不同補(bǔ)光方式對大棚草莓生產(chǎn)的影響

程芳芳 李紅衛(wèi) 余輝 劉偉斌 李豪 李榮

摘要：河南地區(qū)冬春季節(jié)，由于陰、雨、雪、霧、霾等天氣的影響，大棚內(nèi)光照不足的現(xiàn)象較為嚴(yán)重，影響草莓產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究在大棚草莓生產(chǎn)基地進(jìn)行補(bǔ)光試驗(yàn)，選取高壓鈉燈和LED植物生長燈，觀測不同補(bǔ)光方式對大棚草莓營養(yǎng)生長、葉綠素含量、產(chǎn)量和糖度的影響，結(jié)果表明：2種補(bǔ)光方式對棚內(nèi)增溫都有效果，高壓鈉燈增溫效果更為明顯；2種光源對草莓株高、葉片長和葉片寬均無明顯影響；2種光源對增加草莓植株葉綠素含量均有明顯效果，與對照相比，均達(dá)極顯著水平；2種光源補(bǔ)光后，草莓可溶性固形物含量與對照相比均有提高，高壓鈉燈補(bǔ)光后增加效果更為顯著。

關(guān)鍵詞：大棚；草莓；補(bǔ)光；葉綠素；可溶性固形物含量；產(chǎn)量

中圖分類號：S627文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號：cjas19040025

基金項(xiàng)目：中國氣象局/河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室開放研究基金項(xiàng)目“不同補(bǔ)光方式對大棚草莓產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及經(jīng)濟(jì)效益分析研究”（AMF201710）。

Effect of Supplementary Lights on Strawberry Production in Greenhouse

Cheng Fangfang1，2， Li Hongwei2， Yu Hui2， Liu Weibin3， Li Hao3， Li Rong2

（1CMA/ Henan Key Laboratory of Agrometeorological Ensuring and Applied Technique， Zhengzhou 450012， Henan， China；

2Zhengzhou Meteorological Bureau， Zhengzhou 450012， Henan， China；

3Dengfeng Mount Song Meteorological Station， Dengfeng 452470， Henan， China）

Abstract： During winter and early spring， sunlight deficiency greatly influences the yield and quality of strawberry in Henan Province， mainly resulting from less sunshine weathers such as cloud， rain， snow， fog， haze and so on. In this study， the high pressure sodium lamp and the LED lighting were selected for supplementary light test in a strawberry production base. The effects of different ways of light supplement on vegetative growth， chlorophyll content， yield and fruit sugar content of strawberry were observed. The results showed that the two ways of light supplement had effect on temperature increase in greenhouse， and the effect of high pressure sodium lamp was more obvious. There was no significant effect of the two light sources on strawberry plant height， leaf length and leaf width. Both light sources had significant effect on increasing the chlorophyll content of strawberry plants， which reached extremely significant level compared with the control. The soluble solid content of strawberry was higher than that of the control after light supplement with two light sources， and the effect was more significant with high pressure sodium lamp.

Keywords： Greenhouse； Strawberry； Supplementary Light； Chlorophyll Content， Soluble Solid Content； Yield

