不同補光時間對日光溫室甜瓜生長發育的影響

祁娟霞， 韋 峰，董 艷，張亞紅

(寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021)

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不同補光時間對日光溫室甜瓜生長發育的影響

祁娟霞， 韋 峰，董 艷，張亞紅*

(寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021)

試驗以LED植物生長燈為補光材料，采用單因素完全隨機區組實驗設計進行，研究不同補光時間對溫室甜瓜生長發育的影響。結果表明：在整個生育期的補光試驗中，補光1 h維生素C含量最高；補光3 h對株高和果實縱向生長促進效果最大，可溶性固形物含量最高；5 h對莖粗、植株干鮮質量影響最大，可溶性糖含量和糖酸比最高；補光7 h產量最大。苗期補光7 h、伸蔓期5 h、結果期1 h時甜瓜長勢、品質及產量最優。

植物生長燈；甜瓜；品質；產量；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物，是人類衣、食、住、行的直接或間接的來源。不同的光照強度、光質和光照周期對植物的生長、發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出與之相應的形態特征和生理生化的適應性。

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烈的光照， 厚皮甜瓜的光飽和點為55～60 klx，光補償點為4 klx[1]，每天需要10～12 h的光照。光照不足使同化產物減少，生育不良，開花坐果延遲，果實產量降低，品質低劣。在甜瓜反季節設施栽培中，光照不足是制約甜瓜生產的主要因子[2]。我國北方地區冬春季節主要的生產設施類型為日光溫室，在日光溫室內影響光照的因素很多，主要是覆蓋材料的反射、折射，其光照強度僅為露地的30%～70%[3]，再加上冬春季節日照時間不足，同時由于溫室幾乎一律是立體栽培，冠層高度是露地的4～5倍，冠層內部光強衰減明顯，不同葉層不但接受的光照強度有差異，感受最大光強的時間也有差異，所以造成了溫室甜瓜生產中質量、品質及產量大幅度下降。

近年來現代農業發展步伐迅速加快，溫室人工補光技術日趨成熟，關于溫室補光技術的研究越來越多，研究范圍更是不斷擴大，但多以苗期不同光質以及不同光照強度對作物的影響研究較多，關于補光時間對作物影響的研究較少，尤其關于補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植物生長燈為補光設備，設置不同梯度的補光時間，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補光技術提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設備

植物生長燈：由上海合鳴照明電器有限公司生產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，適用于廣大農戶。

時間控制器：使用電壓范圍為AC160～265 V，負載最大電流為15 A；將所需要補光的光照時間輸入計算機，通過 PLC控制植物生長燈的通斷來控制補光時間，補光時間由 PLC 內部的計時器控制，達到設定的補光時間時PLC 控制斷開植物生長燈，停止補光。

光照強度采用香港CEM公司的DT1301型照度計測量，室內環境監測儀器(溫室娃娃)由國家農業信息化工程技術研究中心制造。

1.2 試驗材料

2014年2月3日進行試驗，甜瓜品種為濃香密寶，試驗地點為賀蘭新平園區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 試驗設計

試驗采用單因素完全隨機試驗設計，每日補光時數為1，3，5，7 h 4個處理，以不進行補光為對照(CK)，每個處理5次重復，各處理光源互不干擾，按日常栽培方法管理。每個處理隨機選擇10株植株掛上標簽，作為測量對象，定植緩苗后開始測量相關指標。各處理時間安排根據日出日落時間進行調整，具體安排見表1。

1.4 測量項目

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

表1 不同處理時間設置

Table 1 Time setting in different treatments

補光時間/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 數據統計分析

隸屬函數值X(ij)：用模糊數學隸屬函數值的方法計算。公式為X(ij)=Xij-Xjmin/Xjmax-Xjmin。其中，X(ij)表示i種類j指標的隸屬值；Xij表示i種類j指標的測定值;Xjmax，Xjmin分別為j指標的最大值和最小值。數據采用DPS 7.05版數據統計軟件和Excel軟件分析。

2 結果與分析

2.1 溫室內光照強度測量記錄

對溫室內光照強度進行檢測得出表2。表中數據顯示，在CK條件下，溫室內日平均光照強度極低，日最高光照強度也達不到甜瓜生長所需要的強度，在補光處理下，光照強度較高，接近甜瓜光飽和點。

2.2 不同補光時間對甜瓜葉片葉綠素含量的影響

圖1顯示的是各補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，各補光處理下的葉綠素含量均大于CK，尤其是補光2個月之后表現最明顯。

