北方園藝（）： ·設(shè)施園藝 ·第一作者簡介 ：郭銳 （），男 ，天津人 ，碩士 ，助理研究員 ，現(xiàn)主要從事設(shè)施蔬菜栽培技術(shù)等研究工作 。：責任作者 ：楊小玲 （），女 ，福建三明人 ，博士 ，研究員 ，現(xiàn)主要從事設(shè)施蔬菜栽培技術(shù)等研究工作 。：基金項目 ：天津市蔬菜產(chǎn)業(yè)體系創(chuàng)新團隊專項資助項目（）；天津市科技計劃資助項目（）；天津市農(nóng)業(yè)科學院院長基金資助項目 （）。收稿日期 ：基于葉位和時段光合特性的番茄補光技術(shù)研究郭銳 ，華 明 艷 ，仝 雅 娜 ，楊 小 玲（天津市農(nóng)業(yè)科學院 ，天津）摘要 ：以越冬設(shè)施番茄為試材 ，采用葉片全波段光吸收分析和光合生理分析方法 ，研究番茄補光所需的光質(zhì) 、合理補光部位與合理時段 ，以期提高番茄工人補光效率 。結(jié)果表明 ：補光不會改變番茄光吸收特性和吸收值大小 ，在紅光區(qū)的光吸收峰值所對應的波長為，藍光區(qū)的光吸收峰值所對應的波長為。不同部位葉片的個光吸收峰值達到了顯著差別 ，其中 ，上部葉片在光吸收值分別是中 、下部葉片的倍和倍 ，在光吸收值分別是中 、下部葉片的倍和倍 。：番茄光合作用的光補償點和暗呼吸率較低 ，分別為：的光補償點和暗呼吸率的和。因此 ，建議番茄人工補光使用紅光和藍光的紅藍補光燈 ，補光部位以上 、中部葉片為主 ，補光時段為：。關(guān)鍵詞 ：番茄 ；光吸收 ；光補償點 ；暗呼吸率 ；補光中圖分類號 ： 文獻標識碼 ： 文章編號 ：（）設(shè)施越冬種植果類蔬菜可獲得較好的效益 ，但我國冬季光照強度一般在萬以內(nèi) ，溫室由于結(jié)構(gòu) 、覆蓋材料等因素的影響 ，光照強度僅為露地的，有些甚至低于，這與果類蔬菜生長發(fā)育所需的光飽和點 （番茄萬，黃瓜萬）相差甚遠 ，因此 ，光是設(shè)施越冬生產(chǎn)的主要限制因子之一 。近年來 ，連陰 （霾 ）氣候頻發(fā)且時長延長的氣象災害給越冬果類蔬菜生產(chǎn)增加了更大的種植風險 ，設(shè)施栽培領(lǐng)域的補光技術(shù)引起了全球的重視 ，我國設(shè)施蔬菜種植戶對人工補光的需求也呈上升趨勢 。關(guān)于補光對蔬菜種苗質(zhì)量 ，植株生長發(fā)育 、果實成熟期 、產(chǎn)量和品質(zhì)和提高作物抗逆性等方面的影響已有研究報道。隨著補光燈的發(fā)展 ，國內(nèi)外十分重視補光燈的紅藍光比例，而往往忽略光吸收峰值所對應的波長 。同時 ，合理補光時段和不同補光燈合理放置位置等的應用技術(shù)鮮見報道 ，用戶在生產(chǎn)中應用模式多種多樣 ，導致補光效率相差很大 ?，F(xiàn)通過研究番茄光吸收特性和不同時段的光合生理特性 ，探討番茄補光所需的合理光質(zhì) 、合理補光部位及合理時段 ，以期為生產(chǎn)提供指導 。 材料與方法 試驗材料供試品種為荷蘭凱德系列 “”硬粉番茄 ，購于北京鑫福農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司 。 試驗方法試驗在天津市武清區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新基地日光溫室進行 ，前茬作物為黃瓜 。