%，其次是光质8R1B补光8 h，相互之间无显著差异，但都显著高于对照，可见适当增加红光比例及延长补光时间能够提高甜椒结果数量。光质4R1B补光8 h和光质8R1B补光8 h的甜椒单株产量较高，比对照分别高47.2%和39.0%，显著高于对照及其他补光处理，且两者之间无显著差异；光质2R1B补光2 h和光质8R1B补光4 h处理的单株产量与对照差异不显著，其他补光处理单株产量均显著高于对照。通过双因素方差分析得出，光质处理与补光时间均对单株果实数及单株产量影响显著；且光质与补光时间对甜椒单株果实数和单株产量有显著的互作效应。

2.5 补光时间及光质对甜椒果实品质的影响

在所有补光处理中，光质2R1B和4R1B补光2 h的甜椒果实可溶性蛋白含量最高（表4），比对照分别高33.8%和32.5%，显著高于其他补光处理和对照，此外，光质4R1B补光4 h，8R1B补光4 和8 h的可溶性蛋白含量显著高于对照，比对照分别高15.2%、13.3%和14.8%，其他处理与对照无显著差异。可溶性糖含量最高的是光质2R1B补光2 、8 h和光质4R1B补光8 h的处理，相互之间无显著差异，但都显著高于对照，比对照分别高15.2%、13.3%和14.8%，其他补光处理与对照无差异。光质2R1B补光2、8 h以及光质4R1B补光2、4 h处理的可滴定酸含量显著高于对照；其他处理的可滴定酸含量显著低于对照。光质2R1B补光2 h的处理维生素C含量最高，比对照高29.9%，显著高于其他补光处理及对照。

表3 不同补光时间及光质对甜椒产量的影响

光质2R1B补光4 h和光质8R1B补光2 、4 h处理的维生素C含量与对照无显著差异，其他处理的维生素C含量显著高于对照。硝酸盐含量最低的是光质2R1B补光8 h，比对照低19.4%，其次是2R1B补光2 h和光质4R1B补光8 h，均显著低于对照；光质2R1B补光4 h的硝酸盐含量显著高于对照，其他处理的硝酸盐含量与对照无显著差异。糖酸比最高的是光质8R1B补光2 h的处理，显著高于对照及其他处理，光质2R1B补光8 h、光质4R1B补光2和4 h的处理糖酸比显著低于对照，比对照分别低27.0%、23.0%和19.4%，其余补光处理糖酸比显著高于对照。方差分析结果显示，光质与补光时间对甜椒果实可溶性蛋白、可溶性糖、可滴定酸、维生素C、硝酸盐含量及糖酸比均存在显著的互作效应。

表4 不同补光时间及光质对甜椒果实品质的影响

2.6 经济效益分析

补光的最初目的是弥补因温室内光照不足引起的植株生长发育及产量品质的负面效应，但作为生产者，同时也要考虑到补光投入的成本及能够产生的经济效益。本试验补光周期90 d，补光灯的单灯功率均为100 w，设有2、4、8 h 3种补光时间，因此每种补光处理的电费投入是不一样的，结合相应的产量指标进行分析，计算出每种补光处理的经济效益（产投比没有计算购买补光灯的投入以及其他农业物资、人工等的投入）。结果如表5所示，光质2R1B补光2 h处理的单位面积产量低于对照，所以产投比是负值；产投比最低的是光质8R1B补光4 h，其次是光质2R1B补光8 h，两者的产投比均小于1；产投比最高的前3种补光组合依次是光质8R1B补光2 h、光质4R1B补光2 h、光质4R1B补光4 h，其产投比分别为4.73、3.21、2.66。

表5 不同处理甜椒产量的经济效益分析

注：电价按当地农业电价0.5元/度计算，甜椒价格按5元/kg计算，产投比没有计算补光灯及其他的投入。

Note: Electricity is 0.5元/kWh according to local agriculture electricity price. The price of sweet pepper is 5元/kg. The input cost of supplemental light is not included in this input-output ration.

2.7 综合评价

不同补光时长及光质对甜椒植株的产量、品质指标及经济效益的影响存在差异，单纯根据某一指标难以确定最佳补光组合，本文采用模糊隶属函数法对产量、品质及经济效益指标进行综合评价，以期找到利于甜椒栽培的最佳补光组合。通过计算甜椒产量品质、经济效益等11个指标的隶属函数值（由于不同地区电价不一，且甜椒的价格是波动的，导致用电投入、单位面积增加产值和投入产出比会发生变化，因此只将单位面积产量、增产产量和用电量作为综合评价的指标），利用变异系数法确定各指标的权重，最后计算出各补光处理的综合得分，对得分进行排序。结果如表6所示，最有利于甜椒栽培的前3种补光处理依次为光质8R1B补光2 h、光质4R1B补光8 h和光质8R1B补光8 h，其综合得分别为0.683、0.630和0.560。由此可见，补光光质8R1B能较大程度上提高甜椒的产量品质，而最佳补光时长的选择需要根据光质来选取。由综合评价表可以看出，当选用2R1B进行补光时，最佳补光时长是4 h；选用4R1B光质时，最佳补光时长是8 h；选用8R1B光质时，最佳补光时长是2h。

