不同紅藍光處理對“隋珠”草莓光合特性、產量和果實品質的影響

史 文 景

(重慶市農業科學院果樹研究所，重慶，402260)

光是影響植物生長發育最重要的外界環境因素，在太陽光的有效輻射中，紅光和藍光是影響植物形態建成、光合特性、果實產量及品質的主要光譜[1]。研究表明，紅光可增加葉面積，提高光合速率，增加碳水化合物積累；藍光可使幼苗根莖粗壯，提高可滴定酸和蛋白質含量[2-4]；而紅藍復合光比單色紅光或藍光更加有利于促進植物生長，提高產量和品質[5-6]。

我國大部分地區草莓以設施栽培為主，光照條件是影響設施栽培的重要環境因子，因此，改善設施內光環境成為打破寡日照地區草莓產業發展瓶頸的關鍵。研究草莓生長發育的適宜光環境，開發補光燈以及人工調控設施光照條件是解決草莓設施栽培弱光問題的有效途徑。魏娜等[7]研究發現“達賽萊克特”草莓的光合速率在1 200～1 500 μmol·m-2·s-1時出現峰值；張元梅等[8]總結草莓光合飽和點在800 μmol·m-2·s-1左右，“紅顏”草莓在光強400 μmol·m-2·s-1時，光合速率可達最大光合速率的80%；劉慶等[9]通過控制人工氣候室環境，發現紅黃藍(光強500 μmol·m-2·s-1，紅、黃、藍光配比為7∶2∶1)復合光有利于提高“妙香7號”草莓的果實產量，并改善果實品質；高振等[10]通過基質栽培并控制栽培環境條件，發現光強400 μmol·m-2·s-1，紅藍光9∶4有利于“紅顏”草莓植株進行光合作用和積累營養物質。以上結果表明，適合草莓生長發育的光環境與品種、栽培措施、氣候條件等諸多因素有關[11]。

“隋珠”草莓因具有抗病性強、香氣濃郁、產量與品質俱佳等優點，迅速成為重慶市近年來主栽草莓品種之一，但目前尚未有關于其光配方研究的報道。本研究以“隋珠”草莓為試驗材料，采用LED精量可調光源，研究不同紅藍光處理對葉片光合特性、植株營養生長、果實產量及品質的影響，探索“隋珠”草莓設施栽培的優良光配方，以期為改善草莓設施栽培的光環境和開發“隋珠”草莓專用補光燈提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料以“隋珠”草莓為供試材料，2019年購自四川百安農業有限公司。栽培基質以草炭、園土和珍珠巖按體積比2∶1∶1配制，將餅肥按15 kg/m3均勻混入基質，多菌靈殺毒。選取健壯且長勢一致的“三葉一心”苗定植在專用培養箱中(長×寬×高為90 cm×90 cm×35 cm)，株行距30 cm，每箱定植9株，移栽并在室外緩苗1周后，于10月20日移入試驗系統內，常規方法管理。

1.2 試驗方法試驗于2019年10月至2020年4月在重慶市農業科學院高科技園區密閉型智能仿真農業環境試驗系統內進行。試驗共設6個處理(見表1)，LED光源置于頂部，調節光源與草莓植株葉面間距為20 cm，光照時間7：00—19：00，每處理3個重復，以常規鋼架塑料大棚栽培為對照。

表1 不同比例紅藍光處理方案

1.3 測定項目與方法采用直尺測定株高、莖粗、冠徑、葉片縱橫徑，記錄復葉數量。采用游標卡尺測定成熟果實的橫徑和縱徑，用MP200B電子天平稱量單果質量，記錄單株結果數，采用手持式折光儀測定果實可溶性固形物含量，分別以酸堿滴定法、考馬斯亮藍法測定果實總酸含量和維生素C含量，用乙醇比色法測定葉綠素含量。用CARIS-1光合儀測定葉片光合參數，測定時設置光強500 μmol·m-2·s-1，葉片溫度20～22 ℃，外界CO2濃度為500 μmol·mol-1。每個處理隨機選取5株，重復3次。

1.4 數據處理采用SPSS 20.0、Excel 2010軟件進行數據統計分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 對植株營養生長的影響試驗統計了“隋珠”草莓植株經不同紅藍光處理后的營養生長。結果看出，不同處理間株高差異不顯著，莖粗總體上隨藍光比例增加而增加。處理D(光強600 μmol·m-2·s-1、紅藍光1∶1)對莖粗增加的效果最明顯；處理F(光強600 μmol·m-2·s-1、紅藍光4∶1)的冠徑和葉片縱橫徑最大，復葉數最多。在同一光強水平下，冠徑、葉片縱橫徑和復葉數均隨紅光比例增加而增加；在同一紅藍光配比水平下，草莓植株營養生長指標隨光強增加而增加(見表2)。

