Effects of light supplement time on Yield and quality of Zanthoxylum annuum in Greenhouse

Lv Xuemei*　Zhu Xuechao

Linyi Meteorological Bureau of Shandong Province, Linyi, 276004, China;;

* Corresponding author, lishaoxu11@126.com

Abstract　To explore the effects of light supplement time on the growth, yield and quality of Zanthoxylum annuum. In this experiment, 5 treatments of 0 h, 2 h, 4 h, 8 h and 10 h were used to find out the best time for supplementing light in Greenhouse in winter and spring, and to hold the yield and quality of Zanthoxylum bungeanum in this period. The results showed that plant height, stem diameter, leaf area, SPAD, fresh and dry weight of whole plant increased with the increase of light supplement time, and there was no significant difference between the treatments of 8 h and 10 h. The fruit number per plant and yield per plant of Zanthoxylum bungeanum first increased and then decreased, and the highest was 8 h after light supplement; the ratio of sugar to acid decreased first and then increased, and then increased after 8 h and 10 h of light supplement There was no significant difference among h treatments. The correlation analysis between yield and quality and plant growth showed that leaf area, SPAD value and yield of Zanthoxylum annuum were significantly positive correlation, plant height, leaf area, canopy width and sugar acid ratio were significantly positive correlation. In conclusion, beef horn pepper is suitable for 8 hours of light, which can not only increase the yield, but also ensure the flavor.

Keywords　Light supplement time, Greenhouse, Zanthoxylum bungeanum, Yield, Quality

冬春季节种植温室蔬菜存在光照时间和辐射强度均不足的情况，光照成为该季节温室蔬菜的主要限制因素。文莲莲等(2018)研究表明，与自然光照相比，早晚补光显著增加了蔬菜植株茎粗、叶面积、干鲜重，提高其幼苗的植株生物量积累。段青青等(2019)研究表明，较不补光，补光可以温室蔬菜的降低硝酸盐含量，增加地上部及全株鲜质量、产量。魏守辉等(2020) 研究表明，补光处理可提高蔬菜平均单株产量、果实可溶性糖含量、可溶性固形物含量、糖酸比、挥发性物质总数量和总质量分数，但会降低有机酸含量，对其进行补光5 h可有效提高番茄产量、果实品质和风味。因此，对蔬菜就行补光处理可以有效提高其产量和品质。

牛角椒(Capsicum annuum L.)形如牛角，其色泽鲜红、味辣带甜，内厚籽少，已经成为国人餐桌常见的食物(杨华等, 2011)。由于牛角椒品种更新较为快速，其产量的增长主要来自于品种更迭，导致栽培措施针对牛角椒产量增长的研究较少，尤其是冬春季弱光条件下温室牛角椒的报道更为罕见。近年来，“绿美龙”牛角椒以其高产高抗早熟特性迅速占领市场，在此基础上，进一步挖掘该品种的产量潜力十分必要。故本研究以牛角椒为试验材料，补光时间为变量，研究不同补光时间对牛角椒的生长发育、生物量积累、产量和品质的影响。以期找到适合冬春季温室牛角椒的补光时间，保证该季度牛角椒的产量和品质。

1结果与分析

1.1补光时间对牛角椒植株生长的影响

补光可以显著提高牛角椒的株高、茎粗、叶面积、SPAD、冠层宽(表1)。随着补光时间的增加，牛角椒株高、冠层宽先增加后降低，其中补光2 h和4 h的株高显著高于其它处理，且两者间差异性不显著；牛角椒的茎粗逐渐增加，除补光0 h外，其它处理差异性不显著；牛角椒的叶面积、SPAD逐渐增加，补光8 h和10 h叶面积显著最高，补光2 h和4 h叶面积次之，补光0 h最低，且补光8 h和10 h、2 h和4 h间差异性均不显著。可见，增加补光时间能够显著影响植株生长，尤其是叶面积和SPAD。

表1 补光时间对牛角椒植株生长的影响 Table 1 The effect of supplement light time on the growth of horn pepper

1.2补光时间对牛角椒植株生物量的影响

补光能够显著增加牛角椒的鲜质量和干质量(表2)。随着补光时间的增加，地上部分和全株的鲜质量逐渐增加，补光8 h和10 h显著最高，补光2 h和4 h次之，补光0 h最低，且补光8 h和10 h、2 h和4 h间差异性均不显著；根补光10 h的鲜质量显著最高，且其它处理差异性不显著。随着补光时间的增加，地上部分和全株的干质量逐渐增加，且处理间差异性显著；根补光10 h的干质量显著最高，补光0 h显著最低，且补光2 h、4 h间差异性不显著。可见，增加补光时间可以促进牛角椒的地上部分和全株生物量积累，对地下生物量影响较小。

