不同紅藍(lán)光處理對“隋珠”草莓光合特性、產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的影響

史 文 景

(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，重慶，402260)

光是影響植物生長發(fā)育最重要的外界環(huán)境因素，在太陽光的有效輻射中，紅光和藍(lán)光是影響植物形態(tài)建成、光合特性、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的主要光譜[1]。研究表明，紅光可增加葉面積，提高光合速率，增加碳水化合物積累；藍(lán)光可使幼苗根莖粗壯，提高可滴定酸和蛋白質(zhì)含量[2-4]；而紅藍(lán)復(fù)合光比單色紅光或藍(lán)光更加有利于促進(jìn)植物生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)[5-6]。

我國大部分地區(qū)草莓以設(shè)施栽培為主，光照條件是影響設(shè)施栽培的重要環(huán)境因子，因此，改善設(shè)施內(nèi)光環(huán)境成為打破寡日照地區(qū)草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。研究草莓生長發(fā)育的適宜光環(huán)境，開發(fā)補(bǔ)光燈以及人工調(diào)控設(shè)施光照條件是解決草莓設(shè)施栽培弱光問題的有效途徑。魏娜等[7]研究發(fā)現(xiàn)“達(dá)賽萊克特”草莓的光合速率在1 200～1 500 μmol·m-2·s-1時(shí)出現(xiàn)峰值；張?jiān)返萚8]總結(jié)草莓光合飽和點(diǎn)在800 μmol·m-2·s-1左右，“紅顏”草莓在光強(qiáng)400 μmol·m-2·s-1時(shí)，光合速率可達(dá)最大光合速率的80%；劉慶等[9]通過控制人工氣候室環(huán)境，發(fā)現(xiàn)紅黃藍(lán)(光強(qiáng)500 μmol·m-2·s-1，紅、黃、藍(lán)光配比為7∶2∶1)復(fù)合光有利于提高“妙香7號(hào)”草莓的果實(shí)產(chǎn)量，并改善果實(shí)品質(zhì)；高振等[10]通過基質(zhì)栽培并控制栽培環(huán)境條件，發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)400 μmol·m-2·s-1，紅藍(lán)光9∶4有利于“紅顏”草莓植株進(jìn)行光合作用和積累營養(yǎng)物質(zhì)。以上結(jié)果表明，適合草莓生長發(fā)育的光環(huán)境與品種、栽培措施、氣候條件等諸多因素有關(guān)[11]。

“隋珠”草莓因具有抗病性強(qiáng)、香氣濃郁、產(chǎn)量與品質(zhì)俱佳等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為重慶市近年來主栽草莓品種之一，但目前尚未有關(guān)于其光配方研究的報(bào)道。本研究以“隋珠”草莓為試驗(yàn)材料，采用LED精量可調(diào)光源，研究不同紅藍(lán)光處理對葉片光合特性、植株?duì)I養(yǎng)生長、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，探索“隋珠”草莓設(shè)施栽培的優(yōu)良光配方，以期為改善草莓設(shè)施栽培的光環(huán)境和開發(fā)“隋珠”草莓專用補(bǔ)光燈提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料以“隋珠”草莓為供試材料，2019年購自四川百安農(nóng)業(yè)有限公司。栽培基質(zhì)以草炭、園土和珍珠巖按體積比2∶1∶1配制，將餅肥按15 kg/m3均勻混入基質(zhì)，多菌靈殺毒。選取健壯且長勢一致的“三葉一心”苗定植在專用培養(yǎng)箱中(長×寬×高為90 cm×90 cm×35 cm)，株行距30 cm，每箱定植9株，移栽并在室外緩苗1周后，于10月20日移入試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)，常規(guī)方法管理。

1.2 試驗(yàn)方法試驗(yàn)于2019年10月至2020年4月在重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院高科技園區(qū)密閉型智能仿真農(nóng)業(yè)環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理(見表1)，LED光源置于頂部，調(diào)節(jié)光源與草莓植株葉面間距為20 cm，光照時(shí)間7：00—19：00，每處理3個(gè)重復(fù)，以常規(guī)鋼架塑料大棚栽培為對照。

