不同補(bǔ)光燈對(duì)日光溫室辣椒生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的影響

王翠麗 趙旭 趙鵬 楊世梅 陳亮 嚴(yán)宗山 謝忠清 張肖凌

摘要：[目的]探究不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的影響，為日光溫室辣椒補(bǔ)光提供理論依據(jù)。[方法]以“37-94”辣椒為試材，研究3種補(bǔ)光燈（植物補(bǔ)光燈、LED補(bǔ)光燈紅：藍(lán)=5：1、LED補(bǔ)光燈紅：藍(lán)：白=3：1：1）條件下，不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的影響。[結(jié)果]與對(duì)照相比，LED補(bǔ)光燈紅：藍(lán)：白=3：1：1處理下，辣椒株高、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬和葉綠素含量顯著增加;凈光合速率（Pn）、可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C（Vc）含量較對(duì)照分別提高63.72%、70%、77%、8.2%;紅：藍(lán)=5：1處理下，辣椒葉片的氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間二氧化碳（Ci）和蒸騰速率（Tr）最高，較對(duì)照提高幅度依次是73.33%、12.94%、35.83。[結(jié)論]LED補(bǔ)光燈紅：藍(lán)：白=3：1：1組合光能夠提高辣椒光合特性，促進(jìn)光合產(chǎn)物的積累，進(jìn)而提高果實(shí)品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：辣椒;補(bǔ)光;光合特性;品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S641文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-0384（2019）09-1047-06

0引言

（研究意義）光照影響植物生長(zhǎng)發(fā)育、光合產(chǎn)物和產(chǎn)量的形成，是植物生長(zhǎng)最重要的環(huán)境因子之一。冬春季節(jié)，由于連續(xù)的陰雨雪天氣，造成設(shè)施內(nèi)部光照嚴(yán)重不足，不能滿足蔬菜作物生長(zhǎng)發(fā)育的需求，使設(shè)施內(nèi)出現(xiàn)植株幼苗徒長(zhǎng)，生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，落花落果，果實(shí)膨大受阻，蔬菜產(chǎn)量下降，品質(zhì)變差等問(wèn)題。因此，利用人工補(bǔ)光，調(diào)控設(shè)施光環(huán)境已成為一種必然趨勢(shì)。辣椒Capsicum annuumL，茄科辣椒屬植物，喜溫、喜光、耐旱、怕澇，在世界各地廣泛種植。辣椒是中國(guó)北方設(shè)施主栽蔬菜之一，果實(shí)中含有豐富的可溶性固形物、維生素C、胡蘿卜素、辣椒素，是食品制作中的調(diào)味品，深受人們的喜愛(ài)。但是由于冬季光照時(shí)間短，春季陰雨天氣多，光照強(qiáng)度大于30000lx的平均時(shí)間為4.5h，長(zhǎng)時(shí)間的弱光造成辣椒幼苗徒長(zhǎng)，生長(zhǎng)發(fā)育不良，果實(shí)畸形，品質(zhì)變差，進(jìn)而導(dǎo)致減產(chǎn)。LED補(bǔ)光燈是一種節(jié)能、環(huán)保、體積小、壽命長(zhǎng)、可近距離照射植物的冷光源，可作為日光溫室植物補(bǔ)光最理想光源。（前人研究進(jìn)展）日光溫室是我國(guó)北方地區(qū)冬春季節(jié)主要種植園藝作物的設(shè)施類(lèi)型，光照是作物進(jìn)行光合作用的能源，影響著溫室內(nèi)溫度濕度的形成。有研究表明，光照在植物莖的生長(zhǎng)、葉綠素的合成、誘導(dǎo)開(kāi)花和果實(shí)生長(zhǎng)過(guò)程中起重要的作用;另外，植物生長(zhǎng)發(fā)育不僅受光強(qiáng)的制約，也受光質(zhì)及其組成比例的影響。研究認(rèn)為通過(guò)補(bǔ)光可以有效緩解設(shè)施內(nèi)光照不足的情況，改善設(shè)施作物生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、改善品質(zhì)以及提高產(chǎn)量。有研究認(rèn)為一定比例的紅藍(lán)組合光可以有效提高辣椒、茄子的莖粗;補(bǔ)充紅光和紅藍(lán)光均可提高辣椒幼苗莖粗、鮮重、干重及壯苗指數(shù);另有研究表明補(bǔ)充黃光有利于彩色甜椒培育壯苗，補(bǔ)充綠光可以提高辣椒株高、鮮重和干重。（本研究切入點(diǎn)）我國(guó)北方地區(qū)，冬春季日照時(shí)間短，連續(xù)的陰雨天氣，使設(shè)施內(nèi)出現(xiàn)低溫弱光現(xiàn)象，嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，因此，通過(guò)人工補(bǔ)光，提高設(shè)施內(nèi)光照環(huán)境，已成為設(shè)施補(bǔ)光的必要條件，但是利用白光與其他光質(zhì)組合對(duì)辣椒進(jìn)行暗期補(bǔ)光，研究補(bǔ)光對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的影響方面報(bào)道較少。（擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題）本研究利用LED紅藍(lán)白3種組合光和植物補(bǔ)光燈，對(duì)辣椒進(jìn)行補(bǔ)光試驗(yàn)，旨在探究不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的影響，以期為辣椒補(bǔ)光技術(shù)提供理論依據(jù)。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年9月至2019年1月在甘肅省武威市古浪縣黃花灘國(guó)家產(chǎn)業(yè)扶貧園區(qū)日光溫室內(nèi)進(jìn)行。供試?yán)苯菲贩N為37-94。LED光源由山東貴翔光電有限公司生產(chǎn)的LED植物生長(zhǎng)燈，植物補(bǔ)光燈由杭州佳遇公司提供，額定功率為36w，辣椒采用黃沙基質(zhì)栽培，2017年9月10日定植，10月15日開(kāi)始補(bǔ)光處理。共設(shè)置4個(gè)處理，分別為T(mén)1：紅光：藍(lán)光=5：1;T2：紅光：藍(lán)光：白光=3：1：1;T3：植物補(bǔ)光燈;CK對(duì)照：不補(bǔ)光。單因素區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理3次重復(fù)，按“S”形選取9株植株測(cè)定相關(guān)指標(biāo)，于9月28日進(jìn)行第一次指標(biāo)測(cè)定，以后每30d測(cè)定1次，共測(cè)定5次，至2019年1月]0日補(bǔ)光結(jié)束。

