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第 35 卷 第 24 期 农 业 工 程 学 报 Vol.35 No.24 2019 年 12月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2019 213 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） 摘 要： 为确定 LED 补光调节温室甜椒（ Capsium annuum 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。 关键词： 温室；光质；甜椒； LED 补光；产量；品质 doi： 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026 中图分类号： S311； S626 文献标志码： A 文章编号： 1002-6819(2019)-24-0213-10 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)：213222. 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 pepperJ. 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 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（ Capsium annuum 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收稿日期： 2019-01-29 修订日期： 2019-12-05 基金项目：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 作者简介：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： dqqsjtu163.com 通信作者：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： hhj9666126.com 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 mm280 mm180 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，农业工程学报（ http:/www.tcsae.org） 2019 年 214 460 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 m4 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 Fig.1 Sketches of supplementary lighting in greenhouse 甜椒在红蓝光下的光补偿点在 45 mol/(m2s)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/(m2s)，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 Fig.2 Spectral distribution of different light qualities 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。 y = 0.650 9x （ 1） 式中 y 为实际叶面积， cm2， x 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（ P 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. Keywords: greenhouse; light quality; sweet pepper; LED supplementary lighting; yield; quality