光調控棚膜對甜瓜光合生理及產量的影響

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.山東農業大學,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[1]、生長發育[2]、光合作用、產量、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業生產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境，促進番茄生長，且提質增產效果顯著[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，但不利于產量提高，而紅膜有利于草莓單果重和產量的提高[15]。但生產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。

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。采用單因素隨機區組設計，小區面積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、節間長測定，莖粗測定選擇第3 片葉的基部，節間長測定選擇第5 節進行測定。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 數據分析 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 處理的最小；紅橙光、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%。可溶性固形物含量以T1 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，而紅色膜表現優于綠轉紅轉光膜，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較優，生長旺盛，產量和品質均提高，因此，該棚膜適合作為三亞地區甜瓜大棚栽培的提質增產專用覆蓋材料，其次為綠轉紅轉光棚膜。