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江苏农业学报 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 不同时段株间补光对日光温室番茄产量及品质的影响 张 洋 郁继华 唐中祺 于 健 罗石磊 王舒亚 甘肃农业大学园艺学院 甘肃兰州 甘肃省干旱生境作物学重点实验室 甘肃兰州 收稿日期 基金项目 甘肃省科技重大专项 国家大宗蔬菜产业 技术体系项目 国家重点研发计划项目 作者简介 张 洋 男 汉族 甘肃瓜州人 硕士研究生 主要 从事蔬菜栽培与生理生态研究 通讯作者 郁继华 摘要 为探究不同补光时段株间补光对冬季日光温室番茄产量及品质的影响 以番茄品种粉太郎为试验材 料 通过设置 不补光 早晨揭帘前补光 晚上盖帘后补光 早晨揭帘前 晚上盖帘后 各补光 个处理 采用方差分析法 对品质 产量进行分析 采用主成分分析法 对硬度 可溶性固形物含量等 项指标进行了综合分析 结果表明 早晨揭帘前补光 的补光效果显著优于其他处理 处理产量 果实 硬度 单果干质量 可溶性固形物含量 可溶性糖含量 有机酸含量 可溶性蛋白质含量 维生素 含量 番茄红素含 量显著高于 通过主成分分析法分析得出 处理综合得分最高 其次为 处理 得分最低 综上所 述 早晨揭帘前补光 番茄的产量最高 品质最优 关键词 番茄 日光温室 品质 产量 株间补光 补光时段 中图分类号 文献标识码 文章编号 在影响植物生长发育的各种环境因子中 光是 影响植物生长发育及形态建成的关键环境因子之 一 光对植物的作用主要体现在两个方面 一是 为植物的光合作用提供能量 二是作为信号物质 通 过不同的光受体 来调控植物的生长发育和形态建 成 光是植物光合作用最重要的能量之一 不同 环境下的光质是不相同的 不同光质对植物生长 发育的功能也不一样 主要是植物吸收的光质的波 长不同 主要吸收特定波长的光 比如处于 的蓝紫光和 的红光 光源具有节能环保 体积小 质量轻 寿命长 等特点 且光源装置多种多样 有很广泛的应用环境 同时 光源是一种冷光源 补光过程中可贴近植 物照射不会因温度过高而引起植物灼伤 在 光 源照射条件下 一些生长空间较小的叶菜类作物可以 得到有效光源 提高作物产量 空间利用率得到提升 光源的光谱可以根据不同植物生长发育的特性 进行任意组合 满足植物光合作用以及形态建成调控 的需求 因此 光源己被广泛应用于生菜 油 菜等叶菜类植物的工厂化生产 在温室栽培中也 被应用于萝卜 番茄 甜瓜等蔬菜作物的生产 光源可以调控作物生长发育 提高作物产量及品 质 这使得 光源成为近几年人们研究设施蔬菜 人工补光改善光环境的最佳光源 在中国北方地区 冬季日光温室蔬菜栽培生产 中由于白天光照时间短以及保温覆盖材料的污浊 损坏等 使得植株常常会受到弱光寡照环境的影响 致使蔬菜的产量和品质受到严重影响 如今 在冬 季设施生产过程中 一些研究者利用 光源进行 人工补光 以此探究 补光对日光温室冬季茄果 类蔬菜生长 生理等方面的影响 补光处理根 据光源设置位置不同 主要有顶部补光和株间补光 株间补光可以使光源散发出的光直接照射到植株的 功能叶 较顶部补光可以促进光能的利用 所以可以 更加有效地促进光合作用 促进光合产物的形成与 积累 马艳等 研究发现 株间 红蓝光补光 可以显著增加番茄果实可溶性固形物 可溶性蛋白 含量 提高番茄产量 不同的补光时长对于番茄 