段青青，張祿祺，張自坤，王靜靜，常培培，張洪勇，賀洪軍

補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對溫室甜椒生長及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

段青青，張祿祺，張自坤，王靜靜，常培培，張洪勇，賀洪軍※

（德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，德州 253015）

為確定LED補(bǔ)光調(diào)節(jié)溫室甜椒（L.）產(chǎn)量品質(zhì)的最優(yōu)光質(zhì)及補(bǔ)光時(shí)長，以甜椒品種“奧黛麗”為試材，設(shè)置紅光（R）和藍(lán)光（B）組合（燈珠個(gè)數(shù)比）2∶1（2R1B）、4∶1（4R1B）、8∶1（8R1B）3種光質(zhì)，2 （18:00-20:00）、4（18:00-22:00）和8 h（18:00-02:00）3個(gè)補(bǔ)光時(shí)間；以不補(bǔ)光為對照，研究補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間對甜椒植株的影響有較大差異，且兩者交互作用顯著。2R1B光質(zhì)補(bǔ)光2 h，冠層寬、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、維生素C含量最大，顯著高于對照；補(bǔ)光4 h莖粗最大，顯著高于對照；補(bǔ)光8 h，硝酸鹽含量最低，比對照降低19.4%。4R1B光質(zhì)補(bǔ)光2 h，株高、根鮮質(zhì)量、地上部、根及全株干質(zhì)量最高，顯著高于對照；補(bǔ)光8 h，葉面積、單株果實(shí)數(shù)及單株產(chǎn)量最高，顯著高于對照。8R1B光質(zhì)補(bǔ)光2 h，葉綠素相對含量SPAD（soil and plant analyzer development）值及糖酸比最高，顯著高于對照；補(bǔ)光8 h，地上部及全株鮮質(zhì)量最高，顯著高于對照。利用隸屬函數(shù)法對所有補(bǔ)光處理的產(chǎn)量品質(zhì)指標(biāo)及用電量等進(jìn)行綜合評價(jià)，由綜合得分排序得出，最有利于甜椒栽培的前3種補(bǔ)光組合依次為光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h、光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h和光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h。因此，光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h可以作為最適宜當(dāng)?shù)靥鸾吩耘嗟难a(bǔ)光組合，該研究結(jié)果為日光溫室甜椒種植的光調(diào)控技術(shù)提供理論參考。

溫室；光質(zhì)；甜椒；LED補(bǔ)光；產(chǎn)量；品質(zhì)

0 引 言

光是植物生長發(fā)育必需的環(huán)境因子，光照多寡及質(zhì)量高低直接關(guān)系到園藝植物產(chǎn)量品質(zhì)的形成[1]。近些年來，中國大部分地區(qū)都發(fā)生了多次霧霾天氣，2016年冬，山東省魯西北地區(qū)重污染天氣達(dá)歷史之最，其中，德州、聊城兩地嚴(yán)重霧霾天氣持續(xù)時(shí)間達(dá)10 d以上，導(dǎo)致設(shè)施內(nèi)光照嚴(yán)重不足，給當(dāng)?shù)販厥易魑锷a(chǎn)造成較大的危害。通過人工補(bǔ)光解決溫室內(nèi)光照不足的問題是最有效的措施之一。發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）作為一種新型人工光源，具有能耗低、壽命長、體積小、光譜可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)[2]，應(yīng)用于設(shè)施園藝生產(chǎn)中，能夠促進(jìn)多種作物的生長發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)的提升[3-5]。甜椒（L.）是中國設(shè)施栽培的主要蔬菜種類之一，冬春保護(hù)地內(nèi)弱光寡照環(huán)境會影響甜椒植株的生長，導(dǎo)致生育期延遲，坐果數(shù)減少[6]。LED紅藍(lán)混合補(bǔ)光能夠促進(jìn)甜椒植株的生長，提高甜椒產(chǎn)量并改善甜椒的果實(shí)品質(zhì)[7-8]。除光質(zhì)外，補(bǔ)光時(shí)間也是影響補(bǔ)光效果的重要因素[3,9]。以往的研究主要集中在單一光質(zhì)配比補(bǔ)光[7-8]、多種光質(zhì)配比補(bǔ)光[10-11]、及覆蓋不同顏色棚膜[12-13]對甜椒生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的影響，而對補(bǔ)光光質(zhì)和補(bǔ)光時(shí)間的互作效應(yīng)，以及補(bǔ)光效果的綜合評價(jià)研究甚少[14-15]。本研究以日光溫室甜椒為試材，分析不同光質(zhì)及補(bǔ)光時(shí)間對甜椒生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益，對不同處理的補(bǔ)光效果進(jìn)行綜合評價(jià)，找出適宜甜椒栽培的最佳補(bǔ)光光質(zhì)及補(bǔ)光時(shí)間，為日光溫室甜椒栽培光調(diào)控技術(shù)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年11月至2018年2月在德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院平原科技創(chuàng)新園15號日光溫室進(jìn)行。供試甜椒品種為奧黛麗，2017年7月10日播種，采用穴盤基質(zhì)育苗，育苗基質(zhì)為草炭∶珍珠巖∶蛭石（體積比7∶3∶1），于8月24日（苗齡45d）定植于日光溫室內(nèi)。

試驗(yàn)光源為定制LED植物補(bǔ)光燈，購于惠州可道科技股份有限公司，燈具為長方形，長×寬×高為380 mm×280 mm×180 mm，單燈功率100W，光束角為150°，每盞燈由高亮度的紅色（R，630 nm）和藍(lán)色（B，460 nm）燈珠組成。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

甜椒在進(jìn)行人工補(bǔ)光時(shí)，選擇以紅光為主添加少量藍(lán)光的混合光質(zhì)，且補(bǔ)光時(shí)間設(shè)定在10h以內(nèi)可以同時(shí)提高果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)[7,10]，因此本試驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，因素A為補(bǔ)光光質(zhì)，設(shè)紅光和藍(lán)光組合（燈珠個(gè)數(shù)比）R∶B=2∶1（2R1B）、R∶B=4∶1（4R1B）和R∶B=8∶1（8R1B）3個(gè)光質(zhì)處理；因素B為補(bǔ)光時(shí)間，設(shè)補(bǔ)光2 h（18:00-20:00）、補(bǔ)光4 h（18:00-22:00）和補(bǔ)光8 h（18:00-02:00）3個(gè)補(bǔ)光時(shí)間；以不補(bǔ)光為對照（CK），共計(jì)10個(gè)處理。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)為一個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為26 m2（南北×東西為6.5 m×4 m），每小區(qū)栽種90株，小區(qū)隨機(jī)排列。補(bǔ)光燈懸吊于溫室內(nèi)，每個(gè)小區(qū)4支燈，在小區(qū)內(nèi)安裝間距為南北2 m，東西1.3 m，不同小區(qū)間用遮光布進(jìn)行隔離（圖1）。

