大棚草莓開花與結果期補光的 LED 光質優選試驗

　　摘 要: 草莓大棚種植在我國極為廣泛，在已有大棚草莓補光優選的光照強度和光照時間基礎上，根據大棚草莓開花與結果期所需的光譜特點，以白光 ( 色溫 3000K) 為主光源，增加影響開花結果的紅光 ( 波長 660nm) 和藍光 ( 波長 450nm) 的比例，研制了 3 種不同光質配比 ( 白光 ∶ 紅光 ∶ 藍光= 1 ∶ 2 ∶ 0，1 ∶ 2 ∶ 1，1 ∶ 1 ∶ 1) 的功率為 36W 的 LED 燈管，開展了優選 LED 光質的大棚草莓補光試驗。試驗表明: 光質配比為白光 ∶ 紅光 ∶ 藍光= 1 ∶ 2 ∶ 1 補光時，最有利于大棚草莓的植株生長，較多提高葉綠素含量; 最有利于果實品質的改善，較多提高果實總糖和固形物含量。

　　關鍵詞: 草莓; 大棚種植; 開花與結果期; LED 補光

　　吳慧玲; 陳善飛; 陳暉; 王正良 農業與技術 2021-11-30

　　草莓 ( Fragaria ananassa Duchesne) 為多年生草本植物，性喜光耐陰，以其豐富的營養物質以及較高的藥用價值，深受人們的喜愛，是設施栽培的主栽時令果品之一。光照主要通過光質、光的輻射量以及光照的時間等來調節大棚設施內的光環境，對于大棚草莓的生長發育起了關鍵性的決定作用。大棚草莓主要是在晚秋、冬、早春 3 季生長，而冬春季節因陰、雨、雪、霧等天氣的影響，以及大棚覆蓋材料的影響，使大棚內草莓生長光照強度較弱。隨著光照時間和光照強度的不足，嚴重阻礙了草莓植株的正常生長，植株極易發生病蟲害，導致果實品質和產量降低等問題日益突出[1，2]。我國當前草莓生產主要以大棚種植為主，因此，探索在大棚內調節好適宜草莓生長發育的光環境，進行有效的人工補光，改善果實產量品質，有重要的經濟效益。

　　不同的光譜波長對植物有著不同的影響，在植物生長期范圍內，波長為 610 ～ 720nm 的紅橙光有助于植物的開花和發芽，波長為 400 ～ 510nm 的藍紫光有助于植物的莖葉的生長[3-6]。LED 光源因其光譜可以隨意搭配[7]，可對植物進行有針對性的照射，滿足植物不同生長發育對光的需求; 且具有電光轉化效率較高、環保等明顯優勢，近年來受到很多農企和大專院校實驗室的青睞。但是，目前 LED 作為大棚植物補光光源在國內田間生產應用還處在試驗研究階段，更缺乏可操作的技術規范。為此，在廣泛調研和前期試驗的基礎上[8-10]，根據大棚草莓開花與結果期所需的光譜特點，以白光 ( 色溫 3000K) 為主光源，加入影響開花結果的紅光 ( 波長 660nm) 和藍光 ( 波長 450nm) 的比例; 設計制造了 T1 ( 白光 ∶ 紅光 ∶ 藍光= 1 ∶ 2 ∶ 1) 、T2 ( 白光 ∶ 紅光 ∶ 藍光= 1 ∶ 1 ∶ 1) 和 T3 ( 白光 ∶ 紅光 ∶ 藍光 = 1 ∶ 2 ∶ 0) 3 種不同光質配比的功率為 36W 的 LED 燈管，開展了優選 LED 光質的大棚草莓補光試驗。比較同一光照強度和同一補光時間下不同白紅藍光組合的 LED 補光對大棚草莓植株的生長情況，分析 LED 補光對草莓果品產量和品質的影響。

　　1 材料與方法 1. 1 試驗材料

　　以 “紅顏”草莓為試材，在專業合作社草莓基地生產大棚內進行補光種植試驗。補光時間在草莓開花與結果期進行，時間為 2021 年 1 月17 日—3 月7 日; 晴天6 ∶ 00—9 ∶ 00，15 ∶ 00— 18 ∶ 00，下雨天和陰天則全天補光。其余按正常棚室栽培管理澆水、追肥、管理。

