冬季设施补光对苏州地区岩棉培番茄生长的影响.pdf

江苏农业学报 黄志午 俞亦章 徐志刚 等 冬季设施补光对苏州地区岩棉培番茄生长的影响 江苏农业学报 冬季设施补光对苏州地区岩棉培番茄生长的影响 黄志午 俞亦章 徐志刚 朱为民 钱春花 上海市农业科学院 上海 昆山市城区农副产品实业有限公司 江苏昆山 南京农业大学 江苏南京 苏州农业职业技术学院 江苏苏州 收稿日期 基金项目 苏州市科技计划项目 上海市农委项目 沪农科推字 第 号 作者简介 黄志午 男 江西萍乡人 硕士 研究实习员 研究 方向为植物补光栽培技术 通讯作者 钱春花 摘要 为探究补光栽培技术在冬季设施岩棉培番茄中的应用 在双层拱棚连栋温室大棚内 以番茄品种 为试验材料 设置 个补光处理 处理 为点光源冠层补光 线光源丛间补光 处理 为线光源丛间补光 处理 为点光源冠层补光 以未补光的单间为对照 解析不同补光方法对番茄产量 植株生长和 光合作用的影响 结果表明 和 处理的单株产量 单果质量均显著多于对照 花穗数多于对照 处理的番 茄植株生长指标优于 处理 处理和 的光合作用低于 和 处理 总之 点光源冠层补光 线光源丛间 补光 更有利于番茄生长 可用于长江中下游区域的冬季番茄设施补光栽培 关键词 岩棉培 番茄 人工补光 产量 光合作用 中图分类号 文献标识码 文章编号 番茄 又称西红柿 番柿 起源于热带 亚热带地 区 属茄科茄属 是中国设施温室中的主栽作物之 一 同时番茄还是一种世界性经济作物 番茄产量 影响着地方经济发展和农民的经济收入 番茄作为 一种肉质性果实 也被认为是研究果实发育 成熟的 理想材料 为了周年供应优质果菜 部分地区的栽 培技术和栽培设施发展得较快 也面临着诸多客观 问题 从而影响番茄产量和品质等 例如 冬季和早 春季节的雾霾 连续阴雨等造成温室光照环境恶化 另外 棚室的材料老化 骨架结构 补光灯位置和不 断生长的番茄间和叶片间相互遮掩都使得喜光作物 番茄长期生长在弱光环境中 使番茄植株营养生长 过快 出现避阴反应 此外 番茄生殖生长不良 表现 为落花落果 果实发育缓慢 产量下降 品质变低 等 要高效生产番茄等果菜类作物 就必须克服 冬季低温弱光和高湿度传播病虫害等问题 岩棉栽培番茄可以有效解决土壤酸碱化 板结 等不利于种植的问题 并可杜绝土传病害的传播 节 约空间 有效降低空气湿度 减少病虫害 在荷兰无 土栽培的设施温室中 以上是用岩棉栽培 美国在无土栽培技术领域早已转向太空 并走在世 界的前列 人工补光是改善设施光环境的最有效手段 为当 前设施园艺高产 提质增效的关键措施之一 在设施 蔬菜生产中具有重要的应用前景 在设施温室内 应用人工补光配合采用岩棉培技术能够有效弥补温 室环境中的光照不足 降低温室湿度 减少病虫害等 提高抗病性 林婧等 研究发现 增加补光强度和延 长光照时间 可以增加番茄的株高 节间距和茎粗 提 高番茄幼苗抗病虫害的能力 刘晓英等 的研究结 果表明 不同光质配比可以增加番茄苗期叶绿素含 量 提高光合作用等 等 发现 发光二极管 红光会增加棉铃虫对番茄的危害 同时 蓝光降低了番茄的病情指数 目前 大多数研究集中 在室内补光对番茄苗期的影响 如在北方设施温室内 番茄全生育期的补光 较少涉及长江流域冬季设施岩 棉培番茄补光技术的应用 因此本研究以番茄品种 为试验材料 设置 组不同位置补光处理 在双层 拱棚的连栋设施大棚内应用岩棉栽培技术 研究人工 补光对冬季番茄产量 生长及光合作用的影响 为反 季节种植番茄的补光技术提供理论和实践依据 材料与方法 光源的选择 冠层补光采用点形大功率植物光源 以下简称 点光源 功率 由南京植生谱光电科技有限公 司提供 丛间补光采用线形 