光調控棚膜對甜瓜光合生理及產(chǎn)量的影響

陳連珠,米慶華,張雪彬,曹 明,楊小鋒

1.三亞市南繁科學技術研究院,海南 三亞572000

2.山東農(nóng)業(yè)大學,山東 泰安271018

3.山東新天鶴塑膠有限公司,山東 臨淄255400

光質參與調控植物的種子萌發(fā)[1]、生長發(fā)育[2]、光合作用、產(chǎn)量、品質、抗逆、衰老以及基因的表達[3]。研究表明，萵苣葉面積在紅藍組合光下最大[4]；紅光處理提高了園藝植物的葉綠素含量、可溶性糖含量、光合速率、氣孔導度和蒸騰速率[5]，而藍光處理則增加了蛋白質及類胡蘿卜素含量[6]；與紅光相比，藍光更有利于豌豆葉片光能轉化效率和電子傳遞速率的提高[7]。

轉光棚膜和有色棚膜是設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的兩類光調控棚膜材料，均可以改變棚內光質，從而影響作物生長。研究表明，轉光棚膜明顯改善了日光溫室內的光照環(huán)境，促進番茄生長，且提質增產(chǎn)效果顯著[8]；提高了甜椒果實的維生素C、可溶性糖和游離氨基酸含量，并降低了硝酸鹽含量[9]。有色棚膜是在普通棚膜內添加有色物質，提高同色光透過量，吸收其他顏色的光，從而改變設施內光譜組成。研究表明，紫色膜具有促進蔬菜及果樹生長，提高產(chǎn)量及品質的作用[10]；桃葉片葉綠素含量以綠膜覆蓋的最高[11]；綠膜可增強生姜苗期光合作用，促進植株生長，提高產(chǎn)量[12]；甜椒光合速率和光能利用率以紅膜覆蓋的最高[13]；甜瓜單瓜重以紅膜處理的最大，綠膜處理的最低[14]；藍膜雖增加了果實的品質，但不利于產(chǎn)量提高，而紅膜有利于草莓單果重和產(chǎn)量的提高[15]。但生產(chǎn)中應用光調控棚膜改變透過光質，進而影響甜瓜生長及光合生理的研究尚未見報道，本試驗同時應用有色棚膜和轉光膜兩類光調控材料，研究不同光調控棚膜下的光質及其對甜瓜光合參數(shù)及植株生長的影響，以期為甜瓜設施栽培光調控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及設計

以‘西州密25’甜瓜為試材。

試驗于2019 年10 月-2020 年2 月在三亞市南繁科學技術研究院科技示范園大棚內進行。試驗以普通無色PO 膜為對照（CK），分別設置紅色PO 膜（T1）、添加不同轉光劑的無色PO 膜T2（綠轉紅）、T3（綠紫轉紅、紫轉遠紅）和T4（綠紫轉紅藍）4 種光調控薄膜處理。采用單因素隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積120 m2，單壟雙行種植，行距0.6 m，株距0.5 m，12 月5 日移栽，按常規(guī)方法進行田間管理，翌年2 月28 日收獲。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 生長及果實相關指標測定 于開花結果期進行莖粗、節(jié)間長測定，莖粗測定選擇第3 片葉的基部，節(jié)間長測定選擇第5 節(jié)進行測定。于采收期測定葉片厚度、葉長、莖葉鮮重、單果重、果實縱徑、橫徑、腔徑及可溶性固形物、可溶性蛋白、Vc 含量，每處理重復測定5 次。

1.2.2 光合色素含量的測定 于采收期選擇中部同一節(jié)位的成熟葉片，使用乙醇提取法[16]，測定甜瓜葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量。

1.2.3 光合參數(shù)測定 使用TARGAS-1 型便攜式光合儀(PP systems 公司，美國)，PFD 設置為1500 μmol/(m2·s)，包括凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），用公式Pn/Tr 計算瞬時水分利用率（WUE），測定時期為開花結果期，選擇倒數(shù)第2 片完全展開的功能葉。

1.2.4 光譜成分測定 采用光譜分析儀(UniSpec-SC公司，美國) 測定不同處理透射光譜成分，采樣間隔1 nm，光譜分辨率1 nm，波段設置為310-1150 nm。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 方差分析采用SPSS18.0軟件Duncan’s新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同光調控棚膜的透射光譜分析

表1 不同光調控棚膜透射光譜組成/%Table 1 Composition of transmission spectra of different films

由表1 可知，T1、T2 和T3 處理的的紫外光、藍紫光和綠光的比例均較對照降低，均以T1 處理的最?。患t橙光、遠紅光、近紅外光及紅/藍光均較對照增加，均以T1 處理最大。T1 處理的各種波段的光均與對照有顯著差異，T2 處理在紫外光、綠光、遠紅光及近紅外光與對照有顯著差異，T3處理僅綠光與對照有顯著差異，T4 處理各種波段光與對照接近，沒有顯著差異。

