不同波段紫外辐射增强对黄瓜穴盘苗生长发育的影响

崔馨元，赵 瑞，陈俊琴

（沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110161）

穴盘育苗是现代工厂化育苗的核心技术，具有省工、省力、节约能源等优点，但在穴盘育苗条件下，容易造成穴盘苗徒长，导致成苗质量下降[1]。抑制穴盘苗徒长的措施有很多，可分为非环境调节和环境调节，目前常采用的措施是化学防治，不仅污染环境，而且农药残留对产品和环境的污染问题突出。许多研究表明，紫外（UV）辐射增强对植物株高有明显的抑制作用[2-4]，适当剂量的紫外线不仅可以使植株健壮[5-6]，还可以防治病害[7]。可将UV照射手段引入穴盘苗栽培管理，以达到防止穴盘苗徒长、培育壮苗的目的。UV辐射在黄瓜上的应用，已有大量报道，普遍的结论是同时抑制茎叶和根系生长，基本上都是出于环保目的开展研究，有关UV辐射增强对黄瓜穴盘苗的生长发育及质量的研究还未见报道。本试验从不同波段UV辐射对黄瓜穴盘苗的影响入手，研究黄瓜穴盘苗的形态指标和生化指标变化，寻求最佳的UV波段，为黄瓜工厂化育苗中壮苗培育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

供试黄瓜品种为露地二号，采用沈阳农业大学无土育苗营养基质和50孔穴盘进行育苗。UV-100型12 W手提式紫外灯（柏照仪器有限公司），灯管中心波长分别为 365 nm（UV-A），302 nm（UV-B），254 nm（UV-C）。试验时将紫外灯悬于各处理穴盘上方50 cm处。

试验于2008年3月中旬在沈阳农业大学蔬菜基地日光温室内进行。试验设3个处理1个对照，处理 1（T1：UV-A 辐射增强 0.11 J·m-2·s-1），处理2（T2：UV-B 辐射增强 0.11 J·m-2·s-1），处理 3（T3：UV-C 辐射增强 0.11 J·m-2·s-1），对照（CK：不进行UV辐射处理）。日光温室内自然光照射时间为8 h，空气湿度为60%，常规穴盘育苗。UV照射于黄瓜穴盘苗一叶一心时开始，三叶一心时结束，每天20：00至23： 00照射3 h。每处理3盘，5次重复，共12个小区，采用随机区组排列。

1.2 调查和测试项目

1.2.1 黄瓜穴盘苗生长指标测定

于黄瓜穴盘苗三叶一心时取样，每个处理取5株，5次重复，下同。

测定株高、茎粗、全株干鲜重、叶面积，并根据公式计算壮苗指标、G值和根冠比。

壮苗指数=（茎粗/株高）×全株干重[8]；G 值＝全株干重/育苗天数；根冠比=地下部干重/地上部干重。

1.2.2 黄瓜穴盘苗生理指标测定

黄瓜根系活力测定采用甲烯蓝法，叶绿素含量测定采用丙酮乙醇（1：1）混合液法。

1.2.3 黄瓜穴盘苗光合作用测定

用LI-6400光合系统（LI-COR）测定，包括净光合速率（Pn）、胞间 CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Ts）、气孔导度（Gs）。

2 结果与分析

2.1 不同波段UV辐射对黄瓜穴盘苗生长的影响结果见表1。

从表1可以看出，黄瓜穴盘苗在UV辐射增强条件下，波长越短株高降低越明显。在常规穴盘育苗条件下CK徒长明显，其中T1与CK相比株高降低3.74%，差异不显著，T2和T3处理分别降低16.63%和23.27%，差异显著。这表明UV-B和UV-C辐射能有效抑制黄瓜株高，达到矮化目的。除T1与CK相比茎粗减少显著外，其他处理茎粗减少不明显。经UV照射后，各处理黄瓜叶面积明显减少，其中T2和T3处理与对照在α=0.05水平均达到显著水平，这是因为黄瓜对UV增强的适应性主要是通过改变形态结构，如叶片变厚、植株矮化等来调节的。经UV辐射后，T2、T3处理全株鲜重降低明显，T3处理干重降低明显，这表明UV-C辐射阻碍黄瓜的干物质积累。

表1 不同处理对生长发育指标的影响Table 1 Effect of different treatments on growth index

由表2可知，不同波段的UV辐射对黄瓜穴盘苗的壮苗指标影响不同。经UV处理后，与CK相比只有T2处理的壮苗指数和根冠比的提高达显著水平，G值变化不明显。其中UV-A辐射与对照相比无明显变化；UV-C辐射提高了黄瓜穴盘苗的壮苗指数，降低了G值和根冠比，UV-B辐射全面提高了黄瓜穴盘苗的各项壮苗指标。

表2 不同处理对壮苗指标的影响Table 2 Effect of different treatments on exponent of stern seedling