的产量和品质有不同的影响 王舒亚等 研究发 现 在日光温室条件下 补光 可以显著提高番茄 的产量和品质 李蔚等 的研究结果表明 补光 对番茄形态指标影响最大 补光 可以提升果实 品质 增产效果明显 关于番茄补光方式 补光位置 补光时段以及不 同补光时长的研究结果分别已有报道 但对于番茄 补光的综合研究却很少 为了探究番茄补光这一综 合问题 本试验以番茄品种粉太郎为研究材料 在日 光温室条件下采用 灯作为补光光源 通过不同 时段株间补光处理番茄植株 探究不同时段株间补 光处理对日光温室番茄品质和产量的影响 以得出 在日光温室番茄生产中进行株间一定时长补光对番 茄生长发育的适宜补光时段 为今后北方地区冬季 日光温室越冬番茄高品质栽培提供理论基础 材料与方法 试验设计 试验于 年 月至 年 月在甘肃省 榆中县榆兴农庄日光温室中进行 该温室长 跨度为 采用槽式栽培 槽长宽深为 每槽填充基质 购自甘肃省绿能农 业科技股份有限公司 共 槽 株距为 灌溉方式为膜下滴灌 供试番茄品种为粉太郎 日本 供试 光源为深圳厚屹节能技术有限 公司生产的 型红蓝光 红 光 蓝光 植物生长灯 额定功率为 采用基质栽培 日光温室开帘时间为 关帘 时间为 日照时间为 随着日照时间的变 化 开关帘的时间随之调整 育苗时间为 年 月 日 幼苗长至 叶 心时进行定植 定植时间为 月 日 月 日开始进行补光处理 本试验 采用完全随机设计的试验方法 并对获得的结果进行 方差分析 本试验共设置 个处理 不补光 早 晨揭帘前补光 晚上盖帘后补光 早晨揭帘前 晚上揭帘后各补光 每个处理设置 次重复 按 型取样标记 株番茄植株并测定相关指标 每个重复 组 灯 共计 根灯管 每组垂直方向 根 灯 根 灯以互相垂直的形式连接在一起 灯管与竖 直方向呈 夹角 光源照射区域为茎尖生长点以 下的功能叶 随植株生长 光源位置也按需求上升 利用全自动定时补光控制系统控制 灯的开关 每处理间设置 槽保护行以避免互相干扰 补光设 计图见图 张 洋等 不同时段株间补光对日光温室番茄产量及品质的影响 图 补光布置图 测定项目及方法 待番茄成熟后 分批次进行采收 称量记录每处 理单果质量 单株果数 亩产量 在番茄盛果期 对 相同穗数且成熟度一致的番茄进行取样 并对相关 指标进行测定 使用 数显式水果硬度计测定 果实硬度 使用万分之一电子天平称量番茄果实鲜 质量 用 型恒温鼓风干燥机 上海森信 实验仪器有限公司产品 杀青 后 烘干至恒质量 用万分之一电子天平称量番茄果 实干质量 使用游标卡尺测量果实横径 纵径 以此 来计算果形指数 果形指数为纵横径之比 使用 手持式折射计测定可溶性固形物含 量 含量使用 二氯酚靛酚钠法测定 并略有 改动 可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝法测定 硝 酸盐含量用水杨酸法测定 有机酸含量用碱液滴 定法测定 可溶性糖含量用蒽酮比色法测定 糖酸 比 即可溶性糖含量与有机酸含量之比 番茄红素的 提取参照 的方法 稍加改 动 使用高效液相色谱 法测定 数据处理及分析 用 与 软件处理数据和作图 数据分析用 软件 并运用 和 检验法对显著性差异 处理单株果数和产量均显 著高于 处理间在单果鲜质量 单株果 数 产量上无差异 表 不同时段株间补光对番茄产量的影响 处理单果鲜质量 单株果数 个 产量 不补光 早晨揭帘前补光 晚上盖帘后补光 早晨揭帘前 