LED延长光周期对温室茄子生长及产量的影响：一项提升光能利用效率与经济效益的策略研究

《Frontiers in Plant Science》：Growth and yield of greenhouse eggplant under extended photoperiods using light emitting diodes

本文综述了利用LED灯具延长光周期对温室茄子（Solanum melongena）生长和产量的影响。研究比较了16小时白光、20小时白光及16小时白光+8小时蓝光（24小时连续光照，CL）三种补光方案，在维持相同日累积光积分（DLI）8.64 mol m-2day-1条件下，所有补光处理均使茄子产量显著提升124-144%，且动态CL策略可避免连续光照损伤，为冬季温室蔬菜生产提供了降低电费成本（如月输配电费）的高效光周期调控方案。文章强调了光适应叶绿素荧光参数在评估植物光胁迫中的重要性，为设施园艺光环境优化提供了新见解。

　　

引言

在北方高纬度地区，冬季温室蔬菜产量因自然光照不足而显著降低。补充照明（如LED灯）可有效改善作物生长与产量，但电费成本高昂。延长光周期并降低光强以维持相同日累积光积分（DLI）是一种潜在节能策略。然而，光周期延长可能引发植物胁迫（如连续光照损伤），且效应因作物种类而异。本研究以温室茄子（Solanum melongena）'Jaylo'为材料，探讨不同补光光周期对其生理及产量的影响，并评估动态连续光照（CL）的可行性。

材料与方法

试验在加拿大哈罗研发中心的温室中进行。茄子幼苗经育苗后定植于岩棉基质，设置四种处理：无补光（对照）、16小时白光（153 μmol m^-2s^-1）、20小时白光（121 μmol m^-2s^-1）及16小时白光+8小时蓝光（24小时CL，白光115 μmol m^-2s^-1+蓝光70 μmol m^-2s^-1），各处理DLI均为8.64 mol m^-2day^-1。监测指标包括果实产量、植株形态（干重、叶面积等）、光响应曲线（LRC）参数（如光饱和净碳交换率A_max、光饱和点LSP）及叶绿素荧光（暗适应F_v/F_m与光适应Φ_PSII）。

结果

产量方面，所有补光处理均显著提升总产量（124-144%），但各补光处理间无显著差异。20小时处理在试验早期（14-42天）产量略高，但后期下降。植株形态上，16小时处理在126天时营养生物量最大，而20小时与24小时处理后期生物量降低。叶生理数据显示，20小时处理在37天时出现光胁迫迹象（F_v/F_m降低、A_max下降、LCP升高），但随自然光DLI增加，胁迫症状缓解。24小时CL处理未出现典型CL损伤，其光合参数与16小时处理相近。

讨论

延长光周期在维持DLI的同时未降低产量，证实了其节能潜力。20小时处理早期的光胁迫可能与白光持续照射相关，而动态CL（夜间蓝光）成功避免了损伤。研究还发现，仅依赖暗适应叶绿素荧光（F_v/F_m）可能低估实际光胁迫，光适应参数（如Φ_PSII）更能反映叶片光合效能。对照植株虽无光胁迫，但光合 acclimation 不足，导致高光下碳同化效率低。

结论

动态CL（24小时）是一种可行的温室茄子补光策略，其产量与16小时处理相当，且能降低电费成本。未来研究应结合光/暗适应荧光参数全面评估植物胁迫，并探索更高DLI的调控效应。