大棚草莓開花與結果期補光的LED光質優選試驗

吳慧玲 陳善飛 陳暉 王正良

(1.浙江萬里學院，浙江 寧波 315101；2.寧波亞茂光電股份有限公司，浙江 寧波 315502)

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。

表1 單根LED燈管10cm高度處的光照強度分布

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。

表2 補光處理草莓植株生長的影響

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。

表3 補光處理對草莓第3茬果實單株產量的影響

2.3 不同光質LED補光對草莓的品質影響

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。

表4 補光處理對草莓果實品質的影響

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。