江蘇農(nóng)業(yè)學報 黃志午 俞亦章 徐志剛 等 冬季設施補光對蘇州地區(qū)巖棉培番茄生長的影響 江蘇農(nóng)業(yè)學報 冬季設施補光對蘇州地區(qū)巖棉培番茄生長的影響 黃志午 俞亦章 徐志剛 朱為民 錢春花 上海市農(nóng)業(yè)科學院 上海 昆山市城區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品實業(yè)有限公司 江蘇昆山 南京農(nóng)業(yè)大學 江蘇南京 蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院 江蘇蘇州 收稿日期 基金項目 蘇州市科技計劃項目 上海市農(nóng)委項目 滬農(nóng)科推字 第 號 作者簡介 黃志午 男 江西萍鄉(xiāng)人 碩士 研究實習員 研究 方向為植物補光栽培技術 通訊作者 錢春花 摘要 為探究補光栽培技術在冬季設施巖棉培番茄中的應用 在雙層拱棚連棟溫室大棚內(nèi) 以番茄品種 為試驗材料 設置 個補光處理 處理 為點光源冠層補光 線光源叢間補光 處理 為線光源叢間補光 處理 為點光源冠層補光 以未補光的單間為對照 解析不同補光方法對番茄產(chǎn)量 植株生長和 光合作用的影響 結果表明 和 處理的單株產(chǎn)量 單果質量均顯著多于對照 花穗數(shù)多于對照 處理的番 茄植株生長指標優(yōu)于 處理 處理和 的光合作用低于 和 處理 總之 點光源冠層補光 線光源叢間 補光 更有利于番茄生長 可用于長江中下游區(qū)域的冬季番茄設施補光栽培 關鍵詞 巖棉培 番茄 人工補光 產(chǎn)量 光合作用 中圖分類號 文獻標識碼 文章編號 番茄 又稱西紅柿 番柿 起源于熱帶 亞熱帶地 區(qū) 屬茄科茄屬 是中國設施溫室中的主栽作物之 一 同時番茄還是一種世界性經(jīng)濟作物 番茄產(chǎn)量 影響著地方經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民的經(jīng)濟收入 番茄作為 一種肉質性果實 也被認為是研究果實發(fā)育 成熟的 理想材料 為了周年供應優(yōu)質果菜 部分地區(qū)的栽 培技術和栽培設施發(fā)展得較快 也面臨著諸多客觀 問題 從而影響番茄產(chǎn)量和品質等 例如 冬季和早 春季節(jié)的霧霾 連續(xù)陰雨等造成溫室光照環(huán)境惡化 另外 棚室的材料老化 骨架結構 補光燈位置和不 斷生長的番茄間和葉片間相互遮掩都使得喜光作物 番茄長期生長在弱光環(huán)境中 使番茄植株營養(yǎng)生長 過快 出現(xiàn)避陰反應 此外 番茄生殖生長不良 表現(xiàn) 為落花落果 果實發(fā)育緩慢 產(chǎn)量下降 品質變低 等 要高效生產(chǎn)番茄等果菜類作物 就必須克服 冬季低溫弱光和高濕度傳播病蟲害等問題 巖棉栽培番茄可以有效解決土壤酸堿化 板結 等不利于種植的問題 并可杜絕土傳病害的傳播 節(jié) 約空間 有效降低空氣濕度 減少病蟲害 在荷蘭無 土栽培的設施溫室中 以上是用巖棉栽培 美國在無土栽培技術領域早已轉向太空 并走在世 界的前列 人工補光是改善設施光環(huán)境的最有效手段 為當 前設施園藝高產(chǎn) 提質增效的關鍵措施之一 在設施 蔬菜生產(chǎn)中具有重要的應用前景 在設施溫室內(nèi) 應用人工補光配合采用巖棉培技術能夠有效彌補溫 室環(huán)境中的光照不足 降低溫室濕度 減少病蟲害等 提高抗病性 林婧等 研究發(fā)現(xiàn) 增加補光強度和延 長光照時間 可以增加番茄的株高 節(jié)間距和莖粗 提 高番茄幼苗抗病蟲害的能力 劉曉英等 的研究結 果表明 不同光質配比可以增加番茄苗期葉綠素含 量 提高光合作用等 等 發(fā)現(xiàn) 發(fā)光二極管 紅光會增加棉鈴蟲對番茄的危害 同時 藍光降低了番茄的病情指數(shù) 目前 大多數(shù)研究集中 在室內(nèi)補光對番茄苗期的影響 如在北方設施溫室內(nèi) 番茄全生育期的補光 較少涉及長江流域冬季設施巖 棉培番茄補光技術的應用 因此本研究以番茄品種 為試驗材料 設置 組不同位置補光處理 在雙層 拱棚的連棟設施大棚內(nèi)應用巖棉栽培技術 