夜间补照绿光对设施番茄光合特性及品质产量的影响_胡莉.pdf
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1、 收稿日期:2022-07-24 基金项目:宁夏回族自治区中央引导地方科技发展专项(2021FRD05018)资助。作者简介:胡 莉,硕士研究生。E-mail:*通信作者:李建设,教授,博士生导师。E-mail: 安徽农业大学学报,2023,50(3):429-436 Journal of Anhui Agricultural University DOI 10.13610/ki.1672-352x.20230625.012 网络出版时间:2023-06-26 15:37:34 URL https:/ 夜间补照绿光对设施番茄光合特性及品质产量的影响 胡 莉,李建设*,高艳明,曹 豪(宁夏大学农
2、学院,银川 750021)摘 要:为了探究不同绿光补光模式对番茄光合特性、品质和产量的影响,并为建立设施生产中的夜间绿光补光措施提供有利理论参考,以京采 8 号鲜食中果型番茄品种为试材,设置两种试验因素:E1 为补光时期(T:全生育期补光;A:成株期补光;S:苗期补光);E2 为补光强度(L1:81 molm-2 s-1;L2:54 molm-2 s-1;L3:27 molm-2 s-1),共 10 个处理,包括 CK(不设置补光)、TL1、TL2、TL3、AL1、AL2、AL3、SL1、SL2 和 SL3。结果表明:较 CK,TL1、TL2 和 AL1 处理株高、茎粗和叶面积、茎、叶干重显著
3、增加;TL1、AL1 处理净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著增加;SL3 处理胞间 CO2浓度显著高于其他处理;TL1AL3 处理叶绿素 b、类胡萝素、叶绿素a+b、叶绿素a/b 含量、植物景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶和植物转酮醇酶含量显著增加;TL1、TL2、AL1 和AL2 处理叶氮含量显著增加。果实品质方面,相较于CK,TL1AL3 处理 Vc、可溶性糖和可溶性固形物显著上升,硝酸盐含量显著降低;TL3 和 AL2处理显著提高番茄产量,增幅达24.3%和 23.9%。对所有测定指标进行 VIKORAISM 综合评价,发现 AL1 处理表现最好,其次为 TL1 处理。因此,建议用 81 m
4、olm-2 s-1夜间绿光在成株期对番茄进行补光,促进光合作用,改善果实品质。关键词:设施番茄;绿光;夜间补光;光合特性;品质产量 中图分类号:S641.2 文献标识码:A 文章编号:1672-352X(2023)03-0429-08 Effects of supplemental green light at night on photosynthetic characteristics,quality and yield of greenhouse tomato HU Li,LI Jianshe,GAO Yanming,CAO Hao(College of Agriculture,Ning
5、xia University,Yinchuan 750021)Abstract:In order to explore the effects of different green light supplemental lighting modes on the photosyn-thetic characteristics,quality and yield of tomato,and provide a favorable theoretical reference for the establishment of night green light supplemental lighti
6、ng measures in facility production,this experiment used Jingcai No.8 fresh medium-fruit tomato variety as the test material,and set up two test factors:E1,supplemental lighting period(T:whole growth period lighting;A:light supplement at the adult stage;S:light supplement at the seedling stage);E2,li
7、ght intensity(L1:81 molm-2 s-1;L2:54 molm-2 s-1;L3:27 molm-2 s-1),including 10 treatments:CK(without supplementary light),TL1,TL2,TL3,AL1,AL2,AL3,SL1,SL2 and SL3.The results showed that the plant height,stem diameter,leaf area,stem and leaf dry weight of TL1,TL2 and AL1 increased significantly as co
8、mpared with CK.The net photosynthetic rate,transpiration rate and stomatal conductance of TL1 and AL1 treat-ments increased significantly,and the intercellular CO2 concentration in SL3 treatment was significantly higher than that in other treatments.The contents of chlorophyll b,carotenoids,chloroph
