光环境调控影响樱桃生长及光合特性的研究进展

肖海 黄纯倩

(成都农业科技职业学院，四川 成都 611130)

中国樱桃(Cerasuspseudocerasus(Lindl.) G.Don)为蔷薇科樱属喜光植物，全年光照时间有2600h以上。光质、光照强度、光照时间调控是樱桃生长发育、果实品质建成的关键因素，光环境充足且在合理范围内，樱桃树体生长发育良好，坐果率高，果实品质好；光照不足，花粉发芽率低，树体生长发育缓慢，樱桃产量和品质下降。近几年，设施樱桃高产栽培在我国迅速发展，生产效益远高于露地种植。影响樱桃生长及光合特性的环境因子有光、温、水、气、肥等，其中光环境调控是栽培设施中的关键因素，决定着樱桃的产量和品质。设施樱桃高产栽培解决了露地栽培中低温寡照等不利因素造成的减产等问题[1]。

设施樱桃栽培是指在一个模拟自然气候的人工栽培环境种植樱桃[2]。农业领域发达国家根据植物不同生育时期的生长特性，进行设施内光、温、水、气、肥等环境因子的智能调控技术[3]。目前我国在设施樱桃栽培光自主调节技术研究方面处于起步阶段，亟待解决设施内光环境不足的问题。鉴于此，本文综述了设施樱桃栽培光质、光照强度、光照时间对樱桃生长及光合特性的研究进展，为增产增收，提高樱桃品质，降低设施能耗及农业生产成本，以及设施樱桃栽培技术提供理论参考和技术推广。

1 光质对樱桃的调控

设施农业使用植物补光灯是一项农业领域技术突破。植物灯的光谱是模拟的太阳光，是以满足植物光合作用对光谱的需求为主，有利于促进植物的生长。不同波长的光质对植物的生长发育及光合特性具有不同的调控作用。红光促进植物叶片细胞的分裂，蓝光对植物的作用相反。大量研究表明，单色光对植物的均衡生长和形态建成均有不利影响，而红蓝组合光对植物生长发育作用优于单色光。

图1 红蓝光谱补光灯

1.1 光质对樱桃生长的影响

在设施樱桃生长环境中，樱桃自身能够感知环境中不同波长光质的变化，为适应生长环境，樱桃启动一系列生存所必需的生理生化响应。光敏素、隐花素和向光素这些光受体接受光信号，并通过信号转导引发樱桃的生长发育变化。目前国内针对单色光、不同红蓝光比例对植物幼苗生长和品质影响研究较多，而不同波长光质对于樱桃生长的研究较少，还处在起步摸索阶段。

1.2 光质对樱桃光合特性的影响

不同的作物需要的光谱不同，相对应的光谱可以促进植物生长、增产增量、提前上市，如果光谱不对应，效果会不好。在我国设施农业果树栽培中，利用红光、蓝光等单色光及其组合光源来有效调节果树叶片的光合特性。光合色素为植物叶片进行光合作用奠定基础，红光促进叶片的叶绿素含量的增加，蓝光作用与红光相反，但蓝光可提高叶片的叶绿素a/b比值[4，5]。波长630nm的红光处理的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量达到最大值，不同红蓝光比例有利于提高光合速率[6，7]。综上所知，通过增加红光比例可有效提高樱桃光合速率，在设施栽培中，红光对樱桃更有利。

2 光照强度对樱桃的调控

在现代农业设施园艺中，塑料薄膜、阳光板等有利于保温，但会使光照强度减弱。随着我国现代设施农业的发展，立体种植、室内种植、植物工厂等的进步使补充人工光照成为设施果树生产领域的一项重要栽培技术[8]。光照强度对樱桃生长具有比较显著的影响，在光照强度较弱时很容易造成樱桃徒长；与此相反，光照强度过强时，叶片厚，光能很难被叶片的光合器官及时吸收，损伤光反应中心，导致光能的流失。因此，人工调控适宜的光照强度能够避免樱桃光合作用光能损失，提高生产效率。

2.1 光照强度对樱桃生长的影响

设施樱桃栽培光环境因遮挡物使设施内樱桃树体受光面积减少，光照强度下降，导致樱桃减产、品质下降。我国已普遍采用LED、农用灯补光的方式进行增加樱桃设施内的光照环境，但投资大，见效慢。设施樱桃栽培对光照强度要求高，但我国目前栽培樱桃的设施环境达不到樱桃对光照强度的要求。光照强度降低，抑制樱桃的生殖生长和营养生长。对樱桃试验结果表明，光照强度降低，抑制樱桃树体内细胞光合产物的积累，使坐果率明显降低。对樱桃枝干进行遮光(全日照的10%～15%)试验，可溶性固形物含量和坐果率均明显降低。光照强度降低，致使气温下降，从而推迟了樱桃果实成熟期。与自然光比较，光照强度在1500μmol·m-2·s-1以下显著降低了樱桃单果重、坐果等关键指标[8]。光照强度是促进樱桃果实生长发育的关键因子，在现代设施樱桃栽培生产中，果实生长前期需补光。