研究人工 補光對冬季番茄產(chǎn)量 生長及光合作用的影響 為反 季節(jié)種植番茄的補光技術提供理論和實踐依據(jù) 材料與方法 光源的選擇 冠層補光采用點形大功率植物光源 以下簡稱 點光源 功率 由南京植生譜光電科技有限公 司提供 叢間補光采用線形 植物光源 以下簡 稱線光源 功率 由南京植生譜光電科技有限 公司提供 試驗材料 由廈門百利現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技有限公司提供番茄品 種 的種子 試驗設計 試驗在南京農(nóng)業(yè)大學昆山蔬菜研究院的雙層 拱棚連棟溫室大棚內(nèi)進行 年 月 日催 芽 月 日定植 各處理設 株番茄 株距 雙層拱棚保溫 覆蓋地布 用水肥一體化技術 降低空氣濕度 減少病蟲害 設置 個處理組和 個對照組 處理 兩壟的冠層分別用間隔 的 盞點光源共 盞 兩壟的各側面用 根線 光源共 根 處理 橫向五壟的巖棉塊正上方 放置 根線光源共 根 處理 兩壟的冠層分 別用間隔 的 盞點光源共 盞 一個 不補光的單間 各處理之間使用遮光板隔開 防 止光源干擾 點光源固定于巖棉塊正上方 處 處理的線光源放置于壟的兩側 最開始距 離巖棉塊的距離為 其高度隨番茄生長及采 收狀況進行調整 處理的線光源固定于壟的中 間 距離巖棉塊正上方 處 圖 補光時 間根據(jù)當天的天氣狀況進行調節(jié) 月 日開始 補光 白天最高溫度高于 時放風降溫除濕 夜間最低溫度低于 時采取臨時加溫措施增 溫 雙稈整枝 不封頂 每穗留 個果 各農(nóng) 事操作統(tǒng)一進行 測定項目和方法 生長指標的測定 從每個處理中隨機選取 燈下長勢一致的 株番茄 分別于開花后 和 用布條尺測量株高 第 穗花 上兩節(jié)的節(jié)間距 用電子游標卡尺測量第 穗花上 兩節(jié)的節(jié)間莖粗 用計數(shù)法目測花穗數(shù) 葉片中色素含量的測定 分別在果實的綠 熟期 轉色期和成熟期 摘取各處理選取的 株番 茄相同部位的果實 用植物破壁研磨機進行研磨 放入超低溫冰箱中保存待用 取對應的番茄葉 片 放入液氮罐中后用超低溫冰箱保存待測 共取 樣 次 葉綠素含量的測定采用乙醇 丙酮混合提 取法 黃志午等 冬季設施補光對蘇州地區(qū)巖棉培番茄生長的影響 處理 點光源冠層補光 線光源叢間補光 處理 線光源叢間補光 處理 點光源冠層補光 未補光的單間對照 圖 冬季設施巖棉培番茄各處理補光方式示意 光合熒光參數(shù) 光響應曲線的確定 在果實成熟 期 用光合儀 測量各光合指標 測量光 響應曲線時 光照度梯度設置為 濃度設置為 重復 測定 次 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析 采用 處理數(shù)據(jù)和繪圖 采用 進行統(tǒng)計分析 并用 法分析差異顯著性 結果與分析 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄產(chǎn)量的 影響 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄各采摘節(jié) 點產(chǎn)量的影響 年 月 日開始隨天氣狀況間 斷補光 補光后 和 處理果實最先開始轉色 補光后 各補光處理開始采收 而 延遲 后才 達到采收程度 說明冠層應用點光源進行補光能夠促 進番茄果實提前轉色 且補充光照使得番茄提前成熟 提早上市 增加了經(jīng)濟效益 除第 次采摘外 在 各次采收中的產(chǎn)量都較低 補光處理能夠增加番茄產(chǎn) 量 且 處理的產(chǎn)量最高 補光效果最佳 表 江蘇農(nóng)業(yè)學報 年第 卷第 期 表 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄各采摘節(jié)點產(chǎn)量的影響 處理 第 次采摘 產(chǎn)量 第 次采摘 產(chǎn)量 第 次采摘 產(chǎn)量 第 次采摘 產(chǎn)量 第 次采摘 產(chǎn)量 前 次 株總產(chǎn)量 各處理見圖 注 各產(chǎn)量均為 株產(chǎn)量 