9、yll a+b,chlorophyll a/b,sedoheptu-lose-1,7-bisphosphatase and transketolase were significantly increased in TL1-AL3 treatments;the leaf nitrogen content in TL1,TL2,AL1 and AL2 treatments increased significantly.In terms of fruit quality,compared with CK,Vc,soluble sugar and soluble solids in TL1-AL3
10、 treatments increased significantly,while the nitrate content de-creased significantly.TL3 and AL2 treatments significantly increased the tomato yield by 24.3%and 23.9%,respec-tively.VIKOR-AISM comprehensive evaluation of all measured indicators showed that AL1 treatment performed best,followed by T
11、L1 treatment.Therefore,it was recommended that 81 molm-2 s-1 night time green light was used to supplement tomato at the adult stage to promote the photosynthesis and improve the fruit quality.430 安 徽 农 业 大 学 学 报 2023 年 Key words:greenhouse tomato;green light;night lighting;photosynthetic characteri
12、stics;quality and yield 对于农业设施生产来说,调控光照环境因素已成为农业生产提高蔬菜产量和质量的第一途径,如何通过合理调控设施内光环境来满足人们的需求已显得尤为重要。但不同光质在植物生长过程中的作用存在差异,且作用机理复杂,阐明不同光质的作用是精准补光与调控的先决条件。目前已有研究证明绿光补光能引发植物生长具体而必需的响应,参与植物光合作用并影响其光合作用能力,对于园艺作物生长及品质形成具有潜在有益作用。有研究表明绿光补光能够提高黄瓜的茎粗、株高1,扩大叶面积2,降低比叶重3,缓解干旱诱导的植物生长下降4,显著改善番茄幼苗根分配率5,促进番茄幼苗根系再生6。绿光能够提高
13、叶片光合特性7,较红光和蓝光,绿光更能透入植物冠层,底叶可利用透射绿光进行光合作用,降低老化及遮荫对底叶光合作用的影响8,增加叶片中叶绿素 a、b 含量5,提高下部叶片光合作用效率9,继而增加全株生物量10。绿光对提高果实品质有潜在作用。一些学者认为,添加绿光能促进生菜营养品质的提高,改善生菜的口感11,有利于提高蕹菜根中可溶性蛋白和茎中 Vc 的含量12,并能提高草莓中可溶性固形物的含量及可溶性糖的含量,促进马铃薯微型薯中有机物质的积累13,增加莴苣抗坏血酸含量14。红蓝光中高比例的绿光还能够提高水培菠菜的产量15。植物对绿光的生理反应及其效应目前多集中于植株幼苗期,但对成株期在夜间只用单一
14、绿光进行补光栽培对番茄的影响尚鲜见研究。为明确夜间单一绿光对番茄生长和品质的影响,并研究绿光是否可以独立作用于番茄,基于前人的研究成果,本研究以具有不同补光模式的绿光作为夜间补光光源,探究不同补光模式对设施番茄光合特性及品质产量的影响效果,为建立设施生产中的夜间绿光补光措施提供理论参考。1 材料与方法 1.1 试验材料 该试验在宁夏贺兰产业园一号日光温室开展,试验时间为 2021 年 711 月。选用京采 8 号鲜食中果型番茄幼苗为试材,番茄幼苗由宁夏天缘种业有限公司进行育苗。本试验采用基质栽培箱栽培方式,栽培箱长、宽、高分别为 100、50 和 30 cm。光源采用 T100-35W-绿光
15、LED 灯泡,由杭州小太阳农业科技有限公司生产研发。1.2 试验设计 本试验共设置 2 个试验因素。E1:补光时期,共 3 个水平,包括 T(全生育期补光:即苗期两叶一心开始补光至定植,定植后继续补光至拉秧结束);A(成株期补光:苗期不补光,定植后开始补光至拉秧结束);S(苗期补光:幼苗两叶一心开始补光至定植前,定植后不补光)。E2:补光强度共 3有个水平,包括 L1(81 molm-2 s-1);L2(54 molm-2 s-1);L3(27 molm-2 s-1)。每次补光时长6 h(0:00 6:00),补光间隔为 72 h(3 天 1 次),以不补光 CK 为对照,通过调节灯与植物冠层
16、的距离设置光强,具体见表 1。每个处理种植 6 个栽培箱,每个栽培箱种植 4 株,安装两根滴灌带,采用日本园试配方 1/2 剂量营养液进行灌溉。各处理栽培管理均一致。表 1 不同处理补光方案 Table 1 Different light supplement schemes 处理 补光时期 补光强度/(molm-2 s-1)补光灯高 度/cm CK TL1 全生育期补光 81 37 TL2 全生育期补光 54 46 TL3 全生育期补光 27 70 AL1 成株期补光 81 37 AL2 成株期补光 54 46 AL3 成株期补光 27 70 SL1 苗期补光 81 37 SL2 苗期补光
17、54 46 SL3 苗期补光 27 70 1.3 测定指标及方法 1.3.1 番茄生长指标的测定 盛果期每个处理随机选取灯下补光植株 4 株,用卷尺测量从植物基部到生长点顶部的植物高度,用卡尺测量子叶节下 1 cm的茎粗。叶面积按吴远藩所述积方程式计算16。将植物分别在 80 下烘 72 h,并称量每个部分的重量,即干重。1.3.2 叶片光合指标的测定 盛果期在天气晴朗的上午 10:00 时,利用 LI-6800 便携式光合测定系统(LICOR,美国)测定番茄叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)。光合色素用打孔浸泡法测量。按照其酶联免疫分析试剂盒
