光照強(qiáng)度對(duì)黃瓜及南瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

摘" " 要：探討不同光照強(qiáng)度對(duì)黃瓜及南瓜幼苗生長(zhǎng)的影響，為確定設(shè)施栽培黃瓜及南瓜種苗培養(yǎng)光照條件提供理論指導(dǎo)。以津研4號(hào)黃瓜和黑籽南瓜為試材，在5種光照強(qiáng)度（1000、2000、3000、4000、5000 lx）下進(jìn)行處理，測(cè)定黃瓜和南瓜幼苗下胚軸直徑和長(zhǎng)度及葉綠素?zé)晒鈪?shù)等指標(biāo)。結(jié)果表明，4000 lx處理下黃瓜下胚軸長(zhǎng)度、直徑均最大，分別為21.17和1.97 mm，黃瓜Fv/Fm隨光照強(qiáng)度增加逐漸降低，其F0隨光照強(qiáng)度增大逐漸增大，qN隨光照強(qiáng)度增大先減小后逐漸增大。南瓜幼苗在3000 lx處理下F0最大，其下胚軸隨著光照強(qiáng)度的增加，南瓜下胚軸長(zhǎng)度呈先逐漸降低后升高趨勢(shì)，南瓜下胚軸直徑呈先升高后降低再逐漸升高趨勢(shì)。綜上所述，不同光照強(qiáng)度對(duì)黃瓜和南瓜幼苗的生長(zhǎng)有較大影響，黃瓜和南瓜分別在4000 lx和3000 lx的光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)較好。本試驗(yàn)結(jié)果為生產(chǎn)上培育適宜的黃瓜和南瓜種苗提供了光環(huán)境調(diào)控依據(jù)。

關(guān)鍵詞：黃瓜；南瓜；光照強(qiáng)度；下胚軸；葉綠素?zé)晒鈪?shù)

中圖分類號(hào)：S642.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2025）03-088-06

Effects of light intensity on the growth of cucumber and pumpkin seedlings

LI Xinmiao， ZHENG Shanshan， DUAN Jiayi， JIANG Lina， ZHOU Junguo， ZHAI Yufei

（College of Horticulture and Landscape Rchitecture， Henan University of Science and Technology， Xinxiang 453000， Henan， China）

Abstract： This study investigates the effects of different light intensities on the growth of cucumber and pumpkin seedlings， providing theoretical guidance for the light conditions of cucumber and pumpkin seedlings in facility cultivation. Using Jinyan No. 4 cucumber and Cucurbita ficifolia as experimental materials， the diameter and length of hypocotyl and chlorophyll fluorescence parameters of cucumber and pumpkin seedlings were measured under five different light intensities（1000， 2000， 3000， 4000， 5000 lx）. The results indicated that under the treatment of 4000 lx， the length and diameter of the cucumber hypocotyl were the greatest， reaching 21.17 and 1.97 mm， respectively. The Fv/Fm of cucumber decreased gradually with the increase of light intensity， while F0 increased with light intensity， and qN first decreased fand then gradually increased with the increase of light intensity. Pumpkin seedlings treated at 3000 lx had the maximum F0. As the light intensity increased， the length of the pumpkin hypocotyl showed a trend of gradually decreasing and then increasing， while the hypocotyl diameter first increased， then decreasd， and finally increasd again. In conclusion， different light intensities have a significant impact on the growth of cucumber and pumpkin seedlings. Cucumber and pumpkin seedlings grew better under 4000 lx and 3000 lx light intensity， respectively. This experiment provides a basis for light environment control for breeding suitable cucumber and pumpkin seedlings in production.

