不同補光方式對草莓果實性狀的影響

黃志城，王 倩，李壽國，楊曉峰，田益華*

（1農(nóng)業(yè)部植物新品種測試（上海）分中心，上海 201415；2上海市農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，上海 201403；3上海市農(nóng)業(yè)科學院，上海 201403）

不同補光方式對草莓果實性狀的影響

黃志城1，2，王 倩3*，李壽國1，楊曉峰3，田益華3**

（1農(nóng)業(yè)部植物新品種測試（上海）分中心，上海 201415；2上海市農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，上海 201403；3上海市農(nóng)業(yè)科學院，上海 201403）

以‘紅顏’草莓品種為試驗材料，在上海冬季草莓大棚種植期間，通過4種不同補光方式處理，探討其對設施草莓果實性狀的影響。結(jié)果表明：補光方式的不同可顯著影響果實大小、第二批果單株果量、單果重、可滴定酸、單株商品產(chǎn)量和單株總產(chǎn)量，對果形指數(shù)、第一批果單株果量、可溶性固形物、固酸比等性狀沒有顯著影響；不同補光方式下的產(chǎn)量、產(chǎn)值的增量比差異顯著，主要受光源數(shù)量影響，光源數(shù)量主要由行數(shù)和燈距兩個因素組成，其中燈距的選擇更重要。

草莓；果實性狀；補光方式；植物生長燈

光環(huán)境是設施栽培中最重要的環(huán)境因子，對植物的形態(tài)建成、光合特性、生理代謝、產(chǎn)量品質(zhì)均有廣泛的調(diào)控作用［l］。如果植物長期在弱光環(huán)境生長就會導致植株生長不健壯、落花落果嚴重、果實發(fā)育緩慢、產(chǎn)量下降、含糖量降低等［2］。近年來，我國草莓生產(chǎn)面積迅速擴大，尤其是大棚草莓，已經(jīng)成為我國元旦春節(jié)期間果品市場上最重要的應市鮮果之一，上海市草莓生產(chǎn)總面積每年保持在1.5萬hm2左右，年產(chǎn)量在2萬t左右，產(chǎn)值約5—6億元（人民幣，下同）。大棚弱光環(huán)境極易導致草莓植株不健壯、畸形果發(fā)生率較高、產(chǎn)量下降、品質(zhì)變劣［3］。要使冬季大棚栽培草莓達到優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)，補光已成為國內(nèi)外草莓保護地栽培的重要技術(shù)措施［4-5］。王洪安［6］研究表明，茄果類植物溫室栽培條件下，采用人工補光技術(shù)可以使成熟期提前，產(chǎn)量提高，植株生長更加健壯，抗病能力提高，果實品質(zhì)提高。

隨著近年來現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐迅速加快，溫室大棚等設施人工補光技術(shù)日趨成熟，關(guān)于補光技術(shù)的研究越來越多，研究范圍更是不斷擴大，特別是不同光質(zhì)以及不同光照強度對作物的影響研究較多［7］，例如光質(zhì)對草莓的結(jié)果［8］、果實的香氣成分［9］、植株的生長和光合速率［10-13］以及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［14-15］。光照強度對草莓品質(zhì)、果實質(zhì)量以及光合特性的影響［16-17］。光質(zhì)和光照強度的研究也多以固定補光布局方式下，人工設定不同梯度或值展開，而同一光源、不同布局方式對草莓第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級序果果實性狀影響的研究較少，尤其是對草莓連續(xù)兩批收獲果實影響的研究更少。為此，本項目采用4種不同布光方式開展補光對大棚栽培草莓生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究，以期為上海乃至長三角地區(qū)冬春季節(jié)大棚草莓進行合理優(yōu)化補光栽培方式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試草莓品種：‘紅顏’，供試的植物生長燈：電壓220 V，功率40W，每瓦光效42 lm，光質(zhì)成分為藍光占30%，紫光及長波紫外線占7%，近紅外線占3%，綠光占5%，黃光占5%，高效紅光占50%，為上海合鳴照明電器有限公司生產(chǎn)的一種外形呈傘形的LED特種植物生長燈。