2.2 光照强度对樱桃光合特性的影响

目前国内外研发了LED补光技术来满足樱桃的光合作用[9]。樱桃树体叶片的光合特性主要体现在净光合速率和叶绿素含量，可准确反映叶片光合作用对补光的响应[10]。通过光合作用将光合产物输送到樱桃各个器官，是生长发育及产量品质形成的关键[11]。与自然光相比，光照强度在1500μmol·m-2·s-1以下时会使得樱桃果实色泽、抗逆性、坐果等关键品质指标显著降低[12]。樱桃光合作用光补偿点为10～82μmol·m-2·s-1，不同樱桃品种间光补偿点差别较大；光合作用光饱和点为970～1040μmol·m-2·s-1，不同樱桃品种间光补偿点差别较小[13]。目前国内外对于樱桃光合生理受到众多学者的探索与研究[14-18]。

3 光照时间对樱桃的调控

适宜的光照时间是樱桃有效进行光能吸收、产生光合产物的关键环境因子之一。通过光照时间的延长或缩短，改变樱桃的光合生理及光合产物的分配来响应光照时间的变化。

3.1 光照时间对樱桃生长的影响

当光照时间为20h·d-1时，生菜的株高、叶长等鲜重最高，延长适宜的光照时间能促进生菜生长[19]。当光照时间为24h·d-1时，茄子幼苗的壮苗指数、株高、生长速率、根冠比显著上升[20]。控制樱桃进行休眠或生长的关键因子是日照长度[21]，当光照时间变短时樱桃的生长发育易受到影响，且光照时间影响着樱桃的花期[22]。人工调控光照时间能有效调节植物开花早晚，在设施园艺中大范围应用[23]。因此，可以通过人工调控光照时间，改变樱桃树体的开花授粉期。适当延长光照时间有利于樱桃的生长发育。

3.2 光照时间对樱桃光合特性的影响

不同光照时间条件下植物生长存在明显差异[24]。延长光照时间生成更多光合产物，进而促进植物的生长和发育[25]。延长光照时间，植物叶绿素a的浓度和细胞干质量含量均有所增加[26]。缩短光照时间，植物成花开始到种子形成阶段之间的时间缩短，使净光合速率、叶绿素含量提高[27]。综上可知，光照时间的延长和缩短对樱桃光合作用的影响需进一步研究。

4 现代设施农业樱桃光环境调控技术

设施内种植樱桃由于建筑物、钢架材料的遮挡，使得太阳光照减少；在寒冷的冬春季节太阳光角度变低，光照量减弱，病虫害发生严重等不利因素，不能满足樱桃不同生育时期对光质、光照强度、光照时间的生长需求。基于樱桃对光需求的生物特征，需通过现代农业技术手段解决光环境调控问题。

4.1 增加设施光照量

选择合理的地理方位、棚室屋面角和方位角，在合理范围之内增加设施整体高度，使更多的光照进入设施内，增添樱桃树体整体的受光面；使用有色薄膜、高性能薄膜增加透光率，提高樱桃光合作用效率。由于设施内樱桃的光照量比陆地减少，为了提高设施内樱桃产量和品质需要适当延长光照时间。如，使用卷帘机装备，早拉起晚覆盖，尽可能延长光照的时间；遇到阴雨寡照天气，在不影响设施内温度的前提下揭开覆盖物，让设施内有光照量进入，使樱桃发生光合作用。我国现阶段利用专用设备在设施内调控光环境已有新的进展。反光膜的利用显著增加了受光面积和受光量，促进植物的光合作用，为光合产物的积累奠定基础；利用农用专用灯、不同光谱组合LED节能灯进行补光，充分增加设施内光照强度、光谱组合、光照时间使樱桃树体得到充足的光环境，促进樱桃坐果，提高产量。

图2 樱桃植物补光灯

4.2 构建LED诱虫灯技术绿色防控体系

根据多数昆虫具有趋光性，利用昆虫对光的敏感度来诱捕害虫，基于昆虫特性开发灯光诱杀技术进行害虫防治。随着半导体技术的进步，LED相较传统光源具有多种优点：亮度较高、能源消耗少、波长范围窄等。LED灯作为诱虫光源可有效减少对天敌昆虫的误杀。LED灯体结合结构简单、安装方便、可操作性强、精准高效、安全环保等特点成为了目前最佳的诱虫光源[28]。在设施农业实际应用中，利用LED诱虫灯与食诱剂等绿色防控技术，减少病虫害对樱桃的危害。

5 展望

一定比例的光谱组合对植物生长是非常有利的，通过探索光谱组合对樱桃生长、光合特性的影响，建立樱桃在不同光谱组合下的生长机制和光合产物运转机制，为设施农业生产提供理论参考。提高光照强度和延长光照时间对促进樱桃生长的生理机制还有待进一步研究，光照时间影响开花坐果，光照强度影响光合产物的积累和运转。探讨光质、光照强度、光照时间对樱桃生长及光合特性的响应机制，以期为设施农业栽培技术提供技术支持和学术研究价值。