摘 要：在冬季和早春的大棚种植环境下，以桃星水果番茄为试材，利用专门研制的植物生长钠灯对水果番茄生长进行了连续3a的人工补光栽植试验，探索宁波地区大棚水果番茄越冬生产的技术基础，促进优质、高效和绿色的补光设备在现代设施农业生产的示范推广。结果表明，植物生长钠灯补光可以促进水果番茄光合作用，加速水果番茄植株生长，提早果实成熟采收期；增强抗病和耐寒的能力；提高了果实品质和产量；综合经济效益极佳。
关键词：水果番茄；越冬；补光；品质；产量
中图分类号： S641.2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160217001
在冬季和早春季节，是南方地区水果番茄市场上最短缺的时期，市场需要量很大，卖价很高，经济效益很高，但是由于宁波地区冬季天气寒冷、日照时间短以及设施内部光照强度不足等原因，冬季大棚水果番茄的种植往往带来了严重的生长障碍，偶遇严重寒潮将遭受毁灭性的打击。因此，如何在宁波地区开展大面积冬季大棚水果番茄的种植是很有意义的实践探索。
当前，我国温室栽培已成为经济型农业的重要产业，但大棚内的光照仍以自然光照为主，且温室人工补光刚刚起步，补光照明产品良莠不齐，产业化与标准化程度较低，成本较高[1]。因此，针对大棚水果番茄越冬种植的合理补光以及降低补光成本的研究已显得越来越重要。根据宁波市冬季和早春的自然气候特征，棚室生产条件，依据水果番茄的生长、开花与结果对光的需求规律，专门研制了植物生长钠灯，为高品质的大棚水果番茄越冬生产奠定良好的技术基础，促进优质、高效和绿色的补光设备在现代设施农业生产的示范推广。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验水果番茄选用从日本引进的早熟桃星水果番茄，该品种属于粉果杂交1代，无限生长型，具有对多种病害的复合抗性，果个较大，果实比较硬，糖度高，鲜食口感佳，在本地区引种上市后很受人们喜爱。采取10月份播种育苗，1个月后移植覆棚，补光时间选择在每年12月20日～3月5日。
补光灯采用由宁波亚茂照明电器有限公司专门设计研制的植物生长钠灯，其功率为150W，红橙光（波长610～720 nm）/蓝紫光（波长400～520 nm）占比为27.2，色温在2000K，显色指数25，光效为110 lm/W。在2013年试验基础上，为保证光合作用的效率，对灯具进行了改进，特别设计了植物生长钠灯的宽口灯具，增加散射光比率，灯具的平均光束角（50%）由原来的108°达到130°，光的输出效率由原来的80增加至93。
试验在宁波镇海乐兴兴蔬果专业合作社的大棚水果番茄基地进行，大棚为本地区普遍采用的6m宽度的标准塑料棚。
1.2 试验方法
国外研究和实践应用表明，高压钠灯在可见波段红光区域有较强的红光输出，能大大促进植物生长的光合作用[2-4]。因此，高压钠灯作为植物生长光源更适用于植物生长周期的开花和结果阶段[5]。水果番茄是喜光性作物，生长发育需要充足的光照，光饱和点为7万勒克斯左右，光补偿点为2000勒克斯左右。每天日照时数12～14h，光照强度达4～5万勒克斯为水果番茄理想的光照条件。因此，补光时间选择在扣棚后水果番茄开花与结果初期，具体为晴天每天6：00～9：00、16：00～19：00，下雨天和阴天全天补光，棚外温度低于5℃则整夜补光。为最大限度地兼顾补光的均匀性，设定补光灯横向居中布置1盏，纵向两行灯间距为6m，与植株的垂直高度为1.8m。补光大棚与不补光大棚（对照）相邻，2013年补光与对照大棚各2个；2014年补光大棚增至8个；2015年补光大棚示范推广增至3.33hm2。其他栽培管理按常规进行。
1.3 调查测定方法
1.3.1 植株生长状况的测定
2016年1月20日从补光区和对照区（不补光区）各选取18株生长正常的水果番茄植株，用卷尺测量株高，从根颈部到生长点为基准；用游标卡尺测量茎粗，茎粗的测定以第1叶片以上1cm处为基准，均重复3次。
1.3.2 产量和品质的测定
从补光区和对照区中各随机采收18株前四惠成熟的果实，用天平称取单果重，计算单株产量。果实品质指标的测定：可溶性固形物含量用阿贝折射仪测定；pH值，使用数显酸度计测定；总酸含量用酸碱滴定法测定；总糖含量以葡萄糖计，通过还原糖测定方法，用葡萄糖标准溶液对碱性酒石酸铜进行标定；维生素C 含量用 2，6-二氯酚靛酚滴定法测定；色素含量用紫外-可见分光光度计定性对比，均重复3次。
利用DPS、Excel软件对测试数据进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 补光对水果番茄棚室小气候影响
2.1.1 补光对水果番茄棚室温度的影响
