不同LED光质及延时补光时间对番茄育苗的影响_王东升.pdf

王东升 黄忠阳 陈莉莉 等 不同 光质及延时补光时间对番茄育苗的影响 江苏农业科学 不同 光质及延时补光时间对番茄育苗的影响 王东升 黄忠阳 陈莉莉 吴旭东 刘庆叶 胡卫丛 王 蓓 赵文瑜 张艳双 张宗俊 李伟明 南京农业大学资源与环境科学学院 江苏南京 南京市蔬菜科学研究所 江苏南京 摘要 为探明不同光质及补光时间对番茄育苗的影响 选择世纪红冠番茄作为供试作物 分析不同 光质 自 然光 蓝光 红光 红蓝 红蓝 和红蓝 以及延长补光时间 对番茄生长 植株质量 根系特性 壮苗指数等指标的影响 结果表明 除自然光外不同光质在光照 的番茄株高明显高于光照 的处理 光照 处理 红蓝 对株高的促进效果最好 达到 其次是红蓝 处理 株高达到 均高于单色光 随着光照时间的延长 番茄茎粗呈现增大的趋势 光照 处理中 红蓝混合光番茄茎粗均高于单色光 不同光照时 间对番茄重量的影响依次为 光照 条件下 与其他光质相比 红蓝 对植株鲜重和干重的影响 均呈现最强促进趋势 光照 条件下 红蓝 壮苗指数最高 达到 其次是红蓝 为 均显著高 于自然光 红光和蓝光处理 主成分分析结果表明 在光照 条件下 蓝光和红蓝 对番茄育苗的影响优于其他 光质 在光照 条件下 均是红蓝 和红蓝 对番茄育苗的影响优于其他光质 综上所述 在实际番茄育 苗过程中 可以选择红蓝 混合光和光照 用以提升番茄幼苗质量 关键词 光质 补光时间 番茄育苗 壮苗指数 主成分分析 中图分类号 文献标志码 文章编号 收稿日期 基金项目 江苏省重点实验室开放基金 编号 年南京市公益性服务体系项目 作者简介 王东升 男 山西阳泉人 博士 正高级农艺师 主 要从事蔬菜生产及土肥技术研究 通信作者 李伟明 博士 高级农艺师 主要从事土壤肥料相关研究 番茄是全球范围内栽培面积最广 消费量最大 的蔬菜作物品种 其中 我国是世界上番茄生产和 消费的最大国家 近年来 随着人们生活水平的 不断提升 对番茄的需求量也呈现逐年增加的趋 势 因此 培育高品质番茄苗被认为是番茄高效生 产的基础 随着现代设施栽培的不断发展 育苗 产业有了长足的发展 小作坊式的育苗方式逐渐被 取代 工厂化育苗方式正成为主流的模式 为推动 蔬菜育苗产业的提档升级提供技术保障 然而 在我国南方早春集约化育苗时段 普遍 存在阴雨天过多 或者白天日照时间偏短 光照强 度不够且温度较低的现象 这种情况极易导致蔬菜 幼苗出现徒长或者营养不良的问题 为有效缓解 这一现象 合理的人工补光被认为是有效提升育苗 质量的重要方法 光源 作为一种冷光源 在用于作物补光方面具有非常大 的潜力 有研究表明 红光可以有效控制植株节 间的过度生长和提高光合作用 同时具有提高作物 抗逆性等作用 蓝光则可以有效控制幼苗茎的伸 长 同时可以促进气孔开放 提高叶绿素含量以及 促进根系发育 红光 蓝光按比例配合使用 能够 促进植物的光合作用 促进干物质积累 提高作物 营养品质 综上所述 补光技术已经成为蔬菜育苗领 域研究的一个热点 但不同光质的 选择及组合 优化方面还需进一步研究 另外 延长补光的 时间也不是很明确 如果一味的延长补光 育苗成 本则会出现大幅度地升高 因此 本研究选择番茄 幼苗作为对象 探究不同 光质和不同延长补光 时间对幼苗生长的影响 筛选出最优的培育壮苗的 光质组合和最适合的延长补光时间 以期为 补光在番茄集约化育苗中的应用提供理论和 实践指导 材料与方法 供试材料 供试 