表1 不同比例紅藍(lán)光處理方案

1.3 測定項(xiàng)目與方法采用直尺測定株高、莖粗、冠徑、葉片縱橫徑，記錄復(fù)葉數(shù)量。采用游標(biāo)卡尺測定成熟果實(shí)的橫徑和縱徑，用MP200B電子天平稱量單果質(zhì)量，記錄單株結(jié)果數(shù)，采用手持式折光儀測定果實(shí)可溶性固形物含量，分別以酸堿滴定法、考馬斯亮藍(lán)法測定果實(shí)總酸含量和維生素C含量，用乙醇比色法測定葉綠素含量。用CARIS-1光合儀測定葉片光合參數(shù)，測定時(shí)設(shè)置光強(qiáng)500 μmol·m-2·s-1，葉片溫度20～22 ℃，外界CO2濃度為500 μmol·mol-1。每個(gè)處理隨機(jī)選取5株，重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理采用SPSS 20.0、Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對植株?duì)I養(yǎng)生長的影響試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)了“隋珠”草莓植株經(jīng)不同紅藍(lán)光處理后的營養(yǎng)生長。結(jié)果看出，不同處理間株高差異不顯著，莖粗總體上隨藍(lán)光比例增加而增加。處理D(光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1、紅藍(lán)光1∶1)對莖粗增加的效果最明顯；處理F(光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1、紅藍(lán)光4∶1)的冠徑和葉片縱橫徑最大，復(fù)葉數(shù)最多。在同一光強(qiáng)水平下，冠徑、葉片縱橫徑和復(fù)葉數(shù)均隨紅光比例增加而增加；在同一紅藍(lán)光配比水平下，草莓植株?duì)I養(yǎng)生長指標(biāo)隨光強(qiáng)增加而增加(見表2)。

2.2 對果實(shí)品質(zhì)的影響單果質(zhì)量、單株果數(shù)是影響衡量果實(shí)產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，果實(shí)縱徑和橫徑用以描述果實(shí)大小，可溶性固形物、總酸和維生素C含量是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果看出，同一光強(qiáng)水平下，單果質(zhì)量、單株果數(shù)及果實(shí)縱徑和橫徑均隨紅光比例增加而增加，且均以處理F(光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1、紅藍(lán)光4∶1)最大，表明本試驗(yàn)中該處理最有利于果實(shí)增大和產(chǎn)量增加，同時(shí)處理E(光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1、紅藍(lán)光配比2∶1)與處理F間各項(xiàng)果實(shí)產(chǎn)量指標(biāo)差異均不顯著?？扇苄怨绦挝锖?、固酸比和維生素C含量均以處理E(光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1、紅藍(lán)光2∶1)最大，分別達(dá)到12.37%、20.28和1 194 mg/g，表示該處理最有利于提高果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味。在相同光強(qiáng)條件下，可溶性固形物含量、固酸比和維生素C含量均以紅藍(lán)光配比2∶1最高；在相同紅藍(lán)光配比條件下，光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1處理的單果質(zhì)量和單株果數(shù)、可溶性固形物、固酸比和維生素C含量均高于光強(qiáng)為400 μmol·m-2·s-1條件下，表明光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1比400 μmol·m-2·s-1更有利于“隋珠”草莓果實(shí)發(fā)育(見表2)。

2.3 對葉片葉綠素含量的影響葉綠素含量是影響植物光合作用的關(guān)鍵因素。試驗(yàn)結(jié)果看出，11月20日至12月10日所有處理的葉綠素含量均隨葉齡增加而增加，12月10日后均呈下降趨勢。在相同葉齡條件下，除處理A(光強(qiáng)400 μmol·m-2·s-1、紅藍(lán)光1∶1)外，其他處理的葉片葉綠素含量均高于對照，以處理F(光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1、紅藍(lán)光4∶1)最高。12月10日，處理F的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量均顯著高于對照。在相同葉齡及同一光強(qiáng)水平下，葉綠素含量與紅光比例呈正相關(guān)(見表3)。