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄產(chǎn)量 及構成因素的影響 如表 所示 不同補光方法對 冬季設施巖棉培番茄產(chǎn)量及其構成因素的影響存在 差異 對照的總產(chǎn)量最低 為 處理 的 株總產(chǎn)量最高 為 與對照相比提 高 處理的實際單株產(chǎn)量最高 其次是 處理 兩者顯著高于 而各補光處理之間沒有 顯著差異 這與單穗果質量的差異顯著性相同 不 同處理下番茄單果質量的順序為 處理 處 理 處理 這與 株總產(chǎn)量 實際單株產(chǎn)量 和單穗果質量的順序相同 處理的單果質量顯 著大于 處理和對照 上述結果說明 處理相 比于 處理和 處理在各產(chǎn)量構成因素中表現(xiàn) 最好 試驗產(chǎn)量最高 表 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄產(chǎn)量及構成因素的影響 處理株數(shù)實際單株產(chǎn)量 單穗果質量 單果質量 株總產(chǎn)量 各處理見圖 注 同列數(shù)據(jù)后標有不同小寫字母表示差異顯著 實際單株產(chǎn)量為整個試驗各處理內(nèi)標記的 株番茄從采摘到第 臺果總產(chǎn)量取平均值 各處理從采摘到第 臺果的試驗總產(chǎn)量 各處理實際單株產(chǎn)量 各處理總株數(shù) 株 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄花穗 數(shù)的影響 如表 所示 在開花后 和 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄花穗數(shù)沒有 顯著影響 開花后 處理的花穗數(shù)低于對 照 開花后 處理的花穗數(shù)高于對照和其他 處理 和 處理的花穗數(shù)平均每周增長 穗以 上 處理每周增長 穗 而 每周增長 穗左 右 和 處理的花穗數(shù)增量大于 處理 明顯 大于 說明補光處理能促進花芽分化 同時 冠層 應用點光源的效果更顯著 開花后 和 和 處理花穗數(shù)高于對照和 處理 最終到花 后 處理的花穗數(shù)最多 其次為 處理 說 明冠層點光源 叢間線光源的補光效果最好 花穗 數(shù)是重要的番茄產(chǎn)量構成因素之一 它直接影響了 產(chǎn)量的高低 表 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄花穗數(shù)的影響 處理 花穗數(shù) 花后 花后 花后 花后 花后 各處理見圖 注 同列數(shù)據(jù)后標有不同小寫字母表示差異顯著 黃志午等 冬季設施補光對蘇州地區(qū)巖棉培番茄生長的影響 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄生長的 影響 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄節(jié)間 距和莖粗的影響 如表 所示 不同補光方法對冬 季設施巖棉培番茄節(jié)間距存在一定影響 花后 和 的節(jié)間距顯著高于 處理 與 和 處理無顯著差異 花后 的節(jié)間距顯著高于 和 處理 與 處理沒有顯著差異 花后 不同補光處理和 的節(jié)間距沒有顯著差異 對照 一直保持最高的節(jié)間距 由此可見 和 處理 比 處理更能促進冬季設施巖棉培番茄的生長發(fā) 育 兩者的各產(chǎn)量構成因素表現(xiàn)最好 產(chǎn)量也高于 處理和 比較各補光處理與 發(fā)現(xiàn)補光處 理能抑制冬季設施巖棉培番茄徒長 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄莖粗的影 響也存在顯著差異 花后 各補光處理番 茄莖粗都顯著大于 花后 處理的 番茄莖粗最大且顯著大于 與 處理沒有 顯著差異 綜合比較得出 各補光處理植株表現(xiàn)更 粗壯且 處理最健壯 與 形成鮮明對比 說明 補光促進了冬季設施巖棉培番茄生長發(fā)育 降低了 冬季惡劣環(huán)境條件的影響 表 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄第 