LED燈不同光質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)形態(tài)特征的影響

蘇志能，楊 婷，陳光彩

(廣東綠愛(ài)生物科技股份有限公司，廣東江門 529700)

LED燈不同光質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)形態(tài)特征的影響

蘇志能，楊 婷，陳光彩

(廣東綠愛(ài)生物科技股份有限公司，廣東江門 529700)

以發(fā)光二極管作為照明光源，利用5種不同光配方的LED燈(7R/1B、5R/1B、4R/1B、3R/1B、2R/1B)在室內(nèi)對(duì)水培番茄進(jìn)行全人工光照明試驗(yàn)，以探究LED燈不同光質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)形態(tài)特征的影響。結(jié)果表明：紅藍(lán)配比3R/1B的LED燈照明處理的番茄總體比其它幾種光配方的照明處理的更有利于番茄形態(tài)生長(zhǎng)。株高、節(jié)長(zhǎng)合理，莖干粗壯，第一穗、第二穗及單株果數(shù)多，穗果重、單株總質(zhì)量更大，單粒果重，第一穗及單株坐果率都比較高，第二穗果糖度最大。2R/1B照明處理的番茄植株矮、節(jié)間短、葉片短、穗高矮，生長(zhǎng)形態(tài)優(yōu)勢(shì)一般。5R/1B照明處理各時(shí)期葉片基本是各處理中最長(zhǎng)的。不過(guò)第一穗、第二穗、單株總結(jié)果的果數(shù)最少，第二穗果重、單株果總重最小，第二、第三穗果單顆果粒較輕，第一穗坐果率和單株總坐果率較低，對(duì)提高番茄質(zhì)量產(chǎn)量效果一般。7R/1B照明處理的后期番茄植株頂端優(yōu)勢(shì)明顯，莖干纖細(xì)，直徑基本為處理中最小，第一穗果單顆果粒均值最輕，糖度低，徒長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，不利于健苗壯苗。這一試驗(yàn)結(jié)果對(duì)以后番茄種植栽培和LED類研發(fā)都有著一定的指導(dǎo)與借鑒意義。

LED；番茄；果重；形態(tài)生長(zhǎng)；紅光；照明

引言

在太陽(yáng)輻射可見(jiàn)光中，紅藍(lán)光光譜能量分布與植物葉綠素吸收光譜峰值重疊并相吻合，為光合作用的主要能量來(lái)源。生物需求量紅光占據(jù)第一，藍(lán)光次之，為設(shè)施栽培中非常重要的光質(zhì)。當(dāng)然各種光質(zhì)對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響具有相互協(xié)同、相互制約的關(guān)系，在紅藍(lán)基礎(chǔ)上添加其他光色有利于植株光合色素的積累并促進(jìn)光合作用[1]。

植物照明補(bǔ)光主要是模仿太陽(yáng)輻射對(duì)植物生理生化作用，利用作物對(duì)不同波段光譜的吸收，實(shí)行光環(huán)境調(diào)控的一項(xiàng)農(nóng)業(yè)措施。目前用于人工照明補(bǔ)光的光源有白熾燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、激光、LED等。番茄作為果蔬類最常見(jiàn)的無(wú)土栽培作物，目前在人工補(bǔ)光這方面的研究比較多。但由于番茄植株的無(wú)限生長(zhǎng)特性，生長(zhǎng)周期比葉菜類更長(zhǎng)，室內(nèi)番茄水培要實(shí)現(xiàn)環(huán)境因子有效調(diào)控難度系數(shù)高，投入成本大，因此全人工光照明試驗(yàn)研究并不算多。對(duì)于何種光強(qiáng)、光周期、和光質(zhì)配比是最優(yōu)尚無(wú)定論，對(duì)于不同品種番茄，補(bǔ)光照明處理不盡相同，缺乏一套成本低廉而行之有效的LED補(bǔ)光試驗(yàn)來(lái)針對(duì)每一種番茄量身定制的補(bǔ)光方案[2]。有一部分光質(zhì)研究研究使用的是選擇性透光過(guò)濾膜，光質(zhì)相對(duì)摻雜，純度不高，試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)也會(huì)有不一樣表現(xiàn)?；诖?，本次試驗(yàn)選擇高純度光質(zhì)的LED光源對(duì)番茄進(jìn)行全人工光照明，以探究不同光質(zhì)的LED燈對(duì)水培番茄生長(zhǎng)形態(tài)特征的影響，從而為相關(guān)LED照明產(chǎn)品的研發(fā)，提供較為實(shí)際而全面有效的參考價(jià)值依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理設(shè)置