Key words： Cucumber; Pumpkin; Light intensity; Hypocotyl; Chlorophyll fluorescence parameter

黃瓜作為果蔬兩用的葫蘆科植物，深受廣大消費(fèi)者喜愛。目前，黃瓜設(shè)施栽培在全國(guó)范圍內(nèi)占據(jù)舉足輕重的地位[1]，但常年設(shè)施栽培導(dǎo)致的黃瓜連作障礙問題一直存在[2]。生產(chǎn)上常以嫁接來(lái)改善黃瓜因土傳病害造成的連作障礙問題[3]，并以此提高其抗性[4]。南瓜是葫蘆科中具有根系強(qiáng)大、抗逆性強(qiáng)等多種優(yōu)良特性的植物，是黃瓜、甜瓜以及西瓜的主要砧木。常用的嫁接方法有靠接、貼接、插接以及雙斷根嫁接等，嫁接方法的不同對(duì)植株幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)的需求也不同。下胚軸是支撐植株直立并進(jìn)行物質(zhì)輸導(dǎo)的重要器官，在處于快速伸長(zhǎng)期的情況下，對(duì)外界刺激會(huì)異常敏感，已經(jīng)成為研究環(huán)境信號(hào)調(diào)控器官發(fā)育的重要模式系統(tǒng)[5]。下胚軸的長(zhǎng)度和粗度是影響嫁接成活率的主要因素之一。研究表明，在采用靠接法時(shí)應(yīng)控制黃瓜苗高于南瓜苗1～2 cm最適宜[6]。丁曉晨等[7]研究表明，甜瓜采用單子葉貼接法時(shí)，由于大部分薄皮甜瓜幼苗下胚軸生長(zhǎng)纖細(xì)，因此要求南瓜砧木幼苗下胚軸不宜較粗。而生產(chǎn)應(yīng)用中插接法對(duì)幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)的需求則與之相反，常要求砧木短而粗，接穗細(xì)而長(zhǎng)。因此不同的嫁接方法對(duì)砧木及接穗幼苗狀態(tài)的需求不同。光照是植物生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子，其對(duì)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)、發(fā)育等多個(gè)方面均表現(xiàn)出較大的作用[8-10]。光照強(qiáng)度可影響瓜類植物的植株形態(tài)、長(zhǎng)勢(shì)及生物量，前人研究推薦黃瓜補(bǔ)光光強(qiáng)為5000 lx左右[11-15]。因此，光照強(qiáng)度是一種單一的可操作性比較強(qiáng)的光環(huán)境調(diào)控方式。

目前，關(guān)于不同光照強(qiáng)度對(duì)葫蘆科作物幼苗下胚軸伸長(zhǎng)及幼苗生長(zhǎng)影響的研究相對(duì)較少，筆者以津研4號(hào)黃瓜及黑籽南瓜為試驗(yàn)材料，結(jié)合本試驗(yàn)所使用育苗室測(cè)定平均光強(qiáng)為3000 lx，設(shè)置1000～5000 lx 5個(gè)梯度的光照強(qiáng)度研究其對(duì)黃瓜及南瓜下胚軸及葉片熒光特性等方面的影響，豐富下胚軸伸長(zhǎng)調(diào)控理論知識(shí)，以期為黃瓜、南瓜幼苗下胚軸的伸長(zhǎng)和生長(zhǎng)篩選適宜的光照強(qiáng)度提供參照，也為不同嫁接方法培育適宜的黃瓜和南瓜種苗提供光環(huán)境調(diào)控依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)所用黃瓜品種為津研4號(hào)，由天津市蔬菜研究所育成，購(gòu)自滄州市運(yùn)河區(qū)盛輝種業(yè)有限公司，黑籽南瓜購(gòu)自壽光大自然金果種業(yè)有限公司。每種試驗(yàn)材料選取質(zhì)量、大小飽滿一致的種子各75粒，平均每處理15粒，以55 ℃溫水浸種催芽后播于72孔標(biāo)準(zhǔn)塑料穴盤（54 cm×28 cm×4 cm）中，標(biāo)記分組后放入25 ℃左右的人工氣候室，1周后觀察統(tǒng)計(jì)出芽情況。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022年3月在河南省新鄉(xiāng)市河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院育苗室內(nèi)進(jìn)行，采用隨機(jī)區(qū)組方式。待出芽后轉(zhuǎn)移至育苗室內(nèi)，選用同樣規(guī)格的LED燈，分別設(shè)置1000（L1）、2000（L2）、3000（L3）、4000（L4）、5000（L5） lx等5個(gè)光照強(qiáng)度梯度處理（表1），每處理均設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。處理2周后，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 幼苗形態(tài) 在幼苗處理2周后用刻度直尺測(cè)定黃瓜和南瓜下胚軸長(zhǎng)度、子葉長(zhǎng)、子葉寬，用游標(biāo)卡尺測(cè)定幼苗下胚軸直徑（最粗處），每處理3次重復(fù)。