晚上揭帘后各补光 同一列数据后不同小写 字母表示在 水平上差异显著 处理番茄果实 含量最高 且显著 高于 处理 间无显著差异 与 相比 各补光处理均提高番茄可溶性蛋白质含量 其 中 处理番茄可溶性蛋白质含量最高 显著高于其 他处理 达到 较 提高 处理与 间无显著差异 处理的番茄红素含 量显著高于其他处理 其次为 处理 处理与 无显著差异 各补光处理间硝酸盐含量无差异 表 不同时段株间补光对番茄外观品质的影响 处理硬度 单果鲜质量 单果干质量 含水率 果形指数 处理见表 注 同一列数据后不同小写字母表示在 水平上差异显著 表 不同时段株间补光对番茄内在品质的影响 处理可溶性固形物含量 可溶性糖含量 有机酸含量 糖酸比 含量 可溶性蛋白质含量 硝酸盐含量 番茄红素含量 处理见表 注 同一列数据后不同小写字母表示在 水平上差异显著 不同时段株间补光处理间番茄品质的相关性 分析 本试验研究了不同时段株间补光对番茄果实的 影响 并对其 个品质指标进行了相关性分析 表 硬度与单果干质量呈极显著正相关 相关系数为 与可溶性固形物含量呈显著正相 关 相关系数为 单果鲜质量与可溶 性固形物含量 番茄红素含量呈显著正相关 相关系数分别为 与有机酸含量 和可溶性蛋白质含量呈极显著正相关 相 关系数分别为 单果干质量与可溶性固 形物含量呈显著正相关 相关系数为 可溶性糖含量与有机酸含量 含量呈显著 正相关 相关系数分别为 有 机酸含量和可溶性蛋白质含量 番茄红素含量呈显著 正相关 相关系数分别为 可 溶性蛋白质含量与番茄红素含量呈极显著相关 相关系数为 由此分析可得 番茄的各 项品质指标间存在一定的相关性和依存关系 不同时段株间补光处理间番茄果实品质的主 成分分析 主成分分析是利用降维的思想 通过对指标体 系内部结构关系的研究 将多个指标转化为相互独 立的综合指标 新的综合变量可以反映原始变量提 供的主要信息 从而简化数据结构并找到变量之间 的关系 影响瓜菜品质的因素有许多 仅靠其中 的几个指标难以说明整个处理效果 本试验通过对 硬度 单果鲜质量 单果干质量 含水率等 项指标 进行主成分分析 综合评价番茄各项品质指标对番 茄品质的影响 通过主成分分析得到主成分特征值 贡献率和 累计贡献率 本研究中按照累计贡献率大于 的原则选择主要成分 由表 可得 第一主成分的 特征值为 代表本试验 个处理 项品质指 标 的信息 第二主成分的特征值为 代表本试验 个处理 项品质指标 的信息 第三主成分的特征值为 代 表本试验 个处理 项品质指标 的信息 前 个主成分可以反映 项品质指标 的综合 性状 说明这 个主成分反映了原始变量的 的信息 因此提取前 个主成分替代原 项品质 指标评价番茄品质 对番茄品质评价由原来的 个方面降为 个彼此不相关的主成分 达到了降维 的目的 张 洋等 不同时段株间补光对日光温室番茄产量及品质的影响 表 番茄果实品质指标的相关性 指标 硬度单果鲜质量单果干质量含水率果形指数可溶性固形物含量可溶性糖含量有机酸含量糖酸比 含量可溶性蛋白质含量番茄红素含量硝酸盐含量 硬度 单果鲜质量 单果干质量 含水率 果形指数 可溶性固形物含量 可溶性糖含量 有机酸含量 糖酸比 含量 可溶性蛋白质含量 番茄红素含量 硝酸盐含量 和 分别表示在 和 水平上显著相关 表 品质指标主成分分析 项目 第一主成分第二主成分第三主成分 特征值 贡献率 累计贡献率 不同时段株间补光处理间番茄果实品质综合 评价 根据主成分分析可得 