補光時間及光質對溫室甜椒生長及產量品質的影響

段青青，張祿祺，張自坤，王靜靜，常培培，張洪勇，賀洪軍

補光時間及光質對溫室甜椒生長及產量品質的影響

段青青，張祿祺，張自坤，王靜靜，常培培，張洪勇，賀洪軍※

（德州市農業科學研究院，德州 253015）

為確定LED補光調節溫室甜椒（L.）產量品質的最優光質及補光時長，以甜椒品種“奧黛麗”為試材，設置紅光（R）和藍光（B）組合（燈珠個數比）2∶1（2R1B）、4∶1（4R1B）、8∶1（8R1B）3種光質，2 （18:00-20:00）、4（18:00-22:00）和8 h（18:00-02:00）3個補光時間；以不補光為對照，研究補光時間及光質對甜椒生長、產量及品質的影響。結果表明：光質與補光時間對甜椒植株的影響有較大差異，且兩者交互作用顯著。2R1B光質補光2 h，冠層寬、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、維生素C含量最大，顯著高于對照；補光4 h莖粗最大，顯著高于對照；補光8 h，硝酸鹽含量最低，比對照降低19.4%。4R1B光質補光2 h，株高、根鮮質量、地上部、根及全株干質量最高，顯著高于對照；補光8 h，葉面積、單株果實數及單株產量最高，顯著高于對照。8R1B光質補光2 h，葉綠素相對含量SPAD（soil and plant analyzer development）值及糖酸比最高，顯著高于對照；補光8 h，地上部及全株鮮質量最高，顯著高于對照。利用隸屬函數法對所有補光處理的產量品質指標及用電量等進行綜合評價，由綜合得分排序得出，最有利于甜椒栽培的前3種補光組合依次為光質8R1B補光2 h、光質4R1B補光8 h和光質8R1B補光8 h。因此，光質8R1B補光2 h可以作為最適宜當地甜椒栽培的補光組合，該研究結果為日光溫室甜椒種植的光調控技術提供理論參考。

溫室；光質；甜椒；LED補光；產量；品質

0 引 言

光是植物生長發育必需的環境因子，光照多寡及質量高低直接關系到園藝植物產量品質的形成[1]。近些年來，中國大部分地區都發生了多次霧霾天氣，2016年冬，山東省魯西北地區重污染天氣達歷史之最，其中，德州、聊城兩地嚴重霧霾天氣持續時間達10 d以上，導致設施內光照嚴重不足，給當地溫室作物生產造成較大的危害。通過人工補光解決溫室內光照不足的問題是最有效的措施之一。發光二極管（light emitting diode，LED）作為一種新型人工光源，具有能耗低、壽命長、體積小、光譜可調等優點[2]，應用于設施園藝生產中，能夠促進多種作物的生長發育及果實品質的提升[3-5]。甜椒（L.）是中國設施栽培的主要蔬菜種類之一，冬春保護地內弱光寡照環境會影響甜椒植株的生長，導致生育期延遲，坐果數減少[6]。LED紅藍混合補光能夠促進甜椒植株的生長，提高甜椒產量并改善甜椒的果實品質[7-8]。除光質外，補光時間也是影響補光效果的重要因素[3,9]。以往的研究主要集中在單一光質配比補光[7-8]、多種光質配比補光[10-11]、及覆蓋不同顏色棚膜[12-13]對甜椒生長發育及產量品質的影響，而對補光光質和補光時間的互作效應，以及補光效果的綜合評價研究甚少[14-15]。本研究以日光溫室甜椒為試材，分析不同光質及補光時間對甜椒生長、產量及品質的影響，并結合經濟效益，對不同處理的補光效果進行綜合評價，找出適宜甜椒栽培的最佳補光光質及補光時間，為日光溫室甜椒栽培光調控技術提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年11月至2018年2月在德州市農業科學研究院平原科技創新園15號日光溫室進行。供試甜椒品種為奧黛麗，2017年7月10日播種，采用穴盤基質育苗，育苗基質為草炭∶珍珠巖∶蛭石（體積比7∶3∶1），于8月24日（苗齡45d）定植于日光溫室內。

