大棚草莓開花與結(jié)果期補(bǔ)光的LED光質(zhì)優(yōu)選試驗(yàn)

吳慧玲 陳善飛 陳暉 王正良

(1.浙江萬里學(xué)院，浙江 寧波 315101；2.寧波亞茂光電股份有限公司，浙江 寧波 315502)

草莓(Fragaria ananassa Duchesne)為多年生草本植物，性喜光耐陰，以其豐富的營養(yǎng)物質(zhì)以及較高的藥用價(jià)值，深受人們的喜愛，是設(shè)施栽培的主栽時(shí)令果品之一。

光照主要通過光質(zhì)、光的輻射量以及光照的時(shí)間等來調(diào)節(jié)大棚設(shè)施內(nèi)的光環(huán)境，對于大棚草莓的生長發(fā)育起了關(guān)鍵性的決定作用。大棚草莓主要是在晚秋、冬、早春3季生長，而冬春季節(jié)因陰、雨、雪、霧等天氣的影響，以及大棚覆蓋材料的影響，使大棚內(nèi)草莓生長光照強(qiáng)度較弱。隨著光照時(shí)間和光照強(qiáng)度的不足，嚴(yán)重阻礙了草莓植株的正常生長，植株極易發(fā)生病蟲害，導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量降低等問題日益突出[1,2]。我國當(dāng)前草莓生產(chǎn)主要以大棚種植為主，因此，探索在大棚內(nèi)調(diào)節(jié)好適宜草莓生長發(fā)育的光環(huán)境，進(jìn)行有效的人工補(bǔ)光，改善果實(shí)產(chǎn)量品質(zhì)，有重要的經(jīng)濟(jì)效益。

不同的光譜波長對植物有著不同的影響，在植物生長期范圍內(nèi)，波長為610～720nm的紅橙光有助于植物的開花和發(fā)芽，波長為400～510nm的藍(lán)紫光有助于植物的莖葉的生長[3-6]。LED光源因其光譜可以隨意搭配[7]，可對植物進(jìn)行有針對性的照射，滿足植物不同生長發(fā)育對光的需求；且具有電光轉(zhuǎn)化效率較高、環(huán)保等明顯優(yōu)勢，近年來受到很多農(nóng)企和大專院校實(shí)驗(yàn)室的青睞。但是，目前LED作為大棚植物補(bǔ)光光源在國內(nèi)田間生產(chǎn)應(yīng)用還處在試驗(yàn)研究階段，更缺乏可操作的技術(shù)規(guī)范。

為此，在廣泛調(diào)研和前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上[8-10],根據(jù)大棚草莓開花與結(jié)果期所需的光譜特點(diǎn)，以白光(色溫3000K)為主光源，加入影響開花結(jié)果的紅光(波長660nm)和藍(lán)光(波長450nm)的比例；設(shè)計(jì)制造了T1(白光∶紅光∶藍(lán)光=1∶2∶1)、T2(白光∶紅光∶藍(lán)光=1∶1∶1)和T3(白光∶紅光∶藍(lán)光=1∶2∶0)3種不同光質(zhì)配比的功率為36W的LED燈管，開展了優(yōu)選LED光質(zhì)的大棚草莓補(bǔ)光試驗(yàn)。比較同一光照強(qiáng)度和同一補(bǔ)光時(shí)間下不同白紅藍(lán)光組合的LED補(bǔ)光對大棚草莓植株的生長情況，分析LED補(bǔ)光對草莓果品產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以“紅顏”草莓為試材，在專業(yè)合作社草莓基地生產(chǎn)大棚內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)光種植試驗(yàn)。

補(bǔ)光時(shí)間在草莓開花與結(jié)果期進(jìn)行，時(shí)間為2021年1月17日—3月7日；晴天6∶00—9∶00，15∶00—18∶00，下雨天和陰天則全天補(bǔ)光。

其余按正常棚室栽培管理澆水、追肥、管理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

種植大棚東西的寬度為6m，高度為2.4m，南北長度為72m。試驗(yàn)組和對照組均設(shè)在同一個(gè)生產(chǎn)大棚內(nèi)，補(bǔ)光試驗(yàn)組(T1、T2、T3)和不補(bǔ)光對照組(T′)面積都為6m×12m，分6個(gè)小區(qū)，各組間隔排列，即T1/T′/T2/T′/T3/T′。LED燈管長度為180cm，功率為36W，暗室中實(shí)測光照強(qiáng)度分布，見表1，固定于高度可調(diào)節(jié)的鋼架上，保持LED燈距草莓正上方10cm處，使試驗(yàn)小區(qū)采光均勻，單位面積光照強(qiáng)度>38umol·m-2·s-1，觀察分析不同光質(zhì)的LED補(bǔ)光對調(diào)節(jié)草莓的開花與結(jié)果，控制植株?duì)I養(yǎng)與生殖生長的效果。

