在設施瓜果類蔬菜的栽培過程中，光照是最重要的環(huán)境因子之一。在弱光寡照情況下，瓜果類蔬菜經(jīng)常出現(xiàn)幼苗徒長、果實發(fā)育緩慢和著色不均勻、病蟲害多發(fā)、品質和產(chǎn)量下降等問題，降低了種植者的經(jīng)濟效益。因此，補光措施就成為瓜果類蔬菜在整個生長期的主要問題。

光源選擇

高壓鈉燈因具有制造成本低、電光轉換效率高、光譜成分集中在黃橙光波段等優(yōu)點，而在農(nóng)業(yè)設施補光中廣泛應用。但由于其光譜成分缺少植物生長必須的紅藍光波段，以及在使用過程中會產(chǎn)生很多熱量，造成能效較低、溫室冷卻成本增加等短板。作為溫室補光中最理想的光源，具有冷光源特性的LED補光燈不僅具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、更高的電光轉換效率等諸多特點，還能實現(xiàn)光譜可調，可以根據(jù)植物生長發(fā)育的需求精準地調制光質、光強和光周期等，應用場景廣泛，并已成為設施農(nóng)業(yè)補光的主流光源。

但LED燈價格較高，因此，在一些設施中，也存在將高壓鈉燈頂補光和LED植株間照明相結合進行混合補光的系統(tǒng)。此外，在一般照明用的寬光譜LED光源基礎上，適當?shù)卦黾幼贤夤?、紅光或遠紅光成分，也可以起到促進植物體內(nèi)有效物質積累的功效。研究發(fā)現(xiàn)，紅光處理能顯著提高番茄果實碳水化合物含量，并可以促進番茄紅素的合成積累。而王英利等研究發(fā)現(xiàn)，低劑量 UV-B（0.54 kJ/m2/天）照射番茄也能提高番茄紅素的含量，但劑量太高（＞0.71 kJ/m2/天）則起相反作用。因此，如果所種植的植物種類相對固定，則可以根據(jù)該植物的光照需求，定制專用LED燈作為照明光源。

光照強度

根據(jù)植物對光照強度的要求可將其分為喜光型、喜中光型和耐弱光型植物。而瓜果類蔬菜大多屬于喜光型植物，其光補償點和光飽和點均比較高。例如，作為瓜果類蔬菜的典型代表植物，也是中國設施栽培的主要作物種類，黃瓜和番茄均屬喜光喜溫作物，其光補償點分別約為51 μmol/(m2·s)和53 μmol/(m2·s)，光飽和點分別在1421 μmol/(m2·s)和1985 μmol/(m2·s)以上。在番茄整個生長發(fā)育過程中，充足的光照條件有利于提高葉片進行充分光合作用的能力，提高植株的生長勢頭，從而促進番茄果實中碳水化合物、類胡蘿卜素和番茄紅素的合成積累，生產(chǎn)出優(yōu)質的果實。反之，在弱光條件下，將導致嚴重的秧苗徒長、光合產(chǎn)物總量降低、果實營養(yǎng)缺乏及抗病蟲害能力下降等異?，F(xiàn)象。因此，一般情況下，當光照強度低于1.5倍植株的光補償點時，就要考慮啟動補光系統(tǒng)，以維持植株的正常生長發(fā)育。

補光時長

目前的研究表明，補光在甜椒、番茄等作物的增產(chǎn)提質上作用顯著，但不同時段的補光時長對于瓜果類蔬菜的產(chǎn)量和品質有不同的影響。郝東川等采用紅藍組合LED燈對設施栽培瓜果類蔬菜（苦瓜、絲瓜、節(jié)瓜、番茄、辣椒、紫長茄）全生育期進行夜間補光6 h (18:00~24:00)，結果表明夜間補光顯著增加了瓜類蔬菜的主蔓雌花數(shù)，提高了單果質量和產(chǎn)量，其中節(jié)瓜表現(xiàn)最為顯著，其單果質量和產(chǎn)量分別提高了5.3%和15.6%。此外，黃媛等對秋冬茬設施栽培番茄進行不同的補光處理，并利用模糊Borda法進一步綜合了灰色關聯(lián)法、信息量權重評價法、基于熵值法的TOPSIS評價這3種評價方法的排名和序值信息，結果表明，蓋棉被后補光6 h為番茄綜合評價中的最優(yōu)補光方案。

盡管夜間補光能達到良好的增產(chǎn)增質效果，但張洋等研究發(fā)現(xiàn)，早晨揭簾前補光5 h的效果顯著優(yōu)于晚上蓋簾后補光5 h或者早晨揭簾前、晚上蓋簾后各補光2.5 h，表明早晨對番茄進行補光處理可以促進番茄果實干物質的積累，提高番茄紅素含量，改善番茄的獨特風味。這與程瑞峰等在黃瓜上和柳帆紅等在番茄上的研究結果相同，可提高果實的風味和品質。這說明相比夜間補光，早晨進行補光時的效果更佳。這是由于早晨溫室內(nèi)高濃度的CO2可以使葉片更好地進行光合作用，通過有機物的有效積累，進而改善果實品質，提高產(chǎn)量。