表6 补光时间及光质对甜椒生长、产量、品质影响隶属函数综合评价

3 讨 论

研究表明，通过选择合适的红蓝光配比组合，使补光光质与植物进行光合作用的光谱分布更加吻合，更有利于植物的生长发育[26-27]。本试验采用红蓝比例2∶1、4∶1和8∶1 3种LED混合光质，2、4和8 h 3种补光时间对甜椒进行补光，补光周期90 d。结果表明，光质和补光时间互作效应明显，对甜椒株高、茎粗、叶面积、SPAD影响显著，这与闫晓花等[14]在黄瓜上的研究结果相似。光质2R1B补光4 h茎粗最大；光质4R1B补光2 h株高最高、补光8 h叶面积最大；而光质8R1B补光2 h叶片SPAD值最高。这与前人得出的适当增加蓝光利于增加植株的茎粗，适当增加红光提高植株的株高、叶面积和叶绿素总量的结果是相吻合的[5,28]。此外，蔬菜种类不同，对红蓝光比例的响应有所差异。随着红光比例增大，豆角和辣椒的地上部干物质量增加，而茄子的干物质量降低[29]。本试验中，光质与补光时间对甜椒植株的干鲜质量互作效应明显，地上部和全株鲜质量最高的是光质8R1B补光8 h的处理，地上部和全株干质量最高的是光质4R1B补光2 h的处理。与光质2R1B相比，光质4R1B和8R1B补光处理的甜椒植株有较高的干鲜质量，这与前人研究的适当增加红光的比例，可以提高芹菜、番茄、韭菜的干鲜质量的研究结果是相符的[30-32]。

LED补光能显著提高果实的单株果实数、单株产量及总产量已经在许多植物上得到证明[7,33-34]，本试验结果显示，光质与补光时间对甜椒单株果实数和单株产量有显著的影响，且两者之间的交互作用显著。产量指标表现最好的是光质4R1B补光8 h的处理，其次是光质8R1B补光8 h的处理，这说明适当增加红光比例有利于提高甜椒果实的产量[7,35]，且补光8 h可能是提高甜椒果实产量的一个比较适宜的时长，这与前人在辣椒上的研究相符[10]。

红光能显著降低植株中可溶性蛋白的含量[36]，蓝光比例增加能显著提高植株的蛋白质含量[37-40]。本试验中可溶性蛋白含量最高的是光质2R1B补光2 h的处理，这与前人的研究结果是相符的，可能是因为蓝光促进了丙酮酸激酶合成，更有利于蛋白质的代谢[41]。红光及红蓝混合光能够提高可溶性糖的含量[39,42]，本研究中可溶性糖含量最高的是光质2R1B补光2 h的处理，且光质2R1B的可溶性糖含量总体上高于光质4R1B和8R1B的处理。这可能是因为红光比例的提高与可溶性糖含量的增加不是同步的，例如红蓝光比6∶1、8∶1和10∶1处理的叶用莴苣总糖含量最高的是红蓝8∶1的处理[43]，而3R1B、4R1B、5R1B、7R1B和9R1B 5种光质处理的韭菜中，可溶性糖含量最高的是7R1B的处理[41]。果实中较高的可溶性糖和较低的可滴定酸含量使糖酸比值升高，果实口感更好。本试验中糖酸比最高的是光质8R1B补光2 h的处理，其次是光质8R1B补光8 h的处理，说明适当的红蓝光比例能够提高糖酸比，增加果实风味[44]。蓝光被认为可以降低硝酸盐的含量，提高维生素C的含量[4,37]。本研究中，维C含量最高的是光质2R1B补光2 h的处理，硝酸盐含量最低的是光质2R1B补光8 h的处理，这与前人的研究结果是相符的，即适当增加蓝光比例可以提高维生素C的含量，降低硝酸盐的含量[32,45]。

植物种类不同，对补光光质和补光时间的响应也有所差异。辣椒育苗的最适光源为红蓝比9∶1，而茄子育苗的最适光源为红蓝比8∶2[29]；红蓝比例3∶1的LED光质更有利于芹菜的生长和品质的提高[32]。苗期补光7 h，伸蔓期补光5 h能显著促进温室甜瓜植株的生长，结果期补光1 h可以提升甜瓜的果实品质[46]。补光8 h和9 h能显著提高番茄植株的株高和茎粗，补光10 h显著增加了番茄的产量，提升果实品质[47]。本研究发现，2R1B、4R1B、8R1B 3种光质与2、4、8 h 3个补光时间之间有明显的互作效应，并且这种效应对甜椒生长发育及产量、品质、经济效益等指标有不同的响应，采用隶属函数综合评价法对补光效应进行综合评价，发现最有利于甜椒栽培的前三种补光处理组合依次为光质8R1B补光2 h、光质4R1B补光8 h和光质8R1B补光8 h。