1.2 試驗設計

試驗在上海市農(nóng)業(yè)科學院莊行綜合試驗站進行，鋼管塑料大棚寬6 m、長50 m，棚內(nèi)定植行株距為30 cm×20 cm；其他栽培管理按常規(guī)進行。

補光方式：縱向分單行燈（居中）和雙行燈（行距3 m）兩種排列方式，燈間距分2 m和3 m兩個處理，以不補光大棚為對照，與補光大棚相鄰（圖1）。

圖1 補光方式示意圖Fig.1 Sketch of different ways of supp lementary light

補光時間為2015年12月1日—2016年4月1日，利用合鳴補光燈智能控制器控制每天補光14 h（5：00—19：00）；以10 000 lx為閾值，棚內(nèi)光照強度低于此值時自動補光，高于此值停止補光。為使草莓植株得到均勻的光照，保證光合作用的效率，特別設計了適宜草莓補光的寬口燈具，燈具的平均光束角達108°，為最大限度地兼顧補光的均勻性，設定補光燈與草莓植株的垂直高度為90 cm。

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1 果實表型指標測定

每個處理隨機選擇10株生長正常植株掛上標簽作為測量對象，分別于2015年11月（第一批花）、2016年2月（第二批花）統(tǒng)計花序數(shù)，于2015年12月（第一批果）、2016年3月（第二批果）用游標卡尺分別測量第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級序果成熟果的縱徑、橫徑，并計算果形指數(shù)（果形指數(shù)＝果實縱徑/果實橫徑），所有指標重復3次，每次測定6個果實，取平均值。

1.3.2 果實產(chǎn)量測定

分別記錄單株果實數(shù)量（包括病果、爛果、畸形果），測量果實單果重，計算單株商品產(chǎn)量（第Ⅰ、Ⅱ級序果）和單株總產(chǎn)量（第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級序果總重量）。

1.3.3 品質(zhì)測定

可溶性固形物含量用手持折光儀測定；可滴定酸含量用氫氧化鈉滴定法測定［18］，所有指標重復3次，并計算固酸比（固酸比＝可溶性固形物/可滴定酸）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 9.1和Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，在0.05水平下采用多重比較Duncan新復極差法進行方差顯著性檢驗。利用Excel 2003軟件作圖，圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差。

2 結(jié)果與分析

2.1 補光方式對草莓果實大小和形狀的影響

果實大小和形狀是非常重要的性狀，直接反應出該品種的商品性和特性。從表1、表2可以看出，補光對果實大小有顯著影響，而對果實形狀幾乎沒有影響。在第一批果實中，補光方式C和D的各級序果的縱徑和橫徑均顯著大于補光方式A、B和空白對照，而補光方式A、B與對照在果實大小上幾乎無顯著差異。在第二批果實中，補光與否幾乎不會對果實橫徑產(chǎn)生顯著影響，除了方式C的第Ⅰ級序果顯著大于其他處理。在果實縱徑上，可以看出未補光的CK處理的各級序果表型值最小，第Ⅰ級序果經(jīng)過補光處理的果實縱徑均顯著大于CK，其中處理C表型值最大；在第Ⅱ級序果上，4種補光方式之間差異不顯著，但方式A顯著大于CK；在第Ⅲ級序果上，4種補光方式之間差異也不顯著，方式A、C、D均顯著大于CK。

表1 不同補光方式對第一批果實表型性狀的影響Table 1 Effect of way of supp lementary light on phenotypic character of fruit at 1st harvest stage

表2 不同補光方式對第二批果實表型的影響Table 2 Effect of way of supplementary light on phenotypic character of fruit at 2nd harvest stage

