不同补光方式对大棚草莓生产的影响

程芳芳 李红卫 余辉 刘伟斌 李豪 李荣

摘要：河南地区冬春季节，由于阴、雨、雪、雾、霾等天气的影响，大棚内光照不足的现象较为严重，影响草莓产量和品质。本研究在大棚草莓生产基地进行补光试验，选取高压钠灯和LED植物生长灯，观测不同补光方式对大棚草莓营养生长、叶绿素含量、产量和糖度的影響，结果表明：2种补光方式对棚内增温都有效果，高压钠灯增温效果更为明显；2种光源对草莓株高、叶片长和叶片宽均无明显影响；2种光源对增加草莓植株叶绿素含量均有明显效果，与对照相比，均达极显著水平；2种光源补光后，草莓可溶性固形物含量与对照相比均有提高，高压钠灯补光后增加效果更为显著。

关键词：大棚；草莓；补光；叶绿素；可溶性固形物含量；产量

中图分类号：S627文献标志码：A论文编号：cjas19040025

基金项目：中国气象局/河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室开放研究基金项目“不同补光方式对大棚草莓产量和品质的影响及经济效益分析研究”（AMF201710）。

Effect of Supplementary Lights on Strawberry Production in Greenhouse

Cheng Fangfang1，2， Li Hongwei2， Yu Hui2， Liu Weibin3， Li Hao3， Li Rong2

（1CMA/ Henan Key Laboratory of Agrometeorological Ensuring and Applied Technique， Zhengzhou 450012， Henan， China；

2Zhengzhou Meteorological Bureau， Zhengzhou 450012， Henan， China；

3Dengfeng Mount Song Meteorological Station， Dengfeng 452470， Henan， China）

Abstract： During winter and early spring， sunlight deficiency greatly influences the yield and quality of strawberry in Henan Province， mainly resulting from less sunshine weathers such as cloud， rain， snow， fog， haze and so on. In this study， the high pressure sodium lamp and the LED lighting were selected for supplementary light test in a strawberry production base. The effects of different ways of light supplement on vegetative growth， chlorophyll content， yield and fruit sugar content of strawberry were observed. The results showed that the two ways of light supplement had effect on temperature increase in greenhouse， and the effect of high pressure sodium lamp was more obvious. There was no significant effect of the two light sources on strawberry plant height， leaf length and leaf width. Both light sources had significant effect on increasing the chlorophyll content of strawberry plants， which reached extremely significant level compared with the control. The soluble solid content of strawberry was higher than that of the control after light supplement with two light sources， and the effect was more significant with high pressure sodium lamp.

Keywords： Greenhouse； Strawberry； Supplementary Light； Chlorophyll Content， Soluble Solid Content； Yield

0引言

草莓为喜光植物，若光照不足，植株生长发育受阻，严重影响草莓产量和品质[1]。河南冬春季节，由于阴、雨、雪、雾、霾等天气的影响，大棚内光照不足，严重影响草莓正常生长。例如，从2015年11月6日起，郑州地区出现了持续近1个月的阴雨（雪）寡照灾害天气，致使草莓生长受阻，发育迟缓，上市时间推迟，产量下降，品质较差，种植户遭受到严重的经济损失。

