不同补光时间对日光温室甜瓜生长发育的影响

祁娟霞， 韦 峰，董 艳，张亚红

(宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021)



不同补光时间对日光温室甜瓜生长发育的影响

祁娟霞， 韦 峰，董 艳，张亚红*

(宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021)

试验以LED植物生长灯为补光材料，采用单因素完全随机区组实验设计进行，研究不同补光时间对温室甜瓜生长发育的影响。结果表明：在整个生育期的补光试验中，补光1 h维生素C含量最高；补光3 h对株高和果实纵向生长促进效果最大，可溶性固形物含量最高；5 h对茎粗、植株干鲜质量影响最大，可溶性糖含量和糖酸比最高；补光7 h产量最大。苗期补光7 h、伸蔓期5 h、结果期1 h时甜瓜长势、品质及产量最优。

植物生长灯；甜瓜；品质；产量；日光温室

在自然界中，光在时间和空间分布上有着很大的差异，植物通过光合作用来制造和积累有机物，是人类衣、食、住、行的直接或间接的来源。不同的光照强度、光质和光照周期对植物的生长、发育及分布有很大的影响，不同植物在不同栽培密度中往往表现出与之相应的形态特征和生理生化的适应性。

甜瓜(CucumismeloL.)，别名香瓜，属于葫芦科(Cucurbitaceae)甜瓜属(Cucumis，亦称黄瓜属)1年生蔓性草本植物、食用果实类的一种。甜瓜喜温暖充足而强烈的光照， 厚皮甜瓜的光饱和点为55～60 klx，光补偿点为4 klx[1]，每天需要10～12 h的光照。光照不足使同化产物减少，生育不良，开花坐果延迟，果实产量降低，品质低劣。在甜瓜反季节设施栽培中，光照不足是制约甜瓜生产的主要因子[2]。我国北方地区冬春季节主要的生产设施类型为日光温室，在日光温室内影响光照的因素很多，主要是覆盖材料的反射、折射，其光照强度仅为露地的30%～70%[3]，再加上冬春季节日照时间不足，同时由于温室几乎一律是立体栽培，冠层高度是露地的4～5倍，冠层内部光强衰减明显，不同叶层不但接受的光照强度有差异，感受最大光强的时间也有差异，所以造成了温室甜瓜生产中质量、品质及产量大幅度下降。

近年来现代农业发展步伐迅速加快，温室人工补光技术日趋成熟，关于温室补光技术的研究越来越多，研究范围更是不断扩大，但多以苗期不同光质以及不同光照强度对作物的影响研究较多，关于补光时间对作物影响的研究较少，尤其关于补光时间对作物整个生育期影响的研究更少。本试验以甜瓜为试验材料，以LED植物生长灯为补光设备，设置不同梯度的补光时间，研究不同光周期对甜瓜整个生育期的影响，以期为日光温室甜瓜生产补光技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设备

植物生长灯：由上海合鸣照明电器有限公司生产的一种外形呈伞形的LED特种植物生长灯，电压220 V，功率40 W，具有寿命长、耐潮湿、光效好、价格低廉的特点，适用于广大农户。

时间控制器：使用电压范围为AC160～265 V，负载最大电流为15 A；将所需要补光的光照时间输入计算机，通过 PLC控制植物生长灯的通断来控制补光时间，补光时间由 PLC 内部的计时器控制，达到设定的补光时间时PLC 控制断开植物生长灯，停止补光。

光照强度采用香港CEM公司的DT1301型照度计测量，室内环境监测仪器(温室娃娃)由国家农业信息化工程技术研究中心制造。

1.2 试验材料

2014年2月3日进行试验，甜瓜品种为浓香密宝，试验地点为贺兰新平园区293号日光温室，定植密度行株距为80 cm×30 cm。2014年4月25日成熟采收。

1.3 试验设计

试验采用单因素完全随机试验设计，每日补光时数为1，3，5，7 h 4个处理，以不进行补光为对照(CK)，每个处理5次重复，各处理光源互不干扰，按日常栽培方法管理。每个处理随机选择10株植株挂上标签，作为测量对象，定植缓苗后开始测量相关指标。各处理时间安排根据日出日落时间进行调整，具体安排见表1。