2.2 補光方式對草莓產(chǎn)量的影響

由圖2可以看出，在第一批花和第一批果調(diào)查時期，補光與否對花序數(shù)量和果實數(shù)量不產(chǎn)生顯著影響，各不同補光方式之間也無差異；在第二批花和第二批果調(diào)查時期，采用補光方式處理對花序數(shù)量和果實數(shù)量的影響分別為C＞A＞D＞B＞CK和C＞D＞A＞B＞CK，各補光處理方式均顯著大于對照CK，不同補光方式之間在花序數(shù)量上也無差異，但在果實數(shù)量上C、D、A 3種方式顯著多于B。

圖2 不同補光方式對單株花序數(shù)量和果實數(shù)量的影響Fig.2 Effects of way of supp lementary light on numbers of inflorescences and fruits

由表3可以看出，補光與否對第一批果的各級序果數(shù)量沒有顯著影響，對各級序果單果重存在影響，Ⅰ級序果上C＞D＞A＞B＞CK，C和A、B、CK，D和B、CK存在顯著差異，B和CK之間無顯著差異；Ⅱ級序果上D＞C＞CK＞A＞B，C、D顯著大于A、B；Ⅲ級序果上C＞B＞CK＞D＞A，僅C顯著大于其他方式，而A、B、D和CK之間均無顯著差異。對單株商品產(chǎn)量的影響為D＞A＞C＞B＞CK，除B以外均顯著大于CK，補光方式上D最高，ABC之間無顯著差異；對單株總產(chǎn)量的影響為D＞C＞A＞B＞CK，C和D之間無顯著差異，但均高于A、B和CK。

表3 不同補光方式對第一批果產(chǎn)量的影響Table 3 Effect of way of supplementary light on fruit yield of strawberry at 1st harvest stage

通過表4可以看出，不同補光方式對第二批果實的單果重、單株果量、單株商品產(chǎn)量以及單株總產(chǎn)量均產(chǎn)生了顯著。在單果重上，Ⅰ級序果C＞A＞B＞D＞CK，C顯著大于其他4種方式；Ⅱ級序果A＞D＞C＞B＞CK，4種補光方式之間無顯著影響，但A和D顯著大于CK；Ⅲ級序果D＞C＞A＞B＞CK，同樣4種補光方式之間無顯著影響，但C和D顯著大于CK。在單株果量上，不同補光方式對第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級序果的影響為C＞D＞A＞B＞CK，4種補光方式均顯著大于CK，C、D、A也均顯著大于B。單株商品產(chǎn)量和單株總產(chǎn)量上均為C＞A＞D＞B＞CK，4種補光方式均顯著大于CK，C最高顯著大于另外3種補光方式，A和D次之，之間無顯著差異，B為補光方式中最小。

表4 不同補光方式對第二批果產(chǎn)量的影響Table4 Effect of way of supplementary light on fruit yield of strawberry at 2nd harvest stage

2.3 補光方式對草莓品質(zhì)的影響

由表5可以看出，可溶性固形物在是否補光的情況下差異均不顯著，但補光方式A和D的Ⅱ級序果的可溶性固形物的含量值最大，分別超出對照CK、補光方式B和C近14.4%、22.7%和27.5%。任何處理下Ⅱ級序果的可滴定酸差異不顯著，CK的Ⅰ級序果可滴定酸含量最高，分別顯著高于方式A和C 15.7%和17.4%，補光方式B的Ⅲ級序果可滴定酸含量最高，顯著區(qū)別于其他幾種方式和對照，CK與A、C、D差異均不顯著，但方式C的Ⅲ級序果可滴定酸含量最低。CK的各級序果固酸比與幾種補光方式的差異均不顯著，但在Ⅱ級序果上C的固酸比值最低，Ⅲ級序果上B的固酸比值最低?？傮w來說，補光與否對草莓各級序果品質(zhì)影響不顯著，不同補光方式之間在Ⅱ序果的可溶性固形物、Ⅰ級和Ⅲ級序果的可滴定酸和Ⅱ級、Ⅲ級序果的固酸比上存在顯著差異。