前 个主成分的累计贡 献率达到 所以可使用这 个主成分来构建 分析模型 用各品质指标的主成分载荷 表 除以 相对应主成分特征值的开平方根 得到 个主成分 中每个品质指标所对应的系数即特征向量 以特征 向量为权重构建 个主成分的函数表达式 上述 个表达式中 为硬度 为单果鲜质量 为单果干质量 为含水率 为果形指数 为可 溶性固形物含量 为可溶性糖含量 为有机酸含 量 为糖酸比 为 含量 为可溶性蛋白质含 量 为番茄红素含量 为硝酸盐含量 以各个主 成分对应的方差贡献率作为权重 由主成分得分和对 应的权重线性加权求和得到综合评价函数 综合得分 根据主成分综合的得分模型 可计算出 个不 同时段株间补光处理下的番茄品质的综合得分和排 序 表 各处理得分依次为 表 品质指标主成分载荷矩阵 指标 第一主成分第二主成分第三主成分 硬度 单果鲜质量 单果干质量 含水率 果形指数 可溶性固形物含量 可溶性糖含量 有机酸含量 糖酸比 含量 可溶性蛋白质含量 番茄红素含量 硝酸盐含量 江苏农业学报 年第 卷第 期 表 综合得分和排序 处理 综合得分排序 处理见表 注 讨论 番茄为喜光植物 同时是北方地区日光温室主 栽的蔬菜品种之一 在番茄的生长发育过程中 植 株所处的光环境是影响其光合作用 果实产量 品质 的关键因子 补光技术可以解决冬季日光 温室光照不足的问题 并能够使黄瓜果实的商品外 观和营养品质有一定程度的改善 也可以提高果实 质量 单株结果数与产量 对其干物质的积累有良好 的作用 在本研究中 番茄植株经过不同时段株间补光 处理后 处理番茄的产量最高 显著高于 其 他补光处理也高于 这与林婧 王舒亚等 钱舒婷 崔晓辉 在番茄和薄皮甜瓜上的研究 结果相符 说明不同时段 株间补光处理能够延 长植株的光合作用 促进有机物积累 进一步提高番 茄产量 孙天宇等 研究发现 红蓝光处理 下 可以提高薄皮甜瓜硬度 在本试验中 处理番 茄的硬度最高 显著高于 说明补光处理可能通 过提高番茄果皮中的纤维素及果胶含量 进一步提 高硬度 提高果品贮藏性能方便长距离运输 杨俊 伟等 使用 红蓝光处理番茄 发现可以促进 植株的干物质积累 刘福霞等 的研究结果表明 补光可以促进生菜干物质的积累 在对番茄 进行不同时段株间补光后 处理番茄单果干质量 最大 说明早晨对番茄进行补光处理可以促进番茄 果实干物质的积累 这与本研究结果相同 各处理 下番茄含水率及果形指数没有显著差异 说明补光 处理对番茄果形没有显著的影响 番茄果实中可溶 性固形物含量 含量 糖酸比是检测番茄果实品 质的重要指标 本研究结果表明 早晨补光可以 提高番茄可溶性固形物含量 含量 有机酸含量 及可溶性糖含量 这与刘露 刘晓英 孙娜 钱舒婷 在番茄 苏立芳 祁娟霞等 在黄瓜上 的研究结果相同 说明早晨揭帘前对番茄进行 株间补光处理可以提高番茄的风味 营养价值更高 如今许多番茄已经没有明显的风味 使用 光源 补光处理则使番茄发挥出其原有的风味品质 可溶 性蛋白质是重要的渗透调节物质和营养物质 植物 体内的可溶性蛋白质大多参与各种酶类代谢 同时 易于人体吸收 参与调节生理功能并为人体提供能 量 在进行不同时段株间 补光后 各处理 的可溶性蛋白质含量均高于 其中 处理可溶 性蛋白质含量最高 说明 补光处理可以提高可 溶性蛋白质含量 这与刘露 李海达等 在番 茄上的研究结果一致 番茄红素是一种富含在番茄中 也存在于多种 蔬菜水果中的类胡萝卜素 多项研究结果表明它 