不同光質LED補光對甜瓜果實生長發育及品質的影響

孫天宇+于錫宏+蔣欣梅

摘 要：研究3種不同LED燈（紅光、藍光、紅藍光）對薄皮甜瓜玉美人生長發育及果實品質的影響。試驗結果表明，甜瓜單果質量、橫徑、縱徑，處理組均高于對照組，依次為紅藍光、藍光、紅光、對照組。在同一補光時間下，對照組硬度始終高于處理組，處理10 d內，硬度依次為：對照組、紅光、紅藍光、藍光；10 d以上依次為：對照組、藍光、紅光、紅藍光。隨時間的增加，果實中可溶性固形物及果糖、葡萄糖和蔗糖含量逐漸升高，處理組始終大于對照組；L值、b值逐漸增大，且處理組始終大于對照組；a值在處理10 d時達到峰值，10 d后逐漸下降；VC含量紅藍光處理始終大于其他處理。

關鍵詞：甜瓜；品質；補光；LED

中圖分類號：S652 文獻標識碼：A 文章編號：1001-3547（2017）20-0072-04

LED作為第四代新型照明光源，是利用固體半導體芯片作為發光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發生復合，放出過剩的能量而引起光子發射產生可見光，具有光電轉換效率高、節能環保、壽命長、安全可靠、冷卻負荷低、體積小、質量輕、光質與光量可調節、易于分散或組合控制等許多重要特點[1]。隨著設施農業的快速發展，研究不同光質LED光源對園藝作物生長發育、物質代謝和形態建成的影響已成為熱點，溫室補光已成為設施園藝生產的一項關鍵技術[2]。

甜瓜（Cucumis melo var. makuwa Makino）為葫蘆科甜瓜屬一年生蔓性草本植物，在世界各地均有栽培[3，4]。甜瓜因其栽培周期短、效益高，是致富效果顯著的經濟作物，具有較大的市場潛力。甜瓜是喜光類作物，對光照及光質有很高的要求。然而，溫室設施覆蓋材料遮蔽和過濾作用導致設施內部光照不足，光質不純，特別是溫室早春育苗階段會影響甜瓜品質和產量。大量研究表明，通過對設施蔬菜幼苗（包括番茄、黃瓜、白菜、生菜等）補光，能顯著提高作物品質及產量。但是甜瓜在這方面研究較少，而提高甜瓜果實品質及產量是重中之重，因此，通過采取補光措施提高甜瓜果實品質具有重要意義。本試驗用不同光質LED燈對甜瓜進行處理，研究補光對甜瓜果實營養品質的影響，旨在為甜瓜科學化生產栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為薄皮甜瓜玉美人，購自哈爾濱亞奇種子有限公司。3種LED光源，分別為紅光，藍光，紅藍組合光（紅藍比為6∶1），紅光和藍光波長分別為630 nm 和 460 nm，每個補光燈長1.2 m、36 W，購自廣東佛山。

1.2 試驗方法

試驗于2015年12月至2016年7月在東北農業大學園藝試驗站19號日光溫室內栽培，2015年12月5日采用50孔穴盤進行播種，栽培方式為槽栽，每槽栽植2行，株行距30 cm×30 cm，雌花開花當日上午用氯吡脲噴花，并掛牌標記開花日期。單稈整枝，在10節以上連續留瓜，10節以下側枝全部打掉，每株留瓜3～4個，肥水正常田間管理。

1.3 試驗處理與測定項目

劃分12個小區，包括對照共4個處理，各3次重復。甜瓜開花后10 d開始補光，補光時間為6：00～10：00和16：00～20：00 2個時間段，分別在甜瓜補光5、10、15、20 d后取樣，隨機選取節位相近的果實，并滿足無病蟲害、無機械損傷、果形端正、大小均一等條件，用無菌水沖洗干凈，擦干后

稱重。

可溶性固形物含量測定：采用手持折光儀（DBR45）對甜瓜果肉及瓜瓤可溶性固形物含量進行測定。將瓜去皮，按四分法將果實切開，用4層紗布濾取瓜瓤汁、果肉汁，分別選取3個瓜測定，重復3次[24]。

果實硬度測定：采用FHM-1型果實硬度計（底部直徑為12 mm）對甜瓜果實硬度進行測定.沿果實赤道部分均勻選取6個點測定硬度，記錄數值，選取3個瓜測定，重復3次。

果皮色度測定：對甜瓜果實進行色度測定。使用色彩色差儀（CR-400，日本）沿果實赤道部分均勻選取6個點測定色度（L*值，a*值，b*值），選取3個瓜測定，重復3次。

可溶性糖含量的測定：取樣品果實1 g放入試管，加入80%乙醇浸沒樣品約1 cm，80℃水浴1 h冷卻后封存。測定前倒出提取液，再向試管中加入80%乙醇浸沒樣品約1 cm，80℃水浴1 h，如此反復提取2次，合并提取液，轉入蒸發皿中蒸干，之后用1 mL超純水溶解，上清液經0.45 μm濾膜過濾后進液相（HPLC）測定。測定方法及色譜條件為： Waters 600E高效液相色譜，氨基柱，柱溫35℃，2410示差折光檢測器，流動相比例為80%乙腈∶20%超純水，流速為1.0 mL/min。糖的標樣為果糖、葡萄糖、蔗糖，均購自Sigma公司。根據保留時間的不同來區分不同糖，并用Waters Millennium軟件控制及數據處理。

1.4 試驗數據處理方法

采用田間試驗與室內試驗分析相結合的方法。原始數據通過Excel軟件等進行初步整理，數據顯著性差異通過SPSS 19.0軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同LED補光處理對甜瓜果實性狀的影響