補光位置

補光位置差異對瓜果類蔬菜的生長發(fā)育有一定的影響。人工光源的安裝位置一般有兩種，其中頂部補光簡單而實用，只要將所需的LED燈均勻地安裝在植物的葉冠之上即可；而株間補光則是基于株間的需光條件差異而建立的立體補光環(huán)境。瓜果類蔬菜一般都屬于大型冠層作物，其產(chǎn)量與總光照截獲量密切相關，特別是在作物進入成株之后，會因葉片遮擋嚴重而出現(xiàn)光合效率顯著降低的現(xiàn)象。如果在頂部補光的基礎上，再增配株間立體補光系統(tǒng)，那么中下部具有活力的葉片也能更好地進行光合作用，促進有機物質的積累。張盼以設施黃瓜為材料，進行無補光對照、株間立體補光及冠層補光實驗處理，結果表明，相比無補光對照，立體補光后的黃瓜產(chǎn)量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量及VC含量都有所提高。這一結果表明，立體補光可以提高光能利用率，增強黃瓜植株的光合作用能力，從而促進了黃瓜產(chǎn)量和品質的提高。為解決冠層新生葉光抑制及株間功能葉位光照不足的問題，張仲雄設計了基于植株需光差異特性的設施黃瓜立體光環(huán)境智能調控系統(tǒng)，并通過ZigBee技術實現(xiàn)智能控制子系統(tǒng)、冠層-株間LED補光子系統(tǒng)、冠層-株間環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)和補光燈升降子系統(tǒng)間的無線通信與協(xié)調控制。結果表明，相比傳統(tǒng)冠層補光區(qū)，立體補光區(qū)黃瓜植株平均株高、莖粗、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益分別增長了8.03%、7.24%、0.28 kg/m2和4.88 元/m2，說明立體光環(huán)境調控系統(tǒng)能夠提高種植的經(jīng)濟效益，具有推廣應用價值。

補光效益

與傳統(tǒng)栽培模式相比，設施溫室內(nèi)采用人工光照明進行補光，運行過程中需要消耗較高的補光能源。因此，隨著補光強度的增加，雖然瓜果類蔬菜在設施溫室的光合作用速率、生長速度、產(chǎn)量和品質都有所提高了，但生產(chǎn)成本也相應增加了。張文晶等在弱光設施環(huán)境下，采用LED白光燈頂部補光的方式，設置125、200、275、350 μmol/(m2·s) 四個光照強度在黃瓜結果期進行補光處理后，試驗結果表明在補光強度為350 μmol/(m2·s)條件下，補光成本以及補光效益均最高，同時果實品質最佳，增產(chǎn)率達到165.27%，為本試驗條件下最適合的補光強度。但再提高補光強度是否還會進一步改善果實品質、提高經(jīng)濟效益仍未可知，仍需進一步試驗探究。此外，宋羽在番茄果實成熟期，以白＋藍組合光（W:B=2:1)為補光燈，設置100、200、300、400 μmol/(m2·s)四個光照強度從冠層的底部進行設施補光處理，結果表明隨光強的增加，耗電量明顯上升，在400 μmol/(m2·s)條件下，其耗電量比100 μmol/(m2·s)時增加了125.2%。但由于最終果實產(chǎn)量并不與光強成正比，在300和400 μmol/(m2·s)條件下，隨著耗電成本的增加，其投入回報率均小于1。在200 μmol/(m2·s)條件下，補光效益最好，其投入回報率為1.24，能夠實現(xiàn)設施番茄栽培的增產(chǎn)提質。因此，種植者應根據(jù)已有的客觀條件，充分利用光照有效性，設計出最佳的補光方案，使補光效益真正在設施瓜果類蔬菜的產(chǎn)量和品質上直接體現(xiàn)出來。此外，除了人為創(chuàng)造適合的光照環(huán)境，還應通過控制溫度和濕度、適量增施CO2，合理安排種植茬口和種植密度，創(chuàng)造適合設施瓜果類蔬菜生長的環(huán)境條件，才能產(chǎn)生更好的經(jīng)濟效益。

總結

綜上所述，在設施瓜果類蔬菜種植過程中，種植者應該根據(jù)設施類別、作物種類、生長階段、當?shù)毓庹諚l件和投入產(chǎn)出比等因素進行綜合考慮，選擇適合的補光方案和補光系統(tǒng)。在實際生產(chǎn)中，種植者還需要綜合調控設施溫室中的其他各項環(huán)境因素，完善種植者本身具備的栽培技術，使得將光能轉化為產(chǎn)量和品質的能力達到最佳，獲得更高的產(chǎn)出效益。此外，作為新型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，設施栽培的補光技術仍處于探索和成長階段，需要投入更多的人力進行深入研究和推廣應用。