0引言

草莓為喜光植物，若光照不足，植株生長發(fā)育受阻，嚴(yán)重影響草莓產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。河南冬春季節(jié)，由于陰、雨、雪、霧、霾等天氣的影響，大棚內(nèi)光照不足，嚴(yán)重影響草莓正常生長。例如，從2015年11月6日起，鄭州地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)近1個月的陰雨（雪）寡照災(zāi)害天氣，致使草莓生長受阻，發(fā)育遲緩，上市時間推遲，產(chǎn)量下降，品質(zhì)較差，種植戶遭受到嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)于光照對草莓影響的研究，相關(guān)學(xué)者主要從寡照脅迫[2-5]、影響機(jī)理[6-8]、大棚補(bǔ)光[9-14]3個方面進(jìn)行研究。其中從寡照脅迫角度對草莓影響的研究較多，如張廣華[15]研究了弱光、低溫脅迫對草莓光合作用的影響，劉衛(wèi)琴等[16]研究了遮陰對草莓光合作用以及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊憽Ｒ灿袕挠绊憴C(jī)理層面進(jìn)行的研究，如徐凱[17]研究了不同光質(zhì)對草莓生長結(jié)果、干物質(zhì)分配、糖分、有機(jī)酸含量以及酶活力等的影響。關(guān)于補(bǔ)光對大棚草莓的影響近年來也有部分學(xué)者做了相關(guān)的研究。2011年鐘霈霖等[18]通過實(shí)驗(yàn)室人工環(huán)境，研究了貴州特殊區(qū)域下光照強(qiáng)度對草莓品質(zhì)的影響，認(rèn)為光照強(qiáng)度的改變可顯著影響草莓品質(zhì)，并試驗(yàn)得出提高草莓果實(shí)綜合品質(zhì)的適宜光強(qiáng)范圍；2015年劉慶等[19]在人工氣候室里進(jìn)行了不同光質(zhì)LED光源對草莓光合特性、產(chǎn)量及品質(zhì)影響的研究，認(rèn)為紅/藍(lán)/黃光處理最有利于增加光合色素含量，提高果實(shí)產(chǎn)量，促進(jìn)部分品質(zhì)改善；2015年陳善飛等[20-21]在寧波進(jìn)行了大棚草莓補(bǔ)光光源的研制及補(bǔ)光種植試驗(yàn)，采用高壓鈉燈在草莓生產(chǎn)棚進(jìn)行補(bǔ)光，認(rèn)為高壓鈉燈能有效促進(jìn)草莓植株的高度和葉片的生長，提早果實(shí)采收期，顯著提高草莓的品質(zhì)和產(chǎn)量，紅光占比較高的鈉燈補(bǔ)光效果更顯著；2016年況覓等[22]在草莓生產(chǎn)棚用LED燈補(bǔ)光，認(rèn)為LED燈可使草莓莖粗、株高、果實(shí)大小顯著提高，縮短生育期，是一項(xiàng)增產(chǎn)增收的實(shí)用技術(shù)；2013年日本Kota HIDAKAI等[23]選擇LED和日光燈2種燈型在草莓大棚進(jìn)行補(bǔ)光試驗(yàn)，認(rèn)為與日光燈相比，LED燈對草莓葉片凈光合速率、產(chǎn)量、可溶性固形物含量的影響更大；2013年挪威Rolf Nestby等[24]選用了2種LED燈對大棚草莓進(jìn)行補(bǔ)光，認(rèn)為當(dāng)棚內(nèi)光合有效輻射小于400μmol/（m2·s）時進(jìn)行補(bǔ)光，對草莓產(chǎn)量和品質(zhì)的提高效果明顯；2014年Nelson等[25]對高壓鈉燈、LED、陶瓷金屬鹵燈、日光燈4種燈型共22種燈的光子轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了分析研究，認(rèn)為其中2種高壓鈉燈和2種LED燈光電轉(zhuǎn)換效率最高，其他燈型都較低，而且這4種燈型光電轉(zhuǎn)換效率都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的高壓鈉燈，并進(jìn)行了成本計算，認(rèn)為只考慮初始安裝成本和電費(fèi)的情況下，LED燈是高壓鈉燈的2.3倍。

本研究在進(jìn)行廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇高壓鈉燈、LED植物生長燈、反光膜對大棚草莓進(jìn)行補(bǔ)光，比較分析不同補(bǔ)光方式對大棚草莓生長狀況、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期提升設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技含量和經(jīng)營水平，避免或減輕寡照災(zāi)害給大棚草莓生產(chǎn)帶來的損失。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)、時間

試驗(yàn)在河南省鄭州市禾潤農(nóng)業(yè)科技有限公司大棚草莓生產(chǎn)基地進(jìn)行，位于河南省登封市盧店鎮(zhèn)盧東村，是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所草莓研究合作基地，是一家集科研、生產(chǎn)、銷售、技術(shù)服務(wù)于一體的規(guī)?；瘜I(yè)型農(nóng)業(yè)科技公司。