從表1可以看出，紅光、藍光、紅藍光處理下的單果質量高于對照組，其中紅藍光處理下的單果質量最大，比對照高出30 g左右，其次是藍光和紅光。橫、縱徑比較中，處理組相比對照組較高，但差異不顯著。其中紅藍光處理最大，其次為藍光和紅光。

2.2 不同LED補光處理對甜瓜硬度差異的影響

由表2可知，隨補光時間的增加，各處理硬度總體呈現先增高后降低的趨勢，在補光10 d時達到峰值。在同一補光時間下，3種光質處理下的果實硬度顯著低于對照，但各處理之間差異并不顯著。補光20 d時，各處理果實硬度最低，其中在紅藍光處理下的果實硬度最低。由此推斷出，補光對甜瓜果實硬度的影響顯著，有助于甜瓜果實成熟，使甜瓜變軟，處理效果好壞依次為：紅藍、紅、藍。endprint

2.3 不同LED補光處理對甜瓜可溶性固形物含量的影響

由表3可以看出，隨補光時間增加，各處理甜瓜果實可溶性固形物總體呈現遞增的趨勢，在補光時間達到10 d以后，紅藍處理可溶性固形物含量已經顯著大于其他3個處理；補光時間為20 d時，處理組可溶性固形物含量顯著高于對照，其中紅藍光處理的可溶性固形物含量最高，達到9.7%，紅光8.5%、藍光8.2%。因此可以推斷，LED補光有利于甜瓜可溶性固形物含量的積累，其中，紅藍光最為顯著，其次是紅光、藍光。

2.4 不同LED補光處理對甜瓜色度差異的影響

由表4可知，各處理L值和b值均隨補光時間增加而提高。補光10 d以后，各處理L值顯著高于對照，且紅藍光處理L值顯著高于其他處理；在補光15、20 d時，3種光質處理L值并無顯著差異。補光5 d以后，各處理b值都高于對照，其中在補光20 d時，紅藍處理b值要顯著高于其它處理，而紅、藍處理無顯著差異。可以判斷，LED補光對于改善甜瓜色度L值和b值有顯著效果，即能促進甜瓜果實富有光澤，且紅藍光效果最為明顯。隨補光時間遞增，各處理甜瓜果實a值總體呈現先增加后降低的趨勢，在補光10 d達到峰值，補光10 d以后，各處理a值均低于對照，其中藍光處理顯著低于對照，在補光20 d時最低。由此判斷，甜瓜果實成熟過程中，LED補光能有效改變色度a值，使果皮顏色偏紅，其中藍光效果最為明顯，其次是紅藍、紅。

2.5 不同LED補光處理對甜瓜糖含量差異的影響

由表5～7可得出，隨補光時間遞增，各處理甜瓜果實糖含量均呈現逐漸增加的趨勢。補光5 d時，各處理果糖、葡萄糖含量無顯著差異，從第10天起，紅藍光處理的甜瓜樣品果糖與葡萄糖含量逐漸高于其他3個處理，補光20 d時，紅藍光處理果糖、葡萄糖含量顯著高于其他處理，最大相差分別可達20.00、25.00 mg/g。由此可以得出，相對其他2種光質，紅藍光對提高甜瓜果糖、葡萄糖含量具有顯著效果。在蔗糖含量差異比較中，處理0～15 d時，檢測蔗糖含量為0。當處理15 d時，紅藍光處理的甜瓜果實蔗糖含量最高，為28.00 mg/g，紅、藍光處理差異不明顯，為22.00 mg/g左右，對照為20.00 mg/g左右；處理20 d時，各處理果實蔗糖含量顯著高于對照，其中紅藍光處理最為顯著，其次是紅光和藍光。因此，相對其他2種光質，紅藍光對提高甜瓜蔗糖含量效果更為顯著。

2.6 不同LED補光處理對甜瓜VC含量的影響

由表8可知，隨著補光時間的增加，各處理甜瓜果實VC含量也相應提高。補光5 d時，各處理差異不顯著，補光10 d時，紅藍光處理甜瓜果實VC含量顯著高于其他處理，而紅光、藍光，對照之間并無顯著差異；補光15 d以后，各處理VC含量都高于對照，其中紅藍光處理效果最為顯著。由此推斷，相對其他2種光質，紅藍光對于提高甜瓜VC含量效果更為顯著。

3 結論

從試驗結果可以得出，紅藍組合光對于提高甜瓜的產量及硬度、可溶性固形物、色度、糖、VC等品質指標效果要優于紅光和藍光。因此利用好紅藍光質對于甜瓜在各個生長階段的生長具有非常重要的意義。在硬度、糖含量（果糖、葡萄糖、蔗糖）、VC含量等方面的差異較顯著，在產量、可溶性固形物、色度（L值、a值、b值）等方面差異不顯著。硬度指標呈現出先增加后減小的趨勢；而其他各項指標均呈逐漸增加的趨勢。即使在試驗前期對照指標優于處理，但由于處理時間的增加，處理的品質指標逐漸優于對照，與處理時間呈正相關。因此LED光質對于提高甜瓜品質具有顯著的作用，為今后的相關開發提供了寶貴的試驗基礎。

參考文獻

[1] 郝東川，司雨.LED燈對設施栽培瓜果類蔬菜產量的影響[J].長江蔬菜，2012（18）：58-60.

[2] 曲溪，葉方銘，宋杰瓊，等.LED燈在植物補光領域的效用探究[J].燈與照明，2008，32（2）：41-45.

[3] 李承志，廉世勛，張華京，等.光合仿生農膜的作物栽培試驗[J].湖南農業科學，2001，18（5）：22-23.

[4] 楊其長，張成波.植物工廠概論[M].北京：中國農業科學技術出版社，2005.endprint