不同补光灯对日光温室辣椒生长发育及品质的影响

王翠丽 赵旭 赵鹏 杨世梅 陈亮 严宗山 谢忠清 张肖凌

摘要：[目的]探究不同补光灯对辣椒生长发育及品质的影响，为日光温室辣椒补光提供理论依据。[方法]以“37-94”辣椒为试材，研究3种补光灯（植物补光灯、LED补光灯红：蓝=5：1、LED补光灯红：蓝：白=3：1：1）条件下，不同补光灯对辣椒生长发育及品质的影响。[结果]与对照相比，LED补光灯红：蓝：白=3：1：1处理下，辣椒株高、茎粗、叶长、叶宽和叶绿素含量显著增加;净光合速率（Pn）、可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C（Vc）含量较对照分别提高63.72%、70%、77%、8.2%;红：蓝=5：1处理下，辣椒叶片的气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳（Ci）和蒸腾速率（Tr）最高，较对照提高幅度依次是73.33%、12.94%、35.83。[结论]LED补光灯红：蓝：白=3：1：1组合光能够提高辣椒光合特性，促进光合产物的积累，进而提高果实品质。

关键词：辣椒;补光;光合特性;品质

中图分类号：S641文献标志码：A 文章编号：1008-0384（2019）09-1047-06

0引言

（研究意义）光照影响植物生长发育、光合产物和产量的形成，是植物生长最重要的环境因子之一。冬春季节，由于连续的阴雨雪天气，造成设施内部光照严重不足，不能满足蔬菜作物生长发育的需求，使设施内出现植株幼苗徒长，生长发育缓慢，落花落果，果实膨大受阻，蔬菜产量下降，品质变差等问题。因此，利用人工补光，调控设施光环境已成为一种必然趋势。辣椒Capsicum annuumL，茄科辣椒属植物，喜温、喜光、耐旱、怕涝，在世界各地广泛种植。辣椒是中国北方设施主栽蔬菜之一，果实中含有丰富的可溶性固形物、维生素C、胡萝卜素、辣椒素，是食品制作中的调味品，深受人们的喜爱。但是由于冬季光照时间短，春季阴雨天气多，光照强度大于30000lx的平均时间为4.5h，长时间的弱光造成辣椒幼苗徒长，生长发育不良，果实畸形，品质变差，进而导致减产。LED补光灯是一种节能、环保、体积小、寿命长、可近距离照射植物的冷光源，可作为日光温室植物补光最理想光源。（前人研究进展）日光温室是我国北方地区冬春季节主要种植园艺作物的设施类型，光照是作物进行光合作用的能源，影响着温室内温度湿度的形成。有研究表明，光照在植物茎的生长、叶绿素的合成、诱导开花和果实生长过程中起重要的作用;另外，植物生长发育不仅受光强的制约，也受光质及其组成比例的影响。研究认为通过补光可以有效缓解设施内光照不足的情况，改善设施作物生长环境，促进作物生长发育、改善品质以及提高产量。有研究认为一定比例的红蓝组合光可以有效提高辣椒、茄子的茎粗;补充红光和红蓝光均可提高辣椒幼苗茎粗、鲜重、干重及壮苗指数;另有研究表明补充黄光有利于彩色甜椒培育壮苗，补充绿光可以提高辣椒株高、鲜重和干重。（本研究切入点）我国北方地区，冬春季日照时间短，连续的阴雨天气，使设施内出现低温弱光现象，严重影响作物的生长发育，因此，通过人工补光，提高设施内光照环境，已成为设施补光的必要条件，但是利用白光与其他光质组合对辣椒进行暗期补光，研究补光对辣椒生长发育及品质的影响方面报道较少。（拟解决的关键问题）本研究利用LED红蓝白3种组合光和植物补光灯，对辣椒进行补光试验，旨在探究不同补光灯对辣椒生长发育及品质的影响，以期为辣椒补光技术提供理论依据。

1材料和方法

1.1试验设计

试验于2018年9月至2019年1月在甘肃省武威市古浪县黄花滩国家产业扶贫园区日光温室内进行。供试辣椒品种为37-94。LED光源由山东贵翔光电有限公司生产的LED植物生长灯，植物补光灯由杭州佳遇公司提供，额定功率为36w，辣椒采用黄沙基质栽培，2017年9月10日定植，10月15日开始补光处理。共设置4个处理，分别为T1：红光：蓝光=5：1;T2：红光：蓝光：白光=3：1：1;T3：植物补光灯;CK对照：不补光。单因素区组设计，每处理3次重复，按“S”形选取9株植株测定相关指标，于9月28日进行第一次指标测定，以后每30d测定1次，共测定5次，至2019年1月]0日补光结束。

