不同LED光質及延時補光時間對番茄育苗的影響_王東升.pdf

王東升 黃忠陽 陳莉莉 等 不同 光質及延時補光時間對番茄育苗的影響 江蘇農業(yè)科學 不同 光質及延時補光時間對番茄育苗的影響 王東升 黃忠陽 陳莉莉 吳旭東 劉慶葉 胡衛(wèi)叢 王 蓓 趙文瑜 張艷雙 張宗俊 李偉明 南京農業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院 江蘇南京 南京市蔬菜科學研究所 江蘇南京 摘要 為探明不同光質及補光時間對番茄育苗的影響 選擇世紀紅冠番茄作為供試作物 分析不同 光質 自 然光 藍光 紅光 紅藍 紅藍 和紅藍 以及延長補光時間 對番茄生長 植株質量 根系特性 壯苗指數(shù)等指標的影響 結果表明 除自然光外不同光質在光照 的番茄株高明顯高于光照 的處理 光照 處理 紅藍 對株高的促進效果最好 達到 其次是紅藍 處理 株高達到 均高于單色光 隨著光照時間的延長 番茄莖粗呈現(xiàn)增大的趨勢 光照 處理中 紅藍混合光番茄莖粗均高于單色光 不同光照時 間對番茄重量的影響依次為 光照 條件下 與其他光質相比 紅藍 對植株鮮重和干重的影響 均呈現(xiàn)最強促進趨勢 光照 條件下 紅藍 壯苗指數(shù)最高 達到 其次是紅藍 為 均顯著高 于自然光 紅光和藍光處理 主成分分析結果表明 在光照 條件下 藍光和紅藍 對番茄育苗的影響優(yōu)于其他 光質 在光照 條件下 均是紅藍 和紅藍 對番茄育苗的影響優(yōu)于其他光質 綜上所述 在實際番茄育 苗過程中 可以選擇紅藍 混合光和光照 用以提升番茄幼苗質量 關鍵詞 光質 補光時間 番茄育苗 壯苗指數(shù) 主成分分析 中圖分類號 文獻標志碼 文章編號 收稿日期 基金項目 江蘇省重點實驗室開放基金 編號 年南京市公益性服務體系項目 作者簡介 王東升 男 山西陽泉人 博士 正高級農藝師 主 要從事蔬菜生產(chǎn)及土肥技術研究 通信作者 李偉明 博士 高級農藝師 主要從事土壤肥料相關研究 番茄是全球范圍內栽培面積最廣 消費量最大 的蔬菜作物品種 其中 我國是世界上番茄生產(chǎn)和 消費的最大國家 近年來 隨著人們生活水平的 不斷提升 對番茄的需求量也呈現(xiàn)逐年增加的趨 勢 因此 培育高品質番茄苗被認為是番茄高效生 產(chǎn)的基礎 隨著現(xiàn)代設施栽培的不斷發(fā)展 育苗 產(chǎn)業(yè)有了長足的發(fā)展 小作坊式的育苗方式逐漸被 取代 工廠化育苗方式正成為主流的模式 為推動 蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)的提檔升級提供技術保障 然而 在我國南方早春集約化育苗時段 普遍 存在陰雨天過多 或者白天日照時間偏短 光照強 度不夠且溫度較低的現(xiàn)象 這種情況極易導致蔬菜 幼苗出現(xiàn)徒長或者營養(yǎng)不良的問題 為有效緩解 這一現(xiàn)象 合理的人工補光被認為是有效提升育苗 質量的重要方法 光源 作為一種冷光源 在用于作物補光方面具有非常大 的潛力 有研究表明 紅光可以有效控制植株節(jié) 間的過度生長和提高光合作用 同時具有提高作物 抗逆性等作用 藍光則可以有效控制幼苗莖的伸 長 同時可以促進氣孔開放 提高葉綠素含量以及 促進根系發(fā)育 紅光 藍光按比例配合使用 能夠 促進植物的光合作用 促進干物質積累 提高作物 營養(yǎng)品質 綜上所述 補光技術已經(jīng)成為蔬菜育苗領 域研究的一個熱點 但不同光質的 選擇及組合 優(yōu)化方面還需進一步研究 另外 延長補光的 時間也不是很明確 如果一味的延長補光 育苗成 本則會出現(xiàn)大幅度地升高 因此 本研究選擇番茄 幼苗作為對象 探究不同 光質和不同延長補光 時間對幼苗生長的影響 篩選出最優(yōu)的培育壯苗的 光質組合和最適合的延長補光時間 以期為 補光在番茄集約化育苗中的應用提供理論和 實踐指導 