光源由南京铭伟温室工程有限公司 生产 光源为 的长方形光板 试 验补光光质为白光 红光和蓝光 通过电脑远程控 江苏农业科学 年第 卷第 期 制 分别得到不同光质的 组合光 供试番茄 选择世纪红冠作为供试作物 种子 购于南京金盛达种子有限公司 供试基质 育苗基质购于淮安柴米河农业科技 股份有限公司 试验地点 试验地点为南京市蔬菜科学研究所横溪科技 园 号玻璃温室 试验设计 不同光质组合试验共设置 个处理 分别 是 自然光处理 将 光质 设定为白 光 蓝光处理 将 光质 设定为蓝光 红光处理 将 光质 设定为红光 红蓝 处理 将 红光光质设定为 光强 蓝光光质设定为 光强 红蓝 处理 将 红光光质设定为 光强 蓝光光质设定为 光强 红蓝 处理 将 红光光质 设定为 光强 蓝光光质设定为 光强 不同 延长补光时间的试验共设置 个处 理 分别是 补光 处理 在番茄幼苗 叶 心 时开始延时补光 每天延时补光 连续补光 补光 处理 在番茄幼 苗 叶 心时开始延时补光 每天延时补光 连续补光 补光 处 理 在番茄幼苗 叶 心时开始延时补光 每天延时 补光 连续补光 每个处理设定 次重复 每个重复种植 颗番 茄苗 每种光源相距 各处理间安装反光膜 防 止不同光源之间相互干扰 幼苗的培养条件为白 天温度 夜间温度 待幼苗长 至 叶 心时 通过破坏性采样测定指标 测定项目和方法 生长指标 株高 测定植株根基部至生长点 的距离 茎粗 用游标卡尺测量第 张叶下方茎的 直径 值 用 型手持叶绿素仪测定生 长点 次生长点叶片的 值 根系形态参数 每个处理选择长势均匀的 植株 用水将根系清洗干净 采用 根系 专用扫描仪进行根系图像扫描 用 根系 分析软件对根系形态参数进行分析 植株重量 将植株整体进行清洗 并用吸水 纸擦去多余的水分 随后用剪刀将植株地下部和地 上部分离 用天平称取地上部和地下部的鲜重 干 重采用烘干法测定 将地上部和地下部样品放入烘 箱中 杀青 于 烘干 至恒重 后称重 计算公式 壮苗指数 茎粗 株高 地下 部干重 地上部干重 全株干重 根分配率 地下 部干重 全株干重 结果与分析 不同处理对番茄幼苗生长指标的影响 如图 所示 从株高数据可以看出 除自然光处 理外 不同光质在光照 的番茄株高明显高 于光照 的处理 光照 处理 红蓝 和红 蓝 的光质株高促进效果最为明显 株高分别达 到 显著高于其他处理 光照 处 理 红蓝 对株高的促进效果最好 达到 其次是红蓝 处理 达到 均高 于单色光 从番茄茎粗数据可以看出 随着光照时 间的延长 番茄茎粗呈现增大的趋势 光照 处 理 红蓝 植株茎粗最大 达到 光照 的处理中 各光质对番茄茎粗的影响没有显著 性差异 光照 处理 红蓝 红蓝 和红 蓝 处理的茎粗均高于自然光 红光和蓝光处 理 且显著高于自然光和蓝光 从植株 值数 据可以看出 光照条件下 各光质对 值 的影响不明显 没有达到显著性差异 在 的光 照条件下 自然光处理 值最高 达到 红 蓝 处理的 值最小 为 显著低于除 红蓝 以外的其他处理 不同处理对番茄幼苗重量的影响 从表 可以看出 不同光照时间对番茄重量的 影响依次为 光照 条件下 各 处理对地上部鲜重 整株鲜重 地上部干重 地下部 干重 整株干重均没有显著性影响 光照 条件 下 红蓝混合光与单色光相比 对地上部鲜重 地下 部鲜重 整株鲜重 地上部干重和整株干重整体呈 现增加的趋势 光照 条件下 与其他光质相比 红蓝 对植株鲜重和干重的影响均呈现最强促 进趋势 从根分配率数据看 