增施CO2和補光對番茄生長和果實品質的影響.pdf

書書書北方園藝（）： ·研究論文 ·第一作者簡介 ：李慧霞 （），女 ，博士 ，助理研究員 ，現主要從事設施無土栽培等研究工作 。：責任作者 ：張志強 （），男 ，本科 ，農藝師 ，現主要從事蔬菜栽培等研究工作 。：基金項目 ：內蒙古自治區(qū)科技重大專項資助項目（）；內蒙古自治區(qū)科技計劃資助項目（，）。收稿日期 ：增施和補光對番茄生長和果實品質的影響李 慧 霞 ，尚 春 明 ，楊瑞 ，呂 福 虎 ，高 振 江 ，張 志 強（包頭市農牧業(yè)科學研究院 ，內蒙古 包頭）摘要 ：以大果番茄 “”為試驗材料 ，設人工增施至 （ ±）·、補光、以及增施和補光 （增施（ ±）·和補光）互作個處理 ，以自然條件下為對照 ，研究設施內增施和補光對番茄生長 、光合特性 、產量和果實品質的影響 ，以期為北方冬春季設施栽培高產 、高品質番茄提供技術參考 。結果表明 ：補光 （）、增施（）和補光增施處理 （）下株高 、莖粗和葉片數均大于對照 。處理下凈光合速率 （）、番茄單果質量 、果實橫縱莖最大 ，產量顯著高于其它處理 。各處理對番茄可溶性固形物含量影響不顯著 ，但補光處理顯著降低番茄果實的含酸量 ，增加糖酸比 。綜上所述 ，補光和增施同時處理可顯著促進番茄生長和凈光合速率的提高 ，提高產量和改善品質 。關鍵詞 ：；補光 ；生長 ；光合特性 ；品質中圖分類號 ： 文獻標識碼 ： 文章編號 ：（）番茄 （ ）是世界上栽培面積最廣的設施蔬菜之一，其在設施內的生長和產量對環(huán)境有很強的依賴性 。在北方設施蔬菜生產中 ，一般是在秋冬或是冬春季節(jié) ，此時光照時間較短 、光線較弱 ，同時植株間和葉片間的相互遮掩也使其處于相對的弱光環(huán)境；此外 ，由于設施自身密閉性的特點 ，作物經常處于嚴重的虧缺狀態(tài) ，這些因素都成為作物光合作用和產量提高的主要限制因素。光和是作物進行物質代謝和能量代謝的基礎 ，影響著光合產物的積累及產量和品質的形成 。在設施內利用人工光源和增施是保證植株正常生長和促進高產的有效途徑 。針對如何改善設施環(huán)境中的弱光和虧缺條件 ，促進植物生長 、產量和品質的提高 ，前人進行了大量研究。研究表明增施能夠提高葉片的光合速率和抑制光呼吸作用 ，張振花等發(fā)現增加提高了番茄葉片光合色素含量 、凈光合速率 ，提高胞間利用能力 ，有利于番茄產量和品質的提高及減少病蟲害的發(fā)生 。黃丹丹等和李寧等研究發(fā)現可以促進番茄等果菜類蔬菜的花芽分化 ，降低雌花節(jié)位 ，提高坐果率 ，加快果實生長速度 。光敏感與光環(huán)境中的光質 、光強 、光向及光周期 ，通過存在于植物體中的光受體 ，對作物產生一系列的影響 ，并最終影響其生長代謝。關于補光對作物生長和產量品質的影響 ，以及提高其抗逆性等方面的研究國內外已有許多報道 ，研究表明補光在番茄、黃瓜、草莓等蔬菜產量和品質的提高上起到了積極作用 。但也有研究表明補光對作物沒有顯著的影響或只是季節(jié)性的影響 ，說明通過人工補光或是自然光所獲得的日累積光量 （ ，）受作物品種 、光源 、光密度等的影響 ，此外 ，環(huán)境因素如溫度 、濕度 、等也起到一定作用 。補光的條件下 ，增施促進光合作用能進一步提高干物質量 ，這可能是增施與補光互相作用的結果。以往大部分試驗只針對補充不同濃度或不同光強 光質補光等單因素進行試驗 ，少部分試驗雖然針對增施和補光復合處理試驗 ，也僅局限在培養(yǎng)箱或是人工氣候室內進行試驗處理 。但是環(huán)境因素是一個相對復雜的外界條件 ，受設施內 、外環(huán)境如自然光照 、溫度 、濕度等的影響 。該試驗在溫室自然環(huán)境下同時增施和補光 ，研究不同處理對番茄生長 、產量 、品質等影響 ，為今后設施實踐生產提供更精準 、合理的補光和補充的理論依據和技術支持 。 材料與方法 試驗材料試驗選用番茄品種 “”，種子由南京金盛達有限公司提供 。