不同補(bǔ)光時間對日光溫室甜瓜生長發(fā)育的影響

祁娟霞， 韋 峰，董 艷，張亞紅

(寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

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不同補(bǔ)光時間對日光溫室甜瓜生長發(fā)育的影響

祁娟霞， 韋 峰，董 艷，張亞紅*

(寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

試驗以LED植物生長燈為補(bǔ)光材料，采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組實驗設(shè)計進(jìn)行，研究不同補(bǔ)光時間對溫室甜瓜生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明：在整個生育期的補(bǔ)光試驗中，補(bǔ)光1 h維生素C含量最高；補(bǔ)光3 h對株高和果實縱向生長促進(jìn)效果最大，可溶性固形物含量最高；5 h對莖粗、植株干鮮質(zhì)量影響最大，可溶性糖含量和糖酸比最高；補(bǔ)光7 h產(chǎn)量最大。苗期補(bǔ)光7 h、伸蔓期5 h、結(jié)果期1 h時甜瓜長勢、品質(zhì)及產(chǎn)量最優(yōu)。

植物生長燈；甜瓜；品質(zhì)；產(chǎn)量；日光溫室

在自然界中，光在時間和空間分布上有著很大的差異，植物通過光合作用來制造和積累有機(jī)物，是人類衣、食、住、行的直接或間接的來源。不同的光照強(qiáng)度、光質(zhì)和光照周期對植物的生長、發(fā)育及分布有很大的影響，不同植物在不同栽培密度中往往表現(xiàn)出與之相應(yīng)的形態(tài)特征和生理生化的適應(yīng)性。

甜瓜(CucumismeloL.)，別名香瓜，屬于葫蘆科(Cucurbitaceae)甜瓜屬(Cucumis，亦稱黃瓜屬)1年生蔓性草本植物、食用果實類的一種。甜瓜喜溫暖充足而強(qiáng)烈的光照， 厚皮甜瓜的光飽和點為55～60 klx，光補(bǔ)償點為4 klx[1]，每天需要10～12 h的光照。光照不足使同化產(chǎn)物減少，生育不良，開花坐果延遲，果實產(chǎn)量降低，品質(zhì)低劣。在甜瓜反季節(jié)設(shè)施栽培中，光照不足是制約甜瓜生產(chǎn)的主要因子[2]。我國北方地區(qū)冬春季節(jié)主要的生產(chǎn)設(shè)施類型為日光溫室，在日光溫室內(nèi)影響光照的因素很多，主要是覆蓋材料的反射、折射，其光照強(qiáng)度僅為露地的30%～70%[3]，再加上冬春季節(jié)日照時間不足，同時由于溫室?guī)缀跻宦墒橇Ⅲw栽培，冠層高度是露地的4～5倍，冠層內(nèi)部光強(qiáng)衰減明顯，不同葉層不但接受的光照強(qiáng)度有差異，感受最大光強(qiáng)的時間也有差異，所以造成了溫室甜瓜生產(chǎn)中質(zhì)量、品質(zhì)及產(chǎn)量大幅度下降。

近年來現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐迅速加快，溫室人工補(bǔ)光技術(shù)日趨成熟，關(guān)于溫室補(bǔ)光技術(shù)的研究越來越多，研究范圍更是不斷擴(kuò)大，但多以苗期不同光質(zhì)以及不同光照強(qiáng)度對作物的影響研究較多，關(guān)于補(bǔ)光時間對作物影響的研究較少，尤其關(guān)于補(bǔ)光時間對作物整個生育期影響的研究更少。本試驗以甜瓜為試驗材料，以LED植物生長燈為補(bǔ)光設(shè)備，設(shè)置不同梯度的補(bǔ)光時間，研究不同光周期對甜瓜整個生育期的影響，以期為日光溫室甜瓜生產(chǎn)補(bǔ)光技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)備

植物生長燈：由上海合鳴照明電器有限公司生產(chǎn)的一種外形呈傘形的LED特種植物生長燈，電壓220 V，功率40 W，具有壽命長、耐潮濕、光效好、價格低廉的特點，適用于廣大農(nóng)戶。

時間控制器：使用電壓范圍為AC160～265 V，負(fù)載最大電流為15 A；將所需要補(bǔ)光的光照時間輸入計算機(jī)，通過 PLC控制植物生長燈的通斷來控制補(bǔ)光時間，補(bǔ)光時間由 PLC 內(nèi)部的計時器控制，達(dá)到設(shè)定的補(bǔ)光時間時PLC 控制斷開植物生長燈，停止補(bǔ)光。