1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù) 在幼苗生長(zhǎng)2周后，采用YAXIN-1161G葉綠素?zé)晒鈨x，黑暗適應(yīng)30 min后對(duì)黃瓜及南瓜子葉的初始熒光（F0）、最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qN）、實(shí)際光能轉(zhuǎn)化率（ΦPSII）等進(jìn)行測(cè)定[16]，每處理3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019進(jìn)行整理與統(tǒng)計(jì)。采用IBM SPSS Statistics 24軟件Duncan’s檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性分析[17]，采用Origin 2021繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照強(qiáng)度對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)特性的影響

分別用5種光照強(qiáng)度對(duì)黃瓜幼苗進(jìn)行處理，在L1處理下的津研4號(hào)黃瓜未出苗。由圖1可知，隨著光照強(qiáng)度的增大，下胚軸長(zhǎng)度、下胚軸直徑均呈現(xiàn)先逐漸上升后小幅降低的趨勢(shì)。在L4光強(qiáng)處理下，黃瓜下胚軸長(zhǎng)度顯著大于L2、L3處理，在L5處理下黃瓜下胚軸長(zhǎng)度雖然較L4處理降低但二者間無(wú)顯著差異，L4處理分別較L2、L3、L5增加了26%、17%、11%。L4處理下的下胚軸直徑顯著大于L2（圖1-B），且其他處理之間無(wú)顯著差異。黃瓜子葉長(zhǎng)度和寬度在各個(gè)光照強(qiáng)度處理下均無(wú)顯著差異（圖1-C～D）。

2.2 不同光照強(qiáng)度對(duì)黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

F0是反應(yīng)植物在開始進(jìn)行光合前的背景值，隨著光照強(qiáng)度不斷增大，黃瓜幼苗初始熒光（F0）呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)，最高值較最低值顯著升高了21%（圖2-A）。L3處理光照強(qiáng)度時(shí)黃瓜qN低于L2處理，但隨后隨光照強(qiáng)度逐漸增大，說(shuō)明利用光能的效率增高，有利于消耗過多的光能。當(dāng)光照強(qiáng)度為L(zhǎng)5時(shí)，其qN顯著高于L2處理（圖2-B）。

Fv/Fm能反映黃瓜葉片PSⅡ反應(yīng)中心吸收的光能用于還原QA的效率，黃瓜Fv/Fm隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)呈逐漸減小的趨勢(shì)，在L2光照強(qiáng)度時(shí)Fv/Fm顯著高于L4和L5光照強(qiáng)度處理（圖2-C）。黃瓜實(shí)際光能轉(zhuǎn)化率（ΦPSⅡ）隨著光照強(qiáng)度的增大先減小后逐漸增大，但各處理之間差異不顯著（圖2-D）。

2.3 不同光照強(qiáng)度對(duì)南瓜生長(zhǎng)特性的影響

由圖3可知，隨著光照強(qiáng)度的增加，南瓜下胚軸長(zhǎng)度呈現(xiàn)先變短后增長(zhǎng)的趨勢(shì)，下胚軸直徑呈先升后降再逐漸上升的趨勢(shì)（圖3-A、B、E）。隨著光照強(qiáng)度的增加，下胚軸直徑先增大再減小后逐漸增大，L5處理時(shí)南瓜下胚軸直徑顯著大于其他處理，較其他處理分別增加了39%、24%、27%、18%（圖3-B）。L4光照強(qiáng)度處理下南瓜子葉長(zhǎng)度顯著低于其他處理，隨著光照強(qiáng)度的增加，南瓜子葉長(zhǎng)度呈先下降后上升趨勢(shì)，在L1光照強(qiáng)度下最大（圖3-C）。子葉寬度隨著光照強(qiáng)度的增加，呈先降后升再降趨勢(shì)，以L4光照強(qiáng)度為最大。在L2光照強(qiáng)度處理下顯著小于L1、L4光照強(qiáng)度處理（圖3-D）。