是一种重要的抗氧化物质 是评价番茄品质的一 项重要指标 孙娜等 等 研究发现 红蓝配比光可以提高番茄果实中番茄红素含量 补 充蓝光和红光可以诱导番茄红素的合成 提高番茄 果实中番茄红素的含量 经过补光处理后 相对于对 照 早晨揭帘前补光 番茄中的番茄红素含量均 显著高于其他补光处理 这与前人的研究结果相同 果实中过多的硝酸盐不仅危害人体健康 也对生态 环境构成一定威胁 经过试验测定 各补光处理 番茄果实硝酸盐含量无显著差异 程瑞峰等 在 黄瓜补光研究中发现 早晨进行补光时温室内 浓度高 为叶片的光合作用提供了充足的碳源 相对 湿度也较夜间大 叶肉阻力小 此时进行补光相比夜 间补光效果更佳 另外在白天黄瓜持续进行光合作 用 积累了大量有机物 由于这些光合产物没有及时 输出 抑制了夜间补光时的光合作用 杨振华 经 过研究发现 在冬季日光温室条件下 设施草莓应用 红蓝配比 植物补光灯进行早晨补光处理后 草 莓植株的生长受到显著促进 品质及产量相对夜间 补光明显提高 所以较晚上盖帘后补光 早晨揭帘前 补光效果更好 可以使叶片更好地进行光合作用 积 累有机物 从而改善果实品质 提高产量 经过对不同时段株间补光处理番茄果实的 个品质指标进行相关分析 可得出以下结果 果皮硬 度和单果干质量呈极显著正相关 与可溶性固形物 含量呈显著正相关 单果鲜质量与可溶性固形物含 量 番茄红素含量呈显著正相关 与有机酸含量和可 溶性蛋白质含量呈极显著正相关 单果干质量含量 张 洋等 不同时段株间补光对日光温室番茄产量及品质的影响 与可溶性固形物含量呈显著正相关 可溶性糖含量 与有机酸含量 含量呈显著正相关 有机酸含量 与可溶性蛋白质含量 番茄红素含量呈显著正相关 可溶性蛋白质含量与番茄红素含量呈极显著相关 由分析可得 番茄的品质指标之间存在着密切的相 关性 共同决定番茄的品质 采用主成分分析方法对不同时段株间补光处理 与番茄果实品质指标的关系进行综合评价 此方法 较其他分析比较方法 更加全面 直观地揭示番茄各 项品质指标之间对番茄品质整体的一个贡献程度 此分析方法得出的结果更具说服力 根据主成分综 合的得分模型 结果显示 处理的得分最高 其次 为 处理 得分最低的为 本试验在总结前人研究的基础上 在补光时长 一定的条件下 探究了使用 光源 在不同时段 株间补光对日光温室番茄品质和产量的影响 一定 程度上说明了不同时段株间 补光对日光温室 番茄产量和品质的影响 但本研究在补光时长方面 未作进一步探究 对于不同时段条件下最佳的补光 时长还需进一步研究 综上所述 结合对番茄果实 品质 产量的对比分析 本试验认为冬季早晨揭帘前 补光 可以提高冬季日光温室番茄的品质和产 量 参考文献 邓 波 尚旭兰 刘桂华 等 不同季节遮荫对青钱柳生长和主 要次生代谢物积累的影响 北京林业大学学报 王 虹 王 颖 阎 君 等 不同比例的红蓝光对黄瓜幼苗生 长及光合特性的影响 浙江农业学报 王华硕 补光对日光温室黄瓜 番茄 草莓生长发育及品 质的影响 邯郸 河北工程大学 杨其长 徐志刚 陈弘达 等 光源在现代农业的应用原理 与技术进展 中国农业科技导报 王声学 吴广宁 蒋 伟 等 原理及其照明应用 灯与 照明 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 查凌雁 刘文科 红蓝光连续光照对五种生菜生长 光合 和叶绿素荧光特性的影响 植物生理学报 王 涛 兰 婕 陈永快 等 