不同補光燈對日光溫室辣椒生長發育及品質的影響

王翠麗 趙旭 趙鵬 楊世梅 陳亮 嚴宗山 謝忠清 張肖凌

摘要：[目的]探究不同補光燈對辣椒生長發育及品質的影響，為日光溫室辣椒補光提供理論依據。[方法]以“37-94”辣椒為試材，研究3種補光燈（植物補光燈、LED補光燈紅：藍=5：1、LED補光燈紅：藍：白=3：1：1）條件下，不同補光燈對辣椒生長發育及品質的影響。[結果]與對照相比，LED補光燈紅：藍：白=3：1：1處理下，辣椒株高、莖粗、葉長、葉寬和葉綠素含量顯著增加;凈光合速率（Pn）、可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C（Vc）含量較對照分別提高63.72%、70%、77%、8.2%;紅：藍=5：1處理下，辣椒葉片的氣孔導度（Gs）、胞間二氧化碳（Ci）和蒸騰速率（Tr）最高，較對照提高幅度依次是73.33%、12.94%、35.83。[結論]LED補光燈紅：藍：白=3：1：1組合光能夠提高辣椒光合特性，促進光合產物的積累，進而提高果實品質。

關鍵詞：辣椒;補光;光合特性;品質

中圖分類號：S641文獻標志碼：A 文章編號：1008-0384（2019）09-1047-06

0引言

（研究意義）光照影響植物生長發育、光合產物和產量的形成，是植物生長最重要的環境因子之一。冬春季節，由于連續的陰雨雪天氣，造成設施內部光照嚴重不足，不能滿足蔬菜作物生長發育的需求，使設施內出現植株幼苗徒長，生長發育緩慢，落花落果，果實膨大受阻，蔬菜產量下降，品質變差等問題。因此，利用人工補光，調控設施光環境已成為一種必然趨勢。辣椒Capsicum annuumL，茄科辣椒屬植物，喜溫、喜光、耐旱、怕澇，在世界各地廣泛種植。辣椒是中國北方設施主栽蔬菜之一，果實中含有豐富的可溶性固形物、維生素C、胡蘿卜素、辣椒素，是食品制作中的調味品，深受人們的喜愛。但是由于冬季光照時間短，春季陰雨天氣多，光照強度大于30000lx的平均時間為4.5h，長時間的弱光造成辣椒幼苗徒長，生長發育不良，果實畸形，品質變差，進而導致減產。LED補光燈是一種節能、環保、體積小、壽命長、可近距離照射植物的冷光源，可作為日光溫室植物補光最理想光源。（前人研究進展）日光溫室是我國北方地區冬春季節主要種植園藝作物的設施類型，光照是作物進行光合作用的能源，影響著溫室內溫度濕度的形成。有研究表明，光照在植物莖的生長、葉綠素的合成、誘導開花和果實生長過程中起重要的作用;另外，植物生長發育不僅受光強的制約，也受光質及其組成比例的影響。研究認為通過補光可以有效緩解設施內光照不足的情況，改善設施作物生長環境，促進作物生長發育、改善品質以及提高產量。有研究認為一定比例的紅藍組合光可以有效提高辣椒、茄子的莖粗;補充紅光和紅藍光均可提高辣椒幼苗莖粗、鮮重、干重及壯苗指數;另有研究表明補充黃光有利于彩色甜椒培育壯苗，補充綠光可以提高辣椒株高、鮮重和干重。（本研究切入點）我國北方地區，冬春季日照時間短，連續的陰雨天氣，使設施內出現低溫弱光現象，嚴重影響作物的生長發育，因此，通過人工補光，提高設施內光照環境，已成為設施補光的必要條件，但是利用白光與其他光質組合對辣椒進行暗期補光，研究補光對辣椒生長發育及品質的影響方面報道較少。（擬解決的關鍵問題）本研究利用LED紅藍白3種組合光和植物補光燈，對辣椒進行補光試驗，旨在探究不同補光燈對辣椒生長發育及品質的影響，以期為辣椒補光技術提供理論依據。