圖1 溫室補(bǔ)光示意圖

甜椒在紅藍(lán)光下的光補(bǔ)償點(diǎn)在45mol/(m2·s)左右[12]，且暗期補(bǔ)光較低的光照強(qiáng)度即可對植株的生長發(fā)育產(chǎn)生影響[16-18]，因此本試驗(yàn)補(bǔ)光光強(qiáng)設(shè)定為55mol/(m2·s)，通過上下調(diào)節(jié)光源與植株頂端的垂直距離，使各處理到達(dá)幼苗冠層的光量子通量密度相等，光強(qiáng)及光譜測定采用PLA-20植物光照分析儀（杭州遠(yuǎn)方光電信息股份有限公司，中國），光譜分布采用光輻射強(qiáng)度的相對值，即每個(gè)波長下的光輻射強(qiáng)度與最大光輻射強(qiáng)度的比值，各處理光質(zhì)光譜分布見圖2，補(bǔ)光時(shí)間由定時(shí)器控制。根據(jù)植株生長高度適時(shí)調(diào)整光源位置。

圖2 不同光質(zhì)的光譜分布

甜椒苗2017年8月24日定植于溫室后，由于前期光照強(qiáng)，沒有進(jìn)行補(bǔ)光，隨著溫室內(nèi)光照減弱，補(bǔ)光自11月1日開始，此時(shí)植株處于初果期，株高（50 ± 2 ），cm莖粗（10 ± 1 ）mm，（葉長大于2 cm）葉片數(shù)55 ± 3，補(bǔ)光開始前將所有處理植株的門椒摘除（門椒坐果位置低，不及時(shí)摘除會影響甜椒后期的開花結(jié)果，因此在試驗(yàn)開始前將門椒摘除，以保證甜椒的后期生長），補(bǔ)光至2018 年1月30日結(jié)束，補(bǔ)光周期90 d。

1.3 測定項(xiàng)目與測定方法

補(bǔ)光90 d進(jìn)行取樣及指標(biāo)測定。每處理選取10株植株，用卷尺測量株高及冠層寬（植株頂端最大冠層長度）、用游標(biāo)卡尺測量莖粗；選取5株植株，每株選擇相同部位的5片成熟葉（即連續(xù)3次測定葉長和葉寬的增長量均低于0.5 cm的葉片），用直尺測量其葉長和葉寬，根據(jù)劉浩等[19]的葉片乘積回歸模型，依據(jù)式（1）計(jì)算葉片的單葉葉面積。

= 0.650 9·（1）

式中為實(shí)際葉面積，cm2，為甜椒葉片長寬乘積，cm2；同時(shí)采用SPAD-502Plus 葉綠素儀（柯尼卡美能達(dá)，日本）測定葉片的葉綠素含量。

每處理選取3株甜椒植株測定生物量，分離地上部（莖、葉）和地下部（根），用天平測定各部分鮮質(zhì)量，烘干后測定各部分干質(zhì)量。

每處理選取長勢一致的20株甜椒植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，累計(jì)記錄采收產(chǎn)量、采收果數(shù)，并計(jì)算單株產(chǎn)量及每平米單產(chǎn)。

每處理選取相同結(jié)果部位的3個(gè)果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測定，測定部位為果實(shí)中部果肉。可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定，可溶性糖采用蒽酮比色法測定，可滴定酸采用指示劑滴定法（GB/T 12293—1990）測定，維生素C采用2,6-二氯酚靛酚比色法測定，硝酸鹽含量采用水楊酸比色法測定[7,20]。

試驗(yàn)期間溫室內(nèi)外光照強(qiáng)度使用ZDS-10 型數(shù)字式照度計(jì)（上海市嘉定學(xué)聯(lián)儀表廠）進(jìn)行測定，測定位置為地上1.5 m處，每10 d測定一次，沿溫室東西走向測3個(gè)點(diǎn)，測試時(shí)間為9:00、12:00和16:00，取平均值計(jì)為當(dāng)天的平均光照強(qiáng)度。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Execl軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用IBM SPSS-Statistics 21.0（SPSS Inc，美國）統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析及主成分分析，差異顯著性分析采用Duncan法進(jìn)行檢驗(yàn)（< 0.05），用Origin8.1軟件作圖，利用模糊隸屬函數(shù)法對所有指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)[15]。

隸屬函數(shù)分析：將原始指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，正向指標(biāo)（對產(chǎn)量、品質(zhì)有利的指標(biāo)）依據(jù)式（2）計(jì)算隸屬函數(shù)值，負(fù)向指標(biāo)（對產(chǎn)量、品質(zhì)不利的指標(biāo)及用電量）依據(jù)式（3）計(jì)算隸屬函數(shù)值[21]。

U(X)正= (X-Xmin)/(Xmax-Xmin)（2）

U(X)負(fù)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin) （3）

式中表示某個(gè)處理，表示某個(gè)指標(biāo)，U（X）表示第個(gè)處理第個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，X為第個(gè)處理第個(gè)指標(biāo)的數(shù)值，Xmin表示第個(gè)指標(biāo)的最小值，Xmax表示第個(gè)指標(biāo)的最大值。

權(quán)重的確定：根據(jù)指標(biāo)的變異系數(shù)依據(jù)式（4）求出各指標(biāo)的權(quán)重[22]。

式中W值表示第個(gè)指標(biāo)在所有指標(biāo)中的重要程度，CV為第個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)。

綜合評價(jià)：根據(jù)式（5）計(jì)算各處理的綜合評價(jià)值。

式中值為每個(gè)處理用綜合指標(biāo)評價(jià)所得的補(bǔ)光效應(yīng)綜合評價(jià)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫室內(nèi)外光照強(qiáng)度變化

試驗(yàn)期間，溫室內(nèi)外光照強(qiáng)度基本上呈逐漸下降趨勢，溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度始終低于室外光照強(qiáng)度，其11月、12月、1月份的平均光照強(qiáng)度為21.60、18.23、11.86 klux，分別比室外的光照強(qiáng)度低29.7%、29.5%和37.1%（圖3）。