1.2補(bǔ)光設(shè)置

光源設(shè)置在作物行間（壟面垂直方向）距作物頂部30cm處，光源高度隨辣椒生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，T1、T2、T3處理每壟安裝2盞補(bǔ)光燈，每處理之間設(shè)置2壟保護(hù)行，避免處理之間相互影響。補(bǔ)光時(shí)間為18：00-22：00，補(bǔ)光燈光強(qiáng)為37.5umol·m·S。

1.3測(cè)試指標(biāo)及測(cè)試方法

株高：用卷尺測(cè)定辣椒莖基部至生長(zhǎng)點(diǎn)的長(zhǎng)度。

莖粗：用數(shù)顯卡尺測(cè)定莖基部第一節(jié)處的莖粗。

葉長(zhǎng)和葉寬：選取生長(zhǎng)點(diǎn)向下第3片功能葉固定測(cè)量。

葉綠素含量：用日本葉綠素計(jì)SPAD-502測(cè)定。

光合指標(biāo)：辣椒盛果期（11月28日），進(jìn)行辣椒葉片光合生理指標(biāo)的測(cè)定。白天上午9：30-11：30，夜間19：30-21：30，用Li-6400便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定辣椒葉片Pn、Tr和Gs等光合參數(shù)。選取自生長(zhǎng)點(diǎn)下數(shù)第3-4片完全展開(kāi)、生長(zhǎng)良好的辣椒葉片，測(cè)定光強(qiáng)為1000umol·m·s，C0濃度為380umol·mol，相對(duì)濕度為75%。

果實(shí)品質(zhì)：盛果期，采取辣椒果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定，可溶性糖含量：采用蒽酮法;可溶性蛋白含量：采用考馬斯亮藍(lán)G-250溶液法;維生素C含量：采用2，6-二氯酚靛酚鈉染色法測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒生長(zhǎng)的影響