2.2 不同光調控棚膜對甜瓜植株生長的影響

由表2 可知，不同光調控棚膜的葉片厚度均較對照降低，T1 最小，但處理間沒有顯著差異；T1的節(jié)間長最大，顯著大于T3 和T4；T1 和T2 的莖葉鮮重均較對照顯著增加，增幅分別為21.7%和20.7%；T1 和T2 的單果重均較對照增加，增幅分別為3.0%和1.5%，T4 的單果重較對照顯著降低，降幅為7.0%。不同處理的莖粗和葉長沒有顯著差異。

表2 不同光調控棚膜對甜瓜生長的影響Table 2 Effects of films on growth of muskmelon

2.3 不同光調控棚膜對甜瓜果實性狀的影響

由表3 可知，T1 和T3 果實縱徑較對照增加，處理間沒有顯著差異。T1、T2、T3 和T4 的果實橫徑和腔徑均較對照降低，橫徑降幅分別為1.4%、1.0%、1.2%和2.1%；腔徑降幅分別為5.2%、7.6%、3.8%和5.7%?？扇苄怨绦挝锖恳訲1 的最大，較對照增2.0%，處理間沒有顯著差異。T1、T2 和T4 的可溶性蛋白含量均較對照增加，以T2 的最大，顯著大于對照。T1 和T3 的Vc 較對照增加，但處理間差異不顯著。

表3 不同光調控棚膜對甜瓜果實性狀的影響Table 3 Effects of films on fruit characteristic of muskmelon

2.4 不同光調控棚膜對甜瓜葉片光合色素的影響

由表4 可知，4 種光調控棚膜的Chl a、Chl b 和Chl a+b 含量均較對照增加，Chl a/b 均較對照降低，T1 的Chl a、Chl b 和Chl a+b 最大，Chl a/b 最小，但處理間沒有顯著差異。

表4 不同光調控棚膜對甜瓜光合色素含量的影響Table 4 Effects of films on photosynthetic pigment of muskmelon

2.5 不同光調控棚膜對甜瓜葉片光合參數(shù)的影響

由表5 可知，T1、T2、T3 和T4 的Tr 均較對照顯著降低，降幅分別為18.1%、24.6%、18.9%和18.9%；WUE 均較對照增加，增幅分別為20.1%、23.8%、15.9%和17.3%。T1、T2 和T3 的Gs 和Ci 均較對照增加，以紅膜的最大，增幅分別為29.4%和19.4%。各處理Pn 均較對照有所下降，但處理間差異不顯著。

表5 不同光調控棚膜對甜瓜光合參數(shù)的影響Table 5 Effects of films on of photosynthetic parameters of muskmelon

3 討論與結論

研究表明，短波段光抑制莖伸長，而長波段光則促進植物莖伸長[17,18]。本試驗中，不同光調控棚膜內甜瓜生長及品質表現(xiàn)不同，紅色和綠轉紅兩種棚膜對甜瓜生長及品質有促進作用，可顯著增加莖葉鮮重，降低果實腔徑，而單果重、可溶性固形物及可溶性蛋白含量也有一定的提高，而紅色膜表現(xiàn)優(yōu)于綠轉紅轉光膜，說明紅色膜內光質更有利于甜瓜生長及品質的提高，這與曹明等[14]的研究結果一致。紅光有利于提高葉片中Chla、Chlb和Chla+b含量，藍光下葉片中葉綠素較低[19]，光調控棚膜使甜瓜光Chla、Chlb和Chla+b含量增加，而Chla/b降低，提高光合色素含量尤其是Chlb含量有利于利用弱光，提高光能利用率，以紅膜的增加幅度最大。紅光提高瓠瓜幼苗光合速率、蒸騰速率、氣孔導度[6]，本試驗中光調控棚膜使甜瓜Tr顯著降低，而增加了Gs、Ci和WUE，增幅同樣也以紅膜的最大，說明紅色膜內光質有利于甜瓜提高光合性能，從而促進植株健壯生長，產(chǎn)量提高。而紅色膜內的紫外光、藍紫光和綠光等光譜比例均最小，紅橙光、遠紅光及近紅外等光譜比例均最大，與普通棚膜有顯著差異，說明適當降低短波段光，增加長波段光有利于甜瓜生長及光合生理。

紅色棚膜覆蓋下甜瓜植株光合生理表現(xiàn)較優(yōu)，生長旺盛，產(chǎn)量和品質均提高，因此，該棚膜適合作為三亞地區(qū)甜瓜大棚栽培的提質增產(chǎn)專用覆蓋材料，其次為綠轉紅轉光棚膜。