不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)日光溫室番茄果實(shí)中礦質(zhì)元素積累的影響

王瑞　馬姣艷　吳倩　王文會(huì)　石院平　金寧　金莉　肖雪梅　郁繼華

摘要：通過(guò)LED補(bǔ)光技術(shù)，分別設(shè)置不同的時(shí)段進(jìn)行補(bǔ)光，檢測(cè)番茄果實(shí)中礦質(zhì)元素積累的變化，以期明確最佳的補(bǔ)光時(shí)段，為日光溫室番茄的光照管理提供理論依據(jù)。以粉太郎番茄為試驗(yàn)材料，在日光溫室中采用LED燈（紅藍(lán)光配比7 ∶2）對(duì)定植后的番茄進(jìn)行補(bǔ)光，共設(shè)4個(gè)處理：揭簾前補(bǔ)光5 h（T1）、蓋簾后補(bǔ)光5 h（T2）、揭簾前和蓋簾后各補(bǔ)光2.5 h（T3），以不補(bǔ)光為對(duì)照（CK）。結(jié)果表明，與CK相比，番茄果實(shí)中Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn的含量在揭簾前補(bǔ)光5 h（T1）處理下均顯著增加，其中番茄果實(shí)中Cu含量增幅最大，為74.57%;番茄果實(shí)中K、Ca、Mg、Cu、Fe、Mn的含量在蓋簾后補(bǔ)光5 h（T2）處理下均增加，其中番茄果實(shí)中Ca的含量增幅最大，為52.97%;番茄果實(shí)中P、Ca、Cu、Fe、Zn在揭簾前和蓋簾后各補(bǔ)光2.5 h（T3）處理下均增加，其中番茄果實(shí)中Cu含量增幅最大，為44.99%;T1、T2和T3處理均增加了番茄果實(shí)中Ca、Cu、Fe的含量。綜上所述，不同補(bǔ)光時(shí)段均不同程度提高番茄果實(shí)中礦質(zhì)元素的含量，且大多元素在揭簾前補(bǔ)光5 h（T1）的條件下明顯增加。因此，揭簾前補(bǔ)光技術(shù)可在日光溫室番茄生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：番茄;LED補(bǔ)光;礦質(zhì)元素積累;日光溫室;光照管理

中圖分類號(hào)： S641.201? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）19-0125-04

收稿日期：2019-11-15

基金項(xiàng)目：甘肅省教育廳高?？蒲许?xiàng)目（編號(hào)：2018A-036）;甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃（編號(hào)：201912040）;甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)盛彤笙科技創(chuàng)新基金（編號(hào)：GSAU-STS-1745）。

作者簡(jiǎn)介：王 瑞（1996—），女，甘肅定西人，從事蔬菜生理方面研究。E-mail：2389186401@qq.com。

通信作者：肖雪梅，博士，講師，主要從事設(shè)施蔬菜栽培生理方面的研究，E-mail：xiaoxm@gsau.edu.cn;郁繼華，博士，教授，主要從事蔬菜生理與設(shè)施栽培方面的研究，E-mail：yujihuagg@163.com。

番茄（Solanum lycopersicum）別稱西紅柿，屬于茄科茄屬草本植物[1]，其生長(zhǎng)發(fā)育的最適溫度為20～24 ℃[2]。它是我國(guó)栽培的主要蔬菜之一，因其果實(shí)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、風(fēng)味的特殊性及其多種食用方式而受到廣大消費(fèi)者的青睞。為滿足番茄的周年供應(yīng)，在設(shè)施內(nèi)種植番茄的技術(shù)不斷推廣。但是設(shè)施內(nèi)，棚膜的透光性、覆蓋材料的連年使用、溫室內(nèi)鋼架結(jié)構(gòu)及不同季節(jié)氣候條件的影響，常使得番茄因受光不足而生長(zhǎng)不良[3]。

光是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因素之一，尤其是對(duì)于設(shè)施栽培的蔬菜，光作為物質(zhì)和能量代謝的基礎(chǔ)，對(duì)于光合產(chǎn)物的積累及產(chǎn)量的形成尤為重要[4]。前人在光周期對(duì)生菜的影響研究中發(fā)現(xiàn)，隨著光周期的延長(zhǎng)，生菜可溶性糖和維生素C的含量不斷增加。當(dāng)光照時(shí)間分別為12、16、20 h時(shí)，氮素的吸收量隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)顯著提高[5]。李蔚等研究表明，補(bǔ)光7 h對(duì)番茄株高、果實(shí)縱莖及坐果率影響最大，與對(duì)照相比，分別提高5.8%、6.1%及7.5%;補(bǔ)光9 h對(duì)果實(shí)品質(zhì)提升及增產(chǎn)效果明顯，可提前6 d采收，產(chǎn)量比對(duì)照提高3.6%[6]。大量研究發(fā)現(xiàn)，適宜的紅藍(lán)光配比可以提高蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)[7]。有試驗(yàn)證實(shí)，紅藍(lán)光配比為3 ∶1和4.9 ∶1的LED燈可提高番茄果實(shí)的產(chǎn)量，改善其品質(zhì)[8]。因此，推薦3 ∶1至4.9 ∶1紅藍(lán)光配比的LED燈作為冬春季節(jié)寡日照地區(qū)大棚番茄的補(bǔ)光方式。本試驗(yàn)采用的紅藍(lán)光配比正是在此范圍，并經(jīng)過(guò)預(yù)試驗(yàn)證實(shí)了其補(bǔ)光效果。然而，關(guān)于不同時(shí)間段補(bǔ)光對(duì)作物礦質(zhì)元素含量積累的影響報(bào)道較少。