2.1.1 不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒株高的影響 表1可以看出，整個(gè)生育期，不同補(bǔ)光條件下辣椒的株高均高于CK處理。定植30d、60d、120d后，T2處理辣椒株高較CK和T1處理顯著增加，增幅分別為21.22%、13.68%;28.43%、15.69%;33.05%、12.58%，與T3處理之間無(wú)顯著性差異。定植90d時(shí)，T2處理株高較CK、T1、T3處理分別提高25.67cm、9.67cm、7.67cm;120d時(shí)，CK、T1、T2、T3處理株高依次為80.67cm、95.33cm、107.33cm、103.00cm。

2.1.2不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒莖粗的影響 從表2可知，隨著辣椒生育周期延長(zhǎng)，各處理莖粗均呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。定植30d，T2處理辣椒莖粗顯著高于CK、T1和T3處理，分別增大1.28cm、1.22cm、0.41cm，定植60d時(shí)，T2處理顯著高于CK處理，增幅為25.08%;拉秧期（定植120d），各處理莖粗表現(xiàn)為：T2>T1>T3>CK。

2.1.3不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒葉長(zhǎng)的影響 從表3可以看出，不同補(bǔ)光燈影響辣椒葉片的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。葉片葉長(zhǎng)在整個(gè)生育期呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。60d時(shí)，各處理葉片葉長(zhǎng)最大，3種補(bǔ)光處理比較，T3處理葉長(zhǎng)較T1分別提高11.22%、9.67%，較T2處理分別提高3.16%、8.93%;在整個(gè)生育期T3處理顯著高于對(duì)照，120d較對(duì)照增加31.12%。

2.1.4不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒葉寬的影響

由表4可知。不同補(bǔ)光燈影響辣椒葉片葉寬生長(zhǎng)，整個(gè)生育期均表現(xiàn)為T(mén)3處理葉寬高于其他處理，在定植60d，T3處理葉寬最大，為6.97cm，顯著高于對(duì)照，較對(duì)照提高39.40%，在整個(gè)生育期，葉寬的變化幅度為先增大后減小的趨勢(shì)。

2.2 不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒葉綠素含量的影響

由圖1可知，隨著辣椒生育周期的變化，葉綠素含量呈先上升后降低的趨勢(shì)，3種補(bǔ)光燈下葉綠素含量顯著高于對(duì)照，尤其以T2處理葉綠素含量為最高;定植60d時(shí)，各處理辣椒葉綠素含量達(dá)到最高值，T2處理葉綠素含量最高，CK處理葉綠素含量最低;隨著生育期的延長(zhǎng)，辣椒葉片光合作用能力下降，葉片中葉綠素含量也逐漸降低，定植120d時(shí)，各處理葉綠素含量表現(xiàn)為：72>T1>T3>CK;因此，可以看出在紅光和藍(lán)光的基礎(chǔ)上補(bǔ)充白光可以提高辣椒葉片葉綠素a、b的含量。

2.3不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒光合作用的影響

表5可知，不同補(bǔ)光條件下，T1、T2和T3處理葉片凈光合速率（Pn）顯著高于CK，分別較CK提高63.72%、18.06%、25.08%，說(shuō)明補(bǔ)光均能有效提高辣椒葉片光合作用，而且T2處理補(bǔ)光的效果最好，表明紅藍(lán)白3種組合光更有利于提高辣椒葉片光合作用。各處理辣椒葉片胞間CO濃度（Ci）差異不顯著，其中T3處理高于其他處理，為0.25umol.mol;不同補(bǔ)光條件對(duì)辣椒葉片氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr）影響相似，T3處理的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均最大，為399.29mmol·m·S顯著高于CK;T1和T2處理均能顯著增強(qiáng)辣椒葉片的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，且氣孔導(dǎo)度較CK處理分別提高2.85%和8.29%?？梢?jiàn)，不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均有顯著的影響。