　　1. 2 試驗設計

　　種植大棚東西的寬度為 6m，高度為 2. 4m，南北長度為 72m。試驗組和對照組均設在同一個生產大棚內，補光 試 驗 組 ( T1、T2、T3 ) 和 不 補 光 對 照 組 ( T') 面積都為 6m×12m，分 6 個小區，各組間隔排列，即 T1 /T' /T2 /T' /T3 /T'。LED 燈管長度為 180cm，功率為 36W，暗室中實測光照強度分布，見表 1，固定于高度可調節的鋼架上，保持 LED 燈距草莓正上方 10cm 處，使試驗小區采光均勻，單位面積光照強度>38umol·m-2 ·s -1 ，觀察分析不同光質的 LED 補光對調節草莓的開花與結果，控制植株營養與生殖生長的效果。

　　1. 3 測定項目及方法

　　1. 3. 1 不同光質 LED 補光對草莓植株生長狀況的測定

　　從各試驗小區和對照區各隨機選取 6 株草莓植株，用直尺測量株高; 隨機采收第 3 茬成熟果實，用天平稱取單果重，計算單株產量; 每株隨機選取 6 片葉，用游標卡尺測量葉片長與寬，取平均值; 葉綠素含量采用 SPAD-502plus 測定; 均重復 6 次，取平均值，分析不同光處理對草莓生長的影響。

　　1. 3. 2 不同光質 LED 補光對草莓品質影響的測定

　　果實營養指標的測量，可溶性固形物含量用手持式折光儀測出; 用酸堿滴定法測定總酸; 用蒽酮比色法測定可溶性總糖含量; 用 2，6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素 C 含量; 均重復 6 次，取平均值。

　　2 結果與分析

　　2. 1 不同光質 LED 補光對草莓植株生長的影響

　　在相同 設 施 管 理 條 件 下，目 測 即 可 明 顯 發 現， LED 補光的草莓植株長勢試驗組比對照組好些，植株相對較健壯，葉色深綠。由表 2 可知，T1組比 T'組草莓的株高提高了 9. 8%，葉長提高了 8. 0%，葉寬提高了 13. 2%。光合色素是植物進行光合作用的重要物質基礎，在植物進行光合作用過程中，光合色素主要承擔吸收和傳遞光能的作用。由表 2 可知，不同白紅藍比的 LED 補光對光合色素含量的影響差異明顯，補光處理的葉綠素總含量均顯著高于未進行補光處理的情況， T1>T2>T3>T'，其中 T1比 T'提高了 11. 2%。可見，增加波長 450nm 的藍光有利于草莓合成葉綠素，選用光譜組合白 ∶ 紅 ∶ 藍= 1 ∶ 2 ∶ 1 的在草莓開花與結果期進行補光，對光合作用影響最大，最有利于草莓植株葉片營養物質積累。

　　2. 2 不同光質 LED 補光對草莓產量的影響

　　由表 3 可知，LED 不同補光處理下草莓果實的平均單果質量和單株產量均高于對照組，顯示出在草莓的開花與結果期，補光在一定程度上可以促進果實成熟，提高草莓果實產量。在 3 種光質中，以白 ∶ 紅 ∶ 藍= 1 ∶ 2 ∶ 1 的光譜組合補光更有利于提高大棚草莓產量。

　　從表 4 可知，不同光質的 LED 補光，可溶性固形物、總糖均表現為 T1>T2>T3 >T'; 維生素 C 含量以 T3 處理差異明顯; 總酸含量相差不大。其中，可溶性固形物 T1高于對照處理 T'約 14. 6%，總糖含量 T1高于對照 T'約 13. 6%，維生素 C 含量 T3高于對照組 T'約 7. 2%; 說明大棚草莓開花與結果期 LED 補光有利于營養物質的貯存，對草莓果實的品質有積極的促進作用，白 ∶ 紅 ∶ 藍 = 1 ∶ 2 ∶ 1 的光譜組合能有效提高果實總糖、固形物含量，改善果實品質。

　　3 結論

　　根據大棚草莓開花與結果期所需的光譜特點，在光照強度和光照時間確定條件下，開展優選 LED 光質的大棚草莓補光試驗。試驗表明，以白光 ∶ 紅光 ∶ 藍光= 1 ∶ 2 ∶ 1 補光時，最有利于大棚草莓植株的生長，較多提高葉綠素含量; 最有利于果實品質的改善，較多提高果實總糖和固形物含量。有必要進一步研究光質、光強與光照時間對大棚草莓開花與結果期的相互作用影響機理，以及大棚草莓 LED 補光生產成本、經濟效益等方面的研究。