夜间补光时长和光强对空心菜生长的影响_彭志慧.pdf

北方园艺 （）：研究论文第一作者简介：彭志慧（），女，硕士研究生，研究方向为设施高效栽培。：责任作者：申丽霞（），女，博士，教授，现主要从事水肥资源高效利用等研究工作。：基金项目：山西省自然科学基金资助项目（）。收稿日期：夜间补光时长和光强对空心菜生长的影响彭 志 慧，申 丽 霞，李 艳 丽，侯 诗 宇，杨杰，孟涵（太原理工大学 水利科学与工程学院，山西 太原 ）摘要：以柳叶空心菜为试材，采用 全光谱灯夜间补光的方法，研究了补光时长（：）、（：）、（：）和光强 、对空心菜生长和产量的影响，以期为植物工厂夜间补光提供参考依据。结果表明：补光条件下空心菜的生长均优于不补光对照。补光时长下空心菜各生长指标均随光照强度的增大而增长；补光时长下空心菜的株高、茎粗、产量、干质量与光照强度呈正相关关系，而鲜质量、叶片数和叶面积在光强 处出现单峰；补光时长下各指标随光强的上升先升后降；光照强度 、时空心菜各生长指标随补光时长的增长而增加；光照强度 时株高、茎粗和产量在时达到最大值，鲜质量、干质量、叶片和叶面积在下取得最大值。综合来看，夜间补光和 组合处理下较适宜空心菜的生长。关键词：夜间补光；补光时长；光强；空心菜中图分类号：文献标识码：文章编号：（）蔬菜生长离不开光照这一重要因素的参与。光照强度会影响蔬菜外观形态的变化和内部激素的分泌，进而影响植株的观感和口感。光周期能够影响蔬菜作物的生长以及代谢，还会影响作物的花芽分化和生长发育等。目前，植物工厂和普通大棚采用补光灯对植物进行补光处理，一种是在植物全生育期采取补光灯照射的方法；另一种是让植物白天照射自然光，晚上进行夜间补光。研究发现，当设置的光照强度低时，水培生菜出现明显的徒长现象，茎秆和叶片细长，冠径大，地上地下部分的鲜质量也较低；当设置的光照强度高时，对生菜的生长和叶绿素的合成有抑制作 用。在 夜 间（：）补 充 弱 光（）有利于生菜的形态生长，干物质积累增加和营养品质提升。暗期补光处理后，番茄植株的株高低于不补光处理，但番茄的茎粗增加，壮苗指数提升，减轻了徒长。对水培切割再生生菜而言，夜间补光时间越长，叶片数越多，地上部及根的干鲜质量也越大。等在非 的光照周期（，）的试验下发现，适当增加光周期时长可以促进地上部干质量的积累。目前，光环境对空心菜的研究主要集中在光质、光照强度和光照时间单一变量对其的影响。刘亚男等通过研究不同 光质对空心菜白锈病和相关酶活性发现，蓝光可显著提高空心菜叶的 活性及茎各处的 活性，并且可以显著降低空心菜白锈病的发病率。关于光环境因子之间的交互作用对蔬菜的研究主要集中在生菜 上。因此，该试验基于水培模式下改变光照强度和补光时长双因素，探究对空心菜生长和产量的影响，对空心菜采取夜间补光技术，以期寻求夜间补光光照强度和补光时长双因素之间的最优组合，旨在为蔬菜工厂提供参考依据。材料与方法 试验材料供试材料为柳叶空心菜，来自临朐县园艺种苗研究所，照明设备为 全光谱植物生长灯，功率为。肥料选用无土栽培叶菜专用肥，具体成分和元素见表。试验方法试验于 年月在北京市昌平区沙帮基地日光温室大棚中进行。试验前期采用基质对种子进行育苗处理，待空心菜长至 左右移栽到管道中，一孔种植株，每个处理重复次，种植列，共 株。种植时使用定植杯和海绵加固。试 验 过 程 中 水 池 的 ，值 。试验设置补光时长和光照强度个因素，于每天：开始，每个因素设置个水平，分别为补光时长（）、（）、（），光照强度 （）、（）、（）。相同补光时长不同光照强度水平下均设置不补光试验作为对照，分别为 、。白天采用自然光照射，其它田间管理措施同常规。表无土栽培叶菜肥料配方 成分 含量 种植装置：平面管道式水培设施。该装置主要包括种植管道、支撑架、营养液循环流动系统和水池个部分。