圖3 試驗(yàn)期間溫室內(nèi)外光照強(qiáng)度變化

2.2 補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒植株生長的影響

不同紅藍(lán)復(fù)合光質(zhì)補(bǔ)光時(shí)間不同對甜椒植株的生長有不同的影響（表1）。光質(zhì)2R1B補(bǔ)光2、4、8 h處理的株高沒有顯著差異，但均顯著高于對照；光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2、4 h的株高顯著高于對照；光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2、4、8 h的株高顯著高于對照。適當(dāng)增加紅光比例可以增加植株的株高，但并不是紅光比例越大越好[5]，并且光質(zhì)和補(bǔ)光時(shí)間對株高的影響還存在交互作用[14]。本研究中，光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h的株高與對照無差異，但光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2、4 h的株高顯著高于對照，可能是因?yàn)楣赓|(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間的交互作用并不是2個(gè)因素效應(yīng)的簡單累加，也許是光譜與光周期的相互作用造成的[23]。前人研究表明，較高的藍(lán)光比例可以增加植株莖粗[5]，本試驗(yàn)顯示，除光質(zhì)2R1B補(bǔ)光4 h處理的莖粗顯著高于對照外，其余補(bǔ)光處理的莖粗均與對照無顯著差異，可見補(bǔ)光對甜椒植株的莖粗影響較?。淮送?，雖然光質(zhì)2R1B補(bǔ)光4 h的莖粗最高，但2R1B補(bǔ)光2 和8 h的莖粗與對照及其他處理均無差異，可見光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間存在交互作用。葉面積最大的是4R1B補(bǔ)光8 h的處理，比對照高32.4%，其次是8R1B補(bǔ)光8 h的處理，均顯著高于對照，此外光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2 h和2R1B補(bǔ)光2、4、8 h處理的葉面積也顯著高于對照，其他處理的葉面積與對照無顯著差異。適宜的紅藍(lán)光比例能夠增加植株的葉綠素含量[5]，但也會因補(bǔ)光時(shí)間不同有所變化[9]，本試驗(yàn)中光質(zhì)8R1B補(bǔ)光4 h處理的SPAD與對照無顯著差異，但光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2、8 h的SPAD均顯著高于對照，這可能是光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間或者光質(zhì)與光周期的交互作用造成的[14,23]。光質(zhì)2R1B和4R1B補(bǔ)光2 、4 h，光質(zhì)8R1B補(bǔ)光4 h處理的冠層寬沒有顯著差異，且都顯著高于對照，其中2R1B補(bǔ)光2 h冠層寬比對照高24.6%，其他處理均與對照之間無顯著差異。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析發(fā)現(xiàn)，3種光質(zhì)對甜椒株高、莖粗、葉面積、SPAD及冠層寬影響不顯著；補(bǔ)光時(shí)間對甜椒株高、葉面積和冠層寬影響顯著，對莖粗和SPAD影響不顯著；而光質(zhì)和補(bǔ)光時(shí)間之間存在明顯的互作效應(yīng)，對甜椒株高、莖粗、葉面積、SPAD和冠層寬均有顯著的影響。

表1 不同補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒生長的影響

注：同列不同的小寫字母代表0.05 水平差異顯著。*表示在0.05水平差異顯著，ns表示差異不顯著。下同。

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at< 0.05. * indicate significant difference at< 0.05. ns indicate no significant difference. The same as below.

2.3 補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒植株生物量的影響

所有補(bǔ)光處理的植株地上部及全株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量都顯著高于對照（表2），可見補(bǔ)光能夠提高植株的干鮮物質(zhì)含量，其中光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2 h的地上部及全株干質(zhì)量最高，比對照高58.4%和62.4%；光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h的地上部及全株鮮質(zhì)量最高，比對照高55.1%和48.9%。但光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間對甜椒根鮮質(zhì)量和根干質(zhì)量的影響略有差異。光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2 h和8R1B補(bǔ)光4 h的植株根鮮質(zhì)量顯著高于對照，其他處理均與對照無顯著差異，光質(zhì)能影響根部對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，而紅光比例的增大能夠提高甜椒對養(yǎng)分的吸收總量，養(yǎng)分物質(zhì)的積累與生物量關(guān)系密切[24]，因此這2個(gè)光質(zhì)處理的根部及全株生物量都顯著高于對照。除光質(zhì)2R1B補(bǔ)光8h處理的根干質(zhì)量與對照無顯著差異外，其他所有處理的根干質(zhì)量均顯著高于對照，LED補(bǔ)光能顯著影響干物質(zhì)的分配，而藍(lán)光比例的增大利于干物質(zhì)往莖和葉中分配[25]，這也是該處理的地上部生物量顯著高于對照的原因。雙因素方差分析發(fā)現(xiàn)，光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間對甜椒植株地上部、根及全株干、鮮質(zhì)量均存在顯著的互作效應(yīng)。

表2 不同補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒植株生物量的影響

2.4 補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒產(chǎn)量的影響

不同光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間對甜椒產(chǎn)量存在交叉影響。如表3所示，光質(zhì)2R1B補(bǔ)光2、8 h，光質(zhì)8R1B補(bǔ)光4 h處理的單株果實(shí)數(shù)與對照無顯著差異，其他補(bǔ)光處理的單株果實(shí)數(shù)均顯著高于對照。單株果實(shí)數(shù)最大的處理是光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h，比對照高37.9%，其次是光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h，相互之間無顯著差異，但都顯著高于對照，可見適當(dāng)增加紅光比例及延長補(bǔ)光時(shí)間能夠提高甜椒結(jié)果數(shù)量。光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h和光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h的甜椒單株產(chǎn)量較高，比對照分別高47.2%和39.0%，顯著高于對照及其他補(bǔ)光處理，且兩者之間無顯著差異；光質(zhì)2R1B補(bǔ)光2 h和光質(zhì)8R1B補(bǔ)光4 h處理的單株產(chǎn)量與對照差異不顯著，其他補(bǔ)光處理單株產(chǎn)量均顯著高于對照。通過雙因素方差分析得出，光質(zhì)處理與補(bǔ)光時(shí)間均對單株果實(shí)數(shù)及單株產(chǎn)量影響顯著；且光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間對甜椒單株果實(shí)數(shù)和單株產(chǎn)量有顯著的互作效應(yīng)。

2.5 補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒果實(shí)品質(zhì)的影響

在所有補(bǔ)光處理中，光質(zhì)2R1B和4R1B補(bǔ)光2 h的甜椒果實(shí)可溶性蛋白含量最高（表4），比對照分別高33.8%和32.5%，顯著高于其他補(bǔ)光處理和對照，此外，光質(zhì)4R1B補(bǔ)光4 h，8R1B補(bǔ)光4 和8 h的可溶性蛋白含量顯著高于對照，比對照分別高15.2%、13.3%和14.8%，其他處理與對照無顯著差異?？扇苄蕴呛孔罡叩氖枪赓|(zhì)2R1B補(bǔ)光2 、8 h和光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h的處理，相互之間無顯著差異，但都顯著高于對照，比對照分別高15.2%、13.3%和14.8%，其他補(bǔ)光處理與對照無差異。光質(zhì)2R1B補(bǔ)光2、8 h以及光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2、4 h處理的可滴定酸含量顯著高于對照；其他處理的可滴定酸含量顯著低于對照。光質(zhì)2R1B補(bǔ)光2 h的處理維生素C含量最高，比對照高29.9%，顯著高于其他補(bǔ)光處理及對照。