試驗光源為定制LED植物補光燈，購于惠州可道科技股份有限公司，燈具為長方形，長×寬×高為380 mm×280 mm×180 mm，單燈功率100W，光束角為150°，每盞燈由高亮度的紅色（R，630 nm）和藍色（B，460 nm）燈珠組成。

1.2 試驗設計

甜椒在進行人工補光時，選擇以紅光為主添加少量藍光的混合光質，且補光時間設定在10h以內可以同時提高果實的產量和品質[7,10]，因此本試驗設計如下：采用二因素隨機區組設計，因素A為補光光質，設紅光和藍光組合（燈珠個數比）R∶B=2∶1（2R1B）、R∶B=4∶1（4R1B）和R∶B=8∶1（8R1B）3個光質處理；因素B為補光時間，設補光2 h（18:00-20:00）、補光4 h（18:00-22:00）和補光8 h（18:00-02:00）3個補光時間；以不補光為對照（CK），共計10個處理。每個處理設3次重復，每個重復為一個小區，小區面積為26 m2（南北×東西為6.5 m×4 m），每小區栽種90株，小區隨機排列。補光燈懸吊于溫室內，每個小區4支燈，在小區內安裝間距為南北2 m，東西1.3 m，不同小區間用遮光布進行隔離（圖1）。

圖1 溫室補光示意圖

甜椒在紅藍光下的光補償點在45mol/(m2·s)左右[12]，且暗期補光較低的光照強度即可對植株的生長發育產生影響[16-18]，因此本試驗補光光強設定為55mol/(m2·s)，通過上下調節光源與植株頂端的垂直距離，使各處理到達幼苗冠層的光量子通量密度相等，光強及光譜測定采用PLA-20植物光照分析儀（杭州遠方光電信息股份有限公司，中國），光譜分布采用光輻射強度的相對值，即每個波長下的光輻射強度與最大光輻射強度的比值，各處理光質光譜分布見圖2，補光時間由定時器控制。根據植株生長高度適時調整光源位置。

圖2 不同光質的光譜分布

甜椒苗2017年8月24日定植于溫室后，由于前期光照強，沒有進行補光，隨著溫室內光照減弱，補光自11月1日開始，此時植株處于初果期，株高（50 ± 2 ），cm莖粗（10 ± 1 ）mm，（葉長大于2 cm）葉片數55 ± 3，補光開始前將所有處理植株的門椒摘除（門椒坐果位置低，不及時摘除會影響甜椒后期的開花結果，因此在試驗開始前將門椒摘除，以保證甜椒的后期生長），補光至2018 年1月30日結束，補光周期90 d。

1.3 測定項目與測定方法

補光90 d進行取樣及指標測定。每處理選取10株植株，用卷尺測量株高及冠層寬（植株頂端最大冠層長度）、用游標卡尺測量莖粗；選取5株植株，每株選擇相同部位的5片成熟葉（即連續3次測定葉長和葉寬的增長量均低于0.5 cm的葉片），用直尺測量其葉長和葉寬，根據劉浩等[19]的葉片乘積回歸模型，依據式（1）計算葉片的單葉葉面積。

= 0.650 9·（1）

式中為實際葉面積，cm2，為甜椒葉片長寬乘積，cm2；同時采用SPAD-502Plus 葉綠素儀（柯尼卡美能達，日本）測定葉片的葉綠素含量。

每處理選取3株甜椒植株測定生物量，分離地上部（莖、葉）和地下部（根），用天平測定各部分鮮質量，烘干后測定各部分干質量。

每處理選取長勢一致的20株甜椒植株進行掛牌標記，累計記錄采收產量、采收果數，并計算單株產量及每平米單產。

每處理選取相同結果部位的3個果實進行品質測定，測定部位為果實中部果肉。可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250法測定，可溶性糖采用蒽酮比色法測定，可滴定酸采用指示劑滴定法（GB/T 12293—1990）測定，維生素C采用2,6-二氯酚靛酚比色法測定，硝酸鹽含量采用水楊酸比色法測定[7,20]。

試驗期間溫室內外光照強度使用ZDS-10 型數字式照度計（上海市嘉定學聯儀表廠）進行測定，測定位置為地上1.5 m處，每10 d測定一次，沿溫室東西走向測3個點，測試時間為9:00、12:00和16:00，取平均值計為當天的平均光照強度。