試驗(yàn)在廣東綠愛(ài)生物科技股份有限公司植物工廠車間完成。供試的番茄品種為紅圣女“莉莉”，栽培方式為水培。育苗基質(zhì)使用育苗海綿，種子萌芽后添加海泊尼卡營(yíng)養(yǎng)液，17天真葉展開(kāi)后移栽，移栽15天后，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇形態(tài)長(zhǎng)勢(shì)均勻，健壯無(wú)不良長(zhǎng)勢(shì)的番茄幼苗定值于玉米燈下的水培箱上，在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)進(jìn)行不同的LED燈人工光光質(zhì)照明處理。定植栽培條件：EC 2.2±0.2，pH 6.0～6.5，室溫29 ℃∕20 ℃，相對(duì)濕度60%～80%，光周期為9.5 h/天，通過(guò)調(diào)整光源與植株間的距離使各處理功能葉光照強(qiáng)度均300 μmol/(m2·s)。

本次試驗(yàn)設(shè)5個(gè)照明處理，分別為紅藍(lán)配比不同的5種LED光源(7R/1B、5R/1B、4R/1B、3R/1B、2R/1B)。

1.2 光源設(shè)備

試驗(yàn)照明光源設(shè)備采用廣東綠愛(ài)生物科技股份有限公司生產(chǎn)提供的120 W LED玉米燈。每盞玉米燈由896顆高亮度的LED混色燈珠組成，燈珠是根據(jù)不同的紅藍(lán)光比例需求進(jìn)行混色生產(chǎn)安裝的，燈珠排列均勻交叉分布，每個(gè)處理采用紅藍(lán)光比例相同的光配方的LED燈3盞。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

定植一個(gè)星期后用直尺開(kāi)始對(duì)番茄基本的生長(zhǎng)指標(biāo)：株高、真葉數(shù)、葉長(zhǎng)、節(jié)長(zhǎng)，用游標(biāo)卡尺測(cè)定莖粗(子葉下端)，并每隔一個(gè)星期左右重新測(cè)量一次，直至定植40天后頂芽打頂。定植16天第一穗花開(kāi)，21天第二穗花開(kāi)，28天第三穗花開(kāi)，開(kāi)花后對(duì)每穗花進(jìn)行花數(shù)及穗高等相關(guān)指標(biāo)調(diào)查。定植80天左右第一穗果出現(xiàn)全熟，約89天第二穗果出現(xiàn)全熟、約96天第三穗果出現(xiàn)全熟，用電子天平測(cè)量其單穗果重、單顆果重，并調(diào)查果數(shù)等相關(guān)指標(biāo)，計(jì)算其坐果率，同時(shí)用糖度計(jì)對(duì)番茄果實(shí)的糖度進(jìn)行測(cè)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用EXCEL和DPS7.05對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)照明對(duì)番茄株高的影響

不同光質(zhì)的LED燈照明對(duì)番茄株高的影響如圖1所示，照明處理7天后，紅藍(lán)配比2R/1B的LED燈照明處理的番茄植株高度比較矮，顯著矮于3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B 照明處理的，同時(shí)3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B四種LED燈照明處理的番茄株高對(duì)比差異并無(wú)顯著性。處理12天，不同光質(zhì)照明處理的番茄株高的表現(xiàn)和照明處理7天表現(xiàn)相同，2R/1B處理的株高顯著低于3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的，而3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B處理之間無(wú)差異性顯著。照明處理18天后，3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的番茄株高仍比較接近，無(wú)顯著差異，2R/1B處理的株高是處理中最小的，顯著小于其它幾個(gè)照明處理的。不同光質(zhì)照明處理25天，紅藍(lán)配比2R/1B照明處理的番茄植株高度顯著低于3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的，3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的株高差異性對(duì)比并無(wú)顯著性。定植33天，紅藍(lán)配比2R/1B照明處理番茄植株高度還是所有處理中最小的，顯著小于3R/1B、5R/1B、7R/1B，而番茄在3R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理下株高無(wú)表現(xiàn)出顯著性差別。定植40天，2R/1B、3R/1B、4R/1B、5R/1B照明處理的番茄株高對(duì)比并無(wú)顯著的差異性，而紅藍(lán)配比7R/1B處理的番茄植株高度最高，顯著高于2R/1B、3R/1B、4R/1B、5R/1B照明處理的。

綜上，經(jīng)不同光質(zhì)比例的LED燈照明處理7天、12天、18天、25天，紅藍(lán)配比2R/1B照明處理的番茄植株高度最小，顯著顯著小于3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的，3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理番茄株高表現(xiàn)出無(wú)顯著性差異。定植33天，2R/1B照明處理的株高仍顯著小于3R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的，3R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理之間株高無(wú)顯著性差異，定植40天紅藍(lán)配比7R/1B番茄植株高度顯著高于其它處理的，其它處理之間相互對(duì)比株高無(wú)顯著差異。