材料與方法 供試材料 供試 光源由南京銘偉溫室工程有限公司 生產(chǎn) 光源為 的長方形光板 試 驗補光光質為白光 紅光和藍光 通過電腦遠程控 江蘇農業(yè)科學 年第 卷第 期 制 分別得到不同光質的 組合光 供試番茄 選擇世紀紅冠作為供試作物 種子 購于南京金盛達種子有限公司 供試基質 育苗基質購于淮安柴米河農業(yè)科技 股份有限公司 試驗地點 試驗地點為南京市蔬菜科學研究所橫溪科技 園 號玻璃溫室 試驗設計 不同光質組合試驗共設置 個處理 分別 是 自然光處理 將 光質 設定為白 光 藍光處理 將 光質 設定為藍光 紅光處理 將 光質 設定為紅光 紅藍 處理 將 紅光光質設定為 光強 藍光光質設定為 光強 紅藍 處理 將 紅光光質設定為 光強 藍光光質設定為 光強 紅藍 處理 將 紅光光質 設定為 光強 藍光光質設定為 光強 不同 延長補光時間的試驗共設置 個處 理 分別是 補光 處理 在番茄幼苗 葉 心 時開始延時補光 每天延時補光 連續(xù)補光 補光 處理 在番茄幼 苗 葉 心時開始延時補光 每天延時補光 連續(xù)補光 補光 處 理 在番茄幼苗 葉 心時開始延時補光 每天延時 補光 連續(xù)補光 每個處理設定 次重復 每個重復種植 顆番 茄苗 每種光源相距 各處理間安裝反光膜 防 止不同光源之間相互干擾 幼苗的培養(yǎng)條件為白 天溫度 夜間溫度 待幼苗長 至 葉 心時 通過破壞性采樣測定指標 測定項目和方法 生長指標 株高 測定植株根基部至生長點 的距離 莖粗 用游標卡尺測量第 張葉下方莖的 直徑 值 用 型手持葉綠素儀測定生 長點 次生長點葉片的 值 根系形態(tài)參數(shù) 每個處理選擇長勢均勻的 植株 用水將根系清洗干凈 采用 根系 專用掃描儀進行根系圖像掃描 用 根系 分析軟件對根系形態(tài)參數(shù)進行分析 植株重量 將植株整體進行清洗 并用吸水 紙擦去多余的水分 隨后用剪刀將植株地下部和地 上部分離 用天平稱取地上部和地下部的鮮重 干 重采用烘干法測定 將地上部和地下部樣品放入烘 箱中 殺青 于 烘干 至恒重 后稱重 計算公式 壯苗指數(shù) 莖粗 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 結果與分析 不同處理對番茄幼苗生長指標的影響 如圖 所示 從株高數(shù)據(jù)可以看出 除自然光處 理外 不同光質在光照 的番茄株高明顯高 于光照 的處理 光照 處理 紅藍 和紅 藍 的光質株高促進效果最為明顯 株高分別達 到 顯著高于其他處理 光照 處 理 紅藍 對株高的促進效果最好 達到 其次是紅藍 處理 達到 均高 于單色光 從番茄莖粗數(shù)據(jù)可以看出 隨著光照時 間的延長 番茄莖粗呈現(xiàn)增大的趨勢 光照 處 理 紅藍 植株莖粗最大 達到 光照 的處理中 各光質對番茄莖粗的影響沒有顯著 性差異 光照 處理 紅藍 紅藍 和紅 藍 處理的莖粗均高于自然光 紅光和藍光處 理 且顯著高于自然光和藍光 從植株 值數(shù) 據(jù)可以看出 光照條件下 各光質對 值 的影響不明顯 沒有達到顯著性差異 在 的光 照條件下 自然光處理 值最高 達到 紅 藍 處理的 值最小 為 顯著低于除 紅藍 以外的其他處理 不同處理對番茄幼苗重量的影響 從表 可以看出 不同光照時間對番茄重量的 影響依次為 光照 條件下 各 處理對地上部鮮重 整株鮮重 地上部干重 地下部 干重 整株干重均沒有顯著性影響 光照 條件 下 紅藍混合光與單色光相比 對地上部鮮重 地下 部鮮重 整株鮮重 地上部干重和整株干重整體呈 現(xiàn)增加的趨勢 光照 條件下 與其他光質相比 紅藍 對植株鮮重和干重的影響均呈現(xiàn)最強促 進趨勢 從根分配率數(shù)據(jù)看 在不同光照時間和不 同光質條件下 根分配率均沒有太大的變化 不同處理對番茄壯苗指數(shù)的影響 由圖 可知 在不同光照條件下 紅藍 紅 藍 和紅藍 