1.4 數據統計分析

采用Execl軟件進行數據處理，用IBM SPSS-Statistics 21.0（SPSS Inc，美國）統計軟件進行方差分析及主成分分析，差異顯著性分析采用Duncan法進行檢驗（< 0.05），用Origin8.1軟件作圖，利用模糊隸屬函數法對所有指標進行綜合評價[15]。

隸屬函數分析：將原始指標進行隸屬函數分析，正向指標（對產量、品質有利的指標）依據式（2）計算隸屬函數值，負向指標（對產量、品質不利的指標及用電量）依據式（3）計算隸屬函數值[21]。

U(X)正= (X-Xmin)/(Xmax-Xmin)（2）

U(X)負=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin) （3）

式中表示某個處理，表示某個指標，U（X）表示第個處理第個指標的隸屬函數值，X為第個處理第個指標的數值，Xmin表示第個指標的最小值，Xmax表示第個指標的最大值。

權重的確定：根據指標的變異系數依據式（4）求出各指標的權重[22]。

式中W值表示第個指標在所有指標中的重要程度，CV為第個指標的變異系數。

綜合評價：根據式（5）計算各處理的綜合評價值。

式中值為每個處理用綜合指標評價所得的補光效應綜合評價值。

2 結果與分析

2.1 溫室內外光照強度變化

試驗期間，溫室內外光照強度基本上呈逐漸下降趨勢，溫室內的光照強度始終低于室外光照強度，其11月、12月、1月份的平均光照強度為21.60、18.23、11.86 klux，分別比室外的光照強度低29.7%、29.5%和37.1%（圖3）。

圖3 試驗期間溫室內外光照強度變化

2.2 補光時間及光質對甜椒植株生長的影響

不同紅藍復合光質補光時間不同對甜椒植株的生長有不同的影響（表1）。光質2R1B補光2、4、8 h處理的株高沒有顯著差異，但均顯著高于對照；光質4R1B補光2、4 h的株高顯著高于對照；光質8R1B補光2、4、8 h的株高顯著高于對照。適當增加紅光比例可以增加植株的株高，但并不是紅光比例越大越好[5]，并且光質和補光時間對株高的影響還存在交互作用[14]。本研究中，光質4R1B補光8 h的株高與對照無差異，但光質4R1B補光2、4 h的株高顯著高于對照，可能是因為光質與補光時間的交互作用并不是2個因素效應的簡單累加，也許是光譜與光周期的相互作用造成的[23]。前人研究表明，較高的藍光比例可以增加植株莖粗[5]，本試驗顯示，除光質2R1B補光4 h處理的莖粗顯著高于對照外，其余補光處理的莖粗均與對照無顯著差異，可見補光對甜椒植株的莖粗影響較小；此外，雖然光質2R1B補光4 h的莖粗最高，但2R1B補光2 和8 h的莖粗與對照及其他處理均無差異，可見光質與補光時間存在交互作用。葉面積最大的是4R1B補光8 h的處理，比對照高32.4%，其次是8R1B補光8 h的處理，均顯著高于對照，此外光質4R1B補光2 h和2R1B補光2、4、8 h處理的葉面積也顯著高于對照，其他處理的葉面積與對照無顯著差異。適宜的紅藍光比例能夠增加植株的葉綠素含量[5]，但也會因補光時間不同有所變化[9]，本試驗中光質8R1B補光4 h處理的SPAD與對照無顯著差異，但光質8R1B補光2、8 h的SPAD均顯著高于對照，這可能是光質與補光時間或者光質與光周期的交互作用造成的[14,23]。光質2R1B和4R1B補光2 、4 h，光質8R1B補光4 h處理的冠層寬沒有顯著差異，且都顯著高于對照，其中2R1B補光2 h冠層寬比對照高24.6%，其他處理均與對照之間無顯著差異。通過對數據進行雙因素方差分析發現，3種光質對甜椒株高、莖粗、葉面積、SPAD及冠層寬影響不顯著；補光時間對甜椒株高、葉面積和冠層寬影響顯著，對莖粗和SPAD影響不顯著；而光質和補光時間之間存在明顯的互作效應，對甜椒株高、莖粗、葉面積、SPAD和冠層寬均有顯著的影響。

表1 不同補光時間及光質對甜椒生長的影響

注：同列不同的小寫字母代表0.05 水平差異顯著。*表示在0.05水平差異顯著，ns表示差異不顯著。下同。

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at< 0.05. * indicate significant difference at< 0.05. ns indicate no significant difference. The same as below.