表3 不同補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒產(chǎn)量的影響

光質(zhì)2R1B補(bǔ)光4 h和光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 、4 h處理的維生素C含量與對照無顯著差異，其他處理的維生素C含量顯著高于對照。硝酸鹽含量最低的是光質(zhì)2R1B補(bǔ)光8 h，比對照低19.4%，其次是2R1B補(bǔ)光2 h和光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h，均顯著低于對照；光質(zhì)2R1B補(bǔ)光4 h的硝酸鹽含量顯著高于對照，其他處理的硝酸鹽含量與對照無顯著差異。糖酸比最高的是光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h的處理，顯著高于對照及其他處理，光質(zhì)2R1B補(bǔ)光8 h、光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2和4 h的處理糖酸比顯著低于對照，比對照分別低27.0%、23.0%和19.4%，其余補(bǔ)光處理糖酸比顯著高于對照。方差分析結(jié)果顯示，光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間對甜椒果實(shí)可溶性蛋白、可溶性糖、可滴定酸、維生素C、硝酸鹽含量及糖酸比均存在顯著的互作效應(yīng)。

表4 不同補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒果實(shí)品質(zhì)的影響

2.6 經(jīng)濟(jì)效益分析

補(bǔ)光的最初目的是彌補(bǔ)因溫室內(nèi)光照不足引起的植株生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的負(fù)面效應(yīng)，但作為生產(chǎn)者，同時(shí)也要考慮到補(bǔ)光投入的成本及能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。本試驗(yàn)補(bǔ)光周期90 d，補(bǔ)光燈的單燈功率均為100 w，設(shè)有2、4、8 h 3種補(bǔ)光時(shí)間，因此每種補(bǔ)光處理的電費(fèi)投入是不一樣的，結(jié)合相應(yīng)的產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行分析，計(jì)算出每種補(bǔ)光處理的經(jīng)濟(jì)效益（產(chǎn)投比沒有計(jì)算購買補(bǔ)光燈的投入以及其他農(nóng)業(yè)物資、人工等的投入）。結(jié)果如表5所示，光質(zhì)2R1B補(bǔ)光2 h處理的單位面積產(chǎn)量低于對照，所以產(chǎn)投比是負(fù)值；產(chǎn)投比最低的是光質(zhì)8R1B補(bǔ)光4 h，其次是光質(zhì)2R1B補(bǔ)光8 h，兩者的產(chǎn)投比均小于1；產(chǎn)投比最高的前3種補(bǔ)光組合依次是光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h、光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2 h、光質(zhì)4R1B補(bǔ)光4 h，其產(chǎn)投比分別為4.73、3.21、2.66。

表5 不同處理甜椒產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)效益分析

注：電價(jià)按當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)電價(jià)0.5元/度計(jì)算，甜椒價(jià)格按5元/kg計(jì)算，產(chǎn)投比沒有計(jì)算補(bǔ)光燈及其他的投入。

Note: Electricity is 0.5元/kWh according to local agriculture electricity price. The price of sweet pepper is 5元/kg. The input cost of supplemental light is not included in this input-output ration.

2.7 綜合評價(jià)

不同補(bǔ)光時(shí)長及光質(zhì)對甜椒植株的產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益的影響存在差異，單純根據(jù)某一指標(biāo)難以確定最佳補(bǔ)光組合，本文采用模糊隸屬函數(shù)法對產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)，以期找到利于甜椒栽培的最佳補(bǔ)光組合。通過計(jì)算甜椒產(chǎn)量品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益等11個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值（由于不同地區(qū)電價(jià)不一，且甜椒的價(jià)格是波動(dòng)的，導(dǎo)致用電投入、單位面積增加產(chǎn)值和投入產(chǎn)出比會發(fā)生變化，因此只將單位面積產(chǎn)量、增產(chǎn)產(chǎn)量和用電量作為綜合評價(jià)的指標(biāo)），利用變異系數(shù)法確定各指標(biāo)的權(quán)重，最后計(jì)算出各補(bǔ)光處理的綜合得分，對得分進(jìn)行排序。結(jié)果如表6所示，最有利于甜椒栽培的前3種補(bǔ)光處理依次為光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h、光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h和光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h，其綜合得分別為0.683、0.630和0.560。由此可見，補(bǔ)光光質(zhì)8R1B能較大程度上提高甜椒的產(chǎn)量品質(zhì)，而最佳補(bǔ)光時(shí)長的選擇需要根據(jù)光質(zhì)來選取。由綜合評價(jià)表可以看出，當(dāng)選用2R1B進(jìn)行補(bǔ)光時(shí)，最佳補(bǔ)光時(shí)長是4 h；選用4R1B光質(zhì)時(shí)，最佳補(bǔ)光時(shí)長是8 h；選用8R1B光質(zhì)時(shí)，最佳補(bǔ)光時(shí)長是2h。

表6 補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對甜椒生長、產(chǎn)量、品質(zhì)影響隸屬函數(shù)綜合評價(jià)

3 討 論

研究表明，通過選擇合適的紅藍(lán)光配比組合，使補(bǔ)光光質(zhì)與植物進(jìn)行光合作用的光譜分布更加吻合，更有利于植物的生長發(fā)育[26-27]。本試驗(yàn)采用紅藍(lán)比例2∶1、4∶1和8∶1 3種LED混合光質(zhì)，2、4和8 h 3種補(bǔ)光時(shí)間對甜椒進(jìn)行補(bǔ)光，補(bǔ)光周期90 d。結(jié)果表明，光質(zhì)和補(bǔ)光時(shí)間互作效應(yīng)明顯，對甜椒株高、莖粗、葉面積、SPAD影響顯著，這與閆曉花等[14]在黃瓜上的研究結(jié)果相似。光質(zhì)2R1B補(bǔ)光4 h莖粗最大；光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2 h株高最高、補(bǔ)光8 h葉面積最大；而光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h葉片SPAD值最高。這與前人得出的適當(dāng)增加藍(lán)光利于增加植株的莖粗，適當(dāng)增加紅光提高植株的株高、葉面積和葉綠素總量的結(jié)果是相吻合的[5,28]。此外，蔬菜種類不同，對紅藍(lán)光比例的響應(yīng)有所差異。隨著紅光比例增大，豆角和辣椒的地上部干物質(zhì)量增加，而茄子的干物質(zhì)量降低[29]。本試驗(yàn)中，光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間對甜椒植株的干鮮質(zhì)量互作效應(yīng)明顯，地上部和全株鮮質(zhì)量最高的是光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h的處理，地上部和全株干質(zhì)量最高的是光質(zhì)4R1B補(bǔ)光2 h的處理。與光質(zhì)2R1B相比，光質(zhì)4R1B和8R1B補(bǔ)光處理的甜椒植株有較高的干鮮質(zhì)量，這與前人研究的適當(dāng)增加紅光的比例，可以提高芹菜、番茄、韭菜的干鮮質(zhì)量的研究結(jié)果是相符的[30-32]。

LED補(bǔ)光能顯著提高果實(shí)的單株果實(shí)數(shù)、單株產(chǎn)量及總產(chǎn)量已經(jīng)在許多植物上得到證明[7,33-34]，本試驗(yàn)結(jié)果顯示，光質(zhì)與補(bǔ)光時(shí)間對甜椒單株果實(shí)數(shù)和單株產(chǎn)量有顯著的影響，且兩者之間的交互作用顯著。產(chǎn)量指標(biāo)表現(xiàn)最好的是光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h的處理，其次是光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h的處理，這說明適當(dāng)增加紅光比例有利于提高甜椒果實(shí)的產(chǎn)量[7,35]，且補(bǔ)光8 h可能是提高甜椒果實(shí)產(chǎn)量的一個(gè)比較適宜的時(shí)長，這與前人在辣椒上的研究相符[10]。