處理的壯苗指數(shù)均高于單色 江蘇農業(yè)科學 年第 卷第 期 表 不同處理對番茄幼苗重量的影響 光照時間 光質類型 地上部鮮重 地下部鮮重 整株鮮重 地上部干重 地下部干重 整株重 根分配率 白 紅 藍 紅藍 紅藍 紅藍 白 紅 藍 紅藍 紅藍 紅藍 白 紅 藍 紅藍 紅藍 紅藍 注 表中數(shù)據(jù)均為 個重復的平均值 同欄同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著 表 同 光 光照 條件下 紅藍 壯苗指數(shù)最高 達 到 自然光處理最低 為 紅藍 處 理壯苗指數(shù)顯著高于自然光 紅光和藍光處理 光照 條件下 紅藍 壯苗指數(shù)最 江蘇農業(yè)科學 年第 卷第 期 高 達到 其次是紅藍 處理 為 均 顯著高于自然光 紅光和藍光處理 光 照 條件下 紅藍 壯苗指數(shù)最高 達到 其次是紅藍 為 均顯著高于自然 光 紅光和藍光處理 不同處理對番茄根系特性的影響 由表 可知 不同光質條件下 光照 對 根系特性的影響明顯高于光照 處理 在光照 條件下 藍光處理根長最長 達到 不 同光質對根系其他特性均沒有顯著性差異 在光 照 條件下 紅藍 處理對根長和根表面積 影響最大 分別達到 和 顯著高 于紅藍 和自然光處理 自然光處理根系的平均 直徑最大 紅藍 處理的根系總根尖數(shù) 分枝數(shù) 和交叉數(shù)促進效果最好 在光照 條件下 不同 光質對根長 根表面積 根投影面積和分枝數(shù)影響 不大 自然光處理根系平均直徑最大 達到 紅藍 總根尖數(shù)最多 達到 個 株 紅藍 對根系交叉數(shù)影響最大 達到 個 株 表 不同處理對根系形態(tài)參數(shù)的影響 光照時間光源根長 根表面積 平均直徑 根投影面積 總根尖數(shù) 個 株 分枝數(shù) 個 株 交叉數(shù) 個 株 自然光 紅光 藍光 紅藍 紅藍 紅藍 自然光 紅光 藍光 紅藍 紅藍 紅藍 自然光 紅光 藍光 紅藍 紅藍 紅藍 不同光質處理對番茄育苗的主成分分析 對不同處理條件下番茄幼苗生長和根系形態(tài) 變化的 個指標進行主成分分析 結果如表 表 所示 從表 可以看出 光照 條件下 提取到 個主成分 累計方差貢獻率達到 從表 數(shù)據(jù)可知 光照 條件下主成分 主要是綜合了 株高 全株鮮重 根長 根表面積平均直徑 根投影 面積 分枝數(shù) 交叉數(shù)等指標 主成分 主要綜合了 莖粗 地下部鮮重和壯苗指數(shù)等指標 主成分 主要 綜合了地下部干重和根分配率等指標 使用 軟件將數(shù)據(jù)進行標準化 根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣 表 可得到 個主成分的得分函數(shù)表達式 江蘇農業(yè)科學 年第 卷第 期 從表 可以看出 光照 條件下 提取到 個主成分 累計方差貢獻率達到 從表 數(shù)據(jù)可知 光照 條件下主成分 主要是綜合了 株高 值 地下部鮮重 全株鮮重 地上部干 重 地下部干重 全株干重 根分配率等指標 主成 分 主要綜合了根長 根表面積 根投影面積和分枝 數(shù)等指標 主成分 主要綜合了莖粗等指標 使用 軟件將數(shù)據(jù)標準化 根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣 表 可得到 個主成分的得分函數(shù)表達式 從表 可以看出 光照 條件下 提取到 個主成分 累計方差貢獻率達到 從表 數(shù)據(jù)可知 光照 條件下主成分 主要是綜合了 株高 莖粗 地上部鮮重 地下部鮮重 全株鮮重 地 上部干重 地下部干重 全株干重 壯苗指數(shù) 根長 根表面積 分枝數(shù) 交叉數(shù)等指標 主成分 主要綜 合了根分配率等指標 主成分 主要綜合了根平均 直徑等指標 使用 軟件將數(shù)據(jù)標準化 