1材料和方法

1.1試驗設計

試驗于2018年9月至2019年1月在甘肅省武威市古浪縣黃花灘國家產業扶貧園區日光溫室內進行。供試辣椒品種為37-94。LED光源由山東貴翔光電有限公司生產的LED植物生長燈，植物補光燈由杭州佳遇公司提供，額定功率為36w，辣椒采用黃沙基質栽培，2017年9月10日定植，10月15日開始補光處理。共設置4個處理，分別為T1：紅光：藍光=5：1;T2：紅光：藍光：白光=3：1：1;T3：植物補光燈;CK對照：不補光。單因素區組設計，每處理3次重復，按“S”形選取9株植株測定相關指標，于9月28日進行第一次指標測定，以后每30d測定1次，共測定5次，至2019年1月]0日補光結束。

1.2補光設置

光源設置在作物行間（壟面垂直方向）距作物頂部30cm處，光源高度隨辣椒生長進行調整，T1、T2、T3處理每壟安裝2盞補光燈，每處理之間設置2壟保護行，避免處理之間相互影響。補光時間為18：00-22：00，補光燈光強為37.5umol·m·S。

1.3測試指標及測試方法

株高：用卷尺測定辣椒莖基部至生長點的長度。

莖粗：用數顯卡尺測定莖基部第一節處的莖粗。

葉長和葉寬：選取生長點向下第3片功能葉固定測量。

葉綠素含量：用日本葉綠素計SPAD-502測定。

光合指標：辣椒盛果期（11月28日），進行辣椒葉片光合生理指標的測定。白天上午9：30-11：30，夜間19：30-21：30，用Li-6400便攜式光合測定儀測定辣椒葉片Pn、Tr和Gs等光合參數。選取自生長點下數第3-4片完全展開、生長良好的辣椒葉片，測定光強為1000umol·m·s，C0濃度為380umol·mol，相對濕度為75%。

果實品質：盛果期，采取辣椒果實進行品質測定，可溶性糖含量：采用蒽酮法;可溶性蛋白含量：采用考馬斯亮藍G-250溶液法;維生素C含量：采用2，6-二氯酚靛酚鈉染色法測定。

1.4數據處理

采用Excel和SPSS軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同補光燈對辣椒生長的影響

2.1.1 不同補光燈對辣椒株高的影響 表1可以看出，整個生育期，不同補光條件下辣椒的株高均高于CK處理。定植30d、60d、120d后，T2處理辣椒株高較CK和T1處理顯著增加，增幅分別為21.22%、13.68%;28.43%、15.69%;33.05%、12.58%，與T3處理之間無顯著性差異。定植90d時，T2處理株高較CK、T1、T3處理分別提高25.67cm、9.67cm、7.67cm;120d時，CK、T1、T2、T3處理株高依次為80.67cm、95.33cm、107.33cm、103.00cm。

2.1.2不同補光燈對辣椒莖粗的影響 從表2可知，隨著辣椒生育周期延長，各處理莖粗均呈現增大趨勢。定植30d，T2處理辣椒莖粗顯著高于CK、T1和T3處理，分別增大1.28cm、1.22cm、0.41cm，定植60d時，T2處理顯著高于CK處理，增幅為25.08%;拉秧期（定植120d），各處理莖粗表現為：T2>T1>T3>CK。

2.1.3不同補光燈對辣椒葉長的影響 從表3可以看出，不同補光燈影響辣椒葉片的伸長生長。葉片葉長在整個生育期呈現先升高后降低的趨勢。60d時，各處理葉片葉長最大，3種補光處理比較，T3處理葉長較T1分別提高11.22%、9.67%，較T2處理分別提高3.16%、8.93%;在整個生育期T3處理顯著高于對照，120d較對照增加31.12%。

2.1.4不同補光燈對辣椒葉寬的影響

由表4可知。不同補光燈影響辣椒葉片葉寬生長，整個生育期均表現為T3處理葉寬高于其他處理，在定植60d，T3處理葉寬最大，為6.97cm，顯著高于對照，較對照提高39.40%，在整個生育期，葉寬的變化幅度為先增大后減小的趨勢。

2.2 不同補光燈對辣椒葉綠素含量的影響

由圖1可知，隨著辣椒生育周期的變化，葉綠素含量呈先上升后降低的趨勢，3種補光燈下葉綠素含量顯著高于對照，尤其以T2處理葉綠素含量為最高;定植60d時，各處理辣椒葉綠素含量達到最高值，T2處理葉綠素含量最高，CK處理葉綠素含量最低;隨著生育期的延長，辣椒葉片光合作用能力下降，葉片中葉綠素含量也逐漸降低，定植120d時，各處理葉綠素含量表現為：72>T1>T3>CK;因此，可以看出在紅光和藍光的基礎上補充白光可以提高辣椒葉片葉綠素a、b的含量。

