【摘要】在日光溫室中采用LED燈管和高壓鈉燈（HPS）為光源，研究了不同LED光質(zhì)晚間和早晨補光2 h對日光溫室番茄生長和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，不同補光處理方式對日光溫室番茄生長和葉片生理參數(shù)具有顯著影響。與無補光對照相比，除高壓鈉燈晚間補光處理外，其他LED補光處理顯著提高了番茄的株高，紅藍光LED早晨補光處理提高了莖粗。紅藍光LED晚上補光處理番茄葉柄數(shù)和生長點到第4葉柄處長度指標最高，紅藍光LED早晨補光處理和HPS處理次之。葉片葉綠素含量（以葉綠素儀測得SPAD值表示）以紅光LED補光處理最高，HPS處理最低。補光也影響番茄葉片的光量子效率，以HPS處理最高，紅藍光LED晚上補光處理、紅藍光LED早晨補光處理最低。不同補光處理方式對日光溫室番茄果實產(chǎn)量和地上部鮮重沒有顯著影響。

弱光寡照是中國北方寒冷季節(jié)危害設施蔬菜生產(chǎn)的環(huán)境逆境，在連陰天等惡劣天氣情況下時有發(fā)生。近年來，冬春季節(jié)持續(xù)頻發(fā)的霧霾天氣使得日光溫室內(nèi)光強削減50%以上，光周期縮短10%以上，加劇了弱光寡照的危害程度，已成為制約設施園藝生產(chǎn)的重要因素。弱光寡照直接導致設施蔬菜光照不足，誘發(fā)葉片黃化、植株萎蔫、生長緩慢、落花落果、茄果類蔬菜果實著色不均等現(xiàn)象，造成嚴重損失[2]。通過人工補光是解決弱光寡照光環(huán)境脅迫問題的有效措施。LED為新型半導體固態(tài)光源，具有傳統(tǒng)光源無法比擬的光電優(yōu)勢，是設施園藝補光的優(yōu)選燈具[3]。本試驗研究了相同光強下不同LED紅藍光燈與高壓鈉燈補光對番茄生長形態(tài)、葉片生理和產(chǎn)量的影響，以期為日光溫室補光提供科學依據(jù)。

材料與方法

本試驗在北京市順義區(qū)中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所試驗基地日光溫室內(nèi)進行。試驗設置6個處理，分別為無補光處理（CK）、高壓鈉燈晚間補光處理2 h（HPS-N）、紅光LED晚間補光處理2 h（RLED-N）、藍光LED晚間補光處理2 h（BLED-N）、紅藍光LED晚間補光處理2 h（RBLED-N）、紅藍光LED早晨補光處理2 h（RBLED-M）。高壓鈉燈為400 W。溫室番茄2013年10月22日移栽，采用起壟覆膜滴管的種植方法。試驗于2013年12月3日開始，燈具懸掛于每壟上方，通過燈具懸掛高度的調(diào)節(jié)實現(xiàn)各處理番茄冠層上方的光強一致，為50 μmol /（m2·s）。晚上補光時間為17：00～19：00，早上補光時間為7：00～9：00。設置多壟的番茄為無補光的對照。生長過程中分別于2013年12月25日和2014年3月7日兩次，每個處理下選擇5株番茄測定相關指標，測定指標包括番茄的株高、莖粗、葉柄數(shù)、生長點到第4葉柄處長度、葉綠素含量（以葉綠素儀測得SPAD值表示）、光量子效率，以及番茄產(chǎn)量和植株地上部鮮重等。

結(jié)果與分析

不同補光處理對番茄生長和葉片生理參數(shù)的影響

由表1可知，不同補光處理方式對日光溫室番茄生長和葉片生理參數(shù)具有顯著影響。與無補光對照相比，除HPS晚間補光和BLED-N處理外，其他LED補光處理顯著提高了番茄的株高，而且紅藍光LED早晨補光處理也提高了莖粗。紅藍光LED晚上補光處理番茄葉柄數(shù)和生長點到第4葉柄處長度兩指標最高，紅藍光LED早晨補光處理和HPS處理次之。葉片SPAD值以紅光LED補光處理最高，HPS處理最低。補光也影響番茄葉片的光量子效率，以HPS處理最高，紅藍光LED晚上補光處理、紅藍光LED早晨補光處理最低。

不同補光處理對番茄產(chǎn)量和地上部生物量的影響

由表2可知，不同補光處理方式對日光溫室番茄果實產(chǎn)量和地上部鮮重沒有顯著影響。但是，HPS補光處理與紅光LED晚上補光處理產(chǎn)量平均值較高，地上部鮮重平均值以對照最高。雖然未達到顯著水平，但試驗數(shù)據(jù)也表明，補光處理對提高產(chǎn)量有所裨益。補光效益大小不僅取決于光源燈具、補光方式、補光時間、光質(zhì)組成及其強度、天氣條件等因素。如果霧霾等弱光寡照天氣發(fā)生頻繁，補光效益必定提高。因此，開展智能補光研究非常必要，智能補光是溫室補光的發(fā)展方向。

討論

LED是設施園藝補光最理想的替代光源，LED光源的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①LED可按植物生長發(fā)育需求調(diào)制光源；②LED為冷光源，貼近植物照射，可提高空間利用率；③LED可精準調(diào)控光強、光質(zhì)和光周期等；④LED光源節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小、重量輕；⑤LED光源裝置多樣，有燈板、燈帶、燈管和燈泡，可應用環(huán)境的范圍廣。在LED紅藍光條件下，植物可完成正常生長。本試驗表明，在日光溫室中采用LED燈管和高壓鈉燈為光源補光，對日光溫室番茄生長有顯著的影響，但對果實產(chǎn)量和地上部生物量無顯著影響。

補光技術在荷蘭設施園藝生產(chǎn)中的應用效果明顯，主要是高緯度地區(qū)光照強度低且時長較短的緣故。此次試驗中LED和HPS補光未見產(chǎn)量效果。究其原因，可能與試驗期間弱光寡照發(fā)生頻率低的客觀條件有關。若試驗期間，由各種原因?qū)е碌娜豕夤颜盏奶鞖鈼l件發(fā)生頻繁，造成設施內(nèi)的作物光照強度不足和光照時長不夠，則補光效果顯現(xiàn)將更加明顯。所以，補光前提天氣條件確定需要做更多細致的研究工作，以深入探討。

參考文獻

[1] 孫維拓，楊其長，方慧，等. 主動蓄放熱-熱泵聯(lián)合加溫系統(tǒng)在

日光溫室的應用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2013，29（19）：168-177.

[2] 劉文科，楊其長. 霧霾天氣與設施園藝補光[J]. 科技導報，

2014，10：11.

[3] 劉文科，楊其長. 設施農(nóng)業(yè)照明新光源——發(fā)光二極管（LED）

[J]. 科技導報，2014，6：11.

基金項目：國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）課題（2013AA103001）。

作者簡介：劉文科，研究員，博士生導師，研究方向為設施園藝營養(yǎng)與光溫生物學及其工程技術裝備。