2.3 補光時間及光質對甜椒植株生物量的影響

所有補光處理的植株地上部及全株鮮質量和干質量都顯著高于對照（表2），可見補光能夠提高植株的干鮮物質含量，其中光質4R1B補光2 h的地上部及全株干質量最高，比對照高58.4%和62.4%；光質8R1B補光8 h的地上部及全株鮮質量最高，比對照高55.1%和48.9%。但光質與補光時間對甜椒根鮮質量和根干質量的影響略有差異。光質4R1B補光2 h和8R1B補光4 h的植株根鮮質量顯著高于對照，其他處理均與對照無顯著差異，光質能影響根部對營養物質的吸收，而紅光比例的增大能夠提高甜椒對養分的吸收總量，養分物質的積累與生物量關系密切[24]，因此這2個光質處理的根部及全株生物量都顯著高于對照。除光質2R1B補光8h處理的根干質量與對照無顯著差異外，其他所有處理的根干質量均顯著高于對照，LED補光能顯著影響干物質的分配，而藍光比例的增大利于干物質往莖和葉中分配[25]，這也是該處理的地上部生物量顯著高于對照的原因。雙因素方差分析發現，光質與補光時間對甜椒植株地上部、根及全株干、鮮質量均存在顯著的互作效應。

表2 不同補光時間及光質對甜椒植株生物量的影響

2.4 補光時間及光質對甜椒產量的影響

不同光質與補光時間對甜椒產量存在交叉影響。如表3所示，光質2R1B補光2、8 h，光質8R1B補光4 h處理的單株果實數與對照無顯著差異，其他補光處理的單株果實數均顯著高于對照。單株果實數最大的處理是光質4R1B補光8 h，比對照高37.9%，其次是光質8R1B補光8 h，相互之間無顯著差異，但都顯著高于對照，可見適當增加紅光比例及延長補光時間能夠提高甜椒結果數量。光質4R1B補光8 h和光質8R1B補光8 h的甜椒單株產量較高，比對照分別高47.2%和39.0%，顯著高于對照及其他補光處理，且兩者之間無顯著差異；光質2R1B補光2 h和光質8R1B補光4 h處理的單株產量與對照差異不顯著，其他補光處理單株產量均顯著高于對照。通過雙因素方差分析得出，光質處理與補光時間均對單株果實數及單株產量影響顯著；且光質與補光時間對甜椒單株果實數和單株產量有顯著的互作效應。

2.5 補光時間及光質對甜椒果實品質的影響

在所有補光處理中，光質2R1B和4R1B補光2 h的甜椒果實可溶性蛋白含量最高（表4），比對照分別高33.8%和32.5%，顯著高于其他補光處理和對照，此外，光質4R1B補光4 h，8R1B補光4 和8 h的可溶性蛋白含量顯著高于對照，比對照分別高15.2%、13.3%和14.8%，其他處理與對照無顯著差異。可溶性糖含量最高的是光質2R1B補光2 、8 h和光質4R1B補光8 h的處理，相互之間無顯著差異，但都顯著高于對照，比對照分別高15.2%、13.3%和14.8%，其他補光處理與對照無差異。光質2R1B補光2、8 h以及光質4R1B補光2、4 h處理的可滴定酸含量顯著高于對照；其他處理的可滴定酸含量顯著低于對照。光質2R1B補光2 h的處理維生素C含量最高，比對照高29.9%，顯著高于其他補光處理及對照。

表3 不同補光時間及光質對甜椒產量的影響

光質2R1B補光4 h和光質8R1B補光2 、4 h處理的維生素C含量與對照無顯著差異，其他處理的維生素C含量顯著高于對照。硝酸鹽含量最低的是光質2R1B補光8 h，比對照低19.4%，其次是2R1B補光2 h和光質4R1B補光8 h，均顯著低于對照；光質2R1B補光4 h的硝酸鹽含量顯著高于對照，其他處理的硝酸鹽含量與對照無顯著差異。糖酸比最高的是光質8R1B補光2 h的處理，顯著高于對照及其他處理，光質2R1B補光8 h、光質4R1B補光2和4 h的處理糖酸比顯著低于對照，比對照分別低27.0%、23.0%和19.4%，其余補光處理糖酸比顯著高于對照。方差分析結果顯示，光質與補光時間對甜椒果實可溶性蛋白、可溶性糖、可滴定酸、維生素C、硝酸鹽含量及糖酸比均存在顯著的互作效應。