支架由钢管焊接而成，支架高度 。每个支架上方安装固定列相同规格的栽培管。管道总长 ，宽 ，一个管道上面有 个定植孔，定植孔直径为，每个定植孔之间的间距是 ，每排管道之间间距为 。补光装置：的全光谱植物生长灯。补光灯安装在空心菜上方，根据光照强度来控制安装高度及补光灯个数。光照强度采用迷你式光照度计 测量叶菜冠层处来确定。项目测定移栽 空 心 菜 后，缓 苗，于 第 天 开 始第次测量，之后每测量一次，总共测量次。试验采取破坏性取样方式，于每个处理中选择长势相似的株进行测量。产量于试验最后一次测量时测定一次。株高、茎粗测定株高为从根茎分界处到冠层顶部嫩芽处高度；茎粗以子叶下 处为准。株高采用精度为 的卷尺测量，茎粗采用精度为 的游标卡尺测量。单株鲜质量、单株干质量测定用感量为 的电子天平称取质量，记为鲜质量（株）。干质量使用烘干法，将所测的空心菜植株放入烘箱，下杀青 ，之后再在 下烘干至恒质量，称其质量，记为干质量（株）。叶片数、单叶叶面积测定叶片数：植株的所有展开叶片。单叶叶面积：每次选取叶片数相同的植株测量其最大叶片的叶长和叶宽。叶长为叶基到叶片顶尖的长度，叶宽为叶片两端边缘的最大长度。因空心菜的叶形为狭长叶形，因此参考玉米叶面积计算的修正系数来计算空心菜的叶面积。单叶叶面积叶长叶宽 。产量测定于最后一次测量时，统一收取并测定每个处理剩下 株空心菜的总质量（）。数据分析采用 和 软件进行数据分析及图表制作。结果与分析 不同补光时长和光强处理对空心菜株高的影响由表可知，空心菜株高总体增长量呈现先缓慢后快速最后又减缓的趋势，补光处理组的株北方园艺月（上）高高于不补光处理组。株高始终处于补光组处理的末位（除外），移栽后、测量时，处理株高最高，、测量时处理 成为株高最高的一组，移栽后 测量结果显示其与最低植株的株高 相差 。移栽后 各处理增长量最多，中后期测量时补光处理组显著优于各自对照，个对照之间差异不显著。空心菜生长前中期，延长补光时长和增强光照强度均对株高的生长起到促进作用。在中后期补光时长时加强光强仍然可以促进植株株高的生长，而在补光时长和下随光强增大呈现出先增高后降低的趋势。后期在光强 下补光时长时的株高相比其它补光时长处理达到最大值，为 ，分别比和多 、。不同补光时长和光强处理对空心菜茎粗的影响由表可知，前次测量，各处理之间茎粗基本无差异。移栽后、测量时 处理茎粗最大，时 和 处理茎粗相同且最粗，时 处理茎粗最粗。茎粗在移栽后 测量时，各处理组增长量达到顶峰，补光组 从开始到结束均处于末位。生长前中期茎粗随着补光时长的延长和光强的增强而变粗。而表不同处理对空心菜株高的影响 处理 移栽后天数 注：不同小写字母表示相同补光时长水平下不同光照强度水平的指标之间差异显著（），不同大写字母表示相同光照强度水平下不同补光时长水平的指标之间差异显著及个对照组之间差异显著（）。下同。：（），（）表不同处理对空心菜茎粗的影响 处理 移栽后天数 第期 北方园艺生长后期在补光时长下茎粗不再随着光强的增强而上升反而下降；光强 时补光时长下的茎粗小于补光时长的茎粗。不补光处理组的茎粗不如补光处理组。不同补光时长和光强处理对空心菜单株鲜质量的影响由图可知，空心菜鲜质量增长趋势先缓慢而后快速最后又减缓。各个处理的鲜质量在移栽后测量时无差别，前期和中期鲜质量的增长量较 上 一次测 量均 有 所增 加，在移栽 后 ，处理组的增长量较上一次增长量有所下降，其它处理组的增长量达到最大值。此外，移栽后 测量时，时的鲜质量虽大于 ，但个处理的鲜质量之间的差距不明显；处理组的鲜质量反超 。移栽后 各处理组之间的增长量低于 的增长量，而且 处理的鲜质量略低于 ，比 多 ，和 之 间 的 鲜 质 量 差 距 变 大，由 增大至 。