水果番茄是喜温作物，在棚内温度20～25℃范围内生长良好。宁波地区最冷的1月平均温度在2～10℃左右，晚上在大棚内加一层薄膜或棚外加盖一层无纺布等保温措施，通过边膜开闭调控温湿度，在白天，棚内温度保持在10～15℃，夜里温度比白天低5～6℃；即使如今年这种极端气候条件下最低温度在-7℃时，通过加炭火、补光等增温措施，棚内温度还有2～3℃，番茄植株还可缓慢生长。如果棚内温度降到0℃以下，番茄植株将冻伤甚至冻死。表1为2016年1月20日开始连续7d在晚上18：00―即补光2h后对棚内的温度进行采集的数据。
2.1.2 补光对水果番茄棚室度的湿度影响
在种植过程中发现开启补光灯半小时以后，棚内的空气相对湿度明显降低，对照棚内的空气相对湿度较高。2016年1月20～26日连续7d对试验大棚的空气温度进行测量，补光棚内空气相对湿度在53%～56%，而对照棚内的空气相对湿度在58%～60%，从而使得补光处理后的棚内水果番茄灰霉病的发生率降低，农药次数比对照棚减少1～2次。同时，测得补光处理后的棚内温度比对照棚内的温度高出1.1℃左右，从而使水果番茄植株在极端气候条件下免受严重冻害。
说明补充光照使水果番茄植株的光合作用随光质子流的增加而增强，加速了植株茎、叶的生长发育，有利于营养物质的贮存，从而使植株生长更加健壮，显著提高其免疫和抗病能力，为提高产量和品质提供物质基础；利用植物生长钠灯补充光照的同时，对棚内既有一定的增温作用，又有增加水果番茄的光合作用，既防止植株受冻害又促进植株生长发育。2014年同一批次栽植的部分示范户由于保温措施不当，导致植株受冻害，产量大幅度减少，个别甚至绝收。
2.2 补光对大棚水果番茄品质和产量的影响
2.2.1 补光对大棚栽培水果蕃茄植株生长的影响
由表3可见，补光处理对水果番茄株高、茎粗的生长速率有明显影响，补光处理下水果番茄植株第1穗已结果，开花普遍已至第2花序，而对照水果番茄植株开花才至第1花序。
2.2.2 补光对大棚栽培蕃茄产量的影响
在生产时为提高产量和品质，一般植株留4～5穗果实后，对中心干延长枝进行摘心处理，每穗留果4～5个，注意及时补充二氧化碳和水份，摘除侧枝，剪去植株下部老叶，以保证充足的光照和养分。由表4可见，补光对水果番茄的营养生长和生殖生长有较大的影响，经过补光处理的水果番茄平均单果重和单株产量高于对照，补光比对照的水果番茄单果增重24.61g，单株产量提高563.7g，增产幅度15.2%。（注：以下测试的数据都是2014年栽植测试采集的）
2.2.3 补光对大棚栽培水果番茄品质的影响
从表5可以看出，水果番茄经补光处理后，总糖、维生素C含量随光照的增加差异明显，可溶性固形物含量略有增加，pH值变化不大，而总酸含量减少明显。其中，总糖含量提高8.8%，总酸含量减少10. 2%，维生素C含量提高10.8%。
2.2.4 补光对大棚栽培水果番茄果实成熟期的影响
由表1可知，补光处理的大棚栽培水果番茄已进入第2花序，而不补光大棚栽培水果番茄生长尚处于第1花序。说明补光使植物果实干物质积累比对照棚的果实积累的多，从而使果实的发育提前，果实成熟期提前。2015年2月17日补光处理的大棚水果番茄第一穗果采摘上市，比对照棚的水果番茄果实成熟期平均提早12d左右。
图2和图3是补光处理后（待测样A）与对照（待测样B）的水果番茄匀浆加无水乙醇的萃取液和无水乙醇的参比照。图4是用紫外-可见分光光度计在200～800nm范围内波长扫描图。从中可以看出，植物生长钠灯补光后的水果番茄色素含量高于对照的水果番茄，而且从外观看，补光处理后的果实色泽更加鲜艳诱人，果实风味更好。
2.3 经济效益分析
灯的成本：按照667m2地水果番茄普通塑料大棚，需装试验150W钠灯16盏，每盏灯的成本为150元，计2400元；灯的使用寿命为20000h，可以使用5a以上，每年分摊的成本为480元。补光时间每个月为180h，每年补光2个月半，每盏灯共补光450h ；电费以0.7元/度计，则每667m2大棚番茄1a的补光所需电费为756元；电线、空气开关等耗材290元。因此，补光总成本1a每667m2地需多投入1526元。
以667m2地栽水果番茄1800株左右为例，补光以后共增收果实约1014 kg，以10元/kg计算，667m2地增加收入10140元，纯收入为8600元左右。更重要的是补光能有效提早果实采收上市时间，提高果实品质，赶在春节期间大量上市，经济效益显著。
3 小结
光合作用是植物赖以生存和发展的基础，在冬春季节，日照时间短，光线较弱，光照成为制约作物生长的主要因素。植物生长钠灯因其较强的红光输出正好位于植物对光源的敏感波段范围内，因此能大大促进植物的光合作用，从而促进植物的生长发育；改善棚室小气候，降低湿度，减少病害；增加温度，提高新陈代谢，防止严冬伤害。增加干物质积累量，促使作物开花结实，提高果实品质和产量；提早果实上市时间，取得了较高的经济效益和生态效益。
参考文献
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