2.3不同補光燈對辣椒光合作用的影響

表5可知，不同補光條件下，T1、T2和T3處理葉片凈光合速率（Pn）顯著高于CK，分別較CK提高63.72%、18.06%、25.08%，說明補光均能有效提高辣椒葉片光合作用，而且T2處理補光的效果最好，表明紅藍白3種組合光更有利于提高辣椒葉片光合作用。各處理辣椒葉片胞間CO濃度（Ci）差異不顯著，其中T3處理高于其他處理，為0.25umol.mol;不同補光條件對辣椒葉片氣孔導度（Gs）和蒸騰速率（Tr）影響相似，T3處理的氣孔導度和蒸騰速率均最大，為399.29mmol·m·S顯著高于CK;T1和T2處理均能顯著增強辣椒葉片的氣孔導度和蒸騰速率，且氣孔導度較CK處理分別提高2.85%和8.29%。可見，不同補光燈對辣椒凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率均有顯著的影響。

2.4 不同補光燈對辣椒品質的影響

由表6可知，不同補光燈對辣椒品質有顯著影響，T2處理的可溶性糖，可溶性蛋白和Vc含量都顯著高于對照，較對照分別提高70%、77%、8.2%。不同補光條件下，T2處理的可溶性糖顯著高于Tl處理，較T1處理提高32.47%，但與T3處理之間差異不顯著。

3討論與結論

光是植物生長發育重要的環境因子之一，影響蔬菜的生長發育。曲溪等研究表明紅光促進植物根系生長，藍光促進莖和葉柄的伸長生長。陳星星等研究發現LED光源不同光質比對白掌組培苗生長的影響，在80%紅光+20%藍光處理下，白掌組培苗的葉長、葉幅、根數、最大根長、根系活力、整株鮮重、地上鮮重和地下鮮重都達到最大值。本試驗中LED紅：藍：白=3：1：1處理下，辣椒株高、莖粗、葉長和葉寬顯著高于其他處理，這與文蓮蓮在番茄上的研究結果相似。

葉綠素在植物光合作用中能夠捕獲光能，其含量直接影響植物光合能力的強弱。光質影響著植物氣孔數目，大小及開閉以及光合色素的合成。杜洪濤等利用5種（紅、黃、藍、綠、白）30umol·m·s的補光燈照射不同品種的彩色甜椒幼苗，發現LED藍光可以有效促進各品種彩色甜椒幼苗葉綠素含量的積累。陳星星等在LED光源不同光質比對白掌組培苗生長的影響試驗中發現，藍光處理下白掌組培苗的葉綠素含量最高。周成波等在補光光質對葉用萵苣光合特性的影響研究中發現白+藍光處理下Pn較對照提高21.7%。本試驗研究發現紅：藍：白=3：1：1處理下，辣椒葉片中葉綠素含量最高，可見紅：藍：白=3：1：1有利于辣椒葉片葉綠素的積累，這與周成波在萵苣上的研究結果一致。對于光合特性的研究發現，夜間補光情況下，相比對照，紅：藍=5：1處理下的辣椒葉片Pn、Gs、Tr顯著提高，紅：藍：白=3：1：1處理下的Pn、Gs、Ci和Tr最高。說明不同補光燈處理對辣椒光合特性作用效果不同。

可溶性糖、可溶性蛋白質和Vc含量是反映蔬菜營養品質的重要指標，其含量高低決定著蔬菜的品質，，吳根良等對不同LED光源對設施越冬辣椒果實品質和產量的影響研究表明，紅：藍=8：3可促進可溶性總糖、Vc和可溶性蛋白的形成。王曉芬等研究發現LED藍光可促使辣椒中Vc含量顯著升高.本試驗中，紅：藍：白=3：1：1和普通植物補光燈處理均能顯著提高辣椒果實Vc含量，這與吳根良、蒲高斌等和聞婧等研究結果一致，說明不同光質對Vc合成是不一樣的。光質對植物可溶性總糖含量有重要影響，本試驗中，紅：藍：白=3：1：1處理能顯著提高辣椒果實中可溶性糖的含量，這與蒲高斌等研究結果一致。因此，不同補光燈處理下，紅：藍：白=3：1：1可顯著增加辣椒植株株高、莖粗、葉長、葉寬和葉綠素含量，增強光合作用，促進光合產物的積累，提高果實中可溶性糖、可溶性蛋白和Vc含量，進而改善果實品質。