2.2 不同光質(zhì)照明對(duì)番茄莖干節(jié)長(zhǎng)的影響

圖2 不同光質(zhì)處理對(duì)番茄節(jié)間長(zhǎng)度的影響Fig.2 Effect of different light quality on the tomato intermode length

不同紅藍(lán)配比的LED燈照明處理對(duì)番茄節(jié)間長(zhǎng)度的影響如圖2所示，可以看出經(jīng)不同光配方的LED燈照明處理7天、12天、18天、25天、33天、40天，3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B四種不同的LED燈照明處理下番茄同一時(shí)期的節(jié)間長(zhǎng)度生長(zhǎng)速度比較接近，各個(gè)照明處理之間番茄節(jié)長(zhǎng)相互對(duì)比并沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的差異性，而2R/1B照明處理的番茄節(jié)間長(zhǎng)度比較短，各個(gè)時(shí)期都短于其它幾種燈照明處理的，且對(duì)比差異性效果顯著。

綜上所述，2R/1B照明處理的番茄節(jié)間長(zhǎng)度最短，顯著短于其它處理，其它處理間無(wú)顯著差異性。

2.3 不同光質(zhì)照明對(duì)番茄莖干直徑的影響

如圖3所示，不同光質(zhì)比例的lED燈照明處理7天，紅藍(lán)比例為7R/1B照明處理的番茄莖干直徑比較小，3R/1B照明處理的莖干直徑比較大，兩者對(duì)比有顯著性差異，而2R/1B、4R/1B、5R/1B照明處理的莖干直徑大小相互之間對(duì)比并無(wú)顯著性差異。定植12天、18天，2R/1B、3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B各個(gè)照明處理的番茄莖粗相互之間對(duì)比無(wú)表現(xiàn)出顯著性差異。定植25天，2R/1B、3R/1B照明處理的莖干直徑值比較大，顯著大于4R/1B、5R/1B、7R/1B處理的，不過(guò)2R/1B、3R/1B照明處理的兩者之間莖粗無(wú)明顯的差異性。定植33天，3R/1B照明處理的莖干直徑顯著大于4R/1B、7R/1B，其中7R/1B莖干直徑是所有處理中最小的，3R/1B照明處理的莖干直徑是最大的。定植40天，7R/1B照明處理的莖干直徑仍是最小的，顯著小于3R/1B、4R/1B、5R/1B照明處理的，而3R/1B 照明處理的值最大，不過(guò)3R/1B、4R/1B、5R/1B照明處理的莖粗相互之間對(duì)比并無(wú)顯著的差異性。

圖3 不同光質(zhì)處理對(duì)番茄莖干直徑的影響Fig.3 Effect of different light quality on the tomato stem diameter

綜上所述，經(jīng)過(guò)不同光質(zhì)照明處理，定植7天、25天、33天、40天，3R/1B照明處理的番茄莖干直徑都比較大，7R/1B照明處理的直徑基本都是最小。定植12天、18天，2R/1B、3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B各處理之間莖干直徑無(wú)表現(xiàn)出明顯的差異性。

2.4 不同光質(zhì)照明對(duì)番茄葉片的影響

不同光質(zhì)比例LED燈照明處理對(duì)番茄葉片數(shù)量的影響如圖4所示，經(jīng)7天、12天、18天、25天、33天、40天的照明處理，數(shù)據(jù)分析表明番茄的真葉數(shù)量在2R/1B、3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B不同光配比照明處理下都沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的差異性。葉片數(shù)量多少接近，葉片抽出發(fā)育速度周期相當(dāng)。

圖4 不同光質(zhì)處理對(duì)番茄真葉數(shù)的影響Fig.4 Effect of different light quality on the tomato true leaf number

如圖5所示，番茄經(jīng)不同光質(zhì)LED燈照明處理，它的葉片長(zhǎng)度表現(xiàn)出一定的差別。5種不同光質(zhì)照明處理7天、12天、18天，2R/1B照明處理的番茄葉片長(zhǎng)度最小，顯著小于5R/1B照明處理的，5R/1B照明處理的葉片長(zhǎng)度最長(zhǎng)，而3R/1B、4R/1B、7R/1B照明處理的葉長(zhǎng)對(duì)比無(wú)顯著性差異。不同光質(zhì)比例LED燈照明處理25天、33天，2R/1B照明處理的葉片長(zhǎng)度仍是最小的，且顯著小于3R/1B、4R/1B、5R/1B照明處理的，不過(guò)3R/1B、4R/1B、5R/1B照明處理葉長(zhǎng)之間相互對(duì)比并無(wú)顯著性差異。照明處理40天，2R/1B照明處理的番茄葉片長(zhǎng)度值還是所有處理中最小的，顯著小于4R/1B、5R/1B照明處理的，5R/1B照明處理的葉片長(zhǎng)度是所有處理中最長(zhǎng)的，除了顯著大于2R/1B照明處理的，同時(shí)也顯著大于7R/1B照明處理的。