表5 不同補光方式對草莓品質(zhì)的影響Table 5 Effect of way of supp lementary light on fruit quality of strawberry

2.4 經(jīng)濟效益分析

從補光與否上看，補光后草莓的產(chǎn)量和產(chǎn)值成正比，均顯著提升；從補光的方式看，產(chǎn)量和產(chǎn)值隨著光源數(shù)量的增加而增加，A相對于B增量顯著，但A和D之間增量平緩，C相對于A和D增量再次顯著。從線性回歸方程來看，產(chǎn)量方程的斜率略大于產(chǎn)值方程，這說明隨著光源數(shù)增加產(chǎn)量增加的同時產(chǎn)值的增速逐漸放緩，即新增光源成本占產(chǎn)值比重正逐漸增加。產(chǎn)量、產(chǎn)值增量比按照補光處理的商品產(chǎn)量（產(chǎn)值）與對照商品產(chǎn)量（產(chǎn)值）的差再除以對照商品產(chǎn)量（產(chǎn)值）來計算，結(jié)果如圖3所示。

對兩批收獲果實進行經(jīng)濟效益分析，相比CK多出的成本按照每盞燈的成本為50元，燈的使用壽命為5 000 h，按照補光時間平均每月為150 h，每年補光3個月，可以使用10年，電費以0.5元/度計算。產(chǎn)值按照6m標準草莓塑料大棚種植2 500株為例，統(tǒng)計單株商品產(chǎn)量，平均商品果率0.85，售價以20元/kg計算。

圖3 光源數(shù)量對產(chǎn)量和產(chǎn)值增量的影響Fig.3 Effects of number of lam ps on incremental ratios of both commercial yield and output value

3 結(jié)論與討論

光作為最重要的生態(tài)因子，是植物生長的必要條件。隨著科技水平的不斷提高，通過人工調(diào)節(jié)光強和光質(zhì)來提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)已經(jīng)成為可能［19］，并且關(guān)于這方面的研究也較多。日光溫室或者大棚的主體光環(huán)境是個十分復雜的問題，它不僅涉及光質(zhì)、光強，而且還涉及到溫室或大棚內(nèi)光的分布，玻璃或膜的透光性以及室內(nèi)光環(huán)境變化的一個動態(tài)過程。眾所周知，不同波段的光波對植物的作用不同。本研究選取的光源屬于紅光范圍，經(jīng)過補光處理的A、B、C、D等4種方式下的草莓相比對照CK果實變大（果實縱徑、橫徑變大）、花序數(shù)量變多、結(jié)果數(shù)量和產(chǎn)量增加，這與前人研究的紅光可以促進植物整體生長，特別在開花期及結(jié)果期，可增加生長速度和結(jié)果量和在紅橙光、近紅外光比例較高下生長的草莓產(chǎn)量增高、果實增大的結(jié)果一致［20-21］。在草莓品質(zhì)上，經(jīng)過補光處理的A、B、C、D等4種方式與對照CK在果實可溶性固形物上不存在顯著差異，這與陳善飛等［22］、陽圣瑩等［23］研究結(jié)果相吻合；可滴定酸和固酸比上盡管各級序果測定結(jié)果不相一致，但基本不存在顯著差異，這與Shaw［24］指出的草莓可滴定酸是可遺傳特性，較少受環(huán)境條件影響的結(jié)論不謀而合。