2.4 不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒品質(zhì)的影響

由表6可知，不同補(bǔ)光燈對(duì)辣椒品質(zhì)有顯著影響，T2處理的可溶性糖，可溶性蛋白和Vc含量都顯著高于對(duì)照，較對(duì)照分別提高70%、77%、8.2%。不同補(bǔ)光條件下，T2處理的可溶性糖顯著高于Tl處理，較T1處理提高32.47%，但與T3處理之間差異不顯著。

3討論與結(jié)論

光是植物生長(zhǎng)發(fā)育重要的環(huán)境因子之一，影響蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育。曲溪等研究表明紅光促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)，藍(lán)光促進(jìn)莖和葉柄的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。陳星星等研究發(fā)現(xiàn)LED光源不同光質(zhì)比對(duì)白掌組培苗生長(zhǎng)的影響，在80%紅光+20%藍(lán)光處理下，白掌組培苗的葉長(zhǎng)、葉幅、根數(shù)、最大根長(zhǎng)、根系活力、整株鮮重、地上鮮重和地下鮮重都達(dá)到最大值。本試驗(yàn)中LED紅：藍(lán)：白=3：1：1處理下，辣椒株高、莖粗、葉長(zhǎng)和葉寬顯著高于其他處理，這與文蓮蓮在番茄上的研究結(jié)果相似。

葉綠素在植物光合作用中能夠捕獲光能，其含量直接影響植物光合能力的強(qiáng)弱。光質(zhì)影響著植物氣孔數(shù)目，大小及開(kāi)閉以及光合色素的合成。杜洪濤等利用5種（紅、黃、藍(lán)、綠、白）30umol·m·s的補(bǔ)光燈照射不同品種的彩色甜椒幼苗，發(fā)現(xiàn)LED藍(lán)光可以有效促進(jìn)各品種彩色甜椒幼苗葉綠素含量的積累。陳星星等在LED光源不同光質(zhì)比對(duì)白掌組培苗生長(zhǎng)的影響試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光處理下白掌組培苗的葉綠素含量最高。周成波等在補(bǔ)光光質(zhì)對(duì)葉用萵苣光合特性的影響研究中發(fā)現(xiàn)白+藍(lán)光處理下Pn較對(duì)照提高21.7%。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)紅：藍(lán)：白=3：1：1處理下，辣椒葉片中葉綠素含量最高，可見(jiàn)紅：藍(lán)：白=3：1：1有利于辣椒葉片葉綠素的積累，這與周成波在萵苣上的研究結(jié)果一致。對(duì)于光合特性的研究發(fā)現(xiàn)，夜間補(bǔ)光情況下，相比對(duì)照，紅：藍(lán)=5：1處理下的辣椒葉片Pn、Gs、Tr顯著提高，紅：藍(lán)：白=3：1：1處理下的Pn、Gs、Ci和Tr最高。說(shuō)明不同補(bǔ)光燈處理對(duì)辣椒光合特性作用效果不同。

可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和Vc含量是反映蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，其含量高低決定著蔬菜的品質(zhì)，，吳根良等對(duì)不同LED光源對(duì)設(shè)施越冬辣椒果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的影響研究表明，紅：藍(lán)=8：3可促進(jìn)可溶性總糖、Vc和可溶性蛋白的形成。王曉芬等研究發(fā)現(xiàn)LED藍(lán)光可促使辣椒中Vc含量顯著升高.本試驗(yàn)中，紅：藍(lán)：白=3：1：1和普通植物補(bǔ)光燈處理均能顯著提高辣椒果實(shí)Vc含量，這與吳根良、蒲高斌等和聞婧等研究結(jié)果一致，說(shuō)明不同光質(zhì)對(duì)Vc合成是不一樣的。光質(zhì)對(duì)植物可溶性總糖含量有重要影響，本試驗(yàn)中，紅：藍(lán)：白=3：1：1處理能顯著提高辣椒果實(shí)中可溶性糖的含量，這與蒲高斌等研究結(jié)果一致。因此，不同補(bǔ)光燈處理下，紅：藍(lán)：白=3：1：1可顯著增加辣椒植株株高、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬和葉綠素含量，增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)光合產(chǎn)物的積累，提高果實(shí)中可溶性糖、可溶性蛋白和Vc含量，進(jìn)而改善果實(shí)品質(zhì)。