圖5 不同光質(zhì)處理對(duì)番茄葉片長(zhǎng)度的影響Fig.5 Effect of different light quality on the tomato true leaf length

綜上所述，不同光質(zhì)比例照明處理對(duì)番茄定植過(guò)程中真葉數(shù)量影響沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的差異性，同一時(shí)期不同照明處理番茄真葉數(shù)比較接近。各個(gè)時(shí)期番茄葉長(zhǎng)以2R/1B照明處理的最小，且都顯著小于5R/1B照明處理的。而除了定植33天時(shí)不一樣之外，各時(shí)期5R/1B照明處理的葉片總體上是最長(zhǎng)的。

2.5 不同光質(zhì)照明對(duì)番茄開(kāi)花的影響

不同光質(zhì)比例的LED燈對(duì)番茄開(kāi)花的數(shù)量影響如圖6所示，第一穗花雌花數(shù)量以3R/1B 照明處理的最多，但2R/1B、3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的番茄花數(shù)相互對(duì)比沒(méi)有明顯的差異性。第二穗花以4R/1B照明處理的最多，5R/1B照明處理的最少，兩者之間無(wú)顯著性差異，與2R/1B、3R/1B、7R/1B照明處理的花數(shù)對(duì)比也無(wú)顯著性差異。第三穗花各處理之間相互對(duì)比也是無(wú)顯著性差異，花朵數(shù)量接近。單株總花數(shù)以3R/1B處理的最多，不過(guò)與不同照明處理單穗花數(shù)表現(xiàn)相同，各個(gè)處理之間相互對(duì)比花數(shù)沒(méi)有表現(xiàn)出顯著性差異，初花期以2R/1B、2R/1B照明處理的較早。

圖6 不同光質(zhì)處理對(duì)番茄開(kāi)花數(shù)量的影響Fig.6 Effect of different quality on the tomato flowering quantity

如圖7所示，不同光配方的LED燈照明處理對(duì)番茄花穗高度有一定的影響，2R/1B照明處理的番茄第一穗花高度最矮，且明顯比3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的穗高矮上一截，3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理相互之間對(duì)比沒(méi)有體現(xiàn)出顯著的差異性。同樣第二穗花、第三穗花都以2R/1B照明處理的高度最矮，都顯著矮于3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的，3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的番茄花穗位置對(duì)比無(wú)顯著性差別。

圖7 不同光質(zhì)處理對(duì)番茄花穗位置的影響Fig.7 Effect of different quality on the tomato ear position

綜上所述，不同紅藍(lán)配比的LED燈照明處理對(duì)番茄每一穗花的數(shù)量影響無(wú)明顯的差異性?；ㄋ敫叨纫?R/1B照明處理的最矮，其余處理之間相互對(duì)比無(wú)顯著性差異。

2.6 不同光質(zhì)照明對(duì)番茄結(jié)果的影響

如圖8所示，番茄的第一穗果以3R/1B照明處理的結(jié)果數(shù)量最多，顯著多于4R/1B、5R/1B照明處理的，以5R/1B照明處理的果數(shù)最少，不過(guò)與4R/1B照明處理的對(duì)比無(wú)明顯的差異。第二穗果仍以3R/1B照明處理的果數(shù)最多，5R/1B照明處理的果數(shù)最少，兩者相互對(duì)比有顯著性差異，2R/1B，4R/1B，7R/1B照明處理的番茄單穗果實(shí)數(shù)量相當(dāng)，相互對(duì)比沒(méi)有顯著的差異性。第三穗果從數(shù)據(jù)上看仍以3R/1B照明處理的果實(shí)數(shù)量最多，不過(guò)5種不同光質(zhì)比例的LED燈照明處理的番茄果實(shí)數(shù)量相互之間對(duì)比沒(méi)有表現(xiàn)出差異顯著性。番茄單株總的結(jié)果數(shù)量以3R/1B照明處理的最多，且還顯著多于2R/1B，4R/1B，5R/1B照明處理的，以5R/1B照明處理的果數(shù)最少，不過(guò)與2R/1B，4R/1B照明處理的對(duì)比，無(wú)明顯的差異。

圖8 不同光質(zhì)處理對(duì)番茄單株結(jié)果數(shù)量的影響Fig.8 Effect of different quality on the tomato number