光照強(qiáng)度采用香港CEM公司的DT1301型照度計測量，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測儀器(溫室娃娃)由國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心制造。

1.2 試驗材料

2014年2月3日進(jìn)行試驗，甜瓜品種為濃香密寶，試驗地點為賀蘭新平園區(qū)293號日光溫室，定植密度行株距為80 cm×30 cm。2014年4月25日成熟采收。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用單因素完全隨機(jī)試驗設(shè)計，每日補(bǔ)光時數(shù)為1，3，5，7 h 4個處理，以不進(jìn)行補(bǔ)光為對照(CK)，每個處理5次重復(fù)，各處理光源互不干擾，按日常栽培方法管理。每個處理隨機(jī)選擇10株植株掛上標(biāo)簽，作為測量對象，定植緩苗后開始測量相關(guān)指標(biāo)。各處理時間安排根據(jù)日出日落時間進(jìn)行調(diào)整，具體安排見表1。

1.4 測量項目

(1)形態(tài)指標(biāo):生長期用卷尺測量植株株高，用游標(biāo)卡尺測定植株莖基部的莖粗，果實迅速生長期用游標(biāo)卡尺測量果實橫徑和縱徑，并計算果形指數(shù)(果形指數(shù)=果實縱徑/果實橫徑)，在果實成熟采收后挖去整個植株，測量植株鮮質(zhì)量，烘箱烘干后測量干質(zhì)量(80 ℃下烘干12 h)。(2)生理指標(biāo):采用葉綠素儀測量(SPAD-520 Plus)植株葉片葉綠素含量。(3)品質(zhì)測定:選成熟一致性好的甜瓜果實用于測定。營養(yǎng)成分測定：可溶性固形物含量測定采用手持糖量計。(4)營養(yǎng)成分測定：可溶性糖含量測定采用蒽酮法。有機(jī)酸含量測定采用滴定法。維生素C含量測定采用鉬藍(lán)比色法[4-5]。(5)產(chǎn)量測定：在果實采收期記錄成熟果實的數(shù)量，并測量單果質(zhì)量，計算單株產(chǎn)量和單位面積產(chǎn)量。

表1 不同處理時間設(shè)置

Table 1 Time setting in different treatments

補(bǔ)光時間/h2月3日—3月15日早上下午3月16日—4月10日早上下午4月10日—4月25日早上下午18:00—9:006:00—7:005:00—6:0037:00—9:0019:30—20:305:00—7:0020:00—21:004:00—6:0021:00—22:0056:00—9:0018:30—20:304:00—7:0019:00—21:003:00—6:0020:00—22:0075:00—9:0017:30—20:303:00—7:0018:00—21:002:00—6:0019:00—22:00

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

隸屬函數(shù)值X(ij)：用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)值的方法計算。公式為X(ij)=Xij-Xjmin/Xjmax-Xjmin。其中，X(ij)表示i種類j指標(biāo)的隸屬值；Xij表示i種類j指標(biāo)的測定值;Xjmax，Xjmin分別為j指標(biāo)的最大值和最小值。數(shù)據(jù)采用DPS 7.05版數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件和Excel軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫室內(nèi)光照強(qiáng)度測量記錄

對溫室內(nèi)光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測得出表2。表中數(shù)據(jù)顯示，在CK條件下，溫室內(nèi)日平均光照強(qiáng)度極低，日最高光照強(qiáng)度也達(dá)不到甜瓜生長所需要的強(qiáng)度，在補(bǔ)光處理下，光照強(qiáng)度較高，接近甜瓜光飽和點。

2.2 不同補(bǔ)光時間對甜瓜葉片葉綠素含量的影響

圖1顯示的是各補(bǔ)光處理下葉片葉綠素含量在生長過程中的變化。在生長過程中，葉綠素含量大體上呈先上升再下降再上升的趨勢，在生長前期，CK的葉綠素含量較高，但到了生長后期，各補(bǔ)光處理下的葉綠素含量均大于CK，尤其是補(bǔ)光2個月之后表現(xiàn)最明顯。