表1 單根LED燈管10cm高度處的光照強(qiáng)度分布

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對草莓植株生長狀況的測定

從各試驗(yàn)小區(qū)和對照區(qū)各隨機(jī)選取6株草莓植株,用直尺測量株高；隨機(jī)采收第3茬成熟果實(shí),用天平稱取單果重,計(jì)算單株產(chǎn)量；每株隨機(jī)選取6片葉,用游標(biāo)卡尺測量葉片長與寬，取平均值；葉綠素含量采用SPAD-502plus測定；均重復(fù)6次，取平均值，分析不同光處理對草莓生長的影響。

1.3.2 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對草莓品質(zhì)影響的測定

果實(shí)營養(yǎng)指標(biāo)的測量,可溶性固形物含量用手持式折光儀測出；用酸堿滴定法測定總酸；用蒽酮比色法測定可溶性總糖含量；用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素C含量；均重復(fù)6次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對草莓植株生長的影響

在相同設(shè)施管理?xiàng)l件下，目測即可明顯發(fā)現(xiàn)，LED補(bǔ)光的草莓植株長勢試驗(yàn)組比對照組好些,植株相對較健壯，葉色深綠。由表2可知，T1組比T′組草莓的株高提高了9.8%，葉長提高了8.0%，葉寬提高了13.2%。

光合色素是植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在植物進(jìn)行光合作用過程中，光合色素主要承擔(dān)吸收和傳遞光能的作用。由表2可知，不同白紅藍(lán)比的LED補(bǔ)光對光合色素含量的影響差異明顯，補(bǔ)光處理的葉綠素總含量均顯著高于未進(jìn)行補(bǔ)光處理的情況，T1>T2>T3>T′，其中T1比T′提高了11.2%?？梢姡黾硬ㄩL450nm的藍(lán)光有利于草莓合成葉綠素，選用光譜組合白∶紅∶藍(lán)=1∶2∶1的在草莓開花與結(jié)果期進(jìn)行補(bǔ)光，對光合作用影響最大，最有利于草莓植株葉片營養(yǎng)物質(zhì)積累。

表2 補(bǔ)光處理草莓植株生長的影響

2.2 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對草莓產(chǎn)量的影響

由表3可知，LED不同補(bǔ)光處理下草莓果實(shí)的平均單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量均高于對照組，顯示出在草莓的開花與結(jié)果期，補(bǔ)光在一定程度上可以促進(jìn)果實(shí)成熟，提高草莓果實(shí)產(chǎn)量。在3種光質(zhì)中，以白∶紅∶藍(lán)=1∶2∶1的光譜組合補(bǔ)光更有利于提高大棚草莓產(chǎn)量。

表3 補(bǔ)光處理對草莓第3茬果實(shí)單株產(chǎn)量的影響

2.3 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對草莓的品質(zhì)影響

從表4可知，不同光質(zhì)的LED補(bǔ)光，可溶性固形物、總糖均表現(xiàn)為T1>T2>T3>T′；維生素C含量以T3處理差異明顯；總酸含量相差不大。其中，可溶性固形物T1高于對照處理T′約14.6%，總糖含量T1高于對照T′約13.6%，維生素C含量T3高于對照組T′約7.2%；說明大棚草莓開花與結(jié)果期LED補(bǔ)光有利于營養(yǎng)物質(zhì)的貯存，對草莓果實(shí)的品質(zhì)有積極的促進(jìn)作用，白∶紅∶藍(lán)=1∶2∶1的光譜組合能有效提高果實(shí)總糖、固形物含量，改善果實(shí)品質(zhì)。

表4 補(bǔ)光處理對草莓果實(shí)品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

根據(jù)大棚草莓開花與結(jié)果期所需的光譜特點(diǎn)，在光照強(qiáng)度和光照時(shí)間確定條件下，開展優(yōu)選LED光質(zhì)的大棚草莓補(bǔ)光試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，以白光∶紅光∶藍(lán)光=1∶2∶1補(bǔ)光時(shí)，最有利于大棚草莓植株的生長，較多提高葉綠素含量；最有利于果實(shí)品質(zhì)的改善，較多提高果實(shí)總糖和固形物含量。

有必要進(jìn)一步研究光質(zhì)、光強(qiáng)與光照時(shí)間對大棚草莓開花與結(jié)果期的相互作用影響機(jī)理，以及大棚草莓LED補(bǔ)光生產(chǎn)成本、經(jīng)濟(jì)效益等方面的研究。