冬天LED怎么补光，温室内水培蔬菜增产更高？效果更好？
| 摘要 |试验通过在温室内加装两种不同光质的 LED 补光灯，进行 冬季水培生菜和青梗菜的增产探究试验，结果表明两种 LED 灯都可显著提高青梗菜与生菜的单株鲜重，对 青梗菜的增产效果主要体现在叶片增大、增厚等整体感官品质的提升上，对生菜的增产效果主要体现在叶 片数和干物质含量的增长。
试验所用试验材料为生菜和青梗菜，生菜品种'花叶绿生菜’来自北京鼎丰现代农业发展有限公司，青梗菜品种'艳绿’来自上海市农业科学院园艺研究所。
试验方法
试验于 2019 年 11 月 ~2020 年 2 月在上海绿立方农业发展有限公司孙桥基地的文洛式玻璃温室进行，共计重复试验两轮，第一轮试验期为2019 年年末，第二轮试验期为 2020 年年初。试验材料播种后放置于全人工光气候室内进行育苗，采用潮汐式灌溉，育苗期间使用 EC 为 1.5、pH 为 5.5 的水培蔬菜通用营养液进行灌溉，苗长至 3 叶 1 心期后定植到绿立方轨道式浅液流叶菜种植床上。定植后，浅液流营养液循环系统使用 EC 为 2、pH 为 6 的水培蔬菜通用营养液进行日常灌溉，灌溉频率为上水 10 min，停止供液 20 min。试验设置对照组（不补光）一组，处理组（LED 补光）两组：CK 为玻璃温室内定植后不进行补光处理；LB 为玻璃温室内定植后使用昕诺飞红白低蓝光顶光模组（DRW-LB HO，200W）进行补光，水培蔬菜冠层所在面补光的光量子通量密度（PPFD）约为 140 μmol/（m2·s）；MB 为玻璃温室内定植后使用昕诺飞红白中蓝光顶光模组（DRW-LB，200W）进行补光，水培蔬菜冠层所在面补光的光量子通量密度（PPFD）约为 140 μmol/（m2·s）。
第一轮试验从定植至采收历时 46 天，第二轮实验从定植至采收历时 42 天。第一轮试验期间，温室内日平均气温大多处于 10~18℃区间内；第二轮实验期间，温室内日平均气温波动较第一轮试验期间剧烈，最低日平均气温为 8.39℃，最高日平均气温为 20.23℃，生长过程中日平均气温总体呈上升趋势（图 1）。
图 1 两轮试验期间温室内日平均气温变化曲线
第一轮试验期间温室内自然光日累积光量（DLI，Daily Light Integral）波动较小，均低 于 14 mol/（m2 · 天）；第二轮实验期间温室内自然光日累积光量整体呈现上升趋势，均高 于 8 mol/（m2 · 天），最大值出现在 2020 年 2 月 27 日，为 26.1 mol/（m2 · 天），第二轮实验期间温室内自然光日累积光量变化较第一轮试验期间大（图 2）。第一轮试验期间，补光组总日累积光量（自然光 DLI 和 LED 补光 DLI 的总和）大多数时间均高于 8 mol/（m2 ·天）；第二轮试验期间，补光组总日累积光量大多数时间均高于10 mol/（m2 ·天）；第二轮试验期间补光总累积量比第一轮试验多 31.75 mol/m2。
图 2 两轮试验期间温室内对照组自然光日累积光量（DLI）
和补光组总日累积光量（DLI）变化曲线
叶菜产量与光能利用效率
◆第一轮试验结果
注：从左往右处理依次为：CK、LB、MB
图 3 第一轮试验青梗菜纵剖对比
注：从左往右处理依次为：CK、LB、MB
图 4 第一轮试验生菜纵剖对比
由 图 3 可见，LED 补光的青梗菜较未补光的 C K 长势更好、株型更紧凑、叶片更大更厚，L B 和 M B 的青梗菜叶片较 C K 更有光泽、叶色更深绿。由图 4 可见，LED 补光的生菜较未补光的 C K 长势更好、叶片数更多、株型更饱满。
