寡照对北方日光温室黄瓜光合、形态及产量的影响研究

张继波，薛晓萍，李 楠，李鸿怡，宿 文

（山东省气候中心，济南 250031）



寡照对北方日光温室黄瓜光合、形态及产量的影响研究

张继波，薛晓萍，李 楠，李鸿怡，宿 文

（山东省气候中心，济南 250031）

摘要：以研究寡照对黄瓜叶片光合速率、形态指标及产量的影响为目的，设计不同程度寡照（寡照1d、3d、5d、7d、10d、15d）及正常光照条件下的恢复处理试验。结果表明：寡照时间越长，黄瓜叶片光合速率受影响越大，寡照1～15d均未能对黄瓜叶片光合机构造成不可逆的伤害，但对黄瓜叶片光合恢复能力造成一定影响，即寡照时间越长，黄瓜叶片光合恢复能力越差；寡照严重影响黄瓜植株的外观形态、成熟期及其产量，致使植株矮小、细弱，发育迟缓，成熟期推迟，产量降低。寡照10d可视为黄瓜植株形态、产量遭受胁迫的临界指标。

关键词：黄瓜；寡照；光合速率；形态指标

资助项目：山东省2013年度农业重大应用技术创新项目“新型双屋面日光温室及高效种植模式研究”和山东省气候中心创新项目（2015qhzx04）共同资助

引言

黄瓜（Cucumis sativus L.）起源于亚热带，是北方日光温室主要的栽培蔬菜之一，温室黄瓜生产为北方冬、春季蔬菜供应提供了有力保障。中国是自然灾害多发国家，每年因极端低温、暴雪、连阴天等气象灾害造成设施蔬菜大面积减产、绝收的现象时有发生，其中低温及亚适温寡照是设施蔬菜生产中最为常见的农业气象灾害之一。关于寡照对作物生理参数、生长发育、果实产量及品质影响的研究，国内外已有大量报道。研究表明：寡照胁迫下，报春花、狗尾草、紫苏等作物的光合酶活性钝化、光系统II最大量子产量效率、相对电子传递速率和初始荧光等光合生理参数均显著降低[1-3]。此外，寡照胁迫使得作物幼苗发生徒长，花期推迟，开花指数下降，开花期分散[4-5]；植株同化量、叶面积、茎粗、叶片厚度[6]和产量[7]不同程度降低，并造成侧枝和叶片的发育速度减缓、甚至停滞[8]。迄今为止，关于寡照对设施番茄、辣椒、茄子和西葫芦等蔬菜影响的研究较多[9-12]，但这些研究大多是在人工气候箱条件下研究寡照对设施蔬菜光合生理特性及形态特征的影响，而北方日光温室实际生产条件下，寡照对设施黄瓜苗期至花果期的光合速率、形态指标及产量的影响的系统研究却少见报道。

此文拟以日光温室黄瓜‘津优35’为研究对象，设计不同程度寡照及恢复处理试验，充分模拟不同级别寡照对温室黄瓜光合速率、形态指标及产量的影响情况，以期为北方温室黄瓜生产中寡照灾害的等级确定及科学防御提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2012年2—4月在章丘伟丽种苗基地进行，供试日光温室坐北朝南，单坡式结构，东西长45m、南北宽9m，温室顶部覆盖白色聚乙烯薄膜（0.08mm），夜间覆盖草帘；供试黄瓜品种为‘津优35’，待幼苗生长至第4片真叶时定植，大行距55cm，小行距35cm，每垄36株，缓苗一周后进行寡照处理，寡照处理通过遮阳网遮蔽实现，将遮阳网内光合有效辐射控制在100～200µmol·CO2·m-2·s-1，与阴雨（雪）天气时日光温室内光合有效辐射基本一致。

在温室中均匀选取四垄长势良好的黄瓜幼苗，其中三垄做寡照处理，一垄做对照（CK）。试验开始后，将做寡照处理的黄瓜幼苗用遮阳网遮蔽，分别于寡照处理第1d、3d、5d、7d、10d、15d由北向南揭开遮阳网，每次露出6株幼苗，分别标记为S1、S3、S5、S7、S10、S15；各寡照处理结束后，供试黄瓜幼苗均在正常光照条件下进行恢复处理，以R表示；CK与寡照处理相对应也分为6组，以减少日光温室内南北向温、湿度及光线差异的影响。试验期间各处理水分和养分均保持在适宜水平。