圖9 不同光質(zhì)處理的番茄穗果重量的影響Fig.9 Effect of different quality on the tomato weigth

如圖9所示，在2R/1B、3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B五種不同紅藍(lán)光配比照明處理中，番茄植株第一穗果以3R/1B照明處理的質(zhì)量最大，顯著大于2R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的，而2R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的番茄穗果重量相互對(duì)比沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的差異。2R/1B、3R/1B、4R/1B照明處理的第二穗果對(duì)比沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的差異，而5R/1B照明處理的番茄單穗果實(shí)質(zhì)量為處理中最小的，顯著小于2R/1B、3R/1B、4R/1B照明處理的。第三穗果以3R/1B照明處理的質(zhì)量最大，7R/1B照明處理的鮮質(zhì)量最小，兩處理之間對(duì)比有明顯的差異，此外2R/1B、4R/1B、5R/1B照明處理之間無(wú)表現(xiàn)出明顯的差異，3種處理的單穗果實(shí)重量比較接近。在2R/1B、3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B五種LED燈照明處理中，3R/1B處理的單株果實(shí)總質(zhì)量已為280.2g，是所有處理中最大的，與2R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的單株果實(shí)重量對(duì)比有顯著性差異，而2R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的單株果重以5R/1B照明處理的最小，不過(guò)它們之間相互對(duì)比沒(méi)有顯著的差異性。

圖10 不同光質(zhì)處理的番茄單果重的影響Fig.10 Effect of different light quality on the single tomato weight

不同光質(zhì)比例照明處理對(duì)單顆果實(shí)重量的影響如圖10所示，第一穗果單顆果粒質(zhì)量均值以3R/1B照明處理的質(zhì)量最大，為7.5g，顯著大于7R/1B照明處理的，與2R/1B照明處理的對(duì)比不顯著，同時(shí)4R/1B與5R/1B照明處理的對(duì)比也不顯著。第二穗單粒果質(zhì)量以2R/1B、3R/1B照明處理的比較大，4R/1B處理的次之，5R/1B、7R/1B照明處理的質(zhì)量比較小。其中2R/1B、3R/1B與5R/1B、7R/1B照明處理的相互對(duì)比有著顯著性差異，而2R/1B與3R/1B，5R/1B與7R/1B照明處理的單粒果實(shí)重沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的差異性。不同光質(zhì)處理對(duì)第三穗果的影響與第二穗果相同，以2R/1B、3R/1B照明處理的質(zhì)量比較大，兩者無(wú)顯著性差異，4R/1B照明處理的次之，5R/1B、7R/1B照明處理的單顆果質(zhì)量都比較小，兩處理對(duì)比無(wú)顯著性差異。此外2R/1B、3R/1B與5R/1B、7R/1B相互對(duì)比單顆果粒質(zhì)量有顯著性差異。

圖11 不同光質(zhì)處理的番茄坐果率的影響Fig.11 Effect of different light quality on the tomato setting rate

如圖11所示，在不同光質(zhì)比例的LED燈照明處理下，番茄第一穗果的結(jié)果效率以5R/1B照明處理的最小，為61.10%，顯著小于2R/1B，3R/1B，4R/1B，7R/1B照明處理的，2R/1B，3R/1B，4R/1B，7R/1B照明處理的番茄坐果率差別不突出，處理分析效果顯著性差異不明顯。番茄的第二穗果、第三穗果在五種不同光質(zhì)照明處理下坐果率沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的差異性。單株番茄總坐果率，以3R/1B照明處理的最高，5R/1B照明處理的最低，兩者之間相互對(duì)比差異性顯著，而2R/1B，4R/1B，7R/1B照明處理的單株番茄坐果率沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的差異性。

綜上所述，5種不同紅藍(lán)比例的LED燈對(duì)番茄結(jié)果有一定的影響，3R/1B處理的對(duì)第一穗、第二穗、單株總結(jié)果的數(shù)量最多，5R/1B照明處理的最少。第一穗、第二穗、第三穗穗果重及單株總質(zhì)量以3R/1B照明處理的最大，第二穗果重以5R/1B照明處理的最小，第三穗以7R/1B照明處理的最小。各穗單粒果重以2R/1B，3R/1B處理的質(zhì)量比較大，尤其3R/1B照明處理的，第一穗以7R/1B照明處理的果粒最輕，第二、第三穗果單顆果粒以5R/1B，7R/1B照明處理的較輕。第一穗坐果率及單株番茄總坐果率以5R/1B照明處理的較低，3R/1B照明處理的較大，其余的差異不明顯。5種燈照明處理對(duì)番茄第二、第三穗果的坐果率影響差異性不顯著。

2.7 不同光質(zhì)照明對(duì)番茄可溶性固形物的影響

圖12 不同光質(zhì)處理對(duì)番茄糖度的影響Fig.12 Effect of different light quality on the tomato sugar degree