試驗(yàn)于2017年12月—2018年2月在該基地的12號、13號和14號大棚內(nèi)進(jìn)行。

1.2大棚基本數(shù)據(jù)資料

大棚為三墻一坡、朝向正南，每個大棚占地面積均為867 m2，棚內(nèi)東西長80 m、南北寬8 m，面積640 m2，實(shí)際種植面積560 m2，靠北墻邊為行走小路。

1.3試驗(yàn)設(shè)計

12號棚采用100 W的LED燈補(bǔ)光、后墻懸掛反光膜，13號棚采用400 W的高壓鈉燈補(bǔ)光、后墻懸掛反光膜，14號棚為對照棚，不采取任何補(bǔ)光措施，自然光照條件下生長。

根據(jù)光源特點(diǎn)和廠商建議，LED燈懸掛高度1.5 m，雙排設(shè)計，兩排間距為3.0 m，每排15盞，共30盞燈，燈間距為5.0 m，2排燈交錯排列（圖1）；高壓鈉燈懸掛高度2.5 m，單排設(shè)計，共16盞燈，燈間距5.0 m（圖2）。

1.4試驗(yàn)相關(guān)情況說明

3個棚內(nèi)種植同一草莓品種‘寧玉’，3個大棚按編號順序陸續(xù)進(jìn)行草莓移栽，2017年9月上旬12號棚開始定植移栽，至9月中旬14號棚移栽完成。

2017年12月14日完成照明燈具的布置，懸掛反光膜，并進(jìn)行株高、葉片長、葉片寬、葉綠素含量、可溶性固形物含量、單株果數(shù)、單株果重等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的觀測。

1月27日后，12號棚、13號棚因?yàn)椴糠植葺仓觋懤m(xù)出現(xiàn)了萎蔫、死苗情況，將反光膜撤掉。

2月下旬12、13號棚第1茬果采摘期基本結(jié)束，14號棚第1茬果采摘期在3月上旬基本結(jié)束。

陰天8：00—16：00每天補(bǔ)光8 h，晴天或多云天氣7：00—8：00、17：00—20：00每天補(bǔ)光4 h。

1.5光源特點(diǎn)介紹

據(jù)燈具生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品介紹資料，LED燈主要光譜范圍420～800 nm（圖3），藍(lán)、紅光波峰分別為450、660 nm，中間添加有綠光波段；高壓鈉燈是模擬太陽光，接近太陽光譜，是連續(xù)光譜。

2結(jié)果與分析

2.1增溫效應(yīng)

2018年1月4日鄭州市普降大到暴雪，登封降雪量8.1 mm，室外最低氣溫-7.9℃（5日02：00），同時次觀測14號對照棚內(nèi)氣溫為3.5℃，12號棚內(nèi)（LED燈）氣溫5.5℃，13號棚內(nèi)（高壓鈉燈）氣溫8.0℃（表1）。由此可以看出，2種燈加光對棚內(nèi)增溫都有效果，高壓鈉燈增溫效果更為明顯，可以避免強(qiáng)降溫對大棚草莓造成凍害。

2.2不同補(bǔ)光方式對大棚草莓植株?duì)I養(yǎng)生長的影響

由于移栽時間有差異，12號棚草莓移栽較早，因此從表2可以看出，在2017年12月14日觀測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中，12號棚草莓的株高、葉片長、葉片寬均好于其他 2個棚。補(bǔ)光后，12號和13號棚草莓株高反而沒有對照棚的高，這可能與草莓生長過程中不斷的整支、修剪有關(guān)系，植株個體間差異較大，這也說明補(bǔ)光對草莓株高無明顯影響；從表2還可以看出，補(bǔ)光對草莓植株葉片長、葉片寬均無明顯影響。