表4 不同補光時間及光質對甜椒果實品質的影響

2.6 經濟效益分析

補光的最初目的是彌補因溫室內光照不足引起的植株生長發育及產量品質的負面效應，但作為生產者，同時也要考慮到補光投入的成本及能夠產生的經濟效益。本試驗補光周期90 d，補光燈的單燈功率均為100 w，設有2、4、8 h 3種補光時間，因此每種補光處理的電費投入是不一樣的，結合相應的產量指標進行分析，計算出每種補光處理的經濟效益（產投比沒有計算購買補光燈的投入以及其他農業物資、人工等的投入）。結果如表5所示，光質2R1B補光2 h處理的單位面積產量低于對照，所以產投比是負值；產投比最低的是光質8R1B補光4 h，其次是光質2R1B補光8 h，兩者的產投比均小于1；產投比最高的前3種補光組合依次是光質8R1B補光2 h、光質4R1B補光2 h、光質4R1B補光4 h，其產投比分別為4.73、3.21、2.66。

表5 不同處理甜椒產量的經濟效益分析

注：電價按當地農業電價0.5元/度計算，甜椒價格按5元/kg計算，產投比沒有計算補光燈及其他的投入。

Note: Electricity is 0.5元/kWh according to local agriculture electricity price. The price of sweet pepper is 5元/kg. The input cost of supplemental light is not included in this input-output ration.

2.7 綜合評價

不同補光時長及光質對甜椒植株的產量、品質指標及經濟效益的影響存在差異，單純根據某一指標難以確定最佳補光組合，本文采用模糊隸屬函數法對產量、品質及經濟效益指標進行綜合評價，以期找到利于甜椒栽培的最佳補光組合。通過計算甜椒產量品質、經濟效益等11個指標的隸屬函數值（由于不同地區電價不一，且甜椒的價格是波動的，導致用電投入、單位面積增加產值和投入產出比會發生變化，因此只將單位面積產量、增產產量和用電量作為綜合評價的指標），利用變異系數法確定各指標的權重，最后計算出各補光處理的綜合得分，對得分進行排序。結果如表6所示，最有利于甜椒栽培的前3種補光處理依次為光質8R1B補光2 h、光質4R1B補光8 h和光質8R1B補光8 h，其綜合得分別為0.683、0.630和0.560。由此可見，補光光質8R1B能較大程度上提高甜椒的產量品質，而最佳補光時長的選擇需要根據光質來選取。由綜合評價表可以看出，當選用2R1B進行補光時，最佳補光時長是4 h；選用4R1B光質時，最佳補光時長是8 h；選用8R1B光質時，最佳補光時長是2h。

表6 補光時間及光質對甜椒生長、產量、品質影響隸屬函數綜合評價

3 討 論

研究表明，通過選擇合適的紅藍光配比組合，使補光光質與植物進行光合作用的光譜分布更加吻合，更有利于植物的生長發育[26-27]。本試驗采用紅藍比例2∶1、4∶1和8∶1 3種LED混合光質，2、4和8 h 3種補光時間對甜椒進行補光，補光周期90 d。結果表明，光質和補光時間互作效應明顯，對甜椒株高、莖粗、葉面積、SPAD影響顯著，這與閆曉花等[14]在黃瓜上的研究結果相似。光質2R1B補光4 h莖粗最大；光質4R1B補光2 h株高最高、補光8 h葉面積最大；而光質8R1B補光2 h葉片SPAD值最高。這與前人得出的適當增加藍光利于增加植株的莖粗，適當增加紅光提高植株的株高、葉面積和葉綠素總量的結果是相吻合的[5,28]。此外，蔬菜種類不同，對紅藍光比例的響應有所差異。隨著紅光比例增大，豆角和辣椒的地上部干物質量增加，而茄子的干物質量降低[29]。本試驗中，光質與補光時間對甜椒植株的干鮮質量互作效應明顯，地上部和全株鮮質量最高的是光質8R1B補光8 h的處理，地上部和全株干質量最高的是光質4R1B補光2 h的處理。與光質2R1B相比，光質4R1B和8R1B補光處理的甜椒植株有較高的干鮮質量，這與前人研究的適當增加紅光的比例，可以提高芹菜、番茄、韭菜的干鮮質量的研究結果是相符的[30-32]。