不同光質(zhì)照明對(duì)番茄糖度的影響如圖12所示，5種LED燈照明處理對(duì)番茄第一穗果，第三穗果的可溶性固形物大小差異無(wú)顯著性差別，糖度比較接近。3R/1B照明處理的第二穗果糖度值最高，顯著高于7R/1B照明處理的，不過(guò)與5R/1B照明處理的糖度對(duì)比效果不顯著，7R/1B照明處理的番茄糖度是所有處理中最小的。2R/1B與4R/1B照明處理的可溶性固形物對(duì)比差異性也是不顯著的。

綜上所述，不同光質(zhì)照明處理對(duì)番茄第一穗果、第三穗果糖度差異性影響不明顯。番茄第二穗果在3R/1B照明處理下糖度最大，7R/1b照明處理的最小。

3 討論與結(jié)論

LED燈中紅藍(lán)比例大小影響著番茄植株的高矮，莖干節(jié)間長(zhǎng)度。當(dāng)藍(lán)光含量高時(shí)，抑制作用明顯，番茄植株會(huì)比較矮，因此番茄經(jīng)LED照明處理7天、12天、18天、25天、33天、40天時(shí)紅藍(lán)配比2R/1B照明處理的番茄植株高度基本小于3R/1B、4R/1B、5R/1B、7R/1B照明處理的。2R/1B照明處理的番茄節(jié)間長(zhǎng)度也是較其它照明處理的短。當(dāng)紅光所占比例高時(shí)，番茄莖干伸長(zhǎng)作用更為突出，定植40天，7R/1B照明處理的番茄植株高度遠(yuǎn)高于2R/1B、3R/1B、4R/1B、5R/1B照明處理的。這表明紅光比例高時(shí)，有助于番茄的縱向生長(zhǎng)，這與蔡華等研究番茄苗期得R/B=7∶1有助于株高生長(zhǎng),是適宜番茄苗期生長(zhǎng)的較優(yōu)組合結(jié)果類似[3]。紅光能促進(jìn)細(xì)胞的伸長(zhǎng)，植物長(zhǎng)高的同時(shí)，還有助于碳水化合物及維生素C合成，促使植物體內(nèi)干物質(zhì)的積累，根莖、鱗莖、塊莖等植物器官形成。藍(lán)光可促進(jìn)葉綠素、花青苷、抗氧化物合成，氮代謝，蛋白質(zhì)與非碳水化合物的積累。利用不同LED光源光質(zhì)對(duì)大棚秋番茄補(bǔ)光，能有效控制植株生長(zhǎng)，藍(lán)光、紅光可顯著控制徒長(zhǎng)，經(jīng)調(diào)節(jié)促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)，使莖粗增加，植株結(jié)實(shí)健壯[4]。當(dāng)LED燈紅藍(lán)比例合適時(shí)，番茄枝繁葉茂，粗壯的莖干保證營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有條不絮地運(yùn)輸，支撐起葉冠光吸收的日常生理活動(dòng)。試驗(yàn)中LED照明處理7天、25天、33天、40天，3R/1B照明處理的莖干直徑都比較大，7R/1B照明處理的直徑基本都是最小。不過(guò)定植12天、18天各處理之間莖粗表現(xiàn)水平相當(dāng)，可能因?yàn)樯L(zhǎng)期不同表現(xiàn)也會(huì)有所差異。此次LED燈番茄定植試驗(yàn)每個(gè)時(shí)期不同處理的真葉片數(shù)比較接近。這說(shuō)明只要植株沒(méi)達(dá)到嚴(yán)重的環(huán)境脅迫出現(xiàn)死亡或畸形，這五種燈紅藍(lán)比例跨度對(duì)番茄葉片器官組織的生長(zhǎng)數(shù)量影響不大。葉片腹面照光79.08%～88.18%的光合有效輻射PAR被番茄葉片吸收,其余部分被葉片反射(9.82%～12.01%)和透射(0.79%～5.08%)損失掉了,葉片內(nèi)部光質(zhì)光量在空間上分布有很大變化,并呈現(xiàn)出光譜特征的不均一性[5]。紅光能促進(jìn)細(xì)胞的伸長(zhǎng)，葉片增大，番茄葉片的光抑制發(fā)生以藍(lán)光更為敏感[6]，所以各個(gè)照明處理時(shí)長(zhǎng)紅光含量較少的2R/1B照明處理葉片長(zhǎng)度值較小，且都顯著小于5R/1B照明處理的。而除了定植33天時(shí)，各時(shí)期5R/1B照明處理的葉片總體上是最長(zhǎng)的，葉片形態(tài)生長(zhǎng)發(fā)育速度迅速。而后期7R/1B照明處理的葉片比較短可能在于藍(lán)光含量低非碳水化合物系列物質(zhì)合成積累無(wú)法滿足葉片生長(zhǎng)的物質(zhì)養(yǎng)分需求。也有研究表明LED光源對(duì)番茄光合速率的影響因光質(zhì)而異，紅燈和藍(lán)燈比綠燈更有利于增加番茄的光合速率，促進(jìn)番茄葉片內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的積累[7]。LED補(bǔ)光能使番茄上部、中部和下部葉片單位葉面積鮮重明顯增加[8]。試驗(yàn)分析表明不同紅藍(lán)配比的LED燈照明處理對(duì)番茄每一穗花的數(shù)量影響無(wú)明顯的差異性。受到番茄節(jié)間長(zhǎng)度影響，花穗高度以2R/1B處理的最矮，其余處理之間無(wú)顯著性差異。番茄的開(kāi)花結(jié)果是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)到生殖生長(zhǎng)過(guò)渡，生殖生長(zhǎng)則建立在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)其可獲得養(yǎng)分代謝產(chǎn)物供應(yīng)，保證正常開(kāi)花結(jié)果。