表 1 第一轮试验青梗菜产量与光能利用效率比较
由 表 1 可知，CK 与 LB、MB 处理的青梗菜，在株高、叶片数、干物质含量和光能利用效率上无显著差异，但 LB 与 MB 处理的青梗菜单株鲜重显著高于 CK；而两种蓝光比例不同的 LED 补光灯处理 LB 和 MB 之间，单株鲜重无显著差异。
表 2 第一轮试验生菜产量与光能利用效率比较
由 表 2 可知，LB 处理的生菜，株高显著高 于 CK 处理，但与 MB 处理间无显著差异；3 个处理之间的叶片数均有显著差异，其中 MB处理叶片数最多，为 27 片；单株鲜重补光处理组显著高于 CK，其中 LB 处理单株鲜重最高，为 101 g，两组补光处理间也存在显著差异；CK 与 LB 处理的干物质含量之间无显著差异，MB 处理的干物质含量显著高于 CK 和 LB 处理，为 4.24%；3 个处理之间的光能利用效率均有显著差异，最高为 LB 处理，光能利用效率为13.23 g/mol，CK 处理的光能利用效率最低，为 10.72 g/mol。
◆第二轮试验结果
表 3 第二轮试验青梗菜产量与光能利用效率比较
由表 3 可知，MB 处理的青梗菜株高显著高于 CK，但与 LB 处理之间无显著差异；LB 与MB 处理的青梗菜叶片数显著高于 CK，但两组补光处理之间无显著差异；单株鲜重 3 组处理间均存在显著差异，其中 CK 单株鲜重最低，为 47 g，MB 处理最高，为 116 g。3 组处理间的干物质含量均无显著差异，光能利用效率 3 组之间均存在显著差异，其中 CK 最低，为 8.74 g/mol，MB处理最高，为 13.64 g/mol。
表 4 第二轮试验生菜产量与光能利用效率比较
由表 4 可知，3 组处理间的生菜株高无显著差异；LB、MB 处理的叶片数显著高于 CK，其中 MB 处理叶片数最多，为 26 片，LB 和 MB处理间的叶片数无显著差异；两组补光处理的单株鲜重均显著高于 CK，其中 MB 处理单株鲜重最高，为 133 g，LB、MB 处理间也存在显著差异；3 组处理间的干物质含量均存在显著差异，LB 处理的干物质含量最高，为 4.05%；MB 处理的光能利用效率显著高于 CK 和 LB 处理，为 12.67 g/mol。
第二轮试验期间，补光组总 DLI 多数时间远高于第一轮试验期间同样定植天数时的 DLI（ 图 1~2），第二轮试验补光处理组补光时间（4:00~17:00）较第一轮试验（6:30~17:00）增加了 2.5 h，两轮试验青梗菜采收时间均为定植后 35 天，两轮试验 CK 的单株鲜重相近，LB、MB 处理在第二轮试验中与 CK 的单株鲜重差值远大于第一轮试验中与 CK 的单株鲜重差值（表 1、表 3）。第二轮试验生菜采收时间为定植后 42 天，第一轮试验生菜采收时间为定植后46 天，第二轮试验生菜 CK 采收时的定植天数比第一轮试验少 4 天，但单株鲜重为第一轮试验的 1.57 倍（表 2、表 4），光能利用效率相近，可见随着气温逐渐回暖、温室内自然光照逐渐增多，生菜的生产周期随之缩短。
试验过程中营养液池未配备增温设备，使得水培叶菜的根系环境一直处于较低的温度水平，日均温受限导致蔬菜未能充分利用延长 LED 补光增加的日累积光量。因此，在冬季温室补光时还需考虑配合适当的保温增温措施以确保补光增产的效果。使用 LED 补光灯会在一定程度上增加生产投入成本，而农业生产本身并不是一个高收益的产业，因而如何在冬季温室水培叶菜的实际生产中，优化补光策略并配合其他措施利用补光灯实现高效生产、提高光能利用效率和经济效益，仍需进一步进行相关生产试验探究。