LED 番茄補光—全新的種植理念和方法（一）
飛利浦 LED 植物照明中國
時常聽到種植者抱怨天氣，尤其是連續陰天。種植者擔心果實成熟轉色慢，又擔心作物負載太大，後期長勢越來越弱。所以越來越多的溫室安裝了補光燈，想通過這個辦法來解決寡照的瓶頸，實現溫室管理自由。市場上應運而生了很多補光產品，對目前種植者的知識水準是一種挑戰。中國種植者接觸荷蘭式現代化種植也不過兩三年，實踐和理論都需要不斷沉澱和積累。
對於補光燈，很多種植者的態度還比較模棱兩可，生產中如何選擇合適的產品及應用，是生產中首當其衝的問題。補光除了光強，光質、光均勻度、光照位置和補光時間都是在生產中需要考慮的因素。共同協調好並配合適宜的環境條件，才能達到預期的種植效果。LED 補光給了種植者更多的自由度，對於種植者來說是一個重新認識並且學習種植的過程。
昕諾飛（中國）投資有限公司攜手宏福農業農業技術團隊，將共同分享 2018 年度合作的小番茄 LED 補光應用，補光地址為北京大興區。我們希望通過實際補光應用案例，給種植者在 LED 補光技術方面更多的思考。
* 本專題為系列專題，分兩次連載。
昕諾飛/宏福番茄補光專案在整個合作中最主要解決以下問題：
一、LED 補光對於番茄產量的影響
·全新的定植計畫
·作物馴化-穩定的光環境
·1%的光1%的產量？
·增加的產量來自於哪裡？
二、LED補光對於番茄作物形態的影響
·光質對於葉片顏色和形態的影響
·補光時間是否要尊重自然日落？
三、LED與其他環控因素
·大溫室局部補光，如何彌補其他環控局限
應用基本情況
本次補光區的栽培品種為串收型小番茄，單果重在 10-11 克左右，單果穗重量在 155-160 克左右。荷蘭全年生產，近 43 周採收的產量在23-26公斤/平方米。中國採收周大約在 30 周左右，總產量約為 18 公斤/平方米。補光產品採用的是飛利浦 GreenPower LED 植株間照明模組，採用雙行補光模式，補光強度為 110 微摩爾/平方米/秒。補光從 2018 年 45 周開始，預計到 2019 年 15 周停止，預計補光總時長達到 1500 小時。
一
LED 補光對於番茄產量的影響
1、全新的定植計畫
補光區和非補光區由於光環境不一樣，起始莖稈密度，增加密度的時間都會隨之改變。由於本次應用的補光區和非補光區並沒有物理隔斷，在環控差異調節方面比較困難，但能夠改變的調節因素例如：灌溉策略、葉片數量、留花留果策略都會不停的根據作物狀態優化。
在沒有補光條件下，為了安全度過冬天，一般小番茄的起始莖稈密度會較低： 2.5-2.9 株/平方米（圖1）。隨著花穗的形成和坐果，果實的庫強變大。根據歷年北京光照，在 47 周左右第 6 穗坐果，作物當下形成的光合產物（源強），開始無法滿足作物的供給，所以預見性的從第 4 穗開始會先從留花數量減少庫強，以及相應的降低前半夜溫度，降低呼吸消耗。作物能量實在供不應求，不得已會犧牲 1-2 穗果（或弱光環境下，花穗形成品質差）。
一般北京在第 7 周之後，外界自然光輻射量逐漸超過 1000J/c㎡。而側枝從留到第一次完全開花作物大約在3周左右，為了充分利用上升的光照，會在第4周開始增加密度。同理第12周外界自然光輻射量達到了 1300-1500J/c㎡，那麼作物便可以相應提前增加到最高密度。
圖1：宏福農業2018-2019季栽培計畫
對於補光區，基於對作物光需求的瞭解以及番茄最多能補 18 小時的限制，可得到更高的起始莖稈密度：3.3 株/平方米（圖1）。幼苗期作物小，葉片不相互遮擋，所需要的日光合有效輻射總量在 6mol/㎡左右（室內 280J/c㎡自然光輻射量）。
37-43 周左右光照充足，完全能滿足此時的供給。隨著外界光照在降低，作物需求在變大，自身供給需求差值相較於非補光區會更早體現，所以需要補光的時間會提前。
本次補光從 45 周開始，並相應逐漸延長時間。到作物進入成株狀態，需求量趨於穩定，此時溫室內日光合有效輻射總量維持在了 16-17mol/㎡(室內 750-800J/c㎡自然光輻射量)。提前增加莖稈密度就能提前高產採收，增加市場佔有率。
補光期間，每週生長資料的及時回饋也是對新的種植計畫是否準確的判斷，各個生長指標，不應有下降趨勢。
2、作物馴化-穩定的光環境