图不同处理下空心菜鲜质量的变化 对空心菜生长最后一次测量时的鲜质量进行差异显著性分析发现（图），补光时长下光强 处的鲜质量显著高于 、和 ，补 光 时 长 下 光 强 、显著高于光强 及 ，补光时长下光强 显著高于其它光强处理；显著高于 。光强 和 下补光时长显著低于和，而光强 下各补光时长之间注：不同小写字母表示相同补光时长水平下不同光照强度水平的指标之间差异显著（），不同大写字母表示相同光照强度水平下不同补光时长水平的指标之间差异显著及个对照组之间差异显著（）。下同。：（），（）图移栽后 不同处理对空心菜鲜质量的影响 差异 不 显 著。处 理 的 植 株 鲜 质 量 最 高（），鲜质量最低（）。分析空心菜整个生育期，发现延长补光时长有利于植株鲜质量的积累。植株生长前期，光照强度的增加有利于鲜质量的增加，而后期，和下光照强度 下的鲜质量小于光强 的处理。后期补光时长过长与光照强度过强组合下不利于鲜质量的积累。不同补光时长和光强处理对空心菜单株干质量的影响由图可知，初期测量时空心菜干质量之间的差距不明显，随着时间的延长，差距逐渐变大。同鲜质量增长趋势，空心菜干质量的增长趋势在移栽后 各个处理普遍达到最大，移栽后 增长趋势相比移栽后 减缓一些：以 为例，移栽后 较前一次增加 ，移栽后 较前一次增加 。由图可知，补光时长和下光强 显著高于 和对照，补光时长下光强 显著高于其它对北方园艺月（上）图不同处理下空心菜干质量的变化 图移栽后 不同处理对空心菜干质量的影响 照；明显低于 。相同 光 照强度 下（除 外）补 光 时 长 显 著 高 于和。与鲜质量表现相同，和 处理的干质量分别取得最大值 和最小值 ，二者之间差距 ；处理的干质量比 低 。对空心菜整个生育期的干质量加以分析，发现延长补光时长可以促进植株干质量的积累。生长前期，加强光照有利于干质量的增加，但在最后一次测量时发现，下光照强度 下的空心菜干质量大于光强 的处理，个处理之间相差 。由此可见，后期补光时长过长且光照强度过强会抑制干质量的积累。不同补光时长和光强处理对空心菜叶片数的影响由表可知，叶片数在前期增长缓慢，中后期增长快速，最后又减缓。其中，叶片数在移栽后 测量时增长最快。试验前中期，的叶片数最多，后期 最多。试验前中期，补光时长和光强与叶片数正相关。试验后期补光时长下叶片数随着光照强度的增大而增大，而补光时长和下随着光照强度的升高先增多而后减少，相比 处理减少 片，相比 减少 片；当光照强度一样时，补光时长的延长对叶片数有促进作用，相 比 、增 多 、片，相比 、增多 、片，相比 、增多 、片。不同补光时长和光强处理对空心菜单叶叶面积的影响由表可知，空心菜叶面积在整个生育期阶表不同处理对空心菜叶片数的影响 片处理 移栽后天数 第期 北方园艺表不同处理对空心菜叶面积的影响 处理 移栽后天数 段前期和中期增长较多，在后期增长变小。空心菜生长阶段在补光时长下移栽后 、补光时长下移栽后 和补光时长下移栽后 的测量结果显示，叶面积与光照强度之间呈现正相关关系，补光时长下最后一次测量和下后期的测量叶面积均在光强 处取得最大值。同时，相同光强下延长补光时长可以促进叶面积的增大。最后一次测量结果表现为 处理的叶面积最大，为 ，次之，补光处理下 最小，为 。对空心菜生长移栽后 的数据进行分析，发现补光时长和光照强度可极显著促进植株株高、茎粗、鲜质量、干质量、叶片数和叶面积的生长；个因素之间的交互作用对茎粗和叶片数无显著影响，可显著增高植株株高和增大叶片的叶面积，且可极显著影响鲜质量和干质量（表）。表双因素分析值 处理 株高 茎粗 鲜质量 干质量 叶片数 叶面积 注：补光时长；光强；补光时长和光强的交互作用；，；，。：；，；，不同补光时长和光强处理对空心菜产量的影响由图可知，补光时长和下光强 和 的产量显著大于 和 对 照，补 光 时 长 下 光 强 显著大于其它光强处理和 ；个对照之间的产量无显著差异。