整地前每施袋裝商品有機肥。年月日定植 ，行 、株距×，留果穗 ，年月日始收 ，月上旬拉秧 。田間設(shè)置處理（安裝盞紅藍補光燈 ）、處理（不補光 ，對照 ）個處理 ，每處理重復次 ，每個處理小區(qū)面積×，個處理之間用相同的小區(qū)面積作為自然隔離 。月日開始補光 （植株第穗花蕾剛露頭 ）。 項目測定番茄光吸收特性與補光對光吸收的影響 ：番茄定植后 （第一果穗開花 ），隨機采集番茄葉片 ，將葉片錯開葉脈剪成×小片 ，稱量放入試管中 ，加入酒精，放置黑暗中浸泡。吸取浸出液，加入 酒精稀釋 ，置于普析雙光束紫外可見分光光度計 ，用的波長掃描液體的光吸收值 。不同部位葉片光吸收特性 ：定植后分別采集番茄上部 （最上面的完全展開葉 ，為第三穗花上面的第一葉或下部的第一葉 ）、中部 （第一果穗上部的第二葉 ）和下部葉片 （第一果穗下部的第二葉 ），用酒精浸提葉綠素 ，分析的波長光吸收值 。不同時段番茄光合特性 ：月日 ，在溫室蓋住保溫被的情況下于：以及：，用便攜式光合作用測量系統(tǒng)活 體 測 定 番 茄 中 上 部 葉 片 分 別 在 、 、 、 、··光量子密度下的光合速率 ，通過光合計算程序計算不同時段的光飽和點 、最大光合速率 、光補償點 、暗呼吸率 。 數(shù)據(jù)分析運用軟件計算光合參數(shù) ，采用和 軟件進行數(shù)據(jù)作圖和統(tǒng)計分析 。 結(jié)果與分析 番茄葉片光吸收特性與補光對光吸收特性的影響綠色植株的光合作用是以紅 、藍光為主要能源 ，將和轉(zhuǎn)化為有機物 。不同植物在紅 、藍光區(qū)的光吸收峰值所對應的波長不同 ，從圖可以看出 ，番茄紅光區(qū)吸收峰值的波長范圍為，其中的 光 吸 收 值 是的，的 光 吸 收 值 是的；藍光區(qū)吸光峰值的波長范圍為，其中 ，與的光吸收值近似度為，個波段的光吸收值的平均值為的，的光吸收值為光吸收值的。因此 ，為提高補光燈的光效率 ，使補光燈發(fā)出的光質(zhì)吻合植物的光吸收特性 ，可將番茄補光燈的紅光區(qū)光譜峰值設(shè)定為，藍光區(qū)光譜峰值設(shè)定為。圖 番茄的光吸收特性與補光對光吸收的影響 從圖還可以看出 ，補光與對照個處理的番茄葉片光吸收圖譜高度一致 ，不僅吸收峰值的波長相同 ，而且峰值大小也相同 ，因此 ，補光沒有改變番茄的光吸收特性和光吸收值大小 。 不同部位的葉片光吸收值在光飽和點內(nèi) ，植物所吸收的大部分光能用于光化學反應 ，少部分光能通過非光化合過程耗散 。一般植物吸收的光能越多 ，用于光合作用的光能越高 。從圖可以看出 ，不同部位的番茄葉片光吸收圖譜相似 ，但光吸收值的大小不同 。表表明 ，不同部位的個光吸收峰值達到了顯著差別 ，其中 ，上部葉片對波長的光吸收值分別是中 、下部葉片的倍和倍 ，對波長的光吸收值分別是中 、下部葉片的倍 和倍 。不 同 部 位 葉 片 對 綠 光 （）的吸收差異較小 。因此 ，在補光位置上 ，推薦對番茄的上 、中部的葉片進行補光 。 第 期北方園藝圖 番茄不同部位葉片的光吸收特性 表 不同部位番茄葉片的光吸收峰值 葉片部位 波長 上部 ± ±中部 ± ±下部 ± ±注 ：不同小寫字母表示 的顯著差異 。： 不同時段番茄的光合生理特性從表可知 ，早上隨著時間推移 ，相同光照強度下光合速率增加較快 ，：要獲得正光合速率的光照強度為··，：獲得正光合速率的光照強度降為··。