1.2 光合参数的测定

采用便携式光合作用测定系统（Li-6400，USA） 于上午9:00—11:00分别测定各寡照处理黄瓜叶片的净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Cond）、光合有效辐射（PAR）等光合参数，控制叶室中CO2浓度为375μmol/mol，叶室温度为25℃。

1.3 形态指标及产量的测定

每处理选定3株黄瓜进行定株观测，寡照处理开始后，每隔5d测定一次样本植株的株高、茎粗、叶龄和叶面积；黄瓜成熟后，对各寡照处理分别进行产量测定，最终取3个重复的平均值作为各寡照处理的最终产量。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2003进行整理，SAS 9.0进行方差分析，采用邓肯新复极级差法分析不同处理间显著差异。

2 结果与分析

2.1 寡照对黄瓜叶片光合速率的影响

图1为不同寡照及恢复处理对黄瓜叶片光合速率的影响。S1、S3对黄瓜叶片光合速率影响不大，与CK差异不显著，恢复处理1d黄瓜叶片光合速率均能恢复至正常水平（图1a、图1b）；S5、S7对黄瓜叶片光合速率影响较大，寡照处理下黄瓜叶片光合速率分别比CK低9.8％和16.4％，正常光照条件下恢复处理3d黄瓜叶片光合速率均能恢复至正常水平（图1c、图1d）；S10、S15对黄瓜叶片光合速率产生严重影响，寡照处理下黄瓜叶片光合速率分别比CK低26.5％和21.7％，正常光照条件下恢复处理5～7d黄瓜叶片光合速率逐渐恢复至正常水平（图1e、图1f）。众所周知，辐射是影响作物光合速率最主要的气象要素，此研究黄瓜叶片光合速率在自然光下由透明叶室测得，光合速率受辐射变化影响较大，各寡照处理间黄瓜叶片光合速率值无法进行直接比较；通过对寡照处理与CK相对值的比较仍能发现，寡照处理时间越长，黄瓜叶片光合速率受影响越大，寡照处理1～15d均未能对黄瓜叶片光合机构造成不可逆的伤害，但对黄瓜叶片光合恢复能力造成一定影响，寡照时间越长，黄瓜叶片光合恢复能力越差。

图1　寡照及对应恢复处处理理对时黄间瓜 /d叶片光合速率的影响

2.2 寡照对黄瓜植株形态指标的影响

图2分别为寡照处理对黄瓜株高（图2a）、单株叶龄（图2b）、茎粗（图2c）和单株叶面积（图2d）的影响。由图2可知，寡照处理1～5d，黄瓜植株各形态指标与CK几乎无差异；寡照处理10d后，黄瓜株高、单株叶龄、茎粗和单株叶面积均显著低于CK，寡照处理10d，黄瓜的株高、单株叶龄、茎粗和单株叶面积分别比CK低30.4％、23.1％、56.6％、161.2％，寡照处理15d，黄瓜的株高、单株叶龄、茎粗和单株叶面积分别比CK低49.2％、32.4％、70.9％、170.8％。短时间寡照处理对黄瓜植株形态生长影响不大，而10d以上的寡照处理则对黄瓜植株形态生长造成不同程度的胁迫，寡照处理时间越长，胁迫越严重。

图2　不同寡照处理对黄瓜植株形态指标的影响

2.3 寡照对黄瓜产量的影响

苗期黄瓜进行寡照处理对其后期产量产生较大影响。由图3可知，S1累计产量最高，略高于CK，这可能是由后期肥水管理不均匀造成的，或是短暂的寡照逆境对黄瓜植株的生长发育及产量提高产生了积极影响，还需要进一步试验进行相关验证；S3累计产量略低于CK，且S1和S3处理下，黄瓜成熟期与CK一致；S5、S7黄瓜累计产量均显著降低，但两个寡照处理间差异不显著，成熟期均比CK晚6d，减产18.0％左右；S10对黄瓜累计产量影响较大，成熟期比CK晚10d，减产约42.3％；S15对累计黄瓜产量影响最为严重，成熟期比CK晚20d，减产约59.8％。