2.3 不同補(bǔ)光時間對甜瓜生長指標(biāo)的影響

將各生長指標(biāo)以及植株干鮮質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。不同時間的補(bǔ)光，對甜瓜生長指標(biāo)的影響不同，補(bǔ)光3 h處理下的株高與CK間存在顯著差異，株高增加11.47%；其他處理 與CK間不存在顯著差異。補(bǔ)光5 h莖粗最大，比CK增加了6.78%，但各處理間均無顯著差異；各補(bǔ)光處理葉綠素含量均與對照無差異，說明不同時間的補(bǔ)光處理對甜瓜葉片葉綠素含量的影響不明顯。各補(bǔ)光處理與CK在果實橫徑上均無顯著差異，但補(bǔ)光3 h縱徑比CK增加了13.1%，說明補(bǔ)光處理一定程度上可促進(jìn)甜瓜果實的縱向生長，但對橫向生長影響不明顯。各處理對甜瓜植株鮮質(zhì)量與干質(zhì)量的影響一致，除1 h處理外，其他幾個處理均大于CK，且補(bǔ)光5 h下植株鮮質(zhì)量與干質(zhì)量最大，分別比CK增加了8.4%，9.1%，與CK存在顯著差異。補(bǔ)光7 h處理鮮干質(zhì)量之比最大，比CK增加了4.6%。各補(bǔ)光處理甜瓜果形指數(shù)均大于CK，以補(bǔ)光1 h處理最大，補(bǔ)光5 h和7 h次之。

表2 溫室內(nèi)光照強(qiáng)度測量記錄表(klx)

Table 2 Measurements of light intensity in the sunlight greenhouse(klx)

處理2月最高平均3月最高平均4月最高平均補(bǔ)光處理49.948.351.349.554.550.8CK14.58.418.611.325.817.2

圖1 不同補(bǔ)光時間對甜瓜葉綠素含量的影響Fig.1 Effect of different duration of supplemental illumination on chlorophyll content in melon

2.4 不同補(bǔ)光時間對甜瓜品質(zhì)和平均單果質(zhì)量的影響

表4統(tǒng)計了不同補(bǔ)光處理對甜瓜品質(zhì)和單果質(zhì)量的影響。結(jié)果顯示：補(bǔ)光1 h和3 h處理可溶性固形物含量大于CK；5 h和7 h處理小于CK，其中以補(bǔ)光3 h下最大，比CK高 8.57%。補(bǔ)光3 h和5 h處理可溶性糖含量高于CK；1 h和7 h處理下低于CK，各處理中以5 h處理下可溶性糖含量最高，比CK高7.16%。各補(bǔ)光處理VC含量均高于CK，其中以補(bǔ)光1 h下最高，比CK高12.3%，各處理均與CK間無顯著差異。補(bǔ)光1 h與7 h處理顯著增加了有機(jī)酸含量；3 h，5 h與CK間不存在差異。補(bǔ)光5 h處理糖酸比高于CK，比CK 高12.1%，但與CK間無顯著差異；1 h和7 h處理顯著低于CK。各補(bǔ)光處理甜瓜單果質(zhì)量、單株質(zhì)量及產(chǎn)量均大于CK，表現(xiàn)為7 h>5 h>3 h>1 h>CK，補(bǔ)光7 h，5 h，3 h，1 h的產(chǎn)量分別比CK增加了26.4%，22.1%，14.3%，11.3%。

表3 不同補(bǔ)光時間處理甜瓜生長指標(biāo)分析

Table 3 Effect of different duration of supplemental illumination on growth indexes of melon

處理/h株高/cm莖粗/mm葉綠素/SPAD橫徑/mm縱徑/mm植株鮮質(zhì)量/g植株干質(zhì)量/g鮮干質(zhì)量比果形指數(shù)1170.9±6.2b7.46±0.3ab55.6±1.384.0±2.774.2±2.4ab268.0±32.6b53.5±0.4b5.080.883186.6±5.5a7.64±0.3ab58.1±1.184.3±2.275.9±2.3a317.9±7.2ab65.2±3.2ab4.850.865174.4±4.7ab8.03±0.2a56.6±1.283.1±2.472.1±3.9ab341.8±15.8a68.6±4.7a5.010.877179.7±3.4ab7.11±0.2b58.5±3.283.6±0.772.5±3.3ab326.6±33.2ab63.7±3.4ab5.250.870(CK)167.4±8.0b7.52±0.4ab54.7±0.878.5±2.267.1±1.9b315.3±16.0ab62.9±6.3ab5.020.85

注：同一列不同行數(shù)據(jù)后沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

表4 不同補(bǔ)光時間處理甜瓜品質(zhì)和產(chǎn)量分析

Table 4 Effect of different duration of supplemental illumination on quality and yield of melon