紅光能顯著降低植株中可溶性蛋白的含量[36]，藍(lán)光比例增加能顯著提高植株的蛋白質(zhì)含量[37-40]。本試驗(yàn)中可溶性蛋白含量最高的是光質(zhì)2R1B補(bǔ)光2 h的處理，這與前人的研究結(jié)果是相符的，可能是因?yàn)樗{(lán)光促進(jìn)了丙酮酸激酶合成，更有利于蛋白質(zhì)的代謝[41]。紅光及紅藍(lán)混合光能夠提高可溶性糖的含量[39,42]，本研究中可溶性糖含量最高的是光質(zhì)2R1B補(bǔ)光2 h的處理，且光質(zhì)2R1B的可溶性糖含量總體上高于光質(zhì)4R1B和8R1B的處理。這可能是因?yàn)榧t光比例的提高與可溶性糖含量的增加不是同步的，例如紅藍(lán)光比6∶1、8∶1和10∶1處理的葉用萵苣總糖含量最高的是紅藍(lán)8∶1的處理[43]，而3R1B、4R1B、5R1B、7R1B和9R1B 5種光質(zhì)處理的韭菜中，可溶性糖含量最高的是7R1B的處理[41]。果實(shí)中較高的可溶性糖和較低的可滴定酸含量使糖酸比值升高，果實(shí)口感更好。本試驗(yàn)中糖酸比最高的是光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h的處理，其次是光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h的處理，說明適當(dāng)?shù)募t藍(lán)光比例能夠提高糖酸比，增加果實(shí)風(fēng)味[44]。藍(lán)光被認(rèn)為可以降低硝酸鹽的含量，提高維生素C的含量[4,37]。本研究中，維C含量最高的是光質(zhì)2R1B補(bǔ)光2 h的處理，硝酸鹽含量最低的是光質(zhì)2R1B補(bǔ)光8 h的處理，這與前人的研究結(jié)果是相符的，即適當(dāng)增加藍(lán)光比例可以提高維生素C的含量，降低硝酸鹽的含量[32,45]。

植物種類不同，對補(bǔ)光光質(zhì)和補(bǔ)光時(shí)間的響應(yīng)也有所差異。辣椒育苗的最適光源為紅藍(lán)比9∶1，而茄子育苗的最適光源為紅藍(lán)比8∶2[29]；紅藍(lán)比例3∶1的LED光質(zhì)更有利于芹菜的生長和品質(zhì)的提高[32]。苗期補(bǔ)光7 h，伸蔓期補(bǔ)光5 h能顯著促進(jìn)溫室甜瓜植株的生長，結(jié)果期補(bǔ)光1 h可以提升甜瓜的果實(shí)品質(zhì)[46]。補(bǔ)光8 h和9 h能顯著提高番茄植株的株高和莖粗，補(bǔ)光10 h顯著增加了番茄的產(chǎn)量，提升果實(shí)品質(zhì)[47]。本研究發(fā)現(xiàn)，2R1B、4R1B、8R1B 3種光質(zhì)與2、4、8 h 3個(gè)補(bǔ)光時(shí)間之間有明顯的互作效應(yīng)，并且這種效應(yīng)對甜椒生長發(fā)育及產(chǎn)量、品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)有不同的響應(yīng)，采用隸屬函數(shù)綜合評價(jià)法對補(bǔ)光效應(yīng)進(jìn)行綜合評價(jià)，發(fā)現(xiàn)最有利于甜椒栽培的前三種補(bǔ)光處理組合依次為光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h、光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h和光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h。

4 結(jié) 論

本文研究了不同補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對日光溫室甜椒生長、產(chǎn)量品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響，主要結(jié)論如下：

1）補(bǔ)光光質(zhì)和補(bǔ)光時(shí)間對甜椒株高、莖粗、葉面積、SPAD、冠層寬、干鮮質(zhì)量（地上部、根、全株）、單株果實(shí)數(shù)、單株產(chǎn)量、可溶性蛋白、可溶性糖、可滴定酸、維C、硝酸鹽及糖酸比存在顯著的互作效應(yīng)。

2）綜合評價(jià)表顯示，甜椒最佳補(bǔ)光時(shí)長的選擇因光質(zhì)不同有所差異。當(dāng)選用2R1B進(jìn)行補(bǔ)光時(shí)，最佳補(bǔ)光時(shí)長是4 h；選用4R1B光質(zhì)時(shí)，最佳補(bǔ)光時(shí)長是8 h；選用8R1B光質(zhì)時(shí)，最佳補(bǔ)光時(shí)長是2 h。綜合得分排序顯示，排名前三的補(bǔ)光處理組合依次為光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h、光質(zhì)4R1B補(bǔ)光8 h和光質(zhì)8R1B補(bǔ)光8 h。由此可見最適宜當(dāng)?shù)厝展鉁厥姨鸾吩耘嗟难a(bǔ)光組合是光質(zhì)8R1B補(bǔ)光2 h。

[1]劉文科，楊其長. 霧霾天氣與設(shè)施園藝補(bǔ)光[J]. 科技導(dǎo)報(bào)，2014，32(10)：12－13.

[2]曲溪，葉方銘，宋杰瓊，等. LED燈在植物補(bǔ)光領(lǐng)域的效用探究[J]. 燈與照明，2008，32(2)：41－45. Qu Xi, Ye Fangming, Song Jieqiong, et al. The research on the effects of LED in the realm of supplementary lighting on plants[J]. Light & Lighting, 2008, 32(2): 41－45. (in Chinese with English abstract)

[3]靳志勇，王碩碩，劉娜，等. 不同補(bǔ)光時(shí)間和方式對設(shè)施大蒜鱗莖膨大和品質(zhì)的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2014，41(12)：2411－2418. Jin Zhiyong, Wang Shuoshuo, Liu Na, et al. Effect of different light supplement time and method on bulbing enlargement and nutritional quality of greenhouse-grown garlic[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2014, 41(12): 2411－2418. (in Chinese with English abstract)

[4]黃薪歷，鄒志榮，高垣美智子，等. 不同生長階段補(bǔ)充紅藍(lán)光對生菜生長與品質(zhì)的影響[J]. 北方園藝，2017，41(24)：89－95. Huang Xinli, Zou Zhirong, Takagaki Michiko, et al. Effects of supplemental red and blue lights during different production stages on lettuce growth and quality[J]. Northern Horticulture, 2017, 41(24): 89－95. (in Chinese with English abstract)