同時(shí)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)又有相互競(jìng)爭(zhēng)的一面，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)于旺盛會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的資源損耗，生殖生長(zhǎng)無(wú)法得到有效的代謝產(chǎn)物供應(yīng)，出現(xiàn)落花落果，結(jié)實(shí)發(fā)育不良，畸形開(kāi)裂等現(xiàn)象，質(zhì)量產(chǎn)量也會(huì)受到很大的程度影響。而果實(shí)的多寡，大少，坐果率等都是衡量番茄產(chǎn)量的不可或缺的因素。紅光能通過(guò)光敏色素的驅(qū)動(dòng)，提高光合反應(yīng)機(jī)制，有助于碳水化合物合成，促使植物體內(nèi)干物質(zhì)的積累，藍(lán)光可促進(jìn)葉綠素、花青苷、抗氧化物合成，氮代謝，蛋白質(zhì)與非碳水化合物的積累。果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的也相當(dāng)于代謝產(chǎn)物貯藏的過(guò)程，積累存儲(chǔ)各類代謝合成物質(zhì)。蒲高斌試驗(yàn)表明紅光處理第一、二穗果總果重顯著低于對(duì)照，而藍(lán)光處理則顯著高于對(duì)照。單株及小區(qū)產(chǎn)量也以藍(lán)光處理最高，說(shuō)明藍(lán)光處理可以增加產(chǎn)量,特別是植株的前期產(chǎn)量[9]。與本次試驗(yàn)結(jié)果接近，從試驗(yàn)結(jié)果看，3R/1B照明處理對(duì)第一穗、第二穗、單株總結(jié)果的數(shù)量最多，花期較早，與常濤濤試驗(yàn)結(jié)果同[10]，5R/1B照明處理的最少。同時(shí)3R/1B處理的第一穗、第二穗、第三穗穗果重及單株總質(zhì)量最大，5R/1B照明處理的第二穗果重、單株果總重最小。各穗單粒果重以3R/1B處理的質(zhì)量比較大，7R/1B照明處理的第一穗果粒最輕，5R/1B照明處理的第二、第三穗果單顆果粒較輕，也與王俊玲研究藍(lán)光處理可提前花期2～3天，并顯著提高第1、2穗果的產(chǎn)量的結(jié)果趨勢(shì)比較類似[11]。紅光、藍(lán)光和復(fù)合光處理均有助于提高植株果實(shí)單果重、單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量,以紅光處理的效果最好。藍(lán)光處理的番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色時(shí)間最短，有助于番茄果實(shí)品質(zhì)的提高[12]。第一穗坐果率及總坐果率以5R/1B照明處理的較低，3R/1B照明處理的較大，可能與藍(lán)光劑量影響氣花粉活力有關(guān)，如藍(lán)光劑量為25%時(shí)花粉活力顯著低于其他處理，出現(xiàn)花粉活力不高，受精不育[13]。糖度是表示果實(shí)可溶性固形物的常規(guī)指標(biāo)，它關(guān)系到碳水化合物在果實(shí)中的儲(chǔ)存量，也影響到風(fēng)味口感，也可以衡量水果的成熟情況。轉(zhuǎn)色期是番茄果實(shí)優(yōu)良品質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期。光質(zhì)對(duì)轉(zhuǎn)色期番茄果實(shí)可溶性糖有顯著影響。紅光和藍(lán)光在番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色期內(nèi)發(fā)揮重要的調(diào)控作用，隨著光強(qiáng)的增加，藍(lán)光和紅光處理番茄果實(shí)表面光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm、PSII 實(shí)際量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)、電子傳遞速率ETR 和PSII 天線轉(zhuǎn)化效率Fv/Fm均呈S形下降趨勢(shì)。紅光處理番茄果實(shí)可溶性糖含量最高，果實(shí)硬度較低，增加紅光照射改善果實(shí)著色，提早成熟，藍(lán)光下番茄果型指數(shù)最高，照射藍(lán)光提高果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，以獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效[14-16]。此次試驗(yàn)LED燈處理對(duì)番茄第一穗果、第三穗果糖度差異不大，3R/1B照明處理的番茄第二穗果糖度最大，7R/1b照明處理的糖度最小。能看出番茄果實(shí)品質(zhì)明顯受光質(zhì)的調(diào)控，但在一定范圍內(nèi)，紅藍(lán)光比值對(duì)果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響無(wú)質(zhì)的差異，當(dāng)藍(lán)光所占比例較大時(shí)才有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累[17]，此外番茄果實(shí)內(nèi)不同部位蔗糖、果糖、可溶性糖積累表現(xiàn)不一致,需要區(qū)別對(duì)待并進(jìn)一步深入研究[18]。