LED補光能顯著提高果實的單株果實數、單株產量及總產量已經在許多植物上得到證明[7,33-34]，本試驗結果顯示，光質與補光時間對甜椒單株果實數和單株產量有顯著的影響，且兩者之間的交互作用顯著。產量指標表現最好的是光質4R1B補光8 h的處理，其次是光質8R1B補光8 h的處理，這說明適當增加紅光比例有利于提高甜椒果實的產量[7,35]，且補光8 h可能是提高甜椒果實產量的一個比較適宜的時長，這與前人在辣椒上的研究相符[10]。

紅光能顯著降低植株中可溶性蛋白的含量[36]，藍光比例增加能顯著提高植株的蛋白質含量[37-40]。本試驗中可溶性蛋白含量最高的是光質2R1B補光2 h的處理，這與前人的研究結果是相符的，可能是因為藍光促進了丙酮酸激酶合成，更有利于蛋白質的代謝[41]。紅光及紅藍混合光能夠提高可溶性糖的含量[39,42]，本研究中可溶性糖含量最高的是光質2R1B補光2 h的處理，且光質2R1B的可溶性糖含量總體上高于光質4R1B和8R1B的處理。這可能是因為紅光比例的提高與可溶性糖含量的增加不是同步的，例如紅藍光比6∶1、8∶1和10∶1處理的葉用萵苣總糖含量最高的是紅藍8∶1的處理[43]，而3R1B、4R1B、5R1B、7R1B和9R1B 5種光質處理的韭菜中，可溶性糖含量最高的是7R1B的處理[41]。果實中較高的可溶性糖和較低的可滴定酸含量使糖酸比值升高，果實口感更好。本試驗中糖酸比最高的是光質8R1B補光2 h的處理，其次是光質8R1B補光8 h的處理，說明適當的紅藍光比例能夠提高糖酸比，增加果實風味[44]。藍光被認為可以降低硝酸鹽的含量，提高維生素C的含量[4,37]。本研究中，維C含量最高的是光質2R1B補光2 h的處理，硝酸鹽含量最低的是光質2R1B補光8 h的處理，這與前人的研究結果是相符的，即適當增加藍光比例可以提高維生素C的含量，降低硝酸鹽的含量[32,45]。

植物種類不同，對補光光質和補光時間的響應也有所差異。辣椒育苗的最適光源為紅藍比9∶1，而茄子育苗的最適光源為紅藍比8∶2[29]；紅藍比例3∶1的LED光質更有利于芹菜的生長和品質的提高[32]。苗期補光7 h，伸蔓期補光5 h能顯著促進溫室甜瓜植株的生長，結果期補光1 h可以提升甜瓜的果實品質[46]。補光8 h和9 h能顯著提高番茄植株的株高和莖粗，補光10 h顯著增加了番茄的產量，提升果實品質[47]。本研究發現，2R1B、4R1B、8R1B 3種光質與2、4、8 h 3個補光時間之間有明顯的互作效應，并且這種效應對甜椒生長發育及產量、品質、經濟效益等指標有不同的響應，采用隸屬函數綜合評價法對補光效應進行綜合評價，發現最有利于甜椒栽培的前三種補光處理組合依次為光質8R1B補光2 h、光質4R1B補光8 h和光質8R1B補光8 h。

4 結 論

本文研究了不同補光時間及光質對日光溫室甜椒生長、產量品質及經濟效益的影響，主要結論如下：

1）補光光質和補光時間對甜椒株高、莖粗、葉面積、SPAD、冠層寬、干鮮質量（地上部、根、全株）、單株果實數、單株產量、可溶性蛋白、可溶性糖、可滴定酸、維C、硝酸鹽及糖酸比存在顯著的互作效應。