4 结 论

本文研究了不同补光时间及光质对日光温室甜椒生长、产量品质及经济效益的影响，主要结论如下：

1）补光光质和补光时间对甜椒株高、茎粗、叶面积、SPAD、冠层宽、干鲜质量（地上部、根、全株）、单株果实数、单株产量、可溶性蛋白、可溶性糖、可滴定酸、维C、硝酸盐及糖酸比存在显著的互作效应。

2）综合评价表显示，甜椒最佳补光时长的选择因光质不同有所差异。当选用2R1B进行补光时，最佳补光时长是4 h；选用4R1B光质时，最佳补光时长是8 h；选用8R1B光质时，最佳补光时长是2 h。综合得分排序显示，排名前三的补光处理组合依次为光质8R1B补光2 h、光质4R1B补光8 h和光质8R1B补光8 h。由此可见最适宜当地日光温室甜椒栽培的补光组合是光质8R1B补光2 h。

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Effects of spectrum and duration of supplemental illumination on growth, yield and fruit quality of greenhouse sweet pepper

Duan Qingqing, Zhang Luqi, Zhang Zikun, Wang Jingjing, Chang Peipei, Zhang Hongyong, He Hongjun※

(253015,)

The objective of this paper is to experimentally study the optimal spectrum and duration of illumination in regulating yield and quality of sweet pepper (L.) grown in greenhouse. The cultivar of 'Aodaili' was used as the model plantand LED was used as the light source. We compared nine combinations of three light durations (2h, 18:00-20:00; 4h, 18:00- 22:00 and 8h, 18:00-02:00) and three light spectra measured with red (R) : blue (B) ratio at 2:1 (2R1B); 4:1, (4R1B), and 8:1 (8R1B); without supplemental light served as the control (CK). In each treatment, we measured the growth, yield and fruit quality of the sweet pepper. Results showed that the diameter of the canopy, soluble proteins, soluble sugar, and Vitamin C under 2R1B for 2h were the highest, increasing by 24.6%, 33.8%, 15.2% and 29.9%, respectively, compared to those in the CK. Nitrate content and acid-sugar ratio under 2R1B for 8h were the lowest, reduced by 19.4% and 27.0% respectively, compared to that in the CK. The dry biomass of the shoot and whole plant in 4R1B for 2h were the highest, increasing by 58.4% and 62.4% respectively, compared to that in the CK. In contrast, the fresh weight of the shoot and whole plant under 8R1B for 8h were the highest, increasing 55.1% and48.9%, respectively, compared to that under the CK. Compared to those under the CK, the leaf area, fruit number and single plant yield under 4R1B for 8h increased by 32.4%, 37.9% and 47.2%, respectively. The SPAD, acid-sugar ratio and output-input ratio of the pepper under 8R1B for 2h increased significantly compared with that in CK, while no significant differences were found in the soluble proteins, soluble sugar, Vitamin C and nitrate content between them. These results revealed that the duration and spectrum of the supplemental light had a combined impact on growth, yield and fruit quality of sweet pepper at significant level. Supplemental lighting increased fruit number, single plant yield, soluble proteins, soluble sugar, titratable acid, Vitamin C, nitrate content, acid-sugar ratio. We used electricity consumption to analyze the effect of spectrum and duration of light on plant growth, based on the fuzzy membership function. The best three treatments calculated by the method are in the order of 8R1B for 2h > 4R1B for 8h > 8R1B for 8h. In summary, the optimal supplemental lighting for the greenhouse sweet pepper is 8R1B for 2h. The results presented in this paper has implications for using supplemental lighting to improve green peppers production in greenhouse.

greenhouse; light quality; sweet pepper; LED supplementary lighting; yield; quality

段青青，张禄祺，张自坤，王静静，常培培，张洪勇，贺洪军. 补光时间及光质对温室甜椒生长及产量品质的影响[J]. 农业工程学报，2019，35(24)：213－222. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026 http://www.tcsae.org

Duan Qingqing, Zhang Luqi, Zhang Zikun, Wang Jingjing, Chang Peipei, Zhang Hongyong, He Hongjun. Effects of spectrum and duration of supplemental illumination on growth, yield and fruit quality of greenhouse sweet pepper[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(24): 213－222. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026 http://www.tcsae.org

2019-01-29

2019-12-05

现代农业产业技术体系专项资金（CARS-24-G-12）；山东省现代农业产业技术体系专项基金（SDAIT-05-03）；山东省引进国外智力成果示范推广项目-有机蔬菜标准化生产关键技术集成及产业化示范

段青青，博士，主要从事设施环境调控与园艺植物栽培生理方面的研究。Email：dqqsjtu@163.com

贺洪军，推广研究员，主要从事园艺植物栽培育种与设施环境调控方面的研究。Email：hhj9666@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026

S311；S626

A

1002-6819(2019)-24-0213-10