根據(jù)成 分得分系數(shù)矩陣 表 可得到 個主成分的得分函 數(shù)表達式 表 總解釋方差 不同光照時間 成份 初始特征值提取平方和載入 合計方差貢獻率 累計方差貢獻率 合計方差貢獻率 累計方差貢獻率 以主成分對應的方差貢獻率為權重 可得到綜 合評價函數(shù) 光照 時 光照 時 光照 時 江蘇農業(yè)科學 年第 卷第 期 表 主成分載荷矩陣 指標 載荷 株高 莖粗 值 地上部鮮重 地下部鮮重 全株鮮重 地上部干重 地下部干重 全株干重 壯苗指數(shù) 根分配率 根長 根表面積 平均直徑 根投影面積 總根尖數(shù) 分枝數(shù) 交叉數(shù) 表 主成分得分系數(shù)矩陣 指標 得分系數(shù) 株高 莖粗 值 地上部鮮重 地下部鮮重 全株鮮重 地上部干重 地下部干重 全株重 壯苗指數(shù) 根分配率 根長 根表面積 平均直徑 根投影面積 總根尖數(shù) 分枝數(shù) 交叉數(shù) 江蘇農業(yè)科學 年第 卷第 期 根據(jù)主成分綜合得分模型 計算出不同光照條 件下不同光質對番茄育苗的綜合得分值和排序如 表 所示 從表中可以看出 在光照 條件下 藍 光和紅藍 對番茄育苗的影響優(yōu)于其它光質 在 光照 和 條件下 均是紅藍 和紅藍 對番茄育苗的影響優(yōu)于其他光質 表 不同光質對番茄育苗影響的綜合評價 不同光照時間 不同光質 主成分得分總得分 排序 自然光 紅光 藍光 紅藍 紅藍 紅藍 自然光 紅光 藍光 紅藍 紅藍 紅藍 自然光 紅光 藍光 紅藍 紅藍 紅藍 討論 不同光質對幼苗形態(tài)指標的影響 光照環(huán)境是蔬菜育苗環(huán)節(jié)中重要的調控因素 作物的葉綠素在藍光區(qū)和紅光區(qū)可以達到吸收峰 值 為有效提升育苗的質量 人工補光光源以紅光 和藍光為主 在本研究中 從作物株高 莖粗 的數(shù)據(jù)可以得出 紅光和藍光確實可以提高番茄的 株高和莖粗 尤其是在補光 的條件下 紅藍 光質對幼苗株高 莖粗的促進效果更好 李雪等研 究發(fā)現(xiàn) 紅光對黃瓜幼苗生長有明顯的促進效果 且隨著紅光強度的不斷增加 對作物株高的促進效 果越發(fā)明顯 李金苗等研究了紅藍不同比例光 質對幼苗生長的影響 也得到類似的結論 不同光 質對幼苗綜合效應優(yōu)劣順序為紅藍光 藍光 紅 光 但并不意味著單色光源強度越大越好 本研 究發(fā)現(xiàn) 紅藍光質配合補光的效果較單純藍光或紅 光對株高 莖粗的影響更好 在光照 條件下 紅藍 紅藍 和紅藍 的株高較紅光處 理分別增加了 和 在光照 條件下 紅藍 紅藍 和紅藍 的株 高較紅光處理分別增加了 光照 的處理植株株高要明顯高于 光照 的處理 這主要是因為光照減少的情況下 植株生長會受到抑制 莖也會變得較細 減少同化 物質的積累 不同光質對幼苗重量及壯苗指數(shù)的影響 只有適當?shù)脑鰪姽庹諒姸?延長光照時間 才 能有利于植株生物量的生長 提高壯苗指數(shù) 本研 究中 隨著光照時間的延長 作物地上部鮮重 地下 部鮮重和全株鮮重均呈現(xiàn)增加的趨勢 且紅藍 紅藍 和紅藍 的光質較單純紅光和 藍光對作物鮮重的促進效果更為明顯 說明紅藍 混合 光質能很好地促進作物有機物質的積累 胡紹泉在研究不同光質對百合生長的影響中 也得 到紅藍組合光質可以明顯提高百合的干物質積累 且隨著光照時間的延長 干物質積累效果更好 壯苗指數(shù)是衡量秧苗健壯的重要指標 本研究 中 光照 條件下 紅藍 的壯苗指數(shù)最大 而 隨著光照時間的延長 光照 條件下 均是紅 江蘇農業(yè)科學 年第 卷第 期 藍 處理的幼苗壯苗指數(shù)最大 表明紅藍 是對幼苗生長最優(yōu)的光質配比 不同光質對幼苗根系特性的影響 根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要器官 植物 根系的健壯直接影響到植株的生長發(fā)育 