在不同光照时间和不 同光质条件下 根分配率均没有太大的变化 不同处理对番茄壮苗指数的影响 由图 可知 在不同光照条件下 红蓝 红 蓝 和红蓝 处理的壮苗指数均高于单色 江苏农业科学 年第 卷第 期 表 不同处理对番茄幼苗重量的影响 光照时间 光质类型 地上部鲜重 地下部鲜重 整株鲜重 地上部干重 地下部干重 整株重 根分配率 白 红 蓝 红蓝 红蓝 红蓝 白 红 蓝 红蓝 红蓝 红蓝 白 红 蓝 红蓝 红蓝 红蓝 注 表中数据均为 个重复的平均值 同栏同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 表 同 光 光照 条件下 红蓝 壮苗指数最高 达 到 自然光处理最低 为 红蓝 处 理壮苗指数显著高于自然光 红光和蓝光处理 光照 条件下 红蓝 壮苗指数最 江苏农业科学 年第 卷第 期 高 达到 其次是红蓝 处理 为 均 显著高于自然光 红光和蓝光处理 光 照 条件下 红蓝 壮苗指数最高 达到 其次是红蓝 为 均显著高于自然 光 红光和蓝光处理 不同处理对番茄根系特性的影响 由表 可知 不同光质条件下 光照 对 根系特性的影响明显高于光照 处理 在光照 条件下 蓝光处理根长最长 达到 不 同光质对根系其他特性均没有显著性差异 在光 照 条件下 红蓝 处理对根长和根表面积 影响最大 分别达到 和 显著高 于红蓝 和自然光处理 自然光处理根系的平均 直径最大 红蓝 处理的根系总根尖数 分枝数 和交叉数促进效果最好 在光照 条件下 不同 光质对根长 根表面积 根投影面积和分枝数影响 不大 自然光处理根系平均直径最大 达到 红蓝 总根尖数最多 达到 个 株 红蓝 对根系交叉数影响最大 达到 个 株 表 不同处理对根系形态参数的影响 光照时间光源根长 根表面积 平均直径 根投影面积 总根尖数 个 株 分枝数 个 株 交叉数 个 株 自然光 红光 蓝光 红蓝 红蓝 红蓝 自然光 红光 蓝光 红蓝 红蓝 红蓝 自然光 红光 蓝光 红蓝 红蓝 红蓝 不同光质处理对番茄育苗的主成分分析 对不同处理条件下番茄幼苗生长和根系形态 变化的 个指标进行主成分分析 结果如表 表 所示 从表 可以看出 光照 条件下 提取到 个主成分 累计方差贡献率达到 从表 数据可知 光照 条件下主成分 主要是综合了 株高 全株鲜重 根长 根表面积平均直径 根投影 面积 分枝数 交叉数等指标 主成分 主要综合了 茎粗 地下部鲜重和壮苗指数等指标 主成分 主要 综合了地下部干重和根分配率等指标 使用 软件将数据进行标准化 根据成分得分系数矩阵 表 可得到 个主成分的得分函数表达式 江苏农业科学 年第 卷第 期 从表 可以看出 光照 条件下 提取到 个主成分 累计方差贡献率达到 从表 数据可知 光照 条件下主成分 主要是综合了 株高 值 地下部鲜重 全株鲜重 地上部干 重 地下部干重 全株干重 根分配率等指标 主成 分 主要综合了根长 根表面积 根投影面积和分枝 数等指标 主成分 主要综合了茎粗等指标 使用 软件将数据标准化 根据成分得分系数矩阵 表 可得到 个主成分的得分函数表达式 从表 可以看出 光照 条件下 提取到 个主成分 累计方差贡献率达到 从表 数据可知 光照 条件下主成分 主要是综合了 株高 茎粗 地上部鲜重 地下部鲜重 全株鲜重 地 上部干重 地下部干重 全株干重 壮苗指数 根长 根表面积 分枝数 交叉数等指标 主成分 主要综 合了根分配率等指标 主成分 主要综合了根平均 直径等指标 