关于光照对草莓影响的研究，相关学者主要从寡照胁迫[2-5]、影响机理[6-8]、大棚补光[9-14]3个方面进行研究。其中从寡照胁迫角度对草莓影响的研究较多，如张广华[15]研究了弱光、低温胁迫对草莓光合作用的影响，刘卫琴等[16]研究了遮阴对草莓光合作用以及叶绿素荧光特性的影响。也有从影响机理层面进行的研究，如徐凯[17]研究了不同光质对草莓生长结果、干物质分配、糖分、有机酸含量以及酶活力等的影响。关于补光对大棚草莓的影响近年来也有部分学者做了相关的研究。2011年钟霈霖等[18]通过实验室人工环境，研究了贵州特殊区域下光照强度对草莓品质的影响，认为光照强度的改变可显著影响草莓品质，并试验得出提高草莓果实综合品质的适宜光强范围；2015年刘庆等[19]在人工气候室里进行了不同光质LED光源对草莓光合特性、产量及品质影响的研究，认为红/蓝/黄光处理最有利于增加光合色素含量，提高果实产量，促进部分品质改善；2015年陈善飞等[20-21]在宁波进行了大棚草莓补光光源的研制及补光种植试验，采用高压钠灯在草莓生产棚进行补光，认为高压钠灯能有效促进草莓植株的高度和叶片的生长，提早果实采收期，显著提高草莓的品质和产量，红光占比较高的钠灯补光效果更显著；2016年况觅等[22]在草莓生产棚用LED灯补光，认为LED灯可使草莓茎粗、株高、果实大小显著提高，缩短生育期，是一项增产增收的实用技术；2013年日本Kota HIDAKAI等[23]选择LED和日光灯2种灯型在草莓大棚进行补光试验，认为与日光灯相比，LED灯对草莓叶片净光合速率、产量、可溶性固形物含量的影响更大；2013年挪威Rolf Nestby等[24]选用了2种LED灯对大棚草莓进行补光，认为当棚内光合有效辐射小于400μmol/（m2·s）时进行补光，对草莓产量和品质的提高效果明显；2014年Nelson等[25]对高压钠灯、LED、陶瓷金属卤灯、日光灯4种灯型共22种灯的光子转换效率进行了分析研究，认为其中2种高压钠灯和2种LED灯光电转换效率最高，其他灯型都较低，而且这4种灯型光电转换效率都远高于传统的高压钠灯，并进行了成本计算，认为只考虑初始安装成本和电费的情况下，LED灯是高压钠灯的2.3倍。

本研究在进行广泛调研的基础上，选择高压钠灯、LED植物生长灯、反光膜对大棚草莓进行补光，比较分析不同补光方式对大棚草莓生长状况、产量和品质的影响，以期提升设施农业生产的科技含量和经营水平，避免或减轻寡照灾害给大棚草莓生产带来的损失。

1材料与方法

1.1试验地点、时间

试验在河南省郑州市禾润农业科技有限公司大棚草莓生产基地进行，位于河南省登封市卢店镇卢东村，是中国农业科学院郑州果树研究所草莓研究合作基地，是一家集科研、生产、销售、技术服务于一体的规模化专业型农业科技公司。

试验于2017年12月—2018年2月在该基地的12号、13号和14号大棚内进行。

1.2大棚基本数据资料

大棚为三墙一坡、朝向正南，每个大棚占地面积均为867 m2，棚内东西长80 m、南北宽8 m，面积640 m2，实际种植面积560 m2，靠北墙边为行走小路。

1.3试验设计

12号棚采用100 W的LED灯补光、后墙悬挂反光膜，13号棚采用400 W的高压钠灯补光、后墙悬挂反光膜，14号棚为对照棚，不采取任何补光措施，自然光照条件下生长。

根据光源特点和厂商建议，LED灯悬挂高度1.5 m，双排设计，两排间距为3.0 m，每排15盏，共30盞灯，灯间距为5.0 m，2排灯交错排列（图1）；高压钠灯悬挂高度2.5 m，单排设计，共16盏灯，灯间距5.0 m（图2）。

1.4试验相关情况说明

3个棚内种植同一草莓品种‘宁玉’，3个大棚按编号顺序陆续进行草莓移栽，2017年9月上旬12号棚开始定植移栽，至9月中旬14号棚移栽完成。

2017年12月14日完成照明灯具的布置，悬挂反光膜，并进行株高、叶片长、叶片宽、叶绿素含量、可溶性固形物含量、单株果数、单株果重等基础数据的观测。

1月27日后，12号棚、13号棚因为部分草莓植株陆续出现了萎蔫、死苗情况，将反光膜撤掉。

2月下旬12、13号棚第1茬果采摘期基本结束，14号棚第1茬果采摘期在3月上旬基本结束。

阴天8：00—16：00每天补光8 h，晴天或多云天气7：00—8：00、17：00—20：00每天补光4 h。

1.5光源特点介绍

据灯具生产厂家的产品介绍资料，LED灯主要光谱范围420～800 nm（图3），蓝、红光波峰分别为450、660 nm，中间添加有绿光波段；高压钠灯是模拟太阳光，接近太阳光谱，是连续光谱。