晚上隨著時間推移 ，相同光照強度下光合速率下降但降幅較小 ，：獲得正光合速率所需的光照強度為··，遠 低 于 早 上 所 需 的 光 照強度 。表表明 ，番茄晚上的光飽和點 、最大光合速度 、光補償點和暗呼吸率均低于早上 ，但前二者與早上相比 ，差異不顯著 ，而后二者達到了極顯著水平 ，晚上的光償點和暗呼吸率分別為早上的和，表明了番茄晚上消耗的呼吸產(chǎn)物較少 ，從而進一步證明了傍晚產(chǎn)生正光合產(chǎn)物所需的光強更低 。因此 ，越冬番茄生產(chǎn)中采用延時補光 ，建議補光時間放在傍晚蓋上保溫被后：進行 。表 番茄在不同時段不同光照強度下的光合速率 ··光量子密度 （··）時刻 ： ： ： ： ： ： 表 不同時段番茄光合生理特性 時刻光飽和點 （··）最大光合速率 （··）光補償點 （··）暗呼吸率 （··）： ± ± ± ±： ± ± ± ±注 ：不同小寫字母表示達到 水平的顯著差異 。： 北方園藝月 （下 ） 結(jié)論與討論研究表明 ，植物葉綠素、對紅光區(qū) （）和藍光區(qū) （）有個最強吸收峰，而且這個吸收峰所對應的紅光和藍光已被證明對多種作物的生長發(fā)育有效，這也是近十幾年來 ，國內(nèi)外常用紅 、藍補光燈作為種植補光的原因之一。然而資料所表明的個最強光吸收峰值所對應的波長域值較寬泛 （達）。相對某一作物而言 ，光吸收峰值的波長域值較窄 ，該研究測定的番茄吸收峰波長域值僅有。同時 ，不同作物光吸收峰值所對應的波長不同 。據(jù)不完全統(tǒng)計 ，目前用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的紅 、藍補光燈光譜峰值所對應的波長多數(shù)分別為與，與該研究結(jié)果番茄光吸收個峰值所對應的主波長精準值紅光和藍光有一定的差距 。因此 ，建議分別研究不同作物光吸收峰所對應的波長 ，通過定制精準補光燈進行補光 ，以提高人工補光效率 。果類蔬菜屬于蔓生植物 ，上部葉片對中下部葉片具有遮陰 、截留光線的作用 ，補光燈安裝的位置是當前人工補光在實際應用時有爭議的問題 。目前常用的補光燈安裝位置有種 ，即頂部 、行間冠層和底部 。傳統(tǒng)光源一般安裝在作物的正上方進行頂部補光。一些研究表明 ，株間補光可以提高葉片質(zhì)量 、光合作用和果實品質(zhì)。針對蔓生作物 ，在相同數(shù)量補光燈的情況下 ，一部分通過頂部補光 ，另一部分采用行間冠層補光比完全頂部補光所獲得的產(chǎn)量高 、品質(zhì)更好。該研究表明 ，番茄頂部葉片的光吸收能力最強 ，其次為中部葉片 。由于頂部葉片多為不完全葉 ，需要較多的光合產(chǎn)物用于自身生長 ，因此 ，筆者認為 ，頂部與中部葉位相結(jié)合的補光更有利于植株的生長發(fā)育 。比較不同燈源的特點 ，由于傳統(tǒng)光源產(chǎn)熱較多 ，通過頂部補光既可減少補光燈對植株的熱傷害 ，也可使植株吸收的光量達到最大 ；補光燈光量子密度較低 ，其散發(fā)的熱量較少 ，與植物近距離接觸不會對植株產(chǎn)生熱傷害 ，適合中部葉片的行間補光 。因此 ，生產(chǎn)上可將傳統(tǒng)補光燈安裝于頂部 ，配合紅藍光燈行間給中部葉位補光可獲得較好的效果 。