18、使用说明书进行测定植物 Rubisco 活化酶(RCA)、植物果糖 1,6 二磷酸酶(FBPase)、植物景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)、植物转酮醇酶(TK)等的含量,叶氮含量用凯氏定氮仪进行测定。50 卷 3 期 胡 莉等:夜间补照绿光对设施番茄光合特性及品质产量的影响 431 1.3.3 番茄品质指标的测定 在盛果期每个处理随机摘取第二穗果 4 个,Vc 含量、可溶性总糖量、硝酸盐含量、有机酸含量和可溶性固形物含量分别用钼蓝比色法、蒽酮比色法、水杨酸比色法、NaOH 滴定法和数显糖度计测定17,糖酸比=可溶性糖/有机酸。1.3.4 番茄产量的测定 以小区为单位,测定第 1至第
19、 5 穗果番茄产量,统计果实个数,测单果重,将小区产量折合成 667 m2产量。1.4 数据处理与统计分析 利用 SPSS 20.0 进行差异显著性分析(LSD 法,P 0.05),Origin 2018 进行数据处理及图表绘制。2 结果与分析 2.1 夜间补照绿光对番茄生长发育及干物质积累的影响 如图 1 所示:相较于 CK,TL1TL3、AL1AL3 处理株高显著增加,SL1SL3 处理株高和茎粗显著降低,TL1、TL2 和 AL1 处理茎粗和叶面积显著增加,SL1 和 SL3 处理叶面积显著下降。除 TL1处理根干重显著高于 CK 外,其他处理较 CK 无显著差异。TL1、TL2、AL1
20、 处理叶干重较 CK 显著增加,SL1、SL3 处理叶干重显著下降。TL1、TL2 及AL1AL3 处理较 CK 茎干重显著增加,其他处理较 CK 无显著差异。综上所述,全生育期和成株期进行夜间绿光补光可显著提高番茄的株高,对茎粗、叶面积和茎干重增加也有一定的促进效果,苗期补光则相反。2.2 夜间补照绿光对番茄叶片光合能力的影响 如表 2 所示:Tr方面,除 TL1、AL1 处理显著高于CK 外,其他处理间无显著差异。较CK,TL1TL3和 AL1 处理 Pn显著提高了 16.34%45%,其他处理较 CK 无显著差异。SL3 处理 Ci显著高于其他处理,较 CK 显著增加了 22%。Gs方面
21、,TL1、TL2及 AL1AL3 处理较 CK 显著增加,其中 TL1 增幅最大,为 73%;SL2 处理较 CK 显著下降 7.6%,其他处理较 CK 无显著差异。综上所述,全生育期及成株期进行夜间绿光补光能够提高番茄叶片的 Pn及 Gs,但对 Tr及 Ci浓度影响较小,苗期夜间绿光补光较 CK 光合能力较差。不同字母为 0.05 水平上的显著性差异,下同。图 1 夜间补照绿光对番茄生长发育及干物质积累的影响 Figure 1 Effects of supplemental green light at night on the growth and dry matter accumulat
22、ion of tomato 2.3 夜间补照绿光对番茄叶片光合色素及含氮量的影响 如图 2 所示:与 CK 叶绿素 a 含量相比,TL1处理显著增加,SL1 处理显著下降;除 SL1SL3处理外,与 CK 相比,其他处理明显增加了叶绿素 b 的含量;类胡萝卜素方面,除 AL3 和 SL1 处432 安 徽 农 业 大 学 学 报 2023 年 理与 CK 无显著差异外,其他处理显著增加;SL1、SL3 处理较 CK 叶绿素总量无显著差异,其他处理显著增加,其中,TL1 处理增幅最大;TL1TL3 及 AL1AL3 处理较 CK 叶绿素 a/b 显著增加。叶氮含量方面,TL1、TL2、AL1 和
23、 AL2 处理较 CK 显著增加,SL3 处理显著下降。综上所述,全生育期和成株期进行夜间绿光补光可显著提高番茄叶片的叶绿素 b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素 a/b 含量,对叶氮含量的增加也有一定的促进效果,但苗期补光较 CK 差异不明显。表 2 夜间补照绿光对番茄叶片光合能力的影响 Table 2 Effects of supplemental green light at night on photosynthetic capacity of tomato leaves 处理 蒸腾速率/(mmol m-s-1)净光合速率/(mol m-s-1)胞间 CO2浓度/(mol mol-1)气孔
24、导度/(mol m-s-1)CK 4.93 0.37b 5.26 0.16de 424.36 36.34bc 0.52 0.02ef TL1 7.74 0.62a 7.63 0.16a 341.68 11.23cd 0.71 0.01b TL2 6.33 0.81ab 6.34 0.03b 390.47 18.14bc 0.68 0.00bc TL3 6.43 0.70ab 6.12 0.04bc 347.76 23.40cd 0.54 0.02de AL1 7.63 0.33a 6.59 0.24b 271.21 22.43d 0.90 0.01a AL2 6.56 0.60ab 5.71
25、0.11cd 365.60 5.63c 0.66 0.01c AL3 6.00 0.64ab 5.54 0.16de 365.77 4.30c 0.57 0.02d SL1 6.21 1.34ab 5.42 0.20de 381.9 3.07bc 0.53 0.02ef SL2 4.22 0.69b 5.49 0.21de 455.05 57.22ab 0.48 0.00g SL3 4.58 0.31b 5.07 0.03e 517.75 29.93a 0.49 0.00fg 图 2 夜间补照绿光对番茄叶片光合色素及含氮量的影响 Figure 2 Effects of supplemental
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