2.2 不同波段UV辐射增强对黄瓜根系活力的影响结果见表3。

由表3可知，UV辐射降低了植物根系活力的各项指标。各处理中T3处理的根系总吸收面积、活跃吸收面积和活跃吸收比与CK相比降低达显著水平，分别降低了4.01%、7.21%和3.32%，T1和T2处理各项根活指标降低未达显著水平，这表明3个处理中，UV-C辐射抑制了黄瓜根系生长，UVA和UV-B辐射对黄瓜根系生长影响不明显。

由此可知，在UV辐射3个波段中UV-A辐射不能抑制穴盘苗徒长，UV-B和UV-C辐射可以抑制穴盘苗徒长。但UV-C辐射阻碍黄瓜的干物质积累，降低了G值和根冠比，抑制黄瓜根系生长，因而UV-B为最佳的辐射波段。

表3 不同处理对根系活力的影响Table 3 Effect of different treatments on root system activity

2.3 不同波段UV辐射增强对黄瓜叶片光合作用和叶绿素含量的影响

结果见表4。

由表4可知，气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率三种指标的趋势基本相同，CK>T1>T2>T3。UV辐射处理后，穴盘苗气孔导度变小，胞间CO2浓度随之降低，蒸腾速率减缓，为光合作用提供的原料变少。净光合速率的变化趋势为CK>T2>T1>T3。与以上三种指标变化趋势稍有不同，说明净光合速率不仅受光合速率影响，还与其他因素相关，表1中全株干重的变化趋势与净光合速率的变化趋势一致，验证了这一结果。UV辐射提高了黄瓜叶片内叶绿素含量，说明适当剂量的UV辐射有利于黄瓜叶片内叶绿素的形成。

表4 不同处理对光合作用的影响Table 4 Effect of different treatments on photosynthesis

3 讨论与结论

在UV辐射3个波段中，UV-B辐射波段抑制黄瓜穴盘苗的株高，比对照降低16.63%，壮苗指标和根冠比为最高，同时叶绿素含量升高，对根系活力和光合作用影响不大。而UV-A辐射不能抑制穴盘苗徒长，UV-C辐射虽然株高比对照降低23.27%，但干物质含量比对照下降12.57%，G值和根冠比低于对照，同时抑制黄瓜根系生长。UV辐射降低黄瓜穴盘苗的光合作用，提高了叶绿素含量。因而UV-B为矮化壮苗的最佳辐射波段。而UV-B辐射在黄瓜育苗过程中的照射时间和照射时长有待进一步研究。

UV辐射对植物株高有抑制作用，这一结果已被广泛认可。研究表明，UV辐射增强对植物株高的抑制作用随UV辐射增强而愈加明显[2]，其作用主要是通过抑制节间伸长来实现的[3]。也有研究表明，UV辐射增强导致节间缩短是由于细胞数目的减少，而不是细胞长度的变短[4]。本试验中，黄瓜穴盘苗在UV辐射增强条件下，株高降低，且波长越短，降低越明显，这与李曼华的研究结果一致[2]。UV-A对植物的株高影响不明显，UV-B和UV-C抑制效果显著，这可能是因为在自然环境中，只有UV-A和少量的UV-B辐射能够到达地面，所以补充照射自然光中所缺少的UV-B和UV-C波段对植物的影响明显。

UV辐射能够抑制许多植物的光合作用。研究表明，UV辐射破坏光系统Ⅱ的反应中心，产生光抑制，使叶绿体的放氧活性下降，从而降低植物叶绿素（Chl）含量，且叶绿素a的降幅大于叶绿素b[8]，同时UV辐射使叶片气孔部分关闭，导致光合作用能力降低。孙令强等以黄瓜幼苗为材料，研究UVB辐射对黄瓜幼苗生长和光合作用的影响[10]。结果表明，低剂量UV-B辐射（0.05 J·m-2·s-1）明显促进黄瓜幼苗根的生长和根系活力加强，有利于黄瓜叶绿素的形成；但是高剂量的 UV-B 辐射（0.24 J·m-2·s-1）抑制黄瓜幼苗根系活力，对黄瓜幼苗叶绿素的破坏严重并导致光合速率下降。说明适当增加少量UVB辐射对培育黄瓜壮苗有利。本试验UV辐射剂量是0.11 J·m-2·s-1，抑制黄瓜穴盘苗根的生长和根系活力，UV-C波段尤为明显；UV辐射抑制黄瓜穴盘苗的光合作用，但促进叶绿素的生成。

一般而言，UV辐射增强花粉萌发和花粉管伸长会受到抑制作用，但也有花粉萌发受UV的促进的报道。Torabinejad等通过对34种花粉的研究发现，单子叶植物花粉比双子叶植物花粉敏感，野外植物的花粉比室内植物花粉敏感[11]。

本试验中，没有对UV辐射后的穴盘苗进行定植，在后续试验中应进行定植后效应的研究，包括UV辐射对黄瓜花芽分化、发育和性型分化的影响。

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