從此次試驗(yàn)看，紅藍(lán)配比3R/1B的LED燈照明處理相比其它幾種光配方的照明處理更有利于番茄形態(tài)生長(zhǎng)。它一定程度提高了Pn和RuBP羧化酶、蔗糖合成酶(SS)、GS、GOGAT活性及游離氨基酸、可溶性蛋白含量及碳水化合物的積累[19]。株高、節(jié)長(zhǎng)合理，莖干粗壯，第一穗、第二穗及單株果數(shù)多，穗果重、單株總質(zhì)量更大，單粒果重，第一穗及單株坐果率都比較高，第二穗果糖度最大。2R/1B照明處理的番茄植株矮、節(jié)間短、葉片短、穗高矮，生長(zhǎng)形態(tài)優(yōu)勢(shì)一般。4R/1B照明處理的生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)沒(méi)有十分突出的。5R/1B照明處理各時(shí)期葉片基本是所有處理中最長(zhǎng)的。不過(guò)第一穗、第二穗、單株總結(jié)果的果數(shù)最少，第二穗果重、單株果總重最小，第二、第三穗果單顆果粒較輕，第一穗坐果率和單株總坐果率較低，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)強(qiáng)于生殖生長(zhǎng)，對(duì)提高番茄產(chǎn)量效果不佳。7R/1B照明處理的后期番茄植株高度高于其它處理，頂端優(yōu)勢(shì)明顯，莖干直徑基本都是處理中最小，第一穗果粒最輕，糖度最小，不利于培育番茄健壯苗，有徒長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。這一試驗(yàn)結(jié)果對(duì)以后種植栽培、研發(fā)生產(chǎn)都有一定的指導(dǎo)與借鑒意義。當(dāng)然此次試驗(yàn)還有許多尚需完善的內(nèi)容，在針對(duì)番茄莖干、葉片、果實(shí)等部分生長(zhǎng)形態(tài)研究的同時(shí)，進(jìn)一步深入探討不同LED燈光環(huán)境條件下番茄生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中生理生化的變化及其與形態(tài)生長(zhǎng)的密切聯(lián)系。

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EffectofLEDLampwithDifferentLightQualityonMorphologicalCharacteristicsofTomatoGrowth

SU Zhineng，YANG Ting，CHEN Guangcai
(GuangdongJiangmenHeshangreenlovebiologicalPolytronTechnologiesInc，Jiangmen529700,China)

5 LED light of different formulations (7R/1B, 5R/1B, 4R/1B, 3R/1B, 2R/1B) were used to conduct indoor artificial lighting test on tomato, in order to explore the impact of LED lamp with different light quality on morphological characteristics of tomato growth. The results showed that: the tomato plant processed by the 3R/1B LED lighting overall has better impact to the growth of tomato morphology than several other light: Plant height, internode length, stem stout, first ear, second ears and fruit number, fruit weight per panicle, total mass, single fruit weight, spike per plant and fruit rate, all these indicators are higher The tomato plant processed by the 2R/1B lighting produces short tomato plant, short internodes, short leaf, ear height, with ordinary growth advantage.5R/1B lighting in each period produces the most leaf length. But the first and second spikes, has least fruit number per plant; spike two fruit weight and fruit weight per plant are the smallest the single fruit is lighter on spike two and three; the first panicle setting rate and total fruit rate is low. Overall its effect to improve the tomato quality and yield is ordinary. 7R/1B lighting processing has obvious advantages to the latter period of tomato plant height. The stem is slender, with smallest diameter; the first spike has lightest average fruit weight, low sugar rate, whose energy is obviously wasted on plant growth itself. The test results have certain guidance and reference to future tomato cultivation and LED R&D and production.

LED； tomato fruit weight； growth； red light； lighting

TM923

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.06.017