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不同时段补光对日光温室番茄果实中矿质元素积累的影响

范文

王瑞　马姣艳　吴倩　王文会　石院平　金宁　金莉　肖雪梅　郁继华

摘要：通过LED补光技术，分别设置不同的时段进行补光，检测番茄果实中矿质元素积累的变化，以期明确最佳的补光时段，为日光温室番茄的光照管理提供理论依据。以粉太郎番茄为试验材料，在日光温室中采用LED灯（红蓝光配比7 ∶2）对定植后的番茄进行补光，共设4个处理：揭帘前补光5 h（T1）、盖帘后补光5 h（T2）、揭帘前和盖帘后各补光2.5 h（T3），以不补光为对照（CK）。结果表明，与CK相比，番茄果实中Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn的含量在揭帘前补光5 h（T1）处理下均显著增加，其中番茄果实中Cu含量增幅最大，为74.57%;番茄果实中K、Ca、Mg、Cu、Fe、Mn的含量在盖帘后补光5 h（T2）处理下均增加，其中番茄果实中Ca的含量增幅最大，为52.97%;番茄果实中P、Ca、Cu、Fe、Zn在揭帘前和盖帘后各补光2.5 h（T3）处理下均增加，其中番茄果实中Cu含量增幅最大，为44.99%;T1、T2和T3处理均增加了番茄果实中Ca、Cu、Fe的含量。综上所述，不同补光时段均不同程度提高番茄果实中矿质元素的含量，且大多元素在揭帘前补光5 h（T1）的條件下明显增加。因此，揭帘前补光技术可在日光温室番茄生产中推广应用。

关键词：番茄;LED补光;矿质元素积累;日光温室;光照管理

中图分类号： S641.201? 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）19-0125-04

收稿日期：2019-11-15

基金项目：甘肃省教育厅高校科研项目（编号：2018A-036）;甘肃农业大学学生科研训练计划（编号：201912040）;甘肃农业大学盛彤笙科技创新基金（编号：GSAU-STS-1745）。

作者简介：王瑞（1996—），女，甘肃定西人，从事蔬菜生理方面研究。E-mail：2389186401@qq.com。

通信作者：肖雪梅，博士，讲师，主要从事设施蔬菜栽培生理方面的研究，E-mail：xiaoxm@gsau.edu.cn;郁继华，博士，教授，主要从事蔬菜生理与设施栽培方面的研究，E-mail：yujihuagg@163.com。

番茄（Solanum lycopersicum）别称西红柿，属于茄科茄属草本植物[1]，其生长发育的最适温度为20～24 ℃[2]。它是我国栽培的主要蔬菜之一，因其果实营养价值丰富、风味的特殊性及其多种食用方式而受到广大消费者的青睐。为满足番茄的周年供应，在设施内种植番茄的技术不断推广。但是设施内，棚膜的透光性、覆盖材料的连年使用、温室内钢架结构及不同季节气候条件的影响，常使得番茄因受光不足而生长不良[3]。

光是影响植物生长发育的重要环境因素之一，尤其是对于设施栽培的蔬菜，光作为物质和能量代谢的基础，对于光合产物的积累及产量的形成尤为重要[4]。前人在光周期对生菜的影响研究中发现，随着光周期的延长，生菜可溶性糖和维生素C的含量不断增加。当光照时间分别为12、16、20 h时，氮素的吸收量随着光照时间的延长显著提高[5]。李蔚等研究表明，补光7 h对番茄株高、果实纵茎及坐果率影响最大，与对照相比，分别提高5.8%、6.1%及7.5%;补光9 h对果实品质提升及增产效果明显，可提前6 d采收，产量比对照提高3.6%[6]。大量研究发现，适宜的红蓝光配比可以提高蔬菜的产量和品质[7]。有试验证实，红蓝光配比为3 ∶1和4.9 ∶1的LED灯可提高番茄果实的产量，改善其品质[8]。因此，推荐3 ∶1至4.9 ∶1红蓝光配比的LED灯作为冬春季节寡日照地区大棚番茄的补光方式。本试验采用的红蓝光配比正是在此范围，并经过预试验证实了其补光效果。然而，关于不同时间段补光对作物矿质元素含量积累的影响报道较少。

番茄果实中矿质元素含量丰富，包括金属元素Cu、Fe、Mn、Zn、Ca、Mg及非金属元素P和K，在番茄的不同部位其营养成分及浓度不同[9]，若缺乏这些元素可产生特有的缺素症，如生长速率下降、根冠比改变、根的活力及物质合成和积累受阻等。研究表明，中度以上弱光胁迫严重抑制番茄植株对Mg、K的吸收和积累，而对N、P、Ca的积累影响较小[10-11]。因此，光照对矿物质的积累具有至关重要的作用。本试验以番茄为材料，在日光温室条件下，利用LED灯（红蓝光配比7 ∶2），设置不同时间段的补光处理，研究不同时段补光对番茄矿质元素含量的影响，以期初步确定番茄果实的矿质营养积累对不同时段补光的响应特性，进而为补光提高番茄营养品质的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在兰州市榆中县李家庄的2号棚中进行，番茄品种为粉太郎，2018年10月8日播种，育苗所用基质为绿能瑞奇，待植株长至4叶1心时定植，定植时间为2018年11月24日。栽培方式为槽式栽培（长9 m，宽0.4 m，深0.25 m），栽培基质购买于甘肃绿能农业科技股份有限公司。除补光处理外，其他栽培管理保持一致。

1.2 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，采用LED人工光源进行补光，光质为红蓝光配比7 ∶2。分别设置如下4个处理：揭帘前补光5 h（T1）、盖帘后补光5 h（T2）、揭帘前和盖帘后各补光2.5 h（T3），以不补光为对照（CK）。每处理3个小区，每小区定植番茄36株。

1.3 测定项目及方法

各处理于补光结束后第2天取样，取样标准为果实红熟期且着红面80%～100%的第一穗果实，采摘后用周转箱转运至实验室并储藏于8 ℃冰箱中备用。每处理随机选取6个番茄果实，将其切为小块，105 ℃杀青30 min后，在80 ℃下烘干至恒质量。分别称量番茄果实干物质质量后，用研钵研磨，将粉末过网孔直径为0.25 mm的土壤筛，置于密封袋内标记储存，备用。

本研究結果表明，番茄在不同时段补光情况下，其果实中矿质元素的含量存在明显差异。揭帘前补光5 h，番茄果实中P、Cu、Fe、Mn、Ca、Zn的含量均增加;盖帘后补光5 h，番茄果实中P、K含量无显著变化，Zn含量降低，Cu、Fe、Mn的含量增加;揭帘前和盖帘后各补光2.5 h，番茄果实中P、Ca、Zn的含量无显著变化，K和Mn的含量降低，Cu和Fe的含量增加。综合来看，在补光条件下，果实中矿质元素的含量都有所增加。在生产过程中通过补光可以有效增加番茄果实中矿质元素的吸收与积累，从而改善果实品质。而对于番茄果实中矿质营养元素的积累机理与不同时间段补光的关系还有待于进一步研究。

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