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(shí)間對(duì)日光溫室甜瓜生長(zhǎng)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(yàn)以LED植物生長(zhǎng)燈為補(bǔ)光材料，采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行，研究不同補(bǔ)光時(shí)間對(duì)溫室甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育的影響。結(jié)果表明：在整個(gè)生育期的補(bǔ)光試驗(yàn)中，補(bǔ)光1 h維生素C含量最高；補(bǔ)光3 h對(duì)株高和果實(shí)縱向生長(zhǎng)促進(jìn)效果最大，可溶性固形物含量最高；5 h對(duì)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(shí)甜瓜長(zhǎng)勢(shì)、品質(zhì)及產(chǎn)量最優(yōu)。

植物生長(zhǎng)燈；甜瓜；品質(zhì)；產(chǎn)量；日光溫室

在自然界中，光在時(shí)間和空間分布上有著很大的差異，植物通過(guò)光合作用來(lái)制造和積累有機(jī)物，是人類衣、食、住、行的直接或間接的來(lái)源。不同的光照強(qiáng)度、光質(zhì)和光照周期對(duì)植物的生長(zhǎng)、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(shí)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(diǎn)為55～60 klx，光補(bǔ)償點(diǎn)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(shí)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(guó)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(shí)間不足，同時(shí)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(shí)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(lái)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(lái)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(duì)作物的影響研究較多，關(guān)于補(bǔ)光時(shí)間對(duì)作物影響的研究較少，尤其關(guān)于補(bǔ)光時(shí)間對(duì)作物整個(gè)生育期影響的研究更少。本試驗(yàn)以甜瓜為試驗(yàn)材料，以LED植物生長(zhǎng)燈為補(bǔ)光設(shè)備，設(shè)置不同梯度的補(bǔ)光時(shí)間，研究不同光周期對(duì)甜瓜整個(gè)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(yàn)設(shè)備

植物生長(zhǎng)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(zhǎng)燈，電壓220 V，功率40 W，具有壽命長(zhǎng)、耐潮濕、光效好、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，適用于廣大農(nóng)戶。

時(shí)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(shí)間輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò) PLC控制植物生長(zhǎng)燈的通斷來(lái)控制補(bǔ)光時(shí)間，補(bǔ)光時(shí)間由 PLC 內(nèi)部的計(jì)時(shí)器控制，達(dá)到設(shè)定的補(bǔ)光時(shí)間時(shí)PLC 控制斷開植物生長(zhǎng)燈，停止補(bǔ)光。

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

1.2 試驗(yàn)材料

2014年2月3日進(jìn)行試驗(yàn)，甜瓜品種為濃香密寶，試驗(yàn)地點(diǎn)為賀蘭新平園區(qū)293號(hào)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(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每日補(bǔ)光時(shí)數(shù)為1，3，5，7 h 4個(gè)處理，以不進(jìn)行補(bǔ)光為對(duì)照(CK)，每個(gè)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(gè)處理隨機(jī)選擇10株植株掛上標(biāo)簽，作為測(cè)量對(duì)象，定植緩苗后開始測(cè)量相關(guān)指標(biāo)。各處理時(shí)間安排根據(jù)日出日落時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，具體安排見(jiàn)表1。

1.4 測(cè)量項(xiàng)目

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

表1 不同處理時(shí)間設(shè)置

Table 1 Time setting in different treatments

補(bǔ)光時(shí)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(jì)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(jì)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(cè)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(jì)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(cè)量記錄

對(duì)溫室內(nèi)光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)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(zhǎng)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(diǎn)。

2.2 不同補(bǔ)光時(shí)間對(duì)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(zhǎng)過(guò)程中的變化。在生長(zhǎng)過(guò)程中，葉綠素含量大體上呈先上升再下降再上升的趨勢(shì)，在生長(zhǎng)前期，CK的葉綠素含量較高，但到了生長(zhǎng)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(gè)月之后表現(xiàn)最明顯。

2.3 不同補(bǔ)光時(shí)間對(duì)甜瓜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

將各生長(zhǎng)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(jiàn)表3。不同時(shí)間的補(bǔ)光，對(duì)甜瓜生長(zhǎng)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(wú)顯著差異；各補(bǔ)光處理葉綠素含量均與對(duì)照無(wú)差異，說(shuō)明不同時(shí)間的補(bǔ)光處理對(duì)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(shí)橫徑上均無(wú)顯著差異，但補(bǔ)光3 h縱徑比CK增加了13.1%，說(shuō)明補(bǔ)光處理一定程度上可促進(jìn)甜瓜果實(shí)的縱向生長(zhǎng)，但對(duì)橫向生長(zhǎng)影響不明顯。各處理對(duì)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(gè)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(cè)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(shí)間對(duì)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(shí)間對(duì)甜瓜品質(zhì)和平均單果質(zhì)量的影響

表4統(tǒng)計(jì)了不同補(bǔ)光處理對(duì)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(wú)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(wú)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(shí)間處理甜瓜生長(zhǎng)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(méi)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(shí)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(shí)間下甜瓜營(yíng)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(wú)顯著相關(guān)性。

2.6 綜合評(píng)價(jià)

運(yùn)用隸屬函數(shù)對(duì)甜瓜在不同生育期測(cè)定的指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示：在幼苗期，補(bǔ)光7 h對(duì)植株生長(zhǎng)促進(jìn)作用最大；在伸蔓期，補(bǔ)光5 h對(duì)其生長(zhǎng)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(shí)間處理下甜瓜營(yíng)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(shí)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(shí)橫徑50.2965.4048.8159.0449.03果實(shí)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(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中， 光環(huán)境是影響甜瓜光合作用和果實(shí)品質(zhì)的關(guān)鍵因子。侯興亮等[6]研究了弱光對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響，表明光照不足必然會(huì)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(duì)甜瓜幼苗生長(zhǎng)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(duì)厚皮甜瓜生長(zhǎng)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(shí)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(yàn)中，補(bǔ)光條件下光強(qiáng)遠(yuǎn)高于甜瓜光補(bǔ)償點(diǎn)，而CK的光強(qiáng)勉強(qiáng)超過(guò)甜瓜補(bǔ)償點(diǎn)，因此各補(bǔ)光處理下，甜瓜果實(shí)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(shí)也論證了在達(dá)到光飽和點(diǎn)之前，隨著光強(qiáng)的增加光合作用越強(qiáng)的理論。本試驗(yàn)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(yíng)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(guò)運(yùn)用隸屬函數(shù)對(duì)不同生育期進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，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。

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(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(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2014BAD05B02)；寧夏回族自治區(qū)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)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(shí)間對(duì)日光溫室甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28(6)： 979-983.