[5]崔曉輝，郭小鷗，孫天宇，等. LED補(bǔ)光對薄皮甜瓜幼苗生長及果實(shí)品質(zhì)的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2017，53(4)：657－667. Cui Xiaohui, Guo Xiao'ou, Sun Tianyu, et al. Effects of LED supplementary lighting on seedling growth and fruit quality of oriental melon[J]. Plant Physiology Journal, 2017, 53(4): 657－667. (in Chinese with English abstract)

[6]馬維源，劉光基，張延安，等. 弱光對不同甜椒品種生長發(fā)育的影響[J]. 中國蔬菜，2009，1(20)：55－58. Ma Weiyuan, Liu Guangji, Zhang Yan'an, et al. Effects of low light on the growth and development of different sweet pepper varieties[J]. China Vegetables, 2009, 1(20): 55－58. (in Chinese with English abstract)

[7]張子鵬，溫健新，黃愛政，等. LED燈補(bǔ)光對溫室甜椒產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44(29)：24－25. Zhang Zipeng, Wen Jianxin, Huang Aizheng, et al. Effects of LED Supplementary lighting on the yield and quality of pimiento in greenhouse[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2016, 44(29): 24－25. (in Chinese with English abstract)

[8]傅國海，楊其長，劉文科. LED補(bǔ)光和根區(qū)加溫對日光溫室起壟內(nèi)嵌式基質(zhì)栽培甜椒生長及產(chǎn)量的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，25(2)：230－238. Fu Guohai, Yang Qichang, Liu Wenke. Effect of LED supplemental lighting and root zone heating on growth and yield of soil ridged substrate-embedded sweet pepper in solar greenhouses in China[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2017, 25(2): 230－238. (in Chinese with English abstract)

[9]祁娟霞，韋峰，董艷，等. 不同補(bǔ)光時(shí)間對溫室番茄生長發(fā)育的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44(8)：245－248. Qi Juanxia, Wei Feng, Dong Yan, et al. Effect of different duration of supplemental illumination on growth of tomato in sunlight greenhouse[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2016, 44(8): 245－248. (in Chinese with English abstract)

[10]吳根良，鄭積榮，李許可. 不同LED光源對設(shè)施越冬辣椒果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的影響[J]. 浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，31(2)：246－253. Wu Genliang, Zheng Jirong, Li Xuke. Effect of different LED sources on the quality and yield of over wintering pepper in the greenhouse[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(2): 246－253. (in Chinese with English abstract)

[11]吳根良，鄭積榮，李許可. 不同 LED 光源對設(shè)施越冬辣椒光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，25(6)：1272－1278. Wu Genliang, Zheng Jirong, Li Xuke. Effect of different LED light quality treatment on photosynthesis and chlorophyll fluorescence parameters of overwinter pepper in greenhouse[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2013, 25(6): 1272－1278. (in Chinese with English abstract)

[12]蘇天星. 光質(zhì)對溫室甜椒生長的影響機(jī)理及模擬研究[D]. 南京：南京信息工程大學(xué)，2011. Su Tianxing. The Effect of Light Quality on the Growth of Sweet Pepper in Greenhouse and Simulation Model[D]. Nanjing: Nanjing University of Information Science & Technology, 2011. (in Chinese with English abstract)

[13]李巖，文蓮蓮，焦娟，等. 不同轉(zhuǎn)紅光棚膜對甜椒光合特性及果實(shí)品質(zhì)的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2017，53(12)：2147－2156. Li Yan, Wen Lianlian, Jiao Juan, et al. Effects of different turning red light films on photosynthetic characteristics and fruit quality of sweet pepper[J]. Plant Physiology Journal, 2017, 53(12): 2147－2156. (in Chinese with English abstract)

[14]閆曉花，郁繼華，頡建明. 補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對黃瓜幼苗生長及根系活力的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2016，30(6)：1211－1217. Yan Xiaohua, Yu Jihua, Jie Jianming. Effects of supplemental light quality and durations of illumination on growth and root activity of cucumber seedling[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2016, 30(6): 1211－1217. (in Chinese with English abstract)

[15]申寶營，李毅念，趙三琴，等. 暗期補(bǔ)光對黃瓜幼苗形態(tài)調(diào)節(jié)效果及綜合評價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(22)：201－208. Shen Baoying, Li Yinian, Zhao Sanqin, et al. Effect of dark period lighting regulation on cucumber seedling morphology and comprehensive evaluation analysis and comprehensive evaluation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(22): 201－208. (in Chinese with English abstract)

[16]錢舒婷. 不同補(bǔ)光燈對設(shè)施草莓、番茄光合生長及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2018. Qian Shuting. Effects of Different Supplemental Lighting on Photosynthesis, Growth, Yield and Quality of Strawberry and Tomato in Greenhouse[D]. Yangling: Northwest A & F University, 2018. (in Chinese with English abstract)

[17]蒲高斌，劉世琦，劉磊，等. 不同光質(zhì)對番茄幼苗生長和生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2005，32(3)：420－425. Pu Gaobin, Liu Shiqi, Liu Lei, et al. Effects of different light qualities on growth and physiological characteristics of tomato seedlings[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2005, 32(3): 420－425. (in Chinese with English abstract)

[18]張克坤，劉鳳之，王孝娣，等. 不同光質(zhì)補(bǔ)光對促早栽培‘瑞都香玉’葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2017，28(1)：115－126. Zhang Kekun, Liu Fengzhi, Wang Xiaodi, et al. Effects of supplementary light with different wavelengths on fruit quality of‘Ruidu Xiangyu’grape under promoted cultivation[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2017, 28(1): 115－126. (in Chinese with English abstract)

[19]劉浩，孫景生，段愛旺，等. 基于AutoCAD軟件確定番茄與青椒葉面積的簡易方法[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25(5)：287－293. Liu Hao, Sun Jingsheng, Duan Aiwang, et al. Simple model for tomato and green pepper leaf area based on AutoCAD software[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2009, 25(5): 287－293. (in Chinese with English abstract)

[20]李合生. 植物生理生化試驗(yàn)原理及技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2002.