處理/h可溶性固形物含量/%可溶性糖含量/%Vc含量/(mg·g-1)有機(jī)酸含量/%糖酸比單果質(zhì)量/g單株質(zhì)量/g產(chǎn)量/(kg·667m-2)19.54±0.08b10.01±0.66b5.86±0.220.45±0.016b22.2±1.1b247.7±24.9ab743.1±37.4ab2847310.14±0.10a11.55±0.31ab5.72±0.190.36±0.014c31.3±2.9a254.6±11.7ab763.7±34.2ab292659.24±0.10c11.98±0.28a5.76±0.110.34±0.015c35.6±0.8a271.9±11.4a815.7±35.2a312578.32±0.10d10.59±0.54ab5.81±0.090.55±0.004a19.3±3.3b281.4±12.5a844.1±74.8a32340(CK)9.34±0.09bc11.18±0.73ab5.22±0.430.36±0.011c31.3±1.0a222.6±9.1b667.7±27.2b2559

2.5 不同補(bǔ)光時間下甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)的相關(guān)性分析

由表5可以看出，糖酸比與可溶性糖含量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.818，與有機(jī)酸含量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.805；有機(jī)酸含量與可溶性糖含量呈負(fù)相關(guān)，與VC含量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.580，0.638。其他各指標(biāo)之間無顯著相關(guān)性。

2.6 綜合評價

運(yùn)用隸屬函數(shù)對甜瓜在不同生育期測定的指標(biāo)進(jìn)行了綜合評價。結(jié)果顯示：在幼苗期，補(bǔ)光7 h對植株生長促進(jìn)作用最大；在伸蔓期，補(bǔ)光5 h對其生長促進(jìn)作用最明顯；在結(jié)果期，補(bǔ)光1 h下甜瓜品質(zhì)最佳，產(chǎn)量最高(表6)。

表5 不同補(bǔ)光時間處理下甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)相關(guān)性

Table 5 Correlation of nutritional quality indexes of melon under different duration of supplemental illumination

指標(biāo)可溶性固形物含量可溶性糖含量VC含量有機(jī)酸含量糖酸比可溶性固形物含量1可溶性糖含量0.2771VC含量0.129-0.1681有機(jī)酸含量0.492-0.580*0.638*1糖酸比0.5390.818*-0.083-0.805*1

注：*表示相關(guān)性顯著。

表6 不同補(bǔ)光時間處理甜瓜不同生育期隸屬函數(shù)值

Table 6 The subordinate function values of melon at different stages under different duration of supplemental illumination

生育期指標(biāo)隸屬函數(shù)值/%1h3h5h7hCK幼苗期株高39.5261.9645.6648.5242.22莖粗39.0238.5147.8941.9636.96葉綠素含量46.9642.8647.3755.1732.08平均41.8347.7846.9748.5537.09伸蔓期株高64.1749.1158.1058.9747.44莖粗56.3849.7250.4134.0337.84葉綠素含量51.0642.1565.9554.1857.07平均57.2046.9958.1549.0647.45結(jié)果期果實橫徑50.2965.4048.8159.0449.03果實縱徑50.4443.7340.7059.6445.93單果質(zhì)量56.5255.4946.4836.6238.99可溶性固形物含量68.0048.0048.0053.3360.00可溶性糖含量60.0060.6154.7335.1956.94VC含量37.5058.3342.8637.0054.81有機(jī)酸含量50.0040.0045.0050.0035.00平均53.2553.0846.6547.2648.67