图3　苗期进行寡照处理对黄瓜产量的影响

3 讨论与结论

此文在日光温室中设计寡照对苗期黄瓜的影响试验，研究寡照对苗期黄瓜叶片光合速率的影响，寡照处理下黄瓜叶片的光合作用明显减弱，且寡照时间越长，黄瓜叶片光合能力受影响越大。寡照处理1～7d对黄瓜叶片的光合速率影响不大，正常光照条件下短时间内能恢复至正常水平；寡照处理10d以上黄瓜叶片光合速率显著降低，正常光照条件下恢复至正常水平所需时间更长，黄瓜叶片光合恢复能力减弱，但均未能对黄瓜叶片光合机构造成不可逆的伤害。

寡照处理1～5d对黄瓜植株的形态指标影响不大，寡照处理10d以上，黄瓜株高、茎粗、单株叶龄及单株叶面积均显著低于CK，表明短时间寡照处理对黄瓜植株形态生长影响不大，寡照处理超过10d则对黄瓜植株形态生长造成不同程度的胁迫，寡照处理持续时间越长，黄瓜植株外观形态受影响越大；5d以上的寡照处理均使得黄瓜成熟期推迟，产量降低，寡照处理10～15d，黄瓜成熟期推迟10～20d，减产42.3～59.8％。综上，寡照10d可视为是黄瓜形态、产量遭受寡照胁迫的临界指标。

此文系统研究了日光温室适温条件下不同程度的寡照处理对黄瓜光合、形态及产量的影响，为设施黄瓜生产中寡照灾害的等级确定提供一定理论依据。但温室实际生产条件下存在着黄瓜植株生长周期较长，破坏性试验代价较高、连作障碍等问题，在今后的研究中应进一步加强观测进行佐证。

参考文献：

[1] Shen H H，Tang Y H，Muraoka H，et al. Characteristics of leaf photosynthesis and simulated individual carbon budget in Primula nutans under contrasting light and temperature conditions[J]. Journal of Plant Research，2008，121: 191-200.

[2] Vieira S，Calado R，Coelho H，et al. Effects of light exposure on the retention of kleptoplastic photosynthetic activity in the sacoglossan mollusc Elysia viridis[J]. Mar Biology， 2009，156：1007-1020.

[3] Miko U F，Christian K，Küppers O M. Loss of quantum yield in extremely low light[J]. Planta，2004，218：1046-1053.

[4] 侯兴亮，李景富，许向阳. 弱光处理对番茄不同生育期形态和生理指标的影响[J]. 园艺学报. 2002，29（2）：123-127.

[5] 鲁福成，张静芳，张仲国，等. 弱光对番茄幼苗生长的影响[J]. 华北农学报，2002，17 （4）：44-48.

[6] Hou J L，Li W D，Zheng Q Y，et al. Effect of low light intensity on growth and accumulation of secondary metabolites in roots of Glycyrrhiza uralensis Fisch[J]. Biochemical Systematics and Ecology，2010， 38：160-168.

[7 ]Baltzer J L，Thomas S C. Physiological and morphological correlates of whole- plant light compensation point in temperate deciduous tree seedlings[J]. Oecologia，2007，153：209-223.

[8] 吴晓雷，尚春明，张学东，等. 番茄品种耐弱光性综合评价[J]. 华北农学报，1997，12（2）：97- 101.

[9] 黄伟，任华中，张福墁. 低温弱光对番茄苗期生长和光合作用的影响[J]. 中国蔬菜，2002，（4）：15-17.

[10] 张志刚，尚庆茂. 低温、弱光及盐胁迫下辣椒叶片的光合特性[J]. 中国农业科学，2010，43（1）：123-131.

[11] 郁继华，舒英杰，吕军芬，等. 低温弱光对茄子幼苗光合特性的影响[J]. 西北植物学报，2004，24（5）：831-836.

[12] 刘栓桃，董艳敏，卢亚楠，等. 低温弱光对两个西葫芦品种幼苗光合速率及叶绿素荧光参数的影响[J]. 华北农学报，2009，24 （2）：139-143.

作者简介：张继波（1987—），男，汉族，山东青州人，工程师，主要从事设施环境调控方面的研究。

收稿日期：2014-08-12

中图分类号：S16

文献标识码：B

文章编号：1005–0582（2016）01–0023–04