表3 不同紅藍(lán)光處理對“隋珠”草莓葉片葉綠素含量的影響 mg/g

2.4 對葉片光合特性的影響不同紅藍(lán)光處理影響“隋珠”草莓葉片的凈光合速率及其光合參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果看出，凈光合速率的大小順序?yàn)樘幚鞥>處理F>處理B>處理C>處理D>對照>處理A，以處理E(光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1、紅藍(lán)光2∶1)最高，達(dá)到17.06 μmol·m-2·s-1。在相同光強(qiáng)下，葉片凈光合速率和蒸騰速率均以紅藍(lán)光配比2∶1時(shí)最大，其次為4∶1，以紅藍(lán)光配比為1∶1時(shí)最小，且紅藍(lán)光配比為2∶1與4∶1條件下葉片凈光合速率和蒸騰速率差異均不顯著。在相同的紅藍(lán)光配比條件下，葉片在600 μmol·m-2·s-1光強(qiáng)處理?xiàng)l件下的凈光合速率均顯著高于400 μmol·m-2·s-1。紅藍(lán)光處理對氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度的影響規(guī)律有所不同，紅藍(lán)光配比1∶1時(shí)氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度均低于對照(見表4)。

表4 不同紅藍(lán)光處理對“隋珠”草莓葉片光合參數(shù)的影響

3 結(jié)論與討論

植物的生長發(fā)育與葉綠素含量、光合速率緊密相關(guān)，葉綠素含量和凈光合速率受光照條件影響。前人在茄子[12]、西瓜[13]、番茄[14]、白菜[15]等作物的研究結(jié)果表明，復(fù)合光比單色光更有利于促進(jìn)葉片葉綠素增加，提高光合作用能力，且不同作物間受光質(zhì)影響有所差異。在本試驗(yàn)中，葉綠素含量以紅藍(lán)光4∶1處理含量最高，凈光合速率以紅藍(lán)光2∶1處理最高，在紅藍(lán)光配比一致時(shí)，光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1處理的葉綠素含量和凈光合速率均高于光強(qiáng)400 μmol·m-2·s-1處理。凈光合速率與蒸騰速率均以處理E(600 μmol·m-2·s-1，紅藍(lán)光2∶1)最大，二者呈正相關(guān)，這與劉慶等[9]研究結(jié)果一致。

植物的營養(yǎng)生長與外界環(huán)境、品種特性、營養(yǎng)條件等因素有關(guān)，不同光照處理下植物營養(yǎng)生長表現(xiàn)不同。在本研究中，所有處理均可促使莖粗增加，以紅藍(lán)光1∶1條件下莖粗最大，表明藍(lán)光有效促進(jìn)了草莓莖粗的增加；植株冠徑、復(fù)葉數(shù)和葉片縱橫經(jīng)均以紅藍(lán)光4∶1處理最大，且在紅藍(lán)光配比一致時(shí)，光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1處理均大于400 μmol·m-2·s-1處理，表明紅光有效增加了葉面積，在一定范圍內(nèi)增加光強(qiáng)可促進(jìn)“隋珠”草莓植株生長，這與前人在櫻桃蘿卜[16]、半結(jié)球生菜[17]等作物的研究結(jié)果一致。

光合作用是決定作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一[18]，不同光照的處理可以有效調(diào)控植物的產(chǎn)量及品質(zhì)。本研究結(jié)果表明，光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1處理的果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)優(yōu)于光強(qiáng)400 μmol·m-2·s-1處理，紅藍(lán)光2∶1和4∶1處理間無顯著差異，但顯著優(yōu)于紅藍(lán)光1∶1處理，表明“隋珠”草莓果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)與光照處理有密切關(guān)系；這與陽圣瑩等[19]、王麗娟等[20]研究結(jié)果一致，果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)變化趨勢與凈光合速率、葉綠素含量、營養(yǎng)生長狀況基本一致，表明葉綠素含量和凈光合速率直接影響草莓營養(yǎng)生長，葉面積大、光合能力強(qiáng)、營養(yǎng)生長旺盛為果實(shí)的良好發(fā)育創(chuàng)造條件。

本試驗(yàn)證實(shí)了調(diào)控光環(huán)境可影響草莓的營養(yǎng)生長、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)，初步確定光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1、紅藍(lán)光2∶1是適宜“隋珠”草莓生長發(fā)育的優(yōu)良光配方，為寡日照地區(qū)設(shè)施草莓補(bǔ)光策略提供了理論依據(jù)。