红蓝光配比对生菜生长及生 理特性的影响 江苏农业科学 侯红英 人工调光环境下蔬菜生长的研究 青岛 中国海洋 大学 黄碧阳 林碧英 李彩霞 等 红蓝光配比对菠菜生长及品 质的影响 江苏农业科学 周成波 张 旭 崔青青 等 补光光质对小白菜生长及光 合作用的影响 植物生理学报 査凌雁 刘文科 红蓝光质比及其光周期对樱桃萝卜品种 生长与产量的影响 照明工程学报 杨俊伟 鲍恩财 张珂嘉 等 不同红蓝光比例对番茄幼苗叶片 结构及光合特性的影响 西北农业学报 刘晓英 焦学磊 徐志刚 等 不同红蓝 光照强度对樱桃番 茄幼苗生长和抗氧化酶活性的影响 南京农业大学学报 祁娟霞 韦 峰 董 艳 等 不同补光时间对日光温室甜瓜生 长发育的影响 浙江农业学报 马 艳 喻 晨 王 瑞 等 不同 补光时间对日光温室番 茄生长发育及光合特性的影响 新疆农业科学 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 陈 强 刘世琦 张自坤 等 不同 光源对番茄果实转色期 品质的影响 农业工程学报 王舒亚 吕 剑 郁继华 等 不同补光时长对日光温室番茄生 长 产量及品质的影响 中国蔬菜 李 蔚 李新旭 李红岺 等 植物生长灯不同补光时间对日光 温室番茄产量及品质的影响 安徽农业科学 王学奎 植物生理生化实验原理和技术 北京 高等教育 出版社 张 鹏 基于主成分分析的综合评价研究 南京 南京理工 大学 李金娜 方海田 刘慧燕 等 不同贮藏温度对采后碧娇樱桃番 茄生理和品质的影响 食品工业 苏立芳 补光对日光温室黄瓜生长 生理指标及品质的影 响 邯郸 河北工程大学 林 婧 补光对樱桃番茄生长发育 产量及品质的影响 邯郸 河北工程大学 钱舒婷 不同补光灯对设施草莓 番茄光合生长及产量品质的 影响 咸阳 西北农林科技大学 崔晓辉 补光对薄皮甜瓜幼苗生长及果实品质的影响 沈阳 沈阳农业大学 江苏农业学报 年第 卷第 期 孙天宇 于锡宏 蒋欣梅 不同光质 补光对甜瓜果实生长 发育及品质的影响 长江蔬菜 刘福霞 刘乃森 不同光质对生菜幼苗生长的影响 北方园 艺 亓艳艳 骆洪义 公华锐 等 黄腐酸对基质栽培番茄生长 产 量及品质的影响 山东农业科学 刘 露 不同留果穗数和不同补光时间对番茄品质及产量的影 响 咸阳 西北农林科技大学 刘晓英 光源对樱桃番茄生育和光合作用影响的研究 南京 南京农业大学 孙 娜 光质对番茄生长 生理代谢及果实产量品质的影响 泰安 山东农业大学 祁娟霞 韦 峰 董 艳 等 不同补光时间对温室番茄生长发 育的影响 江苏农业科学 刘 慧 张静林 刘杰超 等 施硒对樱桃番茄贮藏品质及 种 活性氧代谢酶的影响 食品工业科技 李海达 吉家曾 郑桂建 等 不同 补光光源对樱桃番茄产 量和品质的影响 广东农业科学 袁平丽 李 智 赵胜杰 等 西瓜种质资源番茄红素含量评价 江苏农业科学 付兴周 路志芳 申海燕 番茄红素复合添加剂对肉鸡生长性 能 免疫器官指数及肉质的影响 江苏农业科学 孙 娜 李 岩 魏 珉 等 补光对日光温室越冬番茄生长及 产量品质的影响 天津农业科学 张钧恒 马乐乐 李建明 全有机营养肥水耦合对番茄品质 产 量及水分利用效率的影响 中国农业科学 程瑞锋 邹志荣 王 军 外源补光状态下温室黄瓜光合作用的 研究 陕西农业科学 杨振华 不同补光时段对日光温室草莓生长的影响 山西农 业科学 责任编辑 陈海霞 张 洋等 不同时段株间补光对日光温室番茄产量及品质的影响