使用 软件将数据标准化 根据成 分得分系数矩阵 表 可得到 个主成分的得分函 数表达式 表 总解释方差 不同光照时间 成份 初始特征值提取平方和载入 合计方差贡献率 累计方差贡献率 合计方差贡献率 累计方差贡献率 以主成分对应的方差贡献率为权重 可得到综 合评价函数 光照 时 光照 时 光照 时 江苏农业科学 年第 卷第 期 表 主成分载荷矩阵 指标 载荷 株高 茎粗 值 地上部鲜重 地下部鲜重 全株鲜重 地上部干重 地下部干重 全株干重 壮苗指数 根分配率 根长 根表面积 平均直径 根投影面积 总根尖数 分枝数 交叉数 表 主成分得分系数矩阵 指标 得分系数 株高 茎粗 值 地上部鲜重 地下部鲜重 全株鲜重 地上部干重 地下部干重 全株重 壮苗指数 根分配率 根长 根表面积 平均直径 根投影面积 总根尖数 分枝数 交叉数 江苏农业科学 年第 卷第 期 根据主成分综合得分模型 计算出不同光照条 件下不同光质对番茄育苗的综合得分值和排序如 表 所示 从表中可以看出 在光照 条件下 蓝 光和红蓝 对番茄育苗的影响优于其它光质 在 光照 和 条件下 均是红蓝 和红蓝 对番茄育苗的影响优于其他光质 表 不同光质对番茄育苗影响的综合评价 不同光照时间 不同光质 主成分得分总得分 排序 自然光 红光 蓝光 红蓝 红蓝 红蓝 自然光 红光 蓝光 红蓝 红蓝 红蓝 自然光 红光 蓝光 红蓝 红蓝 红蓝 讨论 不同光质对幼苗形态指标的影响 光照环境是蔬菜育苗环节中重要的调控因素 作物的叶绿素在蓝光区和红光区可以达到吸收峰 值 为有效提升育苗的质量 人工补光光源以红光 和蓝光为主 在本研究中 从作物株高 茎粗 的数据可以得出 红光和蓝光确实可以提高番茄的 株高和茎粗 尤其是在补光 的条件下 红蓝 光质对幼苗株高 茎粗的促进效果更好 李雪等研 究发现 红光对黄瓜幼苗生长有明显的促进效果 且随着红光强度的不断增加 对作物株高的促进效 果越发明显 李金苗等研究了红蓝不同比例光 质对幼苗生长的影响 也得到类似的结论 不同光 质对幼苗综合效应优劣顺序为红蓝光 蓝光 红 光 但并不意味着单色光源强度越大越好 本研 究发现 红蓝光质配合补光的效果较单纯蓝光或红 光对株高 茎粗的影响更好 在光照 条件下 红蓝 红蓝 和红蓝 的株高较红光处 理分别增加了 和 在光照 条件下 红蓝 红蓝 和红蓝 的株 高较红光处理分别增加了 光照 的处理植株株高要明显高于 光照 的处理 这主要是因为光照减少的情况下 植株生长会受到抑制 茎也会变得较细 减少同化 物质的积累 不同光质对幼苗重量及壮苗指数的影响 只有适当的增强光照强度 延长光照时间 才 能有利于植株生物量的生长 提高壮苗指数 本研 究中 随着光照时间的延长 作物地上部鲜重 地下 部鲜重和全株鲜重均呈现增加的趋势 且红蓝 红蓝 和红蓝 的光质较单纯红光和 蓝光对作物鲜重的促进效果更为明显 说明红蓝 混合 光质能很好地促进作物有机物质的积累 胡绍泉在研究不同光质对百合生长的影响中 也得 到红蓝组合光质可以明显提高百合的干物质积累 且随着光照时间的延长 干物质积累效果更好 壮苗指数是衡量秧苗健壮的重要指标 本研究 中 光照 条件下 红蓝 的壮苗指数最大 而 随着光照时间的延长 光照 条件下 均是红 江苏农业科学 年第 卷第 期 蓝 处理的幼苗壮苗指数最大 表明红蓝 是对幼苗生长最优的光质配比 不同光质对幼苗根系特性的影响 根系是植物吸收水分和养分的重要器官 植物 根系的健壮直接影响到植株的生长发育 