栽培期間出現非連續性陰雨天，種植者一般不會進行環控的大幅度改動。但是連續三天以上陰天則需要考慮作物長期處在弱光環境而降低溫度和灌溉頻率等相關因素。
一方面補光是為了保持冬季溫室內作物整體光環境的穩定，本次的補光策略可見，進入 41 周溫室內的補光區域的光合有效輻射總量曲線相對平整（圖2）。
圖2：補光區和非補光區的室內平均周光合有效輻射積累量
另一方面，補光也是為了對作物進行馴化。秋季定植之後，作物生長會經歷光需求快速正增長而自然觀逐步減弱的特殊階段。在這一階段中，植株下部在前期強光條件下形成的葉片會迅速衰老，而植株中上部的新葉則會較正常葉片更薄而寬大。長期在弱光下形成的新葉在突然接觸到植株間補光時由於無法接受強光照射，也會快速衰老。因此植株冬季補光應適當提前，並平緩提升。
本次植株間補光從 45 周開始，到了 52 周的中下部葉已經適應了較高的光強，整個植株的葉片從上到下都比較有活力，總體光合能力有所提升，也允許冬天保證充足的葉面級指數。
3、1%的光1%的產量？
中國溫室高架栽培極大的借鑒了荷蘭種植理念，所以對於“1%理論”也非常熟悉：“增加1%的光，增加1%的產量”。根據以往巨集福對於該小番茄的種植經驗，光利用效率在 2.59g/mol(鮮重)。截至第 6 周，多補了 415mol/㎡，實際增加的產量為 137%。也就是說補了 1% 的光，增加了 1.37% 的產量。
這可理解為，補光所占的總光強在冬季占比大，利用率高。且植株間補光模組離作物近，光能盡可能的被葉片捕獲而不浪費。補光燈的位置在生產中上調了 40cm（圖3），來配合小番茄作物的高度，使得下層光照不會直接照在地面上，而是照射在底部葉片上。
圖3：植株間照明模組位置上調40cm
4、增加的產量來自於哪裡？
生長資料我們主要關注以下幾點：室外光照的變化趨勢，每週生長點及莖粗的變化趨勢、每週的開花、坐果趨勢、增加的側枝的花穗情況、單果重情況，葉片面積和厚度的變化趨勢。
生長點是一個很大的庫，增加莖稈密度的時候，會消耗很多能量，往往會伴隨著主莖稈變細的趨勢，等到側枝的葉片擁有光合作用能力，才能貢獻更多的光合產物。由於不同的起始莖稈密度，補光區的作物前期要比非補光區作物要細一點，但兩者仍呈上升趨勢，一直到 44 周左右，大區作物開始變細。
本次補光選擇從 45 周開始（圖4），主要由兩個原因，首先前期作物的莖稈粗度雖是下降趨勢，但作物仍處在偏營養和強生長狀態。其次根據計畫 48 周要進行密度增加，需要為之後的能量消耗做準備。
圖4：補光區和非補光區作物莖粗周變化趨勢，第45周開始補光。
研究表明，在低光下，葉片發育要優於開花。所以弱光環境，開花會延遲。且弱光不利於花粉管的發育，易花粉不育。對於小番茄而言，花朵數量多，一穗果全部坐完需要兩周以上。被葉片擋住的花穗有無法正常開花和坐果的風險。本次使用株間補光發現，花穗非常的強壯。且補光 5 周之後，補光區的開花速率反超非補光區的開花速率，截止到第 6 周，補光區比非補光區總體快接近 1 穗（圖5）。
圖5：第6周補光區花穗情況
補光區的每週坐果率也明顯的提升，截止到第 6 周，積累增加果數為 150 個(圖6-1)，約 11 穗果。採收前幾穗的單果重都會比較大，超過標準重量，非補光區的單果重已經接近 16g，後開始呈下降趨勢，這和外界光照的變化相符合（圖6-2，圖6-3）。而補光區相對穩定的光環境，整個採收期的單果重也一直比較穩定，這有利於後期包裝和穩定性的產品供應，能夠保證產品品質。
圖6-1:每週坐果數
圖6-2:單果重變化趨勢
圖6-3:補光區果柄更粗，單果更大
所以我們可以總結，補光增加密度之後，植株的生長勢沒有變弱。成功坐住的更多果實和比較高的單果重是產量提高的主要原因。
下周我們將分享下篇文章——《LED番茄補光——全新的種植理念和方法（二）》，歡迎關注。
作者簡介
彭麗楓，荷蘭瓦赫寧根大學植物科學碩士。昕諾飛（中國）投資有限公司，LED 植物照明部門植物專員。目前主要負責飛利浦植物補光燈在中國荷蘭式現代溫室補光燈的應用和追蹤。
劉湘偉，北京宏福國際農業科技有限公司溫室種植技術總監，從事大型溫室番茄栽培管理。致力於溫室技術本土化改良以及溫室運營成本優化。為溫室專案提供自前期籌畫至後期運營的全套合理性方案。
趙文慧，廣西大學作物學碩士。北京宏福國際農業科技有限公司溫室種植助理，三年工作經驗，目前負責大興溫室環境控制。