京津及以北地區(qū)溫室果菜生產(chǎn)中常常在：打開保溫被 ，：前后放下保溫被 ，一天中的光照時間不超過。陰天則不僅光照強度低 ，而且保溫被遮蓋時間更長 。因此 ，補光包括晴天延時補光及陰天全天補光 。然而在延時補光方面 ，延時補光的適宜時段存在爭議 。程瑞鋒等認為早上提前補光的葉片光合啟動時間比晚上長 ，但最終穩(wěn)定時的凈光合速率比晚上大 。劉文科報道紅藍光燈晚上補光處理所獲得的番茄產(chǎn)量大于早上補光所獲得的產(chǎn)量 ，但二者之間沒有達到顯著差別 。李梅等認為上半夜溫度為，黎明前溫度為條件下最有利于番茄苗期葉片進行光合作用 ；而結(jié)果期則是上半夜，黎明前溫度最有利于番茄葉片的光合作用 。該試驗通過研究早上和晚上番茄葉片的光合生理 ，認為：的補光光合效率大于：的補光光合效率 。同時 ，深冬季節(jié)北方地區(qū)許多溫室早上的溫度低于，光合作用的羧化酶活性低 ，不利于形成光合產(chǎn)物 ，因此建議延時補光的時段為：。參考文獻謝景 ，劉厚誠 ，宋世威 ，等 光源及光質(zhì)調(diào)控在溫室蔬菜生產(chǎn)中的應用研究進展 中國蔬菜 ，（）：張彩虹 ，于秀針 ，馬彩雯 ，等 升降式系統(tǒng)補光對弱光條件下日光溫室番茄生產(chǎn)及產(chǎn)量品質(zhì)的影響 中國農(nóng)機化學報 ，（）： ， ， ， ， ，（）： ， ， ， ，：李軍 ，劉鳳軍 ，徐君 不同發(fā)光二極管 （）光源補光對大棚秋番茄植株生長及果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 江蘇農(nóng)業(yè)學報 ，（）：王麗偉 ，李巖 ，辛國鳳 ，等 不同比例紅藍光對番茄幼苗生長和光合作用的影響 應用生態(tài)學報 ，（）：徐新娟 ，李勇超 ，張尚攀 ，等 兩種葉綠素提取方法的比較湖北農(nóng)業(yè)科學，（）：張輝 ，張鳳良 ，李小琴 ，等 琴葉風吹楠葉綠素提取方法比較熱帶農(nóng)業(yè)科技，（）： 第 期北方園藝劉彤 ，劉雯 ，馬建設(shè) 可調(diào)紅藍光子比例的 植物光源配光設(shè)計方法 農(nóng)業(yè)工程學報 ，（）：王偉偉 ，馬俊貴設(shè)施溫室補光燈的應用農(nóng)業(yè)工程，（）：張珂嘉 ，鄒志榮 ，楊俊偉 ，等不同比例紅藍光對奶油生菜生長 、光合特性及品質(zhì)的影響 蔬菜 ，（）：劉文科 ，楊其長 ，魏靈玲光源及其設(shè)施園藝應用北京 ：中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社 ， ， ， ， ，： ， ， ， ，（）：丁小濤 ，姜玉萍 ，王虹 ，等株間補光對番茄生長和果實品質(zhì)的影響 上海農(nóng)業(yè)學報 ，（）： ， ，： ， ， ， ： ，：程瑞鋒 ，鄒志榮 ，王軍外源補光狀態(tài)下溫室黃瓜光合作用的研究 陜西農(nóng)業(yè)科學 ，（）：劉文科補光對日光溫室生長和產(chǎn)量的影響農(nóng)業(yè)工程技術(shù) ，（）：李梅 ，須暉 ，李天來 ，等不同夜溫對番茄葉片呼吸及光合啟動時間的影響 石河子大學學報 （自然科學版 ），（）： ， ， ， （ ， ）： ， ， ， ， ： ： （ ） ： ：； ； ； ； 北方園藝月 （下 ）