2.3 不同補光時間對甜瓜生長指標的影響

將各生長指標以及植株干鮮質量數據進行方差分析，結果見表3。不同時間的補光，對甜瓜生長指標的影響不同，補光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；各補光處理葉綠素含量均與對照無差異，說明不同時間的補光處理對甜瓜葉片葉綠素含量的影響不明顯。各補光處理與CK在果實橫徑上均無顯著差異，但補光3 h縱徑比CK增加了13.1%，說明補光處理一定程度上可促進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量與干質量的影響一致，除1 h處理外，其他幾個處理均大于CK，且補光5 h下植株鮮質量與干質量最大，分別比CK增加了8.4%，9.1%，與CK存在顯著差異。補光7 h處理鮮干質量之比最大，比CK增加了4.6%。各補光處理甜瓜果形指數均大于CK，以補光1 h處理最大，補光5 h和7 h次之。

表2 溫室內光照強度測量記錄表(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月最高平均補光處理49.948.351.349.554.550.8CK14.58.418.611.325.817.2

圖1 不同補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 不同補光時間對甜瓜品質和平均單果質量的影響

表4統計了不同補光處理對甜瓜品質和單果質量的影響。結果顯示：補光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，其中以補光3 h下最大，比CK高 8.57%。補光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%。各補光處理VC含量均高于CK，其中以補光1 h下最高，比CK高12.3%，各處理均與CK間無顯著差異。補光1 h與7 h處理顯著增加了有機酸含量；3 h，5 h與CK間不存在差異。補光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。各補光處理甜瓜單果質量、單株質量及產量均大于CK，表現為7 h>5 h>3 h>1 h>CK，補光7 h，5 h，3 h，1 h的產量分別比CK增加了26.4%，22.1%，14.3%，11.3%。

表3 不同補光時間處理甜瓜生長指標分析

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植株鮮質量/g植株干質量/g鮮干質量比果形指數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：同一列不同行數據后沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

表4 不同補光時間處理甜瓜品質和產量分析

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)有機酸含量/%糖酸比單果質量/g單株質量/g產量/(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 不同補光時間下甜瓜營養品質的相關性分析

由表5可以看出，糖酸比與可溶性糖含量呈正相關，相關系數為0.818，與有機酸含量呈負相關，相關系數為-0.805；有機酸含量與可溶性糖含量呈負相關，與VC含量呈正相關，相關系數分別為-0.580，0.638。其他各指標之間無顯著相關性。

2.6 綜合評價

運用隸屬函數對甜瓜在不同生育期測定的指標進行了綜合評價。結果顯示：在幼苗期，補光7 h對植株生長促進作用最大；在伸蔓期，補光5 h對其生長促進作用最明顯；在結果期，補光1 h下甜瓜品質最佳，產量最高(表6)。

表5 不同補光時間處理下甜瓜營養品質相關性

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

指標可溶性固形物含量可溶性糖含量VC含量有機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：*表示相關性顯著。

表6 不同補光時間處理甜瓜不同生育期隸屬函數值

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

生育期指標隸屬函數值/%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

在甜瓜生長發育過程中， 光環境是影響甜瓜光合作用和果實品質的關鍵因子。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、葉面積等形態指標迅速降低，植株鮮干質量比相較于CK均有降低。李鵬飛[8]研究了溫光對厚皮甜瓜生長發育及產量和品質的影響，表明隨著光照強度的增加，植株的株高、葉面積及單株鮮質量均明顯增加，莖粗和單株干質量有一定增加，在一定溫度范圍內，甜瓜果實可溶性糖含量和VC含量均隨著光強的升高而逐漸增加。在本試驗中，補光條件下光強遠高于甜瓜光補償點，而CK的光強勉強超過甜瓜補償點，因此各補光處理下，甜瓜果實單果質量均大于CK，VC含量均高于CK，這與前者研究結果相近，同時也論證了在達到光飽和點之前，隨著光強的增加光合作用越強的理論。本試驗結果還顯示，補光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而有機酸含量低于CK，各補光處理下甜瓜果形指數均大于CK；各補光處理甜瓜營養品質的相關性分析得出，糖酸比與可溶性糖含量呈正相關，與有機酸含量呈負相關；有機酸含量與可溶性糖含量呈負相關，與VC含量呈正相關。通過運用隸屬函數對不同生育期進行綜合評價，結果表明，在甜瓜日光溫室生產中，幼苗期補光7 h，伸蔓期補光5 h，結果期補光1 h，光強范圍以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.甜瓜高產栽培理論與實踐[M].北京：中國農業出版社，2001:6-48.

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

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[6] 侯興亮，李景富，許向陽.弱光處理對番茄不同生育期形態和生理指標的影響[J].園藝學報，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的影響[J].河南農業科學，2012，41(5):106-109.

[8] 李鵬飛.溫光對厚皮甜瓜生長發育及產量和品質的影響[D].楊凌：西北農林科技大學，2010.

(責任編輯 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. 不同補光時間對日光溫室甜瓜生長發育的影響[J].浙江農業學報，2016，28(6)： 979-983.