2.4 不同光照強(qiáng)度對(duì)南瓜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

南瓜幼苗F0隨著光照強(qiáng)度的增加呈先上升后下降趨勢(shì)，在L3光照強(qiáng)度處理下顯著高于L1、L2、L5處理（圖4-A）。南瓜qN隨著光照強(qiáng)度的增大逐漸降低，但各處理間無(wú)顯著差異（圖4-B）。南瓜葉片F(xiàn)v/Fm隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)呈先降后升再降趨勢(shì)，以L1光照強(qiáng)度處理為最大，L1、L2光照強(qiáng)度處理間Fv/Fm顯著高于L3、L5處理（圖4-C）。南瓜ΦPSⅡ在L1光照強(qiáng)度顯著高于L2、L4、L5處理（圖4-D）。

3 討論與結(jié)論

初始熒光（F0）是PSⅡ（光系統(tǒng)Ⅱ）反應(yīng)中心完全開放時(shí)的熒光產(chǎn)量[18]，是葉綠素?zé)晒鈪?shù)的重要指標(biāo)之一。非光化學(xué)能量耗散會(huì)使F0降低，而強(qiáng)光下光合機(jī)構(gòu)遭到破壞，F(xiàn)0值會(huì)升高[19]。在本試驗(yàn)中，黃瓜F0值隨著光照強(qiáng)度的增加逐漸增大，而南瓜F0值隨著光照強(qiáng)度的增加逐漸增大至3000 lx時(shí)達(dá)到最大，隨后逐漸減小。說(shuō)明4000 lx的光照強(qiáng)度就會(huì)使南瓜受光照抑制，這與張衛(wèi)強(qiáng)等[20]對(duì)銀葉樹的研究結(jié)果一致，高光強(qiáng)增加了南瓜和黃瓜的非光化學(xué)能量耗散。Fv/Fm是暗反應(yīng)下PSⅡ最大光化學(xué)效率，能反映葉片PSⅡ反應(yīng)中心吸收的光能用于還原QA的效率，數(shù)值的變化可以反映出受到抑制的程度高低，比值越低其發(fā)生光抑制的程度越高[20]。在本試驗(yàn)中，黃瓜和南瓜Fv/Fm在1000 lx和2000 lx光照強(qiáng)度下高于或顯著高于其他處理，說(shuō)明在較低光照強(qiáng)度處理下細(xì)胞拉爾文循環(huán)活躍。PSⅡ反應(yīng)中心捕獲光能的能力較強(qiáng)以及PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率較高，光合作用強(qiáng)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在較高光照強(qiáng)度下，植物PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率較低，這與姜英等[21]的研究結(jié)果是一致的。qN表示PSⅡ光化學(xué)系統(tǒng)作用中心吸收的部分光能對(duì)電子傳遞沒有作用，是表示熱耗散多少的指標(biāo)[22]。當(dāng)光系統(tǒng)Ⅱ吸收了過多光能時(shí)，需要及時(shí)耗散，否則將會(huì)造成光合機(jī)構(gòu)的失活和破壞，所以非光化學(xué)淬滅在一定程度上對(duì)光合機(jī)構(gòu)起保護(hù)作用[23]。而黃瓜的qN在5000 lx處理時(shí)增大，說(shuō)明較高光照強(qiáng)度會(huì)降低黃瓜光化學(xué)效率，使得捕獲的光能不能被有效利用，而是以熱的形式被耗散。qN逐漸升高，說(shuō)明熱耗散逐步增大，對(duì)光能的利用率減小。南瓜qN雖然隨著光照強(qiáng)度的增加逐漸降低，但各處理間無(wú)顯著差異。試驗(yàn)結(jié)果表明，南瓜PSⅡ在低光照強(qiáng)度處理下較高，這可能是因?yàn)槿~片所吸收的光能中有較大部分被用于光化學(xué)反應(yīng)。這說(shuō)明較低光照強(qiáng)度下的植株P(guān)SⅡ?qū)⒎峙涓嗟哪芰坑糜陔娮觽鬟f，以提高PSⅡ電子傳遞的活性?？偠灾?，黃瓜和南瓜的葉綠素?zé)晒鈪?shù)對(duì)不同光強(qiáng)下的響應(yīng)趨勢(shì)不同。