和补光时长时，产量随光照强度的增强而增大，而太长时间夜间补光且高光强下不利于空心菜的生长。光强 和 下 补 光 时 长和产量明显大于，光强 下 补 光 时 长 显 著 大 于大于。空心菜的产量在光照强度 范围内随着补光时长的延长而变大；当光强增大到 时，产量在时达到最大值，的产量大于。此外，补光处理组产量均高于夜间不补光的处理。补 光 条 件 下，空 心 菜 产 量 在 处 取得最大 值，为 ，处 理 组 最 小，为 ，二者之间相差 。处理组位于产量第位，为 。对产量进行方差北方园艺月（上）图不同处理对空心菜产量的影响 分析表明，补光时长和光照强度及二者之间的交互作 用 均 可 极 显 著 增 加 空 心 菜 的 产 量（）。讨论与结论光可以控制植物细胞分裂来影响植物生长和发育。该试验发现，夜间补光下空心菜植株的株高和茎粗在生长前中期与补光时长和光照强度呈现正相关关系，而在生长末期在长补光时长、下株高和茎粗在 时的数值不如 。由此可见，光照太强不利于植株的生长，这与赵燕 在蕹菜上的研究结果基本一致。同时，赵燕 发现，延长补光时长与植株株高和茎粗生长正相关，与该试验在光强 下的研究结果不一致，究其原因可能是试验条件不同所引起的，赵燕 所研究的光周期试验所设光强低于该试验所设光强。叶片数中后期快速增长，叶面积在前期增长较快，说明空心菜生长前期主要储存生长物质，叶片数增长缓慢，而在生长后期叶片数和叶面积呈相反趋势生长。延长光周期能促进叶片数的增大，这与吉家曾等 在红叶生菜研究结果一致。同一补光时长、下后期叶片数随光强的升高而降低，这与刘娅 对 渗吸式水培系统越夏生菜的研究结果一致。该试验结果表明，延长补光时长可促进植株鲜质量和干质量的积累，这与在生菜 上的研究结果一致。空心菜产量在补光时长和下与光照强度同升，在光照强度 时出现单峰；和 光照强度下与补光时长同升，下在补光时长取得单峰。说明在短中补光时长下，增大光强能够提高蔬菜植株的干鲜质量，能够促进有机物的积累；长时间夜间补光且光照强度太高不利于植株的产量积累。该研究结果表明，短时间的夜间补光光照强度的增强会促进植株生长，较长时间的夜间补光时光照强度过高会抑制空心菜植株的生长。夜间补光高光强作用且时间过长时，植株株高和茎粗会受到抑制作用。综合分析可得，空心菜的生长指标及产量均在 处理下取得最大值，该组合为更有利于空心菜的生长的最佳处理。参考文献 ，（）：，：，（）：姜仕豪，党康，章永泰，等光照强度、温度和连续光照对水培生菜硝酸盐积累的影响长江蔬菜，（）：方舒玲光强和营养液浓度对水培生菜生长及养分利用效率的影响杨凌：西北农林科技大学，陈瑶，史盼盼，万治成，等 夜间补光对生菜形态特征和营养品质的影响河北农业科学，（）：郑亮，邢文鑫，董海泉，等 苗期暗期补光对茄果类蔬菜发育和生理的影响中国蔬菜，（）：刘娅，陈艳丽，朱国鹏，等 夜间复合光质 不同光照时间对水培切割再生生菜生长和品质的影响热带作物学报，（）：，（）：刘亚男，林碧英，申宝营，等 光质对蕹菜白锈病发生及相关酶活性的影响亚热 带农业研究，（）：王得贤四种测定单株玉米总叶面积方法的比较青海农林科技，（）：赵燕 光环境对蕹菜生长、产量及品质的影响 泰安：山东农业大学，吉家曾，李聪聪，丁慧霞，等光强及光周期对红叶生菜生长及品质的影响照明工程学报，（）：第期 北方园艺 刘娅 补光与根际温度调控对越夏水培生菜再生生长的影响海口：海南大学，刘杰，胡笑涛，王文娥，等 光强与光周期交互作用对水培生菜生长的影响北方园艺，（）：丁娟娟，杨振超，王鹏勃，等 光强对不结球小白菜生长与光合特性的影响西北农林科技大学学报（自然科学版），（）：，（，）：（：），（：），（：），：；北方园艺月（上）