植物光源 以下简 称线光源 功率 由南京植生谱光电科技有限 公司提供 试验材料 由厦门百利现代农业科技有限公司提供番茄品 种 的种子 试验设计 试验在南京农业大学昆山蔬菜研究院的双层 拱棚连栋温室大棚内进行 年 月 日催 芽 月 日定植 各处理设 株番茄 株距 双层拱棚保温 覆盖地布 用水肥一体化技术 降低空气湿度 减少病虫害 设置 个处理组和 个对照组 处理 两垄的冠层分别用间隔 的 盏点光源共 盏 两垄的各侧面用 根线 光源共 根 处理 横向五垄的岩棉块正上方 放置 根线光源共 根 处理 两垄的冠层分 别用间隔 的 盏点光源共 盏 一个 不补光的单间 各处理之间使用遮光板隔开 防 止光源干扰 点光源固定于岩棉块正上方 处 处理的线光源放置于垄的两侧 最开始距 离岩棉块的距离为 其高度随番茄生长及采 收状况进行调整 处理的线光源固定于垄的中 间 距离岩棉块正上方 处 图 补光时 间根据当天的天气状况进行调节 月 日开始 补光 白天最高温度高于 时放风降温除湿 夜间最低温度低于 时采取临时加温措施增 温 双秆整枝 不封顶 每穗留 个果 各农 事操作统一进行 测定项目和方法 生长指标的测定 从每个处理中随机选取 灯下长势一致的 株番茄 分别于开花后 和 用布条尺测量株高 第 穗花 上两节的节间距 用电子游标卡尺测量第 穗花上 两节的节间茎粗 用计数法目测花穗数 叶片中色素含量的测定 分别在果实的绿 熟期 转色期和成熟期 摘取各处理选取的 株番 茄相同部位的果实 用植物破壁研磨机进行研磨 放入超低温冰箱中保存待用 取对应的番茄叶 片 放入液氮罐中后用超低温冰箱保存待测 共取 样 次 叶绿素含量的测定采用乙醇 丙酮混合提 取法 黄志午等 冬季设施补光对苏州地区岩棉培番茄生长的影响 处理 点光源冠层补光 线光源丛间补光 处理 线光源丛间补光 处理 点光源冠层补光 未补光的单间对照 图 冬季设施岩棉培番茄各处理补光方式示意 光合荧光参数 光响应曲线的确定 在果实成熟 期 用光合仪 测量各光合指标 测量光 响应曲线时 光照度梯度设置为 浓度设置为 重复 测定 次 数据统计和分析 采用 处理数据和绘图 采用 进行统计分析 并用 法分析差异显著性 结果与分析 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄产量的 影响 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄各采摘节 点产量的影响 年 月 日开始随天气状况间 断补光 补光后 和 处理果实最先开始转色 补光后 各补光处理开始采收 而 延迟 后才 达到采收程度 说明冠层应用点光源进行补光能够促 进番茄果实提前转色 且补充光照使得番茄提前成熟 提早上市 增加了经济效益 除第 次采摘外 在 各次采收中的产量都较低 补光处理能够增加番茄产 量 且 处理的产量最高 补光效果最佳 表 江苏农业学报 年第 卷第 期 表 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄各采摘节点产量的影响 处理 第 次采摘 产量 第 次采摘 产量 第 次采摘 产量 第 次采摘 产量 第 次采摘 产量 前 次 株总产量 各处理见图 注 各产量均为 株产量 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄产量 及构成因素的影响 如表 所示 不同补光方法对 冬季设施岩棉培番茄产量及其构成因素的影响存在 差异 对照的总产量最低 为 处理 的 株总产量最高 为 与对照相比提 高 处理的实际单株产量最高 其次是 处理 