[21]范曉丹，劉飛，王衍安，等. 不同蘋果砧木對缺鋅脅迫的耐性評價(jià)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，26(10)：3045－3052. Fan Xiaodan, Liu Fei, Wang Yan'an, et al. Evaluation of zinc deficiency tolerance in different kinds of apple rootstocks[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(10): 3045－3052. (in Chinese with English abstract)

[22]王春萍，張世才，雷開榮，等. 辣椒苗期耐低氮指標(biāo)與評價(jià)方法研究[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2017，44(12)：2318－2326. Wang Chunping, Zhang Shicai, Lei Kairong, et al. Studies of Indexes and evaluation of low nitrogen tolerance of pepper at seedling stage[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2017, 44(12): 2318－2326. (in Chinese with English abstract)

[23]何蔚，陳丹艷，胡曉婷，等. 不同光周期與光質(zhì)配比對番茄植株生長發(fā)育的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2018，27(4)：562－570. He Wei, Chen Danyan, Hu Xiaoting, et al. Effect of different photoperiods and photo flux rations of red and blue LEDs on growth and development of tomato plants[J]. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2018, 27(4): 562－570. (in Chinese with English abstract)

[24]田發(fā)明，米慶華，孫娜，等. 不同顏色棚膜對甜椒生物量積累及養(yǎng)分吸收分配的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，46(4)：487－490. Tian Faming, Mi Qinghua, Sun Na, et al. Effects of different color films on biomass accumulation, nutrient uptake and distribution of sweet pepper[J]. Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science Edition ), 2015, 46(4): 487－490. (in Chinese with English abstract)

[25]楊再強(qiáng)，趙翔，蘇天星，等. 光質(zhì)對溫室甜椒干物質(zhì)生產(chǎn)和分配指數(shù)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2012，31(5)：1117－1122. Yang Zaiqiang, Zhao Xiang, Su Tianxing, et al. Effects of light quality on dry matter production and partitioning index of greenhouse sweet pepper[J]. Chinese Journal of Ecology, 2012, 31(5): 1117－1122. (in Chinese with English abstract)

[26]崔瑾，馬志虎，徐志剛，等. 不同光質(zhì)補(bǔ)光對黃瓜，辣椒和番茄幼苗生長及生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2009，36(5)：663－670. Cui Jin, Ma Zhihu, Xu Zhigang, et al. Effects of supplemental lighting with different light qualities on growth and physiological characteristics of cucumber, pepper and tomato seedlings[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2009, 36(5): 663－670. (in Chinese with English abstract)

[27]李雅旻，鄭胤建，譚星，等. 不同光質(zhì)補(bǔ)光對番茄，黃瓜幼苗生長的影響[J]. 照明工程學(xué)報(bào)，2016，27(5)：68－71. Li Yamin, Zheng Yinjian, Tan Xing, et al. Effects of different led supplemental lighting on growth of tomato and cucumber seedlings[J]. China Illuminating Engineering Journal, 2016, 27(5): 68－71. (in Chinese with English abstract)

[28]倪紀(jì)恒，陳學(xué)好，陳春宏，等. 補(bǔ)充不同光質(zhì)對溫室黃瓜生長發(fā)育、光合和前期產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42(7)：2615－2623. Ni Jiheng, Chen Xuehao, Chen Chunhong, et al. Effects of supplemental different light qualities on growth, photosynthesis, biomass partition and early yield of greenhouse cucumber[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(7): 2615－2623. (in Chinese with English abstract)

[29]王芳，高芳云，呂順，等. 不同比例紅藍(lán) LED 燈對蔬菜育苗的補(bǔ)光效應(yīng)[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)，2015，36(8)：1398－1402. Wang Fang, Gao Fangyun, Lü Shun, et al. Supplementing Light Effects of light emitting diodes(LEDs)on vegetable seedling[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2015, 36(8): 1398－1402. (in Chinese with English abstract)

[30]陳嫻，劉世琦，孟凡魯，等. 不同光質(zhì)對韭菜生長及光合特性的影響[J]. 中國蔬菜，2012，1(8)：45－50. Chen Xian, Liu Shiqi, Meng Fanlu, et al. Effects of light qualities on growth and photosynthetic characteristics of Chinese chive[J]. China Vegetables, 2012, 1(8): 45－50. (in Chinese with English abstract)

[31]鄔奇，蘇娜娜，崔瑾. LED光質(zhì)補(bǔ)光對番茄幼苗生長及光合特性和抗氧化酶的影響[J]. 北方園藝，2013，37(21)：59－63. Wu Qi, Su Nana, Cui Jin. Effects of LED light quality on growth vitality, photosynthetic performance and antioxidant enzymatic activity of tomato seedlings[J]. Northern Horticulture, 2013, 37(21): 59－63. (in Chinese with English abstract)

[32]高波，楊振超，李萬青，等. 3種不同LED光質(zhì)配比對芹菜生長和品質(zhì)的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，24(12)：125－132. Gao Bo, Yang Zhenchao, Li Wanqing, et al. Effects of three different red and blue LED light ratio on growth and quality of celery[J]. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2015, 24(12): 125－132. (in Chinese with English abstract)

[33]臧春石，韓金星，趙鳳穎，等. 補(bǔ)光對冬春茬溫室黃瓜植株長勢及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J]. 北方園藝，2014，38(23)：39－40. Zang Chunshi, Han Jinxing, Zhao Fengying, et al. Effects of fill lighting on the plants growth, yield and quality of winter-spring greenhouse cucumber[J]. Northern Horticulture, 2014, 38(23): 39－40. (in Chinese with English abstract)

[34]閆文凱，張雅婷，張玉琪，等. LED株間補(bǔ)光對日光溫室番茄產(chǎn)量及光合作用的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2018，46(7)：132－138. Yan Wenkai, Zhang Yating, Zhang Yuqi, et al. Effects of LED interlighting on yield and photosynthesis of tomato in solar greenhouse[J]. Journal of Northwest A&F University(Natural Science Edition. ), 2018, 46(7): 132－138. (in Chinese with English abstract)

[35]田發(fā)明. 光環(huán)境對甜椒生長產(chǎn)量及生理代謝的影響[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013. Tian Faming. Effects of Light Environment on Growth, Yield and Physiological Metabolism of Sweet Pepper (L. )[D]. Tai’an: Shandong Agricultural University. 2013. (in Chinese with English abstract)

[36]張歡，章麗麗，李薇，等. 不同光周期紅光對油葵芽苗菜生長和品質(zhì)的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2012，39(2)：297－304. Zhang Huan, Zhang Lili, Li Wei, et al. Effects of photoperiod under red LED on growth and quality of sunflower sprouts[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2012, 39(2): 297－304. (in Chinese with English abstract)

[37]張立偉，劉世琦，張自坤，等. 不同光質(zhì)對豌豆苗品質(zhì)的動(dòng)態(tài)影響[J]. 北方園藝，2010，34(8)：4－7. Zhang Liwei, Liu Shiqi, Zhang Zikun, et al. Dynamic effects of different light qualities on pea quality[J]. Northern Horticulture, 2010, 34(8): 4－7. (in Chinese with English abstract)

[38]周華，劉淑娟，王碧琴，等. 不同波長LED光源對生菜生長和品質(zhì)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，31(2)：429－433. Zhou Hua, Liu Shujuan, Wang Biqin, et al. Growth and quality of lettuce exposed to LED lighting with different wavelengths[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences, 2015, 31(2): 429－433. (in Chinese with English abstract)

[39]孫娜，魏珉，李巖，等. 光質(zhì)對番茄幼苗碳氮代謝及相關(guān)酶活性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2016，43(1)：80－88. Sun Na, Wei Min, Li Yan, et al. Effects of light quality on carbon and nitrogen metabolism and enzyme activities in tomato seedlings[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2016, 43(1): 80－88. (in Chinese with English abstract)