表2 补光时间对牛角椒植株生物量的影响 Table 2 Effects of supplement light time on plant biomass of horn pepper

1.3补光时间对牛角椒产量的影响

随补光时间增加，牛角椒的单株果实数和单株产量先升高后降低，峰值是补光8 h (表3)。牛角椒的单株果实数、单株产量显著最高处理是补光8 h，显著最低处理是补光0 h。其中，补光2 h、4 h、10 h的处理间单株果实数差异性不显著，单株产量差异性显著。可见，增加补光时间能够显著提高牛角椒的单株果实数、单株产量，补光8 h效果最好。

表3 补光时间对牛角椒产量的影响 Table 3 The effect of supplement light time on the yield of horn pepper

1.4补光时间对牛角椒果实品质的影响

补光时间对牛角椒果实的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量等指标的影响存在差异(表4)。牛角椒果实的可溶性蛋白含量显著最高处理是补光2 h，次之是补光4 h，补光0 h、8 h、10 h处理间差异性不显著；可溶性糖含量显著最高处理是补光8 h，显著最低是补光4 h，且补光0 h、2 h、10 h间差异不显著；可滴定酸含量显著最高处理是补光2 h和4 h，次之是补光0 h，显著最低处理是补光8 h和10 h，且补光2 h和4 h、补光8 h和10 h间差异性不显著；维生素C含量的补光0 h处理最低，但各处理间差异性不显著；硝酸盐含量显著最高是补光0 h、4 h、10 h，且处理间差异性不显著，显著最低是补光2 h、10 h，且处理间差异性不显著；糖酸比显著最高是补光8 h和10 h，次之是补光0 h，显著最低是补光2 h、4h，且补光8 h和10 h、2 h和4 h间差异性不显著。可见，增加补光能够提高牛角椒果实可溶性蛋白含量，对维生素C含量无显著影响；随着补光时间增加，糖酸比先下降后上升。

表4 补光时间对牛角椒果实品质的影响 Table 4 The effect of supplement light time on the fruit quality of horn pepper

1.5牛角椒产量及其品质与植株生长的关系

1.5.1牛角椒产量与植株生长的关系

单株果实数和单株产量分别与叶面积、SPAD相关性达到显著水平(表5)。冠层宽与株高呈极显著正相关关系，相关系数为0.9670；单株果实数和单株产量分别与叶面积、SPAD呈显著正相关关系，其相关系数分别是0.8940和0.9066、0.9462和0.9143；单株果实数与单株产量呈显著正相关关系，相关系数是0.9822。可见，叶面积、SPAD能够影响牛角椒的产量。

表5 牛角椒产量与植株生长的相关性分析 Table 5 Correlation analysis between the yield and plant growth of horn pepper 注: * p<0.05, **: p<0.01 Note: * p<0.05   **: p<0.01

1.5.2牛角椒品质与植株生长的关系

可溶性糖、维生素C、糖酸比分别与叶面积相关性达到显著水平(表6)。可溶性蛋白分别与株高、冠层宽呈显著正相关关系，相关系数分别是0.9277、0.8307；可溶性糖与叶面积呈显著正相关关系，相关系数分别是0.8219；可滴定酸与可溶性蛋白呈显著正相关关系，相关系数是0.8276；维生素C分别与叶面积、SPAD呈显著正向关系，相关系数分别是0.8132、0.9837；糖酸比分别与叶面积、可溶性糖、可滴定酸呈显著相关关系，其中与可滴定酸呈负相关关系，相关系数分别是0.8177、0.8104、0.9626。可见，株高、叶面积、冠层宽均能影响糖酸比。

表6 牛角椒品质与植株生长的相关性分析 Table 6 Correlation analysis of quality and plant growth of horn pepper 注: * p<0.05, **: p<0.01 Note: * p<0.05   **: p<0.01

2讨论

补光既能调节温室蔬菜的光周期，又能作为光合作用的能源，补充冬春季太阳辐射的不足，最终促进蔬菜的生长发育。王佳淇等(2020) 、张云飞等(2019) 研究表明，补光能够提高蔬菜植株株高、茎粗、叶面积促进营养生长。本研究表明，增加补光时间能够显著影响牛角椒植株生长，尤其是叶面积和SPAD，补光8 h和10 h的叶面积和SPAD值最高，且两者间差异性不显著。这可能是补光能够促进植物光合作用，进而提高叶面积和SPAD。