穗花上兩節(jié)節(jié)間距和莖粗的影響 處理 節(jié)間距 花后 花后 花后 花后 莖粗 花后 花后 花后 花后 各處理見圖 注 同列數(shù)據(jù)后標有不同小寫字母表示差異顯著 處 理 處理 表 不同補光方法對冬季巖棉培番茄株高的影響 處理 株高 花后 花后 花后 花后 花后 各處理見圖 注 同列數(shù)據(jù)后標有不同小寫字母表示差異顯著 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄光合作 用的影響 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄葉片 光合色素含量的影響 由圖 可知 不同補光方法 下冬季設施巖棉培番茄果實各發(fā)育時期植株葉片中 色素含量存在差異 在果實綠熟期 對照的 含量 含量 比值 類胡蘿卜素含 量和葉綠素總含量都是最高的 且對照的 含 量和 比值均顯著高于 處理 與 和 處理沒有顯著差異 其他各色素含量在轉色期和 完熟期均沒有顯著差異 在果實完熟期 對照的各 光合色素含量與各補光處理之間沒有顯著差異 但 對照的各色素含量都是最低的 比較各補光處理 發(fā)現(xiàn) 處理的葉綠素總含量高于 和 處理 江蘇農(nóng)業(yè)學報 年第 卷第 期 這可能是由于 處理光照度較低以及與其他處理 在同一間棚室內(nèi)溫度有所增加的情況下 應對低溫 寡照的適應性反應 處理的葉綠素含量相對高 于 處理 可能由于南面溫度稍高 果實從轉色 期到完熟期對養(yǎng)分和能量需求增加 可溶性離子濃 度 也達到 以上 同時 補光促進果實完熟 期葉片中色素的積累 促進光合作用對光能和 的吸收 形成更多碳水化合物輸送到果實中 各處理見圖 注 同一時期不同處理間標有不同小寫字母表示差異顯著 處理 對照 處 理 而 處理和對照的胞間二氧化碳濃度顯著高 于 和 處理 盡管 處理的葉綠素總含量高 于對照和其他各補光處理 但 處理的光合速率 氣孔導度和蒸騰速率均低于對照 這可能是由于棚 室內(nèi)補光燈 設施設備 如 棚室骨架結構 臭氧發(fā) 生器 等遮擋及較弱的自然光造成的 這也進一步 說明在沒有充足光照的情況下 植物光合作用的強 弱不僅與補光強度相關 還跟設施內(nèi)溫度 自然光強 度等有關 處理的光合速率 蒸騰速率高于對 照 和 處理 可能由于 處理處于溫度稍高 的南面 再加上冠層應用大功率植物光源 其氣孔導 度 蒸騰速率和光合速率也相應上升 表 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄光合特征的影響 處理光合速率 氣孔導度 胞間 濃度 蒸騰速率 各處理見圖 注 同列數(shù)據(jù)后標有不同小寫字母表示差異顯著 處理 處理 對照 各處理之間光呼吸速率相差 較大 處理最大 為 高于 對照 是 處理的 倍 表 不同補光方法對冬季設施巖棉培番茄光響應曲線參數(shù)的影響 處理最大凈光合速率 表觀量子效率光呼吸速率 光飽和點 光補償點 各處理見圖 注 討論與結論 補光能顯著提高番茄的產(chǎn)量 這是由于植株生長 處于源限制時 補光顯著影響番茄的形態(tài)特征 對作 物生物量的積累有促進作用 葉片光合作用的強弱 影響著果實碳同化物轉運 弱光環(huán)境下補光可以提高 光合同化率 果實生長速率和作物產(chǎn)量 戰(zhàn)吉宬 等 認為弱光下植株會出現(xiàn)徒長 莖稈瘦長 葉片變 大變薄和顏色變淡等避陰癥狀 強光下植株會出現(xiàn) 葉片變厚 葉色變黃等不良癥狀 本研究中對照 的節(jié)間距均高于補光處理 且對照的莖粗最小 在花 后 對照的株高除小于 處理外 均大于另外 個補光處理 根據(jù)朗伯比爾定律 隨著冠層深度的增 加 葉面積指數(shù)為 時叢間光照強度只有冠層頂部的 且隨著葉面積指數(shù)增加 中下部光照強度呈指 數(shù)關系下降 株間補光能夠提高番茄中下部的光照 強度 增加葉片凈光合速率 利于番茄植株生長 提高 產(chǎn)量 在只有雙層拱棚保溫的情況下 通過補光可以 提前 采收 且 處理的產(chǎn)量最高 補光效果最 佳 研究中發(fā)現(xiàn) 