[40]李慧敏，陸曉民. 不同光質(zhì)對甘藍(lán)型油菜幼苗的生長和生理特性的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2015，35(11)：2251－2257. Li Huimin, Lu Xiaomin. Growth and physiological characteristics of rapeseed seedlings under different light quality[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2015, 35(11): 2251－2257. (in Chinese with English abstract)

[41]周福君，翟瑩，魏源，等. 不同光質(zhì)對韭菜各茬生長及營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，48(11)：52－62. Zhou Fujun, Zhai Ying, Wei Yuan, et al. Effect of LED source on growth and nutritional quality of Chinese chive in different cutting stages[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2017, 48(11): 52－62. (in Chinese with English abstract)

[42]陳強(qiáng)，劉世琦，張自坤，等. 不同LED光源對番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色期品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(5)：156－161. Chen Qiang, Liu Shiqi, Zhang Zikun, et al. Effect of different light emitting diode sources on tomato fruit quality during color-changed period[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2009, 25(5): 156－161. (in Chinese with English abstract)

[43]聞婧，楊其長，魏靈玲，等. 不同紅藍(lán)LED組合光源對葉用萵苣光合特性和品質(zhì)的影響及節(jié)能評價(jià)[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2011，38(4)：761－769. Wen Jing, Yang Qichang, Wei Lingling, et al. Influence of combined lighting with different red and blue LED on photosynthetic characteristics and quality of lettuce and evaluation of energy consumption[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2011, 38(4): 761－769. (in Chinese with English abstract)

[44]李巖，王麗偉，文蓮蓮，等. 紅藍(lán)光質(zhì)對轉(zhuǎn)色期間番茄果實(shí)主要品質(zhì)的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2017，44(12)：2372－2382. Li Yan, Wang Liwei, Wen Lianlian, et al. Effects of red and blue light qualities on main fruit quality of tomato during color-turning period[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2017, 44(12): 2372－2382. (in Chinese with English abstract)

[45]陳瑤，史盼盼，萬治成，等. LED夜間補(bǔ)光對生菜形態(tài)特征和營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，21(6)：36－39. Chen Yao, Shi Panpan, Wan Zhicheng, et al. Effects of LED fill light at night on morphology and nutritional quality of lettuce[J]. Journal of Hebei Agricultural Sciences, 2017, 21(6): 36－39. (in Chinese with English abstract)

[46]祁娟霞，韋峰，董艷，等. 不同補(bǔ)光時(shí)間對日光溫室甜瓜生長發(fā)育的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28(6)：979. Qi Juanxia, Wei Feng, Dong Yan, et al. Effect of different duration of supplemental illumination on growth of melon in sunlight greenhouse[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2016, 28(6): 979. (in Chinese with English abstract)

[47]韋峰. 不同光質(zhì)及補(bǔ)光時(shí)間對幾種蔬菜生長的影響[D]. 銀川：寧夏大學(xué)，2015. Wei Feng. Effects of Different Light Qualities and Different Supplementary Lighting Time on the Growth of Several Kind of Vegetables[D]. Yinchuan: Ningxia University. 2015. (in Chinese with English abstract)

Effects of spectrum and duration of supplemental illumination on growth, yield and fruit quality of greenhouse sweet pepper

Duan Qingqing, Zhang Luqi, Zhang Zikun, Wang Jingjing, Chang Peipei, Zhang Hongyong, He Hongjun※

(253015,)

The objective of this paper is to experimentally study the optimal spectrum and duration of illumination in regulating yield and quality of sweet pepper (L.) grown in greenhouse. The cultivar of 'Aodaili' was used as the model plantand LED was used as the light source. We compared nine combinations of three light durations (2h, 18:00-20:00; 4h, 18:00- 22:00 and 8h, 18:00-02:00) and three light spectra measured with red (R) : blue (B) ratio at 2:1 (2R1B); 4:1, (4R1B), and 8:1 (8R1B); without supplemental light served as the control (CK). In each treatment, we measured the growth, yield and fruit quality of the sweet pepper. Results showed that the diameter of the canopy, soluble proteins, soluble sugar, and Vitamin C under 2R1B for 2h were the highest, increasing by 24.6%, 33.8%, 15.2% and 29.9%, respectively, compared to those in the CK. Nitrate content and acid-sugar ratio under 2R1B for 8h were the lowest, reduced by 19.4% and 27.0% respectively, compared to that in the CK. The dry biomass of the shoot and whole plant in 4R1B for 2h were the highest, increasing by 58.4% and 62.4% respectively, compared to that in the CK. In contrast, the fresh weight of the shoot and whole plant under 8R1B for 8h were the highest, increasing 55.1% and48.9%, respectively, compared to that under the CK. Compared to those under the CK, the leaf area, fruit number and single plant yield under 4R1B for 8h increased by 32.4%, 37.9% and 47.2%, respectively. The SPAD, acid-sugar ratio and output-input ratio of the pepper under 8R1B for 2h increased significantly compared with that in CK, while no significant differences were found in the soluble proteins, soluble sugar, Vitamin C and nitrate content between them. These results revealed that the duration and spectrum of the supplemental light had a combined impact on growth, yield and fruit quality of sweet pepper at significant level. Supplemental lighting increased fruit number, single plant yield, soluble proteins, soluble sugar, titratable acid, Vitamin C, nitrate content, acid-sugar ratio. We used electricity consumption to analyze the effect of spectrum and duration of light on plant growth, based on the fuzzy membership function. The best three treatments calculated by the method are in the order of 8R1B for 2h > 4R1B for 8h > 8R1B for 8h. In summary, the optimal supplemental lighting for the greenhouse sweet pepper is 8R1B for 2h. The results presented in this paper has implications for using supplemental lighting to improve green peppers production in greenhouse.

greenhouse; light quality; sweet pepper; LED supplementary lighting; yield; quality

段青青，張祿祺，張自坤，王靜靜，常培培，張洪勇，賀洪軍. 補(bǔ)光時(shí)間及光質(zhì)對溫室甜椒生長及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(24)：213－222. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026 http://www.tcsae.org

Duan Qingqing, Zhang Luqi, Zhang Zikun, Wang Jingjing, Chang Peipei, Zhang Hongyong, He Hongjun. Effects of spectrum and duration of supplemental illumination on growth, yield and fruit quality of greenhouse sweet pepper[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(24): 213－222. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026 http://www.tcsae.org

2019-01-29

2019-12-05

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金（CARS-24-G-12）；山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)基金（SDAIT-05-03）；山東省引進(jìn)國外智力成果示范推廣項(xiàng)目-有機(jī)蔬菜標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)集成及產(chǎn)業(yè)化示范

段青青，博士，主要從事設(shè)施環(huán)境調(diào)控與園藝植物栽培生理方面的研究。Email：dqqsjtu@163.com

賀洪軍，推廣研究員，主要從事園藝植物栽培育種與設(shè)施環(huán)境調(diào)控方面的研究。Email：hhj9666@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.026

S311；S626

A

1002-6819(2019)-24-0213-10