施用采用液化鋼瓶補充 ；補光燈采用紅藍比的植物生長燈 （由內蒙古德盛禾光電科技有限公司提供 ，額定功率）進行補光 。試驗于年月底開始 ，番茄幼苗選擇生長健壯且一致的植株定植于溫室內 ，高壟單行栽培 ，行距為，株距。每個小區(qū)面積為（×），定植株番茄 。利用水肥一體化滴灌設備進行統(tǒng)一水肥管理 ，每處理均采用常規(guī)栽培管理措施 ，雙干整枝 ，定植緩苗時 ，開始補光和 或增施處理 。試驗于包頭市農牧業(yè)科學研究院院內溫室進行 。 試驗方法試驗共設個處理 ：增施至 （ ±）·（）、補 光（）、增 施（ ±）·和補光互作 （）、對照 （），每 處 理個 重 復 。試 驗 開 始 時 ，每 天：使用氣瓶補充至設定濃度 （補充在：以后開始 ，因為施放是個緩慢的過程 ，且設施內空間較大 ，到達設定濃度需要一定時間 ），其余時間不補充 ；補光處理為每天：和：，每天補光時間為。每小區(qū)用透明塑料布隔開 ，補光處理用黑色無紡布遮擋 ，避免補光和增施對各個小區(qū)的影響 。施用時關閉溫室 ，使用高精度傳感器監(jiān)測溫室含量 ，結合電磁閥和流量計實時控制氣瓶的開閉和流速 ，使各處理的含量達到設定值 。補光燈安裝距地面處 ，安裝間距為。 項目測定 日光溫室環(huán)境參數測定于晴天：，在試驗地水平面上按“”字型均勻選取個點 ，垂直面上取、個高度 ，共個點 ，使用便攜式氣體檢測儀 （型號）測量溫室濃度變化 。 生長指標測定試驗于年月開始測定 ，每處理隨機標記株生長一致的番茄 ，測定株高 、莖粗 、葉片數 ，每隔測定次取最后一次測量結果作為試驗數據 。記錄每處理始花期 。 光合特性指標測定使用（）便攜式光合儀 ，采用紅藍光葉室 ，設定光照強度為 ··，流速為·，各處理在晴天：測定番茄葉片的凈光合速率 （）、胞間二氧化碳濃度 （）、氣孔導度 （）、蒸騰速率 （）。每小區(qū)隨機挑選株健壯植株的功能葉測定 ，并計算葉片水分利用率。 結果期指標測定番茄從開始采收到結束 ，每個小區(qū)隨機選取株植株統(tǒng)計產量 ，對單果質量和產量進行統(tǒng)計 。每小區(qū)隨機選取個成熟度一致的番茄 ，用游標卡尺測定果實橫 、縱徑 ；平均單果質量 ：在第穗果實達到成熟期 ，每個小區(qū)隨機抽樣株 ，從其上取個達到商品成熟的正常果實 ，計算平均質量 ，單位為；前期商品果產量 ：始熟期后之內的商品果產量 ；商品果總產量 ：各處理實際收獲的 商 品 果 產 量 總 和 ，最 后 換 算 成 單 位 為·（）。 果實品質測定在果實成熟期 ，第穗商品成熟果實 ，選擇各處理中發(fā)育狀況一致的果實 ，取次測定的平均值作為最終品質 。其中可溶性固形物含量采用北方園藝月 （上 ）型號手持折射儀測定 ；果實酸度總酸含量及糖酸比采用型號手持式糖酸測定儀測定 。 數據分析采用 軟件對數據進行方差分析 ，利用法進行單因素方差分析 。圖 表 中不同字母表示水平下差異顯著 ，采用 軟件作圖 。 結果與分析 設施內各環(huán)境要素變化溫室 內 不 同 處 理 各濃 度 變 化 見 圖。：之前各處理濃度變化不大 ，：和處理開始增施至設定值 ，并維持在 ·左右 ，隨著番茄葉片光合作用的加強 ，濃度逐漸降低 。和處理下濃度在：以后開始下降到正常大氣濃 度 以 下 ，最 低 達 到·和·，：以后各處理濃度緩慢升高 。圖 溫室內不同處理 濃度變化 增施和補光對溫室番茄生長的影響各處理株高 、莖粗和葉片數均大于對照 （表）。其中 ，和處理株高顯著大于處理 ，表明補光處理促進番茄株高增加 。和處理下 ，莖粗最大 ，說明增施促進莖粗的增加 ，但是補光條件下莖粗增加不明顯 。補光和增施各處理顯著增加葉片數 。和處理下始花期提前 ，增施可促進番茄提早開花周 。表 增施 和補光對溫室番茄生長的影響 處理株高莖粗 葉片數 始花期 （月日 ） 注 ：同列不同字母表示處理間差異顯著 （），下同 。