番茄果實(shí)中礦質(zhì)元素含量豐富，包括金屬元素Cu、Fe、Mn、Zn、Ca、Mg及非金屬元素P和K，在番茄的不同部位其營(yíng)養(yǎng)成分及濃度不同[9]，若缺乏這些元素可產(chǎn)生特有的缺素癥，如生長(zhǎng)速率下降、根冠比改變、根的活力及物質(zhì)合成和積累受阻等。研究表明，中度以上弱光脅迫嚴(yán)重抑制番茄植株對(duì)Mg、K的吸收和積累，而對(duì)N、P、Ca的積累影響較小[10-11]。因此，光照對(duì)礦物質(zhì)的積累具有至關(guān)重要的作用。本試驗(yàn)以番茄為材料，在日光溫室條件下，利用LED燈（紅藍(lán)光配比7 ∶2），設(shè)置不同時(shí)間段的補(bǔ)光處理，研究不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄礦質(zhì)元素含量的影響，以期初步確定番茄果實(shí)的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)積累對(duì)不同時(shí)段補(bǔ)光的響應(yīng)特性，進(jìn)而為補(bǔ)光提高番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在蘭州市榆中縣李家莊的2號(hào)棚中進(jìn)行，番茄品種為粉太郎，2018年10月8日播種，育苗所用基質(zhì)為綠能瑞奇，待植株長(zhǎng)至4葉1心時(shí)定植，定植時(shí)間為2018年11月24日。栽培方式為槽式栽培（長(zhǎng)9 m，寬0.4 m，深0.25 m），栽培基質(zhì)購(gòu)買于甘肅綠能農(nóng)業(yè)科技股份有限公司。除補(bǔ)光處理外，其他栽培管理保持一致。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，采用LED人工光源進(jìn)行補(bǔ)光，光質(zhì)為紅藍(lán)光配比7 ∶2。分別設(shè)置如下4個(gè)處理：揭簾前補(bǔ)光5 h（T1）、蓋簾后補(bǔ)光5 h（T2）、揭簾前和蓋簾后各補(bǔ)光2.5 h（T3），以不補(bǔ)光為對(duì)照（CK）。每處理3個(gè)小區(qū)，每小區(qū)定植番茄36株。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

各處理于補(bǔ)光結(jié)束后第2天取樣，取樣標(biāo)準(zhǔn)為果實(shí)紅熟期且著紅面80%～100%的第一穗果實(shí)，采摘后用周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室并儲(chǔ)藏于8 ℃冰箱中備用。每處理隨機(jī)選取6個(gè)番茄果實(shí)，將其切為小塊，105 ℃殺青30 min后，在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量。分別稱量番茄果實(shí)干物質(zhì)質(zhì)量后，用研缽研磨，將粉末過(guò)網(wǎng)孔直徑為0.25 mm的土壤篩，置于密封袋內(nèi)標(biāo)記儲(chǔ)存，備用。

本研究結(jié)果表明，番茄在不同時(shí)段補(bǔ)光情況下，其果實(shí)中礦質(zhì)元素的含量存在明顯差異。揭簾前補(bǔ)光5 h，番茄果實(shí)中P、Cu、Fe、Mn、Ca、Zn的含量均增加;蓋簾后補(bǔ)光5 h，番茄果實(shí)中P、K含量無(wú)顯著變化，Zn含量降低，Cu、Fe、Mn的含量增加;揭簾前和蓋簾后各補(bǔ)光2.5 h，番茄果實(shí)中P、Ca、Zn的含量無(wú)顯著變化，K和Mn的含量降低，Cu和Fe的含量增加。綜合來(lái)看，在補(bǔ)光條件下，果實(shí)中礦質(zhì)元素的含量都有所增加。在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)補(bǔ)光可以有效增加番茄果實(shí)中礦質(zhì)元素的吸收與積累，從而改善果實(shí)品質(zhì)。而對(duì)于番茄果實(shí)中礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的積累機(jī)理與不同時(shí)間段補(bǔ)光的關(guān)系還有待于進(jìn)一步研究。

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