1.2补光设置

光源设置在作物行间（垄面垂直方向）距作物顶部30cm处，光源高度随辣椒生长进行调整，T1、T2、T3处理每垄安装2盏补光灯，每处理之间设置2垄保护行，避免处理之间相互影响。补光时间为18：00-22：00，补光灯光强为37.5umol·m·S。

1.3测试指标及测试方法

株高：用卷尺测定辣椒茎基部至生长点的长度。

茎粗：用数显卡尺测定茎基部第一节处的茎粗。

叶长和叶宽：选取生长点向下第3片功能叶固定测量。

叶绿素含量：用日本叶绿素计SPAD-502测定。

光合指标：辣椒盛果期（11月28日），进行辣椒叶片光合生理指标的测定。白天上午9：30-11：30，夜间19：30-21：30，用Li-6400便携式光合测定仪测定辣椒叶片Pn、Tr和Gs等光合参数。选取自生长点下数第3-4片完全展开、生长良好的辣椒叶片，测定光强为1000umol·m·s，C0浓度为380umol·mol，相对湿度为75%。

果实品质：盛果期，采取辣椒果实进行品质测定，可溶性糖含量：采用蒽酮法;可溶性蛋白含量：采用考马斯亮蓝G-250溶液法;维生素C含量：采用2，6-二氯酚靛酚钠染色法测定。

1.4数据处理

采用Excel和SPSS软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同补光灯对辣椒生长的影响

2.1.1 不同补光灯对辣椒株高的影响 表1可以看出，整个生育期，不同补光条件下辣椒的株高均高于CK处理。定植30d、60d、120d后，T2处理辣椒株高较CK和T1处理显著增加，增幅分别为21.22%、13.68%;28.43%、15.69%;33.05%、12.58%，與T3处理之间无显著性差异。定植90d时，T2处理株高较CK、T1、T3处理分别提高25.67cm、9.67cm、7.67cm;120d时，CK、T1、T2、T3处理株高依次为80.67cm、95.33cm、107.33cm、103.00cm。

2.1.2不同补光灯对辣椒茎粗的影响 从表2可知，随着辣椒生育周期延长，各处理茎粗均呈现增大趋势。定植30d，T2处理辣椒茎粗显著高于CK、T1和T3处理，分别增大1.28cm、1.22cm、0.41cm，定植60d时，T2处理显著高于CK处理，增幅为25.08%;拉秧期（定植120d），各处理茎粗表现为：T2>T1>T3>CK。

2.1.3不同补光灯对辣椒叶长的影响 从表3可以看出，不同补光灯影响辣椒叶片的伸长生长。叶片叶长在整个生育期呈现先升高后降低的趋势。60d时，各处理叶片叶长最大，3种补光处理比较，T3处理叶长较T1分别提高11.22%、9.67%，较T2处理分别提高3.16%、8.93%;在整个生育期T3处理显著高于对照，120d较对照增加31.12%。

2.1.4不同补光灯对辣椒叶宽的影响

由表4可知。不同补光灯影响辣椒叶片叶宽生长，整个生育期均表现为T3处理叶宽高于其他处理，在定植60d，T3处理叶宽最大，为6.97cm，显著高于对照，较对照提高39.40%，在整个生育期，叶宽的变化幅度为先增大后减小的趋势。

2.2 不同补光灯对辣椒叶绿素含量的影响

由图1可知，随着辣椒生育周期的变化，叶绿素含量呈先上升后降低的趋势，3种补光灯下叶绿素含量显著高于对照，尤其以T2处理叶绿素含量为最高;定植60d时，各处理辣椒叶绿素含量达到最高值，T2处理叶绿素含量最高，CK处理叶绿素含量最低;随着生育期的延长，辣椒叶片光合作用能力下降，叶片中叶绿素含量也逐渐降低，定植120d时，各处理叶绿素含量表现为：72>T1>T3>CK;因此，可以看出在红光和蓝光的基础上补充白光可以提高辣椒叶片叶绿素a、b的含量。