2）綜合評價表顯示，甜椒最佳補光時長的選擇因光質不同有所差異。當選用2R1B進行補光時，最佳補光時長是4 h；選用4R1B光質時，最佳補光時長是8 h；選用8R1B光質時，最佳補光時長是2 h。綜合得分排序顯示，排名前三的補光處理組合依次為光質8R1B補光2 h、光質4R1B補光8 h和光質8R1B補光8 h。由此可見最適宜當地日光溫室甜椒栽培的補光組合是光質8R1B補光2 h。

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Effects of spectrum and duration of supplemental illumination on growth, yield and fruit quality of greenhouse sweet pepper

Duan Qingqing, Zhang Luqi, Zhang Zikun, Wang Jingjing, Chang Peipei, Zhang Hongyong, He Hongjun※

(253015,)

The objective of this paper is to experimentally study the optimal spectrum and duration of illumination in regulating yield and quality of sweet pepper (L.) grown in greenhouse. The cultivar of 'Aodaili' was used as the model plantand LED was used as the light source. We compared nine combinations of three light durations (2h, 18:00-20:00; 4h, 18:00- 22:00 and 8h, 18:00-02:00) and three light spectra measured with red (R) : blue (B) ratio at 2:1 (2R1B); 4:1, (4R1B), and 8:1 (8R1B); without supplemental light served as the control (CK). In each treatment, we measured the growth, yield and fruit quality of the sweet pepper. Results showed that the diameter of the canopy, soluble proteins, soluble sugar, and Vitamin C under 2R1B for 2h were the highest, increasing by 24.6%, 33.8%, 15.2% and 29.9%, respectively, compared to those in the CK. Nitrate content and acid-sugar ratio under 2R1B for 8h were the lowest, reduced by 19.4% and 27.0% respectively, compared to that in the CK. The dry biomass of the shoot and whole plant in 4R1B for 2h were the highest, increasing by 58.4% and 62.4% respectively, compared to that in the CK. In contrast, the fresh weight of the shoot and whole plant under 8R1B for 8h were the highest, increasing 55.1% and48.9%, respectively, compared to that under the CK. Compared to those under the CK, the leaf area, fruit number and single plant yield under 4R1B for 8h increased by 32.4%, 37.9% and 47.2%, respectively. The SPAD, acid-sugar ratio and output-input ratio of the pepper under 8R1B for 2h increased significantly compared with that in CK, while no significant differences were found in the soluble proteins, soluble sugar, Vitamin C and nitrate content between them. These results revealed that the duration and spectrum of the supplemental light had a combined impact on growth, yield and fruit quality of sweet pepper at significant level. Supplemental lighting increased fruit number, single plant yield, soluble proteins, soluble sugar, titratable acid, Vitamin C, nitrate content, acid-sugar ratio. We used electricity consumption to analyze the effect of spectrum and duration of light on plant growth, based on the fuzzy membership function. The best three treatments calculated by the method are in the order of 8R1B for 2h > 4R1B for 8h > 8R1B for 8h. In summary, the optimal supplemental lighting for the greenhouse sweet pepper is 8R1B for 2h. The results presented in this paper has implications for using supplemental lighting to improve green peppers production in greenhouse.

greenhouse; light quality; sweet pepper; LED supplementary lighting; yield; quality

段青青，張祿祺，張自坤，王靜靜，常培培，張洪勇，賀洪軍. 補光時間及光質對溫室甜椒生長及產量品質的影響[J]. 農業工程學報，2019，35(24)：213－222. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026 http://www.tcsae.org

Duan Qingqing, Zhang Luqi, Zhang Zikun, Wang Jingjing, Chang Peipei, Zhang Hongyong, He Hongjun. Effects of spectrum and duration of supplemental illumination on growth, yield and fruit quality of greenhouse sweet pepper[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(24): 213－222. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026 http://www.tcsae.org

2019-01-29

2019-12-05

現代農業產業技術體系專項資金（CARS-24-G-12）；山東省現代農業產業技術體系專項基金（SDAIT-05-03）；山東省引進國外智力成果示范推廣項目-有機蔬菜標準化生產關鍵技術集成及產業化示范

段青青，博士，主要從事設施環境調控與園藝植物栽培生理方面的研究。Email：dqqsjtu@163.com

賀洪軍，推廣研究員，主要從事園藝植物栽培育種與設施環境調控方面的研究。Email：hhj9666@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026

S311；S626

A

1002-6819(2019)-24-0213-10