紅顏草莓喜光，一般在開花結(jié)果期和生長旺盛期，適宜12—15 h的長日照。在實際草莓補光生產(chǎn)應用中，農(nóng)民通常按照植物生長燈供應商的要求進行布置和安裝，普通6 m大棚一般是單排布置，依據(jù)燈泡的功率和照射角度來選擇燈距和高度，通過補光措施帶來增產(chǎn)、增收。這是前人研究較多的，但是在同等條件下，如何通過適當增加光源數(shù)量或者合理布置補光方式給農(nóng)戶帶來更大化收益的研究卻較少，這也是本文研究的目的之一?？梢钥闯?，果實的大小和產(chǎn)量隨著光源的數(shù)量增加而增加，但并不是簡單的線性關(guān)系，燈距和排列的方式不同影響著光源的數(shù)量。同一單排或雙排布局方式下，燈距2 m大棚種植的草莓果實各項指標均大于燈距3 m的；同一燈距下，雙排布局的顯著大于單排布局的。值得注意的是，本研究中A和D的燈距、燈數(shù)量和排列方式不同，但二者的各項指標差異卻不顯著，因此在光源數(shù)量固定或相差不大的時候選擇單排、小燈距的方式要比雙排、大燈距的布局方式更合理。當然，本研究只是針對市場上的一個產(chǎn)品進行的研究，但為今后更多類似的應用試驗打下了基礎。隨著精準農(nóng)業(yè)的實施，一些公司也提供了一些個性定制，即不同光之間的比例可由客戶根據(jù)不同的作物來指定或者根據(jù)不同排列方式來精確定制每個位置燈泡的紅藍光配比方案，這也就需要根據(jù)不同作物來開展更多的研究。

在草莓DUS測試中，測試性狀的觀測是針對某個性狀在某個時期對某個部位進行觀察和測量，各個時期和觀測部位是特定的。在觀測時期，第一批果時期和第二批果時期在果實大小、單果重等性狀上存在差異，在果形指數(shù)、單株果量上不存在顯著差異；第一批花和第二批花時期花的相關(guān)性狀仍待研究；在果實性狀觀測部位上，可以發(fā)現(xiàn)各級序果的觀測值均不一樣，在果形指數(shù)較穩(wěn)定的性狀上，僅第二批果的Ⅰ級序果出現(xiàn)了顯著性差異，也說明Ⅰ級序果相對其他序果更易受環(huán)境影響而未被用于草莓果實DUS測試之中，反之Ⅱ級序果表現(xiàn)相對穩(wěn)定卻被用于測試中。同樣我們也可以發(fā)現(xiàn)，果形指數(shù)、單株果量等性狀不易受環(huán)境影響，具有較高的穩(wěn)定性，像這種能真實反映出品種的特征特性的性狀應在DUS測試中采用。

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Effect of way of supplementary light on fruit character of strawberry

HUANG Zhi-cheng1，2，WANG Qian3*，LIShou-guo1，YANG Xiao-feng3，TIAN Yi-hua3**
（1Shanghai Subcenter of New Plant Varieties DUSTesting，Ministry of Agriculture，Shanghai201415，China；2Institute for Agro-Food Quality Standards and Testing Technology，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai201403，China；3Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai201403，China）

The vinyl house culture of strawberry cultivar‘Hongyan’was carried out by 4 ways of supplementary light in winter of Shanghai so as to study the fruit character as influenced by different ways of supplementary light.The results showed that ways of supplementary light could significantly influence the fruit size，fruit number per plant at the 2nd harvest stage，average fruit weight，titratable acid，commercial yield per plant and gross yield per plant，whereas they had nota significanteffecton the fruit shape index，fruitnumber per plant at the 1st harvest stage，soluble solids content and ratio of soluble solids content to titratable acid；Under differentways of supplementary light there were significant differences in incremental ratios of commercial yield and output value which were influenced mainly by the number of light sources decided by both number of rows and lamp interval，and the lamp interval played amore important role.

Strawberry；Fruit character；Way of supplementary light；Plant growth light

2016-10-20

上海市市級農(nóng)口系統(tǒng)青年人才成長計劃（滬農(nóng)青字2015第1-31號）；2016年度農(nóng)業(yè)部品種資源保護項目

黃志城（1984—），男，碩士，助理研究員，主要從事植物新品種DUS測試工作。E-mail：hzauhzhch＠126.com

*并列第一作者

**通信作者，E-mail：ice1869＠163.com

S668.4

A

1000-3924（2017）06-063-06

程智強）