2.3不同补光灯对辣椒光合作用的影响

表5可知，不同补光条件下，T1、T2和T3处理叶片净光合速率（Pn）显著高于CK，分别较CK提高63.72%、18.06%、25.08%，说明补光均能有效提高辣椒叶片光合作用，而且T2处理补光的效果最好，表明红蓝白3种组合光更有利于提高辣椒叶片光合作用。各处理辣椒叶片胞间CO浓度（Ci）差异不显著，其中T3处理高于其他处理，为0.25umol.mol;不同补光条件对辣椒叶片气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）影响相似，T3处理的气孔导度和蒸腾速率均最大，为399.29mmol·m·S显著高于CK;T1和T2处理均能显著增强辣椒叶片的气孔导度和蒸腾速率，且气孔导度较CK处理分别提高2.85%和8.29%。可见，不同补光灯对辣椒净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均有显著的影响。

2.4 不同补光灯对辣椒品质的影响

由表6可知，不同补光灯对辣椒品质有显著影响，T2处理的可溶性糖，可溶性蛋白和Vc含量都显著高于对照，较对照分别提高70%、77%、8.2%。不同补光条件下，T2处理的可溶性糖显著高于Tl处理，较T1处理提高32.47%，但与T3处理之间差异不显著。

3讨论与结论

光是植物生长发育重要的环境因子之一，影响蔬菜的生长发育。曲溪等研究表明红光促进植物根系生长，蓝光促进茎和叶柄的伸长生长。陈星星等研究发现LED光源不同光质比对白掌组培苗生长的影响，在80%红光+20%蓝光处理下，白掌组培苗的叶长、叶幅、根数、最大根长、根系活力、整株鲜重、地上鲜重和地下鲜重都达到最大值。本试验中LED红：蓝：白=3：1：1处理下，辣椒株高、茎粗、叶长和叶宽显著高于其他处理，这与文莲莲在番茄上的研究结果相似。

叶绿素在植物光合作用中能够捕获光能，其含量直接影响植物光合能力的强弱。光质影响着植物气孔数目，大小及开闭以及光合色素的合成。杜洪涛等利用5种（红、黄、蓝、绿、白）30umol·m·s的补光灯照射不同品种的彩色甜椒幼苗，发现LED蓝光可以有效促进各品种彩色甜椒幼苗叶绿素含量的积累。陈星星等在LED光源不同光质比对白掌组培苗生长的影响试验中发现，蓝光处理下白掌组培苗的叶绿素含量最高。周成波等在补光光质对叶用莴苣光合特性的影响研究中发现白+蓝光处理下Pn较对照提高21.7%。本试验研究发现红：蓝：白=3：1：1处理下，辣椒叶片中叶绿素含量最高，可见红：蓝：白=3：1：1有利于辣椒叶片叶绿素的积累，这与周成波在莴苣上的研究结果一致。对于光合特性的研究发现，夜间补光情况下，相比对照，红：蓝=5：1处理下的辣椒叶片Pn、Gs、Tr显著提高，红：蓝：白=3：1：1处理下的Pn、Gs、Ci和Tr最高。说明不同补光灯处理对辣椒光合特性作用效果不同。

可溶性糖、可溶性蛋白质和Vc含量是反映蔬菜营养品质的重要指标，其含量高低决定着蔬菜的品质，，吴根良等对不同LED光源对设施越冬辣椒果实品质和产量的影响研究表明，红：蓝=8：3可促进可溶性总糖、Vc和可溶性蛋白的形成。王晓芬等研究发现LED蓝光可促使辣椒中Vc含量显著升高.本试验中，红：蓝：白=3：1：1和普通植物补光灯处理均能显著提高辣椒果实Vc含量，这与吴根良、蒲高斌等和闻婧等研究结果一致，说明不同光质对Vc合成是不一样的。光质对植物可溶性总糖含量有重要影响，本试验中，红：蓝：白=3：1：1处理能顯著提高辣椒果实中可溶性糖的含量，这与蒲高斌等研究结果一致。因此，不同补光灯处理下，红：蓝：白=3：1：1可显著增加辣椒植株株高、茎粗、叶长、叶宽和叶绿素含量，增强光合作用，促进光合产物的积累，提高果实中可溶性糖、可溶性蛋白和Vc含量，进而改善果实品质。