不同時段補光對日光溫室番茄果實中礦質元素積累的影響

王瑞　馬姣艷　吳倩　王文會　石院平　金寧　金莉　肖雪梅　郁繼華

摘要：通過LED補光技術，分別設置不同的時段進行補光，檢測番茄果實中礦質元素積累的變化，以期明確最佳的補光時段，為日光溫室番茄的光照管理提供理論依據。以粉太郎番茄為試驗材料，在日光溫室中采用LED燈（紅藍光配比7 ∶2）對定植后的番茄進行補光，共設4個處理：揭簾前補光5 h（T1）、蓋簾后補光5 h（T2）、揭簾前和蓋簾后各補光2.5 h（T3），以不補光為對照（CK）。結果表明，與CK相比，番茄果實中Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn的含量在揭簾前補光5 h（T1）處理下均顯著增加，其中番茄果實中Cu含量增幅最大，為74.57%;番茄果實中K、Ca、Mg、Cu、Fe、Mn的含量在蓋簾后補光5 h（T2）處理下均增加，其中番茄果實中Ca的含量增幅最大，為52.97%;番茄果實中P、Ca、Cu、Fe、Zn在揭簾前和蓋簾后各補光2.5 h（T3）處理下均增加，其中番茄果實中Cu含量增幅最大，為44.99%;T1、T2和T3處理均增加了番茄果實中Ca、Cu、Fe的含量。綜上所述，不同補光時段均不同程度提高番茄果實中礦質元素的含量，且大多元素在揭簾前補光5 h（T1）的條件下明顯增加。因此，揭簾前補光技術可在日光溫室番茄生產中推廣應用。

關鍵詞：番茄;LED補光;礦質元素積累;日光溫室;光照管理

中圖分類號： S641.201? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）19-0125-04

收稿日期：2019-11-15

基金項目：甘肅省教育廳高校科研項目（編號：2018A-036）;甘肅農業大學學生科研訓練計劃（編號：201912040）;甘肅農業大學盛彤笙科技創新基金（編號：GSAU-STS-1745）。

作者簡介：王 瑞（1996—），女，甘肅定西人，從事蔬菜生理方面研究。E-mail：2389186401@qq.com。

通信作者：肖雪梅，博士，講師，主要從事設施蔬菜栽培生理方面的研究，E-mail：xiaoxm@gsau.edu.cn;郁繼華，博士，教授，主要從事蔬菜生理與設施栽培方面的研究，E-mail：yujihuagg@163.com。

番茄（Solanum lycopersicum）別稱西紅柿，屬于茄科茄屬草本植物[1]，其生長發育的最適溫度為20～24 ℃[2]。它是我國栽培的主要蔬菜之一，因其果實營養價值豐富、風味的特殊性及其多種食用方式而受到廣大消費者的青睞。為滿足番茄的周年供應，在設施內種植番茄的技術不斷推廣。但是設施內，棚膜的透光性、覆蓋材料的連年使用、溫室內鋼架結構及不同季節氣候條件的影響，常使得番茄因受光不足而生長不良[3]。

光是影響植物生長發育的重要環境因素之一，尤其是對于設施栽培的蔬菜，光作為物質和能量代謝的基礎，對于光合產物的積累及產量的形成尤為重要[4]。前人在光周期對生菜的影響研究中發現，隨著光周期的延長，生菜可溶性糖和維生素C的含量不斷增加。當光照時間分別為12、16、20 h時，氮素的吸收量隨著光照時間的延長顯著提高[5]。李蔚等研究表明，補光7 h對番茄株高、果實縱莖及坐果率影響最大，與對照相比，分別提高5.8%、6.1%及7.5%;補光9 h對果實品質提升及增產效果明顯，可提前6 d采收，產量比對照提高3.6%[6]。大量研究發現，適宜的紅藍光配比可以提高蔬菜的產量和品質[7]。有試驗證實，紅藍光配比為3 ∶1和4.9 ∶1的LED燈可提高番茄果實的產量，改善其品質[8]。因此，推薦3 ∶1至4.9 ∶1紅藍光配比的LED燈作為冬春季節寡日照地區大棚番茄的補光方式。本試驗采用的紅藍光配比正是在此范圍，并經過預試驗證實了其補光效果。然而，關于不同時間段補光對作物礦質元素含量積累的影響報道較少。

番茄果實中礦質元素含量豐富，包括金屬元素Cu、Fe、Mn、Zn、Ca、Mg及非金屬元素P和K，在番茄的不同部位其營養成分及濃度不同[9]，若缺乏這些元素可產生特有的缺素癥，如生長速率下降、根冠比改變、根的活力及物質合成和積累受阻等。研究表明，中度以上弱光脅迫嚴重抑制番茄植株對Mg、K的吸收和積累，而對N、P、Ca的積累影響較小[10-11]。因此，光照對礦物質的積累具有至關重要的作用。本試驗以番茄為材料，在日光溫室條件下，利用LED燈（紅藍光配比7 ∶2），設置不同時間段的補光處理，研究不同時段補光對番茄礦質元素含量的影響，以期初步確定番茄果實的礦質營養積累對不同時段補光的響應特性，進而為補光提高番茄營養品質的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在蘭州市榆中縣李家莊的2號棚中進行，番茄品種為粉太郎，2018年10月8日播種，育苗所用基質為綠能瑞奇，待植株長至4葉1心時定植，定植時間為2018年11月24日。栽培方式為槽式栽培（長9 m，寬0.4 m，深0.25 m），栽培基質購買于甘肅綠能農業科技股份有限公司。除補光處理外，其他栽培管理保持一致。

1.2 試驗設計

試驗采用單因素隨機區組設計，采用LED人工光源進行補光，光質為紅藍光配比7 ∶2。分別設置如下4個處理：揭簾前補光5 h（T1）、蓋簾后補光5 h（T2）、揭簾前和蓋簾后各補光2.5 h（T3），以不補光為對照（CK）。每處理3個小區，每小區定植番茄36株。

1.3 測定項目及方法

各處理于補光結束后第2天取樣，取樣標準為果實紅熟期且著紅面80%～100%的第一穗果實，采摘后用周轉箱轉運至實驗室并儲藏于8 ℃冰箱中備用。每處理隨機選取6個番茄果實，將其切為小塊，105 ℃殺青30 min后，在80 ℃下烘干至恒質量。分別稱量番茄果實干物質質量后，用研缽研磨，將粉末過網孔直徑為0.25 mm的土壤篩，置于密封袋內標記儲存，備用。

本研究結果表明，番茄在不同時段補光情況下，其果實中礦質元素的含量存在明顯差異。揭簾前補光5 h，番茄果實中P、Cu、Fe、Mn、Ca、Zn的含量均增加;蓋簾后補光5 h，番茄果實中P、K含量無顯著變化，Zn含量降低，Cu、Fe、Mn的含量增加;揭簾前和蓋簾后各補光2.5 h，番茄果實中P、Ca、Zn的含量無顯著變化，K和Mn的含量降低，Cu和Fe的含量增加。綜合來看，在補光條件下，果實中礦質元素的含量都有所增加。在生產過程中通過補光可以有效增加番茄果實中礦質元素的吸收與積累，從而改善果實品質。而對于番茄果實中礦質營養元素的積累機理與不同時間段補光的關系還有待于進一步研究。

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