两者显著高于 而各补光处理之间没有 显著差异 这与单穗果质量的差异显著性相同 不 同处理下番茄单果质量的顺序为 处理 处 理 处理 这与 株总产量 实际单株产量 和单穗果质量的顺序相同 处理的单果质量显 著大于 处理和对照 上述结果说明 处理相 比于 处理和 处理在各产量构成因素中表现 最好 试验产量最高 表 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄产量及构成因素的影响 处理株数实际单株产量 单穗果质量 单果质量 株总产量 各处理见图 注 同列数据后标有不同小写字母表示差异显著 实际单株产量为整个试验各处理内标记的 株番茄从采摘到第 台果总产量取平均值 各处理从采摘到第 台果的试验总产量 各处理实际单株产量 各处理总株数 株 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄花穗 数的影响 如表 所示 在开花后 和 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄花穗数没有 显著影响 开花后 处理的花穗数低于对 照 开花后 处理的花穗数高于对照和其他 处理 和 处理的花穗数平均每周增长 穗以 上 处理每周增长 穗 而 每周增长 穗左 右 和 处理的花穗数增量大于 处理 明显 大于 说明补光处理能促进花芽分化 同时 冠层 应用点光源的效果更显著 开花后 和 和 处理花穗数高于对照和 处理 最终到花 后 处理的花穗数最多 其次为 处理 说 明冠层点光源 丛间线光源的补光效果最好 花穗 数是重要的番茄产量构成因素之一 它直接影响了 产量的高低 表 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄花穗数的影响 处理 花穗数 花后 花后 花后 花后 花后 各处理见图 注 同列数据后标有不同小写字母表示差异显著 黄志午等 冬季设施补光对苏州地区岩棉培番茄生长的影响 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄生长的 影响 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄节间 距和茎粗的影响 如表 所示 不同补光方法对冬 季设施岩棉培番茄节间距存在一定影响 花后 和 的节间距显著高于 处理 与 和 处理无显著差异 花后 的节间距显著高于 和 处理 与 处理没有显著差异 花后 不同补光处理和 的节间距没有显著差异 对照 一直保持最高的节间距 由此可见 和 处理 比 处理更能促进冬季设施岩棉培番茄的生长发 育 两者的各产量构成因素表现最好 产量也高于 处理和 比较各补光处理与 发现补光处 理能抑制冬季设施岩棉培番茄徒长 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄茎粗的影 响也存在显著差异 花后 各补光处理番 茄茎粗都显著大于 花后 处理的 番茄茎粗最大且显著大于 与 处理没有 显著差异 综合比较得出 各补光处理植株表现更 粗壮且 处理最健壮 与 形成鲜明对比 说明 补光促进了冬季设施岩棉培番茄生长发育 降低了 冬季恶劣环境条件的影响 表 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄第 穗花上两节节间距和茎粗的影响 处理 节间距 花后 花后 花后 花后 茎粗 花后 花后 花后 花后 各处理见图 注 同列数据后标有不同小写字母表示差异显著 处 理 处理 表 不同补光方法对冬季岩棉培番茄株高的影响 