2.2 對果實品質的影響單果質量、單株果數是影響衡量果實產量的關鍵因素，果實縱徑和橫徑用以描述果實大小，可溶性固形物、總酸和維生素C含量是評價果實品質的重要指標。試驗結果看出，同一光強水平下，單果質量、單株果數及果實縱徑和橫徑均隨紅光比例增加而增加，且均以處理F(光強600 μmol·m-2·s-1、紅藍光4∶1)最大，表明本試驗中該處理最有利于果實增大和產量增加，同時處理E(光強600 μmol·m-2·s-1、紅藍光配比2∶1)與處理F間各項果實產量指標差異均不顯著。可溶性固形物含量、固酸比和維生素C含量均以處理E(光強600 μmol·m-2·s-1、紅藍光2∶1)最大，分別達到12.37%、20.28和1 194 mg/g，表示該處理最有利于提高果實品質和風味。在相同光強條件下，可溶性固形物含量、固酸比和維生素C含量均以紅藍光配比2∶1最高；在相同紅藍光配比條件下，光強600 μmol·m-2·s-1處理的單果質量和單株果數、可溶性固形物、固酸比和維生素C含量均高于光強為400 μmol·m-2·s-1條件下，表明光強600 μmol·m-2·s-1比400 μmol·m-2·s-1更有利于“隋珠”草莓果實發育(見表2)。

2.3 對葉片葉綠素含量的影響葉綠素含量是影響植物光合作用的關鍵因素。試驗結果看出，11月20日至12月10日所有處理的葉綠素含量均隨葉齡增加而增加，12月10日后均呈下降趨勢。在相同葉齡條件下，除處理A(光強400 μmol·m-2·s-1、紅藍光1∶1)外，其他處理的葉片葉綠素含量均高于對照，以處理F(光強600 μmol·m-2·s-1、紅藍光4∶1)最高。12月10日，處理F的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量均顯著高于對照。在相同葉齡及同一光強水平下，葉綠素含量與紅光比例呈正相關(見表3)。

表3 不同紅藍光處理對“隋珠”草莓葉片葉綠素含量的影響 mg/g

2.4 對葉片光合特性的影響不同紅藍光處理影響“隋珠”草莓葉片的凈光合速率及其光合參數。試驗結果看出，凈光合速率的大小順序為處理E>處理F>處理B>處理C>處理D>對照>處理A，以處理E(光強600 μmol·m-2·s-1、紅藍光2∶1)最高，達到17.06 μmol·m-2·s-1。在相同光強下，葉片凈光合速率和蒸騰速率均以紅藍光配比2∶1時最大，其次為4∶1，以紅藍光配比為1∶1時最小，且紅藍光配比為2∶1與4∶1條件下葉片凈光合速率和蒸騰速率差異均不顯著。在相同的紅藍光配比條件下，葉片在600 μmol·m-2·s-1光強處理條件下的凈光合速率均顯著高于400 μmol·m-2·s-1。紅藍光處理對氣孔導度、胞間CO2濃度的影響規律有所不同，紅藍光配比1∶1時氣孔導度和胞間CO2濃度均低于對照(見表4)。

表4 不同紅藍光處理對“隋珠”草莓葉片光合參數的影響

3 結論與討論

植物的生長發育與葉綠素含量、光合速率緊密相關，葉綠素含量和凈光合速率受光照條件影響。前人在茄子[12]、西瓜[13]、番茄[14]、白菜[15]等作物的研究結果表明，復合光比單色光更有利于促進葉片葉綠素增加，提高光合作用能力，且不同作物間受光質影響有所差異。在本試驗中，葉綠素含量以紅藍光4∶1處理含量最高，凈光合速率以紅藍光2∶1處理最高，在紅藍光配比一致時，光強600 μmol·m-2·s-1處理的葉綠素含量和凈光合速率均高于光強400 μmol·m-2·s-1處理。凈光合速率與蒸騰速率均以處理E(600 μmol·m-2·s-1，紅藍光2∶1)最大，二者呈正相關，這與劉慶等[9]研究結果一致。

植物的營養生長與外界環境、品種特性、營養條件等因素有關，不同光照處理下植物營養生長表現不同。在本研究中，所有處理均可促使莖粗增加，以紅藍光1∶1條件下莖粗最大，表明藍光有效促進了草莓莖粗的增加；植株冠徑、復葉數和葉片縱橫經均以紅藍光4∶1處理最大，且在紅藍光配比一致時，光強600 μmol·m-2·s-1處理均大于400 μmol·m-2·s-1處理，表明紅光有效增加了葉面積，在一定范圍內增加光強可促進“隋珠”草莓植株生長，這與前人在櫻桃蘿卜[16]、半結球生菜[17]等作物的研究結果一致。

光合作用是決定作物產量的關鍵因素之一[18]，不同光照的處理可以有效調控植物的產量及品質。本研究結果表明，光強600 μmol·m-2·s-1處理的果實產量及品質優于光強400 μmol·m-2·s-1處理，紅藍光2∶1和4∶1處理間無顯著差異，但顯著優于紅藍光1∶1處理，表明“隋珠”草莓果實產量及品質與光照處理有密切關系；這與陽圣瑩等[19]、王麗娟等[20]研究結果一致，果實產量及品質變化趨勢與凈光合速率、葉綠素含量、營養生長狀況基本一致，表明葉綠素含量和凈光合速率直接影響草莓營養生長，葉面積大、光合能力強、營養生長旺盛為果實的良好發育創造條件。

本試驗證實了調控光環境可影響草莓的營養生長、果實產量及品質，初步確定光強600 μmol·m-2·s-1、紅藍光2∶1是適宜“隋珠”草莓生長發育的優良光配方，為寡日照地區設施草莓補光策略提供了理論依據。