健壮的根 系可以显著促进地上部器官的生长 根长反映 了植物吸收水分和养分的能力 根系表面积则是反 映根系与外部环境接触的重要指标之一 也是决定 根系吸收能力的重要因子之一 根系的表面积和体 积直接反映了根系的生长发育状况 本研究中 光照 番茄根长 根表面积和总根尖数明显 要大于光照 的处理 而光照时间一定的前提下 与单色光相比 红蓝混合光质具有促进根系生长的 潜力 但差异性不是太明显 表明不同光质的光在 促进根系生长发育过程中 作用不是很明显 但随 着补光时间的延长 根系整体会呈现逐渐增强的趋 势 对增加作物吸水 吸肥能力有明显的促进效果 对于提高育苗质量也发挥重要作用 因此 在育苗 过程中可以延长补光的时间 不同处理对番茄育苗的综合评价 通过主成分分析 可以将不同处理对番茄育苗 影响的所有相关指标进行综合分析 评价得出最优 组合 在本研究中 光照 的条件下 分别 提取到了 个主成分 主成分的累计方差贡献 率也全部大于 表明所提取到的主成分可以代 替各生长 根系形态 壮苗指数等指标来综合评价 不同光质对育苗的影响 光照 时 单纯蓝光对 繁育番茄壮苗是最优的选择 而随着光照时间的延 长 红蓝 和红蓝 则更加适合补光的光质 选择 结合生长指标 质量指标 根系特性 壮苗指 数以及主成分分析结果等参数 光照 和红蓝 的光质可以作为番茄育苗的最佳组合 结论 综上所述 与自然光处理相比 红蓝 混合 光可以明显提高番茄株高 茎粗 地上部鲜重 地下 部鲜重以及壮苗指数 补光 可以显著促进根 长 根表面积以及总根尖数等指标的增加 有效提 升幼苗吸收水分和养分的能力 因此 实际番茄育 苗中 可以选择红蓝 混合光和光照 用以 提升番茄幼苗质量 参考文献 曹金强 柴阿丽 谢学文 等 李宝聚博士诊病手记 九十九 番茄花叶病毒对番茄茎部和果实危害严重 中国蔬菜 李 颖 余松峻 余朝阁 设施番茄秧苗徒长发生原因及解决措 施 新农业 史宣杰 蔡毓新 马 凯 等 番茄工厂化育苗技术规程 中 国瓜菜 施先锋 梁 欢 祝菊红 等 武汉市蔬菜工厂化育苗产业现状 问题及对策 中国瓜菜 李 东 郭伟玲 尹 飞 植物补光系统控制研究进展 照明工程学报 王佳淇 韦晓桐 何莹钰 等 补光系统对设施园艺作物的 影响 浙江农业科学 张 云 吕镇城 徐良雄 等 红蓝光对植物生长发育和光合 特性影响的研究进展 惠州学院学报 刘 洋 张 悦 蔡尚宸 等 补光对新六号苦苣品质的试 验研究 农业工程技术 苗妍秀 陈青云 曲 梅 等 黄瓜红蓝光质育苗对其定植后生 长 光合特性以及产量的影响 园艺学报 李凤华 介元芬 吴帼秀 等 红蓝绿 不同光质对西瓜和甜 瓜幼苗质量的影响 中国蔬菜 于鹏澎 宋金修 蔡 玮 等 夜间 补光光照度和补光时间 对番茄种苗质量的影响 江苏农业学报 李 雪 赵士文 张冠智 等 添加不同强度的远红光对黄瓜幼 苗生长及光合作用的影响 中国农业大学学报 李金苗 罗天宇 刘 玮 等 光质对猴樟幼苗生长和光合 特性的影响 安徽农业大学学报 艾星梅 黄美娟 黄海泉 连续弱光下水杨酸对重瓣百合 开花前后光合特性及生长的影响 河南农业科学 胡绍泉 不同光质及补光时间对东方百合生长及生理特性的影 响 杭州 浙江大学 夏新发 王 飞 刘松年 等 钾肥水平对不同类型西瓜嫁接苗 生长的影响 蔬菜 李 龙 李超男 毛新国 等 作物根系表型鉴定评价方法的现 状与展望 中国农业科学 杜娅丹 无土栽培番茄对不同氮肥形态和浓度的响应 杨 凌 西北农林科技大学 江苏农业科学 年第 卷第 期