处理 株高 花后 花后 花后 花后 花后 各处理见图 注 同列数据后标有不同小写字母表示差异显著 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄光合作 用的影响 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄叶片 光合色素含量的影响 由图 可知 不同补光方法 下冬季设施岩棉培番茄果实各发育时期植株叶片中 色素含量存在差异 在果实绿熟期 对照的 含量 含量 比值 类胡萝卜素含 量和叶绿素总含量都是最高的 且对照的 含 量和 比值均显著高于 处理 与 和 处理没有显著差异 其他各色素含量在转色期和 完熟期均没有显著差异 在果实完熟期 对照的各 光合色素含量与各补光处理之间没有显著差异 但 对照的各色素含量都是最低的 比较各补光处理 发现 处理的叶绿素总含量高于 和 处理 江苏农业学报 年第 卷第 期 这可能是由于 处理光照度较低以及与其他处理 在同一间棚室内温度有所增加的情况下 应对低温 寡照的适应性反应 处理的叶绿素含量相对高 于 处理 可能由于南面温度稍高 果实从转色 期到完熟期对养分和能量需求增加 可溶性离子浓 度 也达到 以上 同时 补光促进果实完熟 期叶片中色素的积累 促进光合作用对光能和 的吸收 形成更多碳水化合物输送到果实中 各处理见图 注 同一时期不同处理间标有不同小写字母表示差异显著 处理 对照 处 理 而 处理和对照的胞间二氧化碳浓度显著高 于 和 处理 尽管 处理的叶绿素总含量高 于对照和其他各补光处理 但 处理的光合速率 气孔导度和蒸腾速率均低于对照 这可能是由于棚 室内补光灯 设施设备 如 棚室骨架结构 臭氧发 生器 等遮挡及较弱的自然光造成的 这也进一步 说明在没有充足光照的情况下 植物光合作用的强 弱不仅与补光强度相关 还跟设施内温度 自然光强 度等有关 处理的光合速率 蒸腾速率高于对 照 和 处理 可能由于 处理处于温度稍高 的南面 再加上冠层应用大功率植物光源 其气孔导 度 蒸腾速率和光合速率也相应上升 表 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄光合特征的影响 处理光合速率 气孔导度 胞间 浓度 蒸腾速率 各处理见图 注 同列数据后标有不同小写字母表示差异显著 处理 处理 对照 各处理之间光呼吸速率相差 较大 处理最大 为 高于 对照 是 处理的 倍 表 不同补光方法对冬季设施岩棉培番茄光响应曲线参数的影响 处理最大净光合速率 表观量子效率光呼吸速率 光饱和点 光补偿点 各处理见图 注 讨论与结论 补光能显著提高番茄的产量 这是由于植株生长 处于源限制时 补光显著影响番茄的形态特征 对作 物生物量的积累有促进作用 叶片光合作用的强弱 影响着果实碳同化物转运 弱光环境下补光可以提高 光合同化率 果实生长速率和作物产量 战吉宬 等 认为弱光下植株会出现徒长 茎秆瘦长 叶片变 大变薄和颜色变淡等避阴症状 强光下植株会出现 叶片变厚 叶色变黄等不良症状 本研究中对照 的节间距均高于补光处理 且对照的茎粗最小 在花 后 对照的株高除小于 处理外 均大于另外 个补光处理 根据朗伯比尔定律 随着冠层深度的增 加 叶面积指数为 时丛间光照强度只有冠层顶部的 且随着叶面积指数增加 中下部光照强度呈指 数关系下降 株间补光能够提高番茄中下部的光照 强度 增加叶片净光合速率 利于番茄植株生长 提高 产量 在只有双层拱棚保温的情况下 通过补光可以 提前 采收 且 处理的产量最高 补光效果最 佳 研究中发现 补光处理可显著提高番茄的单株产 量和单果质量 