2.3不同補(bǔ)光方式對大棚草莓植株葉綠素含量的影響

從表3可以看出，采用2種燈補(bǔ)光后，草莓植株葉片葉綠素含量均明顯高于對照，經(jīng)方差分析和顯著性檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)光21天后，12號棚和13號棚的草莓植株葉片葉綠素含量與14號棚相比，均達(dá)極顯著水平，說明2種光源補(bǔ)光對增加草莓植株葉綠素含量均有明顯效果；2種光源之間的效果差異不顯著。

2.4不同補(bǔ)光方式對大棚草莓產(chǎn)量的影響

由表4可以看出，2個加光處理對草莓產(chǎn)量的影響不大，13號棚的單株果數(shù)和單株產(chǎn)量反而比對照棚低。分析原因，一是與12號棚、13號棚草莓植株出現(xiàn)萎蔫、有死苗情況發(fā)生有關(guān)，二是由于研究使用生產(chǎn)棚而非純試驗(yàn)棚，管理不是非常嚴(yán)格，可能會受顧客采摘、疏果等因素的影響，從而造成觀測產(chǎn)量偏差。

2.5不同補(bǔ)光方式對大棚草莓可溶性固形物含量的影響

2種光源補(bǔ)光后，草莓可溶性固形物含量與對照相比均有提高，除了12號棚L(fēng)ED燈補(bǔ)光42天后可溶性固形物含量與對照相比差異不顯著，其余處理與對照相比均達(dá)極顯著水平；13號棚高壓鈉燈補(bǔ)光后可溶性固形物含量高于12號棚，但差異不顯著（表5）。

3結(jié)論與討論

2種補(bǔ)光方式對草莓株高、葉片長和葉片寬均無明顯影響；2種光源補(bǔ)光對增加草莓植株葉綠素含量均有明顯效果，與對照相比，均達(dá)極顯著水平；2種光源補(bǔ)光后，草莓可溶性固形物含量與對照相比均有提高，高壓鈉燈補(bǔ)光后可溶性固形物含量增加效果更為顯著。

高壓鈉燈模擬太陽光，接近太陽光譜，是連續(xù)光譜，試驗(yàn)表明，與LED燈相比，高壓鈉燈增溫效果更為明顯，可以避免強(qiáng)降溫對大棚草莓造成凍害。

在反光膜使用中，發(fā)現(xiàn)在有陽光的午后，反光膜附近溫度較高。有研究表明，當(dāng)氣溫超過32℃時，草莓生長受到抑制，葉片會出現(xiàn)灼傷或焦邊，果實(shí)急劇受熱不能正常膨大著色，果個變小、果形不正、硬度下降，極易出現(xiàn)“僵果”現(xiàn)象。本試驗(yàn)中，12號棚、13號棚恰巧出現(xiàn)了草莓植株萎蔫、死苗現(xiàn)象，邀請中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所草莓專家進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查分析，專家認(rèn)為可能與草莓根腐病有關(guān)，主要可能是土壤處理不到位造成的。充分考慮了棚主的意見后，為穩(wěn)妥起見，將反光膜撤掉。

研究表明，寡照7天以上會對草莓植株葉片的光合參數(shù)、葉綠素含量、坐果數(shù)、糖分等產(chǎn)生顯著影響，對草莓植株造成不可逆損害[1]。結(jié)合本試驗(yàn)的初步研究結(jié)論，作者認(rèn)為，補(bǔ)光的主要作用一方面在于可以提高草莓葉片的葉綠素含量，保證其旺盛生長，還可以提升草莓品質(zhì)，另一方面更重要的作用在于發(fā)生低溫、寡照災(zāi)害性天氣時，可以有效抵御災(zāi)害，幫助其度過危險期，保證草莓的正常生長，避免發(fā)生嚴(yán)重?fù)p失，從而達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

受到試驗(yàn)條件的制約，未能詳細(xì)完整地進(jìn)行關(guān)于補(bǔ)光對產(chǎn)量的影響、反光膜的作用、完全無自然光極端情況下加光的作用等方面研究。

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