健壯的根 系可以顯著促進地上部器官的生長 根長反映 了植物吸收水分和養(yǎng)分的能力 根系表面積則是反 映根系與外部環(huán)境接觸的重要指標之一 也是決定 根系吸收能力的重要因子之一 根系的表面積和體 積直接反映了根系的生長發(fā)育狀況 本研究中 光照 番茄根長 根表面積和總根尖數(shù)明顯 要大于光照 的處理 而光照時間一定的前提下 與單色光相比 紅藍混合光質具有促進根系生長的 潛力 但差異性不是太明顯 表明不同光質的光在 促進根系生長發(fā)育過程中 作用不是很明顯 但隨 著補光時間的延長 根系整體會呈現(xiàn)逐漸增強的趨 勢 對增加作物吸水 吸肥能力有明顯的促進效果 對于提高育苗質量也發(fā)揮重要作用 因此 在育苗 過程中可以延長補光的時間 不同處理對番茄育苗的綜合評價 通過主成分分析 可以將不同處理對番茄育苗 影響的所有相關指標進行綜合分析 評價得出最優(yōu) 組合 在本研究中 光照 的條件下 分別 提取到了 個主成分 主成分的累計方差貢獻 率也全部大于 表明所提取到的主成分可以代 替各生長 根系形態(tài) 壯苗指數(shù)等指標來綜合評價 不同光質對育苗的影響 光照 時 單純藍光對 繁育番茄壯苗是最優(yōu)的選擇 而隨著光照時間的延 長 紅藍 和紅藍 則更加適合補光的光質 選擇 結合生長指標 質量指標 根系特性 壯苗指 數(shù)以及主成分分析結果等參數(shù) 光照 和紅藍 的光質可以作為番茄育苗的最佳組合 結論 綜上所述 與自然光處理相比 紅藍 混合 光可以明顯提高番茄株高 莖粗 地上部鮮重 地下 部鮮重以及壯苗指數(shù) 補光 可以顯著促進根 長 根表面積以及總根尖數(shù)等指標的增加 有效提 升幼苗吸收水分和養(yǎng)分的能力 因此 實際番茄育 苗中 可以選擇紅藍 混合光和光照 用以 提升番茄幼苗質量 參考文獻 曹金強 柴阿麗 謝學文 等 李寶聚博士診病手記 九十九 番茄花葉病毒對番茄莖部和果實危害嚴重 中國蔬菜 李 穎 余松峻 余朝閣 設施番茄秧苗徒長發(fā)生原因及解決措 施 新農業(yè) 史宣杰 蔡毓新 馬 凱 等 番茄工廠化育苗技術規(guī)程 中 國瓜菜 施先鋒 梁 歡 祝菊紅 等 武漢市蔬菜工廠化育苗產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 問題及對策 中國瓜菜 李 東 郭偉玲 尹 飛 植物補光系統(tǒng)控制研究進展 照明工程學報 王佳淇 韋曉桐 何瑩鈺 等 補光系統(tǒng)對設施園藝作物的 影響 浙江農業(yè)科學 張 云 呂鎮(zhèn)城 徐良雄 等 紅藍光對植物生長發(fā)育和光合 特性影響的研究進展 惠州學院學報 劉 洋 張 悅 蔡尚宸 等 補光對新六號苦苣品質的試 驗研究 農業(yè)工程技術 苗妍秀 陳青云 曲 梅 等 黃瓜紅藍光質育苗對其定植后生 長 光合特性以及產(chǎn)量的影響 園藝學報 李鳳華 介元芬 吳幗秀 等 紅藍綠 不同光質對西瓜和甜 瓜幼苗質量的影響 中國蔬菜 于鵬澎 宋金修 蔡 瑋 等 夜間 補光光照度和補光時間 對番茄種苗質量的影響 江蘇農業(yè)學報 李 雪 趙士文 張冠智 等 添加不同強度的遠紅光對黃瓜幼 苗生長及光合作用的影響 中國農業(yè)大學學報 李金苗 羅天宇 劉 瑋 等 光質對猴樟幼苗生長和光合 特性的影響 安徽農業(yè)大學學報 艾星梅 黃美娟 黃海泉 連續(xù)弱光下水楊酸對重瓣百合 開花前后光合特性及生長的影響 河南農業(yè)科學 胡紹泉 不同光質及補光時間對東方百合生長及生理特性的影 響 杭州 浙江大學 夏新發(fā) 王 飛 劉松年 等 鉀肥水平對不同類型西瓜嫁接苗 生長的影響 蔬菜 李 龍 李超男 毛新國 等 作物根系表型鑒定評價方法的現(xiàn) 狀與展望 中國農業(yè)科學 杜婭丹 無土栽培番茄對不同氮肥形態(tài)和濃度的響應 楊 凌 西北農林科技大學 江蘇農業(yè)科學 年第 卷第 期