不同光照強(qiáng)度對(duì)黃瓜和南瓜的下胚軸長(zhǎng)度、下胚軸直徑和植株葉面積等有較大的影響。在本試驗(yàn)中，1000 lx光照強(qiáng)度處理下的黃瓜未出苗，可能是光照強(qiáng)度低導(dǎo)致低溫，從而抑制了黃瓜種子萌發(fā)[24-25]。孫小武等[26]提到培育壯苗的重要指標(biāo)之一是胚軸的長(zhǎng)度，植株苗期下胚軸的特異伸長(zhǎng)會(huì)增加移栽和種植難度。在本研究中，4000 lx光照強(qiáng)度處理下，黃瓜作物的下胚軸長(zhǎng)度和下胚軸直徑均高于其他光照強(qiáng)度處理。而2000 lx光照強(qiáng)度處理下黃瓜下胚軸長(zhǎng)度和直徑均較小，說(shuō)明適宜的光照會(huì)促進(jìn)下胚軸的生長(zhǎng)，光照過強(qiáng)則促進(jìn)效果減弱。陸寶坤[6]指出，砧木與接穗的胚軸長(zhǎng)度是通過對(duì)光照、溫度、水分的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在本研究中，南瓜下胚軸長(zhǎng)度在光照強(qiáng)度1000～4000 lx隨著光照強(qiáng)度的增大呈先逐漸降低后升高的趨勢(shì)，南瓜下胚軸直徑隨著光照強(qiáng)度的增大呈現(xiàn)先升后降再逐漸升高的趨勢(shì)，弱光條件下胚軸表現(xiàn)為細(xì)而長(zhǎng)，這與較弱光照條件下，植株多表現(xiàn)為株高增高、下胚軸直徑變細(xì)結(jié)論相一致[27]，這也是植物面對(duì)較低光照時(shí)采取的普遍策略[23]。適當(dāng)?shù)墓庹諒?qiáng)度對(duì)植物生長(zhǎng)具有明顯促進(jìn)作用，這與周方舟等[28]的研究結(jié)果相近。子葉是植物在生長(zhǎng)初期最重要的組成部分，在出苗期就為幼苗提供大量的光合同化物[29]。葉面積大小可以在一定程度上反映出其進(jìn)行光合作用能力的強(qiáng)弱[30]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著光照強(qiáng)度的增加，2種作物的子葉呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，以減少過高的光照強(qiáng)度對(duì)植物光合系統(tǒng)造成的傷害。侯永平等[31]對(duì)黃瓜的研究表明，幼苗子葉僅用一半的光合面積就可以提供將近80%的CO2同化量。

綜上所述，黃瓜4000 lx處理時(shí)下胚軸直徑最粗，為1.97 mm。南瓜在3000 lx光照強(qiáng)度時(shí)下胚軸呈現(xiàn)短而粗的狀態(tài)，且其在3000 lx光強(qiáng)下的初始熒光F0最大。綜合幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)和熒光參數(shù)，黃瓜于4000 lx處理的光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)較好，南瓜在3000 lx處理下生長(zhǎng)狀態(tài)較好。結(jié)合下胚軸測(cè)量指標(biāo)，黃瓜在4000 lx的光強(qiáng)下與南瓜在1000 lx時(shí)培養(yǎng)的幼苗均適用于貼接法、靠接法，而黃瓜與南瓜分別在4000 lx和3000 lx光照強(qiáng)度下培養(yǎng)的幼苗適用于插接法嫁接。但由于本試驗(yàn)只對(duì)黃瓜和南瓜測(cè)定了部分生長(zhǎng)指標(biāo)，未進(jìn)行嫁接試驗(yàn)，且對(duì)于葉綠素含量及呼吸速率等其他指標(biāo)未涉及，還有待進(jìn)一步深入研究。

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