補光處理可顯著提高番茄的單株產(chǎn) 量和單果質量 對照的花穗數(shù)整體上少于 和 處 理 但個別指標卻比 處理更好 層間 補光與 江蘇農(nóng)業(yè)學報 年第 卷第 期 環(huán)境光照強度相比較弱 對番茄植株光合作用沒有太 大影響 這與閆文凱等 研究結果一致 研究結果表明光照強度每增加 其產(chǎn)量也增加 等 研究認為點狀高壓鈉燈相比于 燈更有利于增加番茄的產(chǎn)量 大多數(shù)葉綠素 和全部的葉綠素 都參與光能的 吸收和傳遞 另有一部分葉綠素 起光反應中心作用 推動光化學反應的進行 分別稱為天線色素和反應中 心色素 類胡蘿卜素也有天線色素的作用 同時它還起 到光保護的作用 本試驗中 在果實發(fā)育的轉色期和 完熟期 補光處理對葉綠素各指標無顯著影響 但補光 處理下葉綠素含量增加而對照是下降的 葉綠素和類 胡蘿卜素分配比例的改變 使得植株更加高效地利用 光能 從而提高植株抵抗逆境和病蟲害的能力 光合作用是植物形成產(chǎn)量的基礎 葉片凈 光合速率下降是植物對環(huán)境脅迫的共同特征 光合 作用受光照和溫度等環(huán)境條件的影響 又容易受到 氣孔限制和非氣孔限制 本試驗發(fā)現(xiàn) 處理的光 合速率顯著低于對照 處理和 處理 其氣孔導 度較低而胞間二氧化碳濃度顯著高于其他處理 說 明 的凈光合速率主要受非氣孔限制的影響 趙 玉萍等 研究發(fā)現(xiàn) 在相同溫度下 增加光照強度 番茄的凈光合速率上升 對照的氣孔導度增大 胞間 二氧化碳濃度提高 這與本試驗結果一致 植物光 補償點與對弱光的利用效率成反比 本試驗中 對照 和 處理的光補償點相同 明顯高于 和 處 理 處理和對照的光飽和點與光補償點的數(shù)值大 小呈正相關 而 處理的光飽和點并不是最高 且 處理要高于 處理 這與李佳帥等 研究結果 不一致 可能與補光方法和針對不同植物產(chǎn)生的效 果差異有關 與對照和其他各處理相比 處理的 表觀量子效率和光呼吸速率最高 因此 處理下 的番茄更多地消耗葉片中光合作用所產(chǎn)生的碳水化 合物 以彌補弱光的影響 光飽和點能夠反映植物 對光能利用區(qū)間的大小 本研究中 處理的光飽 和點高于 和 處理 且 處理的最大凈光合 速率明顯高于對照和其他處理 其表觀量子效率明 顯高于對照和 處理 光呼吸速率則只高于 處 理 點光源冠層補光 線光源叢間補光 處理的 番茄具有更大的光能利用區(qū)間和光合潛力 參考文獻 吳蘭坤 黃衛(wèi)東 戰(zhàn)吉成 弱光對大櫻桃坐果及果實品質的影 響 中國農(nóng)業(yè)大學學報 朱士吾 無土栽培新基質 巖棉 中國花卉盆景 林 夕 無土栽培基質中的新寵 巖棉 農(nóng)村實用工程 技術 溫室園藝 李 濤 楊其長 設施園藝生產(chǎn)人工補光理論初探 溫室園 藝 林 婧 馬邯生 王麗萍 等 補光技術對番茄苗期應用研 究 現(xiàn)代園藝 劉曉英 徐志剛 常濤濤 等 不同光質 弱光對櫻桃番茄 植株形態(tài)和光合性能的影響 西北植物學報 鄒 琦 植物生理生化實驗指導 北京 中國農(nóng)業(yè)出版社 宋 羽 株間 補光與溫室番茄光能利用特性及生長發(fā)育 關系的研究 北京 中國農(nóng)業(yè)大學 戰(zhàn)吉宬 黃衛(wèi)東 王利軍 植物弱光逆境生理研究綜述 植 物學通報 閆文凱 張雅婷 張玉琪 等 株間補光對日光溫室番茄產(chǎn) 量及光合作用的影響 西北農(nóng)林科技大學學報 自然科學 版 張 洋 郁繼華 唐中祺 等 不同時段株間補光對日光溫室番 茄產(chǎn)量及品質的影響 江蘇農(nóng)業(yè)學報 王彥輝 韓燕麗 樊永強 等 葉面噴施尿素對谷子鄭農(nóng)谷 光合特性及產(chǎn)量的影響 江蘇農(nóng)業(yè)科學 吳思佳 李仁英 謝曉金 等 抽穗期高溫對水稻葉片光合特 性 葉綠素熒光特性和產(chǎn)量構成因素的影響 南方農(nóng)業(yè)學 報 趙玉萍 蔣麗煌 不同溫光對溫室番茄不同生長期光合特性的 影響 新疆農(nóng)業(yè)科技 李佳帥 楊再強 薛思嘉 等 寡照對設施黃瓜葉片光合參數(shù)及 光響應曲線的影響 北方園藝 責任編輯 張震林 黃志午等 冬季設施補光對蘇州地區(qū)巖棉培番茄生長的影響