2结果与分析

2.1增温效应

2018年1月4日郑州市普降大到暴雪，登封降雪量8.1 mm，室外最低气温-7.9℃（5日02：00），同时次观测14号对照棚内气温为3.5℃，12号棚内（LED灯）气温5.5℃，13号棚内（高压钠灯）气温8.0℃（表1）。由此可以看出，2种灯加光对棚内增温都有效果，高压钠灯增温效果更为明显，可以避免强降温对大棚草莓造成冻害。

2.2不同补光方式对大棚草莓植株营养生长的影响

由于移栽时间有差异，12号棚草莓移栽较早，因此从表2可以看出，在2017年12月14日观测的基础数据中，12号棚草莓的株高、叶片长、叶片宽均好于其他 2个棚。补光后，12号和13号棚草莓株高反而没有对照棚的高，这可能与草莓生长过程中不断的整支、修剪有关系，植株个体间差异较大，这也说明补光对草莓株高无明显影响；从表2还可以看出，补光对草莓植株叶片长、叶片宽均无明显影响。

2.3不同补光方式对大棚草莓植株叶绿素含量的影响

从表3可以看出，采用2种灯补光后，草莓植株叶片叶绿素含量均明显高于对照，经方差分析和显著性检验，发现补光21天后，12号棚和13号棚的草莓植株叶片叶绿素含量与14号棚相比，均达极显著水平，说明2种光源补光对增加草莓植株叶绿素含量均有明显效果；2种光源之间的效果差异不显著。

2.4不同补光方式对大棚草莓产量的影响

由表4可以看出，2个加光处理对草莓产量的影响不大，13号棚的单株果数和单株产量反而比对照棚低。分析原因，一是与12号棚、13号棚草莓植株出现萎蔫、有死苗情况发生有关，二是由于研究使用生产棚而非纯试验棚，管理不是非常严格，可能会受顾客采摘、疏果等因素的影响，从而造成观测产量偏差。

2.5不同补光方式对大棚草莓可溶性固形物含量的影响

2种光源补光后，草莓可溶性固形物含量与对照相比均有提高，除了12号棚LED灯补光42天后可溶性固形物含量与对照相比差异不显著，其余处理与对照相比均达极显著水平；13号棚高压钠灯补光后可溶性固形物含量高于12号棚，但差异不显著（表5）。

3结论与讨论

2种补光方式对草莓株高、叶片长和叶片宽均无明显影响；2种光源补光对增加草莓植株叶绿素含量均有明显效果，与对照相比，均达极显著水平；2种光源补光后，草莓可溶性固形物含量与对照相比均有提高，高压钠灯补光后可溶性固形物含量增加效果更为显著。

高压钠灯模拟太阳光，接近太阳光谱，是连续光谱，试验表明，与LED灯相比，高压钠灯增温效果更为明显，可以避免强降温对大棚草莓造成冻害。

在反光膜使用中，发现在有阳光的午后，反光膜附近温度较高。有研究表明，当气温超过32℃时，草莓生长受到抑制，叶片会出现灼伤或焦边，果实急剧受热不能正常膨大着色，果个变小、果形不正、硬度下降，极易出现“僵果”现象。本试验中，12号棚、13号棚恰巧出现了草莓植株萎蔫、死苗现象，邀请中国农业科学院郑州果树研究所草莓专家进行了现场调查分析，专家认为可能与草莓根腐病有关，主要可能是土壤处理不到位造成的。充分考虑了棚主的意见后，为穩妥起见，将反光膜撤掉。

研究表明，寡照7天以上会对草莓植株叶片的光合参数、叶绿素含量、坐果数、糖分等产生显著影响，对草莓植株造成不可逆损害[1]。结合本试验的初步研究结论，作者认为，补光的主要作用一方面在于可以提高草莓叶片的叶绿素含量，保证其旺盛生长，还可以提升草莓品质，另一方面更重要的作用在于发生低温、寡照灾害性天气时，可以有效抵御灾害，帮助其度过危险期，保证草莓的正常生长，避免发生严重损失，从而达到防灾减灾的目的。

受到试验条件的制约，未能详细完整地进行关于补光对产量的影响、反光膜的作用、完全无自然光极端情况下加光的作用等方面研究。

参考文献

[1]程芳芳.寡照对大棚草莓的影响[J].农学学报，2016，6（7）：90-95.