补光能够促进温室蔬菜的有机物质积累。肖苏琪等(2018)研究表明，补光促进黄瓜(Cucumis sativus L.)干物质向叶片和根部分配，抑制向茎部分配；岳钉伊等(2017) 研究表明， LED补光均显著降低叶片气孔密度，增加番茄(Solanum lycopersicum)的净光合速率，提高了植株的总干鲜质量。本研究表明，增加补光时间可以促进牛角椒的地上部分和全株生物量积累，补光8 h和10 h显著最高，且两者间差异性不显著。这可能是因为补光增加植株光合作用时间。但对牛角椒地下生物量影响较小，这与肖苏琪等(2018)研究结果不同，可能是蔬菜的种间差异导致。

本研究表明，增加补光时间能够显著提高牛角椒的单株果实数、单株产量，补光8 h效果最好。这与岳钉伊等(2017) 、王舒亚等(2020) 研究结果一致，补光分别增加了番茄、西葫芦(Cucurbitaceae Trichosanthes L.)的单株结果数、单株产量。且叶面积和SPAD值分别与牛角的单株果实数和单株产量相关性达到显著水平，表明，补光通过影响植株的叶面积、SPAD达到增产。

王舒亚等(2020) 研究表明，较不补光，补光处理显著增加西葫芦果实中维生素C含量、可溶性蛋白含量和糖酸比；柳帆红等(2020) 研究表明，补光能够显著增加番茄果实总产量,与对照相比,揭帘前补光5 h显著增加番茄果实中葡萄糖、蔗糖、总糖，分别为53.33%、66.66%、47.25%，显著增加番茄果实中糖酸比。本研究表明，增加补光能够提高牛角椒果实可溶性蛋白含量，对维生素C含量无显著影响；随着补光时间增加，糖酸比先下降后上升，补光8 h糖酸比最高。这与前人研究结果一致(柳帆红等, 2020) 。且相关分析得出，株高、叶面积、冠层宽均能影响糖酸比。

补光能够促进牛角植株生长种的叶面积和SPAD，提高地上部分和全株的鲜干质量，使得牛角椒单株果实数和单株产量增加，并影响果实的风味。其中补光8 h的产量最高，且糖酸比最高。可见，牛角椒适合补光8 h，既能增加产量，也能保证风味。

3材料与方法

3.1 试验材料

供试品种供是“绿美龙”，该品种在世嘉种子商城购买。试验光源是全光谱植物灯(WIN-ZRG6X150T-DM)，购于广东伟照业光点节能有限公司。

3.2 试验设计

以光照时间为变量，采用单因素随机区组设计，分别设是补光0 h(不进行补光)、补光2 h(18:00~20:00)、补光4 h(18:00~22:00)、补光8 h(18:00~02:00)、补光10 h(18:00~04:00)，共设5个处理，三次重复。每个小区面积为20 m2(长5 m×4 m)，不同小区间通过遮光布隔离(图1)。

图1 温室补光图 Figure 1 Light supplement of greenhouse

3.3测定指标

3.3.1牛角椒植株生长各指标测定

补光100 d进行取样，每个小区取3株，在室内测定株高、冠层宽、茎粗。并测定30 cm处叶片的长和宽，根据段青青等(2019)方法计算叶面积。同时采用SPAD502进行测定该叶片的SPAD值。

3.3.2牛角椒生物量测定

补光100 d进行取样，每个小区选择3株，分离地上部和地下部，分别用天平测定鲜重。并将鲜样烘干后重新称重。

3.3.3牛角椒产量的测定

每个小区选择长势一致的3株进行挂牌标记，累计记录采收果树和采收产量，并换算为单株产量及单株果实数。

3.3.4牛角椒果实品种测定

每个处理选择3个果实，可溶性蛋白含量、可溶性糖含量采用原亚琦等(2019)方法测定；可滴定酸含量、维生素C含量、硝酸盐含量采用熊鑫等方法测定。

3.4数据分析

采用Execl录入数据，SPSS 22.0进行方差分析。

作者贡献

吕学梅是本研究的实验设计及实验研究的执行人，完成数据分析，论文的写作及修改均有吕学梅和朱学超完成，冷鹏参与文章实验及写作。本人已阅读并同意论文的最终版本。

致谢

本文由山东省自然科学基金博士基金项目(ZR2018BD024)和“十三五”山东重大气象工程项目(鲁发改农经〔2017〕97号)共同资助。

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