对照的花穗数整体上少于 和 处 理 但个别指标却比 处理更好 层间 补光与 江苏农业学报 年第 卷第 期 环境光照强度相比较弱 对番茄植株光合作用没有太 大影响 这与闫文凯等 研究结果一致 研究结果表明光照强度每增加 其产量也增加 等 研究认为点状高压钠灯相比于 灯更有利于增加番茄的产量 大多数叶绿素 和全部的叶绿素 都参与光能的 吸收和传递 另有一部分叶绿素 起光反应中心作用 推动光化学反应的进行 分别称为天线色素和反应中 心色素 类胡萝卜素也有天线色素的作用 同时它还起 到光保护的作用 本试验中 在果实发育的转色期和 完熟期 补光处理对叶绿素各指标无显著影响 但补光 处理下叶绿素含量增加而对照是下降的 叶绿素和类 胡萝卜素分配比例的改变 使得植株更加高效地利用 光能 从而提高植株抵抗逆境和病虫害的能力 光合作用是植物形成产量的基础 叶片净 光合速率下降是植物对环境胁迫的共同特征 光合 作用受光照和温度等环境条件的影响 又容易受到 气孔限制和非气孔限制 本试验发现 处理的光 合速率显著低于对照 处理和 处理 其气孔导 度较低而胞间二氧化碳浓度显著高于其他处理 说 明 的净光合速率主要受非气孔限制的影响 赵 玉萍等 研究发现 在相同温度下 增加光照强度 番茄的净光合速率上升 对照的气孔导度增大 胞间 二氧化碳浓度提高 这与本试验结果一致 植物光 补偿点与对弱光的利用效率成反比 本试验中 对照 和 处理的光补偿点相同 明显高于 和 处 理 处理和对照的光饱和点与光补偿点的数值大 小呈正相关 而 处理的光饱和点并不是最高 且 处理要高于 处理 这与李佳帅等 研究结果 不一致 可能与补光方法和针对不同植物产生的效 果差异有关 与对照和其他各处理相比 处理的 表观量子效率和光呼吸速率最高 因此 处理下 的番茄更多地消耗叶片中光合作用所产生的碳水化 合物 以弥补弱光的影响 光饱和点能够反映植物 对光能利用区间的大小 本研究中 处理的光饱 和点高于 和 处理 且 处理的最大净光合 速率明显高于对照和其他处理 其表观量子效率明 显高于对照和 处理 光呼吸速率则只高于 处 理 点光源冠层补光 线光源丛间补光 处理的 番茄具有更大的光能利用区间和光合潜力 参考文献 吴兰坤 黄卫东 战吉成 弱光对大樱桃坐果及果实品质的影 响 中国农业大学学报 朱士吾 无土栽培新基质 岩棉 中国花卉盆景 林 夕 无土栽培基质中的新宠 岩棉 农村实用工程 技术 温室园艺 李 涛 杨其长 设施园艺生产人工补光理论初探 温室园 艺 林 婧 马邯生 王丽萍 等 补光技术对番茄苗期应用研 究 现代园艺 刘晓英 徐志刚 常涛涛 等 不同光质 弱光对樱桃番茄 植株形态和光合性能的影响 西北植物学报 邹 琦 植物生理生化实验指导 北京 中国农业出版社 宋 羽 株间 补光与温室番茄光能利用特性及生长发育 关系的研究 北京 中国农业大学 战吉宬 黄卫东 王利军 植物弱光逆境生理研究综述 植 物学通报 闫文凯 张雅婷 张玉琪 等 株间补光对日光温室番茄产 量及光合作用的影响 西北农林科技大学学报 自然科学 版 张 洋 郁继华 唐中祺 等 不同时段株间补光对日光温室番 茄产量及品质的影响 江苏农业学报 王彦辉 韩燕丽 樊永强 等 叶面喷施尿素对谷子郑农谷 光合特性及产量的影响 江苏农业科学 吴思佳 李仁英 谢晓金 等 抽穗期高温对水稻叶片光合特 性 叶绿素荧光特性和产量构成因素的影响 南方农业学 报 赵玉萍 蒋丽煌 不同温光对温室番茄不同生长期光合特性的 影响 新疆农业科技 李佳帅 杨再强 薛思嘉 等 寡照对设施黄瓜叶片光合参数及 光响应曲线的影响 北方园艺 责任编辑 张震林 黄志午等 冬季设施补光对苏州地区岩棉培番茄生长的影响