3 討論

在甜瓜生長發(fā)育過程中， 光環(huán)境是影響甜瓜光合作用和果實品質(zhì)的關(guān)鍵因子。侯興亮等[6]研究了弱光對番茄生長的影響，表明光照不足必然會影響植株的光合作用， 導(dǎo)致凈光合速率下降。李靜[7]研究了低溫弱光對甜瓜幼苗生長和生理指標(biāo)的影響，表明低溫弱光脅迫下，甜瓜幼苗株高、莖粗、葉面積等形態(tài)指標(biāo)迅速降低，植株鮮干質(zhì)量比相較于CK均有降低。李鵬飛[8]研究了溫光對厚皮甜瓜生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，表明隨著光照強(qiáng)度的增加，植株的株高、葉面積及單株鮮質(zhì)量均明顯增加，莖粗和單株干質(zhì)量有一定增加，在一定溫度范圍內(nèi)，甜瓜果實可溶性糖含量和VC含量均隨著光強(qiáng)的升高而逐漸增加。在本試驗中，補(bǔ)光條件下光強(qiáng)遠(yuǎn)高于甜瓜光補(bǔ)償點，而CK的光強(qiáng)勉強(qiáng)超過甜瓜補(bǔ)償點，因此各補(bǔ)光處理下，甜瓜果實單果質(zhì)量均大于CK，VC含量均高于CK，這與前者研究結(jié)果相近，同時也論證了在達(dá)到光飽和點之前，隨著光強(qiáng)的增加光合作用越強(qiáng)的理論。本試驗結(jié)果還顯示，補(bǔ)光1 h和3 h下可溶性固形物含量高于CK，3 h和5 h處理下可溶性糖含量高于CK，5 h處理下糖酸比高于CK而有機(jī)酸含量低于CK，各補(bǔ)光處理下甜瓜果形指數(shù)均大于CK；各補(bǔ)光處理甜瓜營養(yǎng)品質(zhì)的相關(guān)性分析得出，糖酸比與可溶性糖含量呈正相關(guān)，與有機(jī)酸含量呈負(fù)相關(guān)；有機(jī)酸含量與可溶性糖含量呈負(fù)相關(guān)，與VC含量呈正相關(guān)。通過運(yùn)用隸屬函數(shù)對不同生育期進(jìn)行綜合評價，結(jié)果表明，在甜瓜日光溫室生產(chǎn)中，幼苗期補(bǔ)光7 h，伸蔓期補(bǔ)光5 h，結(jié)果期補(bǔ)光1 h，光強(qiáng)范圍以48～50 klx為宜。

[1] 馬德偉，葛惠賢，劉明鏘，等.甜瓜新品種介紹[J].中國西瓜甜瓜，l999(1):11-12.

[2] 馬克奇，陳年來，王鳴.甜瓜高產(chǎn)栽培理論與實踐[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001:6-48.

[3] 馬承偉，苗香雯.農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程[M].北京：北京農(nóng)業(yè)出版社，2005:90-230.

[4] 高俊鳳, 孫群， 梁宗鎖. 植物生理學(xué)實驗技術(shù)[M].西安:世界圖書出版公司，2000:167-169.

[5] 趙世杰，劉華山，董新純.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1998: 68-72.

[6] 侯興亮，李景富，許向陽.弱光處理對番茄不同生育期形態(tài)和生理指標(biāo)的影響[J].園藝學(xué)報，2002， 29(2):123-127.

[7] 李靜.低溫弱光脅迫對甜瓜幼苗生長及生理指標(biāo)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，41(5):106-109.

[8] 李鵬飛.溫光對厚皮甜瓜生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

(責(zé)任編輯 張 韻)

Effect of different duration of supplemental illumination on growth of melon in sunlight greenhouse

QI Juan-xia， WEI Feng， DONG Yan， ZHANG Ya-hong*

(SchoolofAgriculture，NingxiaUniversity，Yinchuan750021，China)

LED plant growth lights were used as supplemental illumination material in this study. The effect of different duration of supplemental illumination on the growth of melon was investigated by using a single factor of completely randomized block experimental design. The results showed that in the whole growth period of the test， the VCcontent was the highest in the treatment of supplemental illumination for 1 hour; the plant height and fruit longitudinal growth were greatly promoted with the highest soluble solid content in the treatment of supplemental illumination for 3 hours; after supplemental illumination for 5 hours， the stem diameter was promoted， the plant fresh and dry weight were significantly affected， soluble sugar content and sugar acid ratio were the highest; the yield was the highest in the treatment of supplemental illumination for 7 hours. When the light was added for 7 hours at seedling stage， 5 hours at the vine elongation stage， and 1 hour at fruiting stage， the growth and quality of melon was the best.

LED plant growth light; melon; quality; yield; sunlight greenhouse

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.06.12

2015-10-05

國家科技支撐計劃課題(2014BAD05B02)；寧夏回族自治區(qū)科技支撐計劃項目

祁娟霞(1991—)，女，寧夏固原人，碩士研究生，從事設(shè)施園藝研究。E-mail：1508472996@qq.com

*通信作者，張亞紅，E-mail：zhyhcau@sina.com

S652

A

1004-1524(2016)05-0979-05

祁娟霞， 韋峰，董艷，等. 不同補(bǔ)光時間對日光溫室甜瓜生長發(fā)育的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，28(6)： 979-983.