[2]曾祥国，冯小明，向发云，等.遮阴对草莓光合特性的影响[J].湖北农业科学，2010，49（11）：2811-2814.

[3]Ferree D C， Stang E J. Seasonal plant shading， growth， and fruiting in ’Earliglow’ strawberry[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science，1988，113：322-327.

[4]Demirsoy L， Demirsoy H，？ztürk A. The effects of different periods of shading on growth and yield in ’Sweet Charlie’ strawberry[J]. Europ J Hort Sci，2007，72：26-31.

[5]Choi H G， Moon B Y， Kang N J， et al. Yield loss and quality degradation of strawberry fruits cultivated under the deficient insolation conditions by shading[J]. Horticulture， Environment， and Biotechnology，2014，55：263-270.

[6]邵婉璐，李月灵，高松，等.光照强度对成熟红颜草莓果实着色和花青素生物合成的影响及可能的分子机制[J].植物研究，2018，38（5）： 661-668.

[7]张明宏.光照对温室草莓生长发育的影响[D].石河子：石河子大学，2018.

[8]魏娜，孙翰昌，武俊琴，等.不同光强对结果期草莓光合特性的影响[J].安徽农业科学，2008，36（6）：2213-2214，2216.

[9]Choi H G， Moon B Y， Kang N J. Effects of LED light on the production of strawberry during cultivation in a plastic greenhouse and in a growth chamber[J]. Scientia Horticulturae，2015，189：22-31.

[10]孙萍，沈建生，林贤锐.延长光照时间对立体种植模式下草莓植株生长的影响[J].浙江农业科学，2016，57（1）：82-83，89.

[11]阳圣莹，白胜，蒋浩宏等.不同补光处理对设施草莓光合特性及果实品质的影响[J].山西农业科学2016，44（9）：1298-1303.

[12]薛国萍，姜伟，付崇毅，等.LED光源对草莓生长发育影响的研究进展[J].北方农业学报，2017，45（5）：108-114.

[13]陈静.不同补光时长对保护地草莓生长发育的影响[J].林业科技通讯，2018（12）：44-45.

[14]王华硕.LED补光对日光温室黄瓜、番茄、草莓生长发育及品质的影响[D].邯郸：河北工程大学，2018.

[15]张广华.弱光、低温胁迫对草莓光合作用的影响[D].保定：河北农业大学，2004.

[16]刘卫琴，汪良驹，刘晖，等.遮阴对丰香草莓光合作用及叶绿素荧光特性的影响[J].果树学报，2006，23（2）：209-213.

[17]徐凯.草莓的光抑制特性及光质对其生长结果的影响[D].杭州：浙江大学，2005.

[18]钟霈霖，杨仕品，乔荣，等.光照强度对草莓主要品质的影响[J].西南农业学报，2011，24（3）：1219-1221.

[19]刘庆，连海峰，刘世琦，等.不同光质LED光源对草莓光合特性、产量及品质的影响[J].应用生态学报，2015，26（6）：1743-1750.

[20]陈善飞，陈晖，陈善忠，等.大棚栽培草莓高压钠灯补光效果试验[J].中国果树，2015（3）：49-51.

[21]陈善飞，王信平，陈晖，等.大棚草莓补光光源的研制及补光种植实验[J].中国照明电器，2015（3）：14-17.

[22]况觅，董鹏，雷永忠，等.寡日照地区大棚草莓LED补光栽培效果初探[J].中国园艺文摘，2016（4）：25-26.

[23]Hidaka Kota， Dan Kazuhiro， Imamura Hitoshi， et al. Effect of Supplemental Lighting from Different Light Sources on Growth and Yield of Strawberry[J]. Environ Control Biol，2013，51（1）：41-47.

[24]Rolf Nestby， Nina Trandem. Supplemental LED Growth light in remontant strawberry at high latitude[J]. Journal of Berry Research， 2013，3：217-226.

[25]Nelson J A， Bugbee B. Economic analysis of greenhouse lighting： light emitting diodes vs. high intensity discharge fixtures[J]. PLos One，2014，9：e99010.