： ， 增施和補光對生長變化的影響見圖，株高和葉片數各處理前期變化不明顯 ，各處理后期顯著大于對照 。處理后期株高變化表現為，且和處理顯著大于對照 ；補光和增施各處理前期葉片數變化不明顯 ，后期各處理顯著大于對照 ，但是處理之間變化不顯著 ；處理開始后各處理莖粗均大于對照 ，且隨著處理時間的延長增加明顯 ，但是補光和增施處理之間變化不明顯 。 增施和補光對溫室番茄光合作用的影響增施和補光對溫室番茄光合速率的影響見表。處理下凈光合速率 （）最大 ，在不增施條件下補光對凈光合速率和胞間濃度 （）影響不顯著 。補光條件下 ，降低了番茄的氣孔導度和蒸騰速率 ，增施處理最大 ，顯著高于其它處理 。 第 期北方園藝圖 增施 和補光對溫室番茄生長變化的影響 表 增施 和補光對溫室番茄光合作用的影響 處理凈光合速率 （） （··）氣孔導度 （） （··）胞間 濃度 （） （··）蒸騰速率 （） （··）水分利用率 （） （·） 增施和補光對溫室番茄產量的影響增施和補光對溫室番茄產量的影響見表，增施和補光處理 （）顯著增加番茄單果質量 、果實橫縱徑 ，且前期產量和總產量最大 ，前期產量和總產量分別比對照增加和。和處理前期產量和總產量之間差異不顯著 。表 增施 和補光對溫室番茄產量的影響 處理單果質量 橫徑 縱徑 前期商品果產量 （·（）商品果總產量 （·（） 增施和補光對溫室番茄果實品質的影響各處理對番茄可溶性固形物含量影響不顯著（圖），但是補光處理 （）顯著降低番茄果實的含酸量 ，從而增加糖酸比 ，提高番茄口感 。 討論和光照是植物光合作用必不可少的原料 ，合理的補光配合恰當的濃度是緩解北方北方園藝月 （上 ）圖 增施 和補光對溫室番茄果實品質的影響 冬季因霧霾和雨雪天造成的光照不足 、作物產量和品質降低的重要途徑 。研究表明 ，增施和補充能顯著提高番茄的株高 、莖粗 、干鮮質量 ，促進營養(yǎng)元素的吸收 ，進而促進作物產量的提高，。該試驗中增施和補光互作條件下 ，株高 、莖粗 、葉片數和產量均顯著高于對照 ，始花期提前 。增施比補光處理始花期提前周 ，而補光比處理顯著增加番茄株高 ，說明增施有利于加快果實的開花速度 ，提高番茄前期產量 ，且增施補光處理互作的效果更加明顯 。但也有研究表明補光處理對番茄生長和產量影響不顯著 ，且光合產物積累量和果實發(fā)育并不隨光強的增強而增加 ，這可能是不同作物光吸收峰所對應的波長 、補光燈安裝的位置 、補光時間及環(huán)境因子之間互相作用的結果。此外 ，通過延長補光時間 ，適當降低補光光照強度 ，以獲取更經濟節(jié)能的日光照量 ，是降低補光成本 、提高光效 、推進現代補光應用技術的重要途徑。大部分研究表明濃度升高使植物凈光合速率 、胞間濃度和水分利用率增加 ，葉片氣孔導度和蒸騰速率降低 ，進而提高產量。該試驗增施提高了番茄葉片凈光合速率 、胞間濃度和水分利用率 ，且與補光互作下 ，凈光合速率和水分利用率增加作用更顯著 。但該試驗補光處理下沒有提高番茄凈光合速率 、胞間濃度和蒸騰速率 ，也許是低光強補光下 ，光合有效輻射日積累量不足導致 。番茄果實的糖酸比被認為是決定番茄果實口感好壞的關鍵指標之一，通常紅光下生長的植物碳水化合物含量較高 ，有利于轉色期番茄果實的可溶性糖及有機酸含量的提高 ，可能是由于光質的改變誘導了光敏色素對蔗糖代謝酶的調控 ，促進了與蔗糖代謝相關酶活性的提高 ，使光合產物更多地分配到番茄果實中。該試驗在補光和 或增施處理下 ，可溶性固形物含量變化均不顯著 ，但是補光顯著降低了番茄果實的含酸量 ，從而增加了糖酸比 ，提高番茄品質 。由于作物生長受外界因素 （作物 、溫度 、光照等 ）的影響較大 ，且農業(yè)生產過程人為因素影響較為復雜 ，所以針對番茄在不同生長季節(jié)下補光和增施對其產量和品質的研究需要進一步深入試驗 。參考文獻 ， ， ， （ ） 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