1.4 测量项目

(1)形态指标:生长期用卷尺测量植株株高，用游标卡尺测定植株茎基部的茎粗，果实迅速生长期用游标卡尺测量果实横径和纵径，并计算果形指数(果形指数=果实纵径/果实横径)，在果实成熟采收后挖去整个植株，测量植株鲜质量，烘箱烘干后测量干质量(80 ℃下烘干12 h)。(2)生理指标:采用叶绿素仪测量(SPAD-520 Plus)植株叶片叶绿素含量。(3)品质测定:选成熟一致性好的甜瓜果实用于测定。营养成分测定：可溶性固形物含量测定采用手持糖量计。(4)营养成分测定：可溶性糖含量测定采用蒽酮法。有机酸含量测定采用滴定法。维生素C含量测定采用钼蓝比色法[4-5]。(5)产量测定：在果实采收期记录成熟果实的数量，并测量单果质量，计算单株产量和单位面积产量。

表1 不同处理时间设置

Table 1 Time setting in different treatments

补光时间/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 数据统计分析

隶属函数值X(ij)：用模糊数学隶属函数值的方法计算。公式为X(ij)=Xij-Xjmin/Xjmax-Xjmin。其中，X(ij)表示i种类j指标的隶属值；Xij表示i种类j指标的测定值;Xjmax，Xjmin分别为j指标的最大值和最小值。数据采用DPS 7.05版数据统计软件和Excel软件分析。

2 结果与分析

2.1 温室内光照强度测量记录

对温室内光照强度进行检测得出表2。表中数据显示，在CK条件下，温室内日平均光照强度极低，日最高光照强度也达不到甜瓜生长所需要的强度，在补光处理下，光照强度较高，接近甜瓜光饱和点。

2.2 不同补光时间对甜瓜叶片叶绿素含量的影响

图1显示的是各补光处理下叶片叶绿素含量在生长过程中的变化。在生长过程中，叶绿素含量大体上呈先上升再下降再上升的趋势，在生长前期，CK的叶绿素含量较高，但到了生长后期，各补光处理下的叶绿素含量均大于CK，尤其是补光2个月之后表现最明显。

2.3 不同补光时间对甜瓜生长指标的影响

将各生长指标以及植株干鲜质量数据进行方差分析，结果见表3。不同时间的补光，对甜瓜生长指标的影响不同，补光3 h处理下的株高与CK间存在显著差异，株高增加11.47%；其他处理 与CK间不存在显著差异。补光5 h茎粗最大，比CK增加了6.78%，但各处理间均无显著差异；各补光处理叶绿素含量均与对照无差异，说明不同时间的补光处理对甜瓜叶片叶绿素含量的影响不明显。各补光处理与CK在果实横径上均无显著差异，但补光3 h纵径比CK增加了13.1%，说明补光处理一定程度上可促进甜瓜果实的纵向生长，但对横向生长影响不明显。各处理对甜瓜植株鲜质量与干质量的影响一致，除1 h处理外，其他几个处理均大于CK，且补光5 h下植株鲜质量与干质量最大，分别比CK增加了8.4%，9.1%，与CK存在显著差异。补光7 h处理鲜干质量之比最大，比CK增加了4.6%。各补光处理甜瓜果形指数均大于CK，以补光1 h处理最大，补光5 h和7 h次之。

表2 温室内光照强度测量记录表(klx)

Table 2 Measurements of light intensity in the sunlight greenhouse(klx)

处理2月最高平均3月最高平均4月最高平均补光处理49.948.351.349.554.550.8CK14.58.418.611.325.817.2

图1 不同补光时间对甜瓜叶绿素含量的影响Fig.1 Effect of different duration of supplemental illumination on chlorophyll content in melon

2.4 不同补光时间对甜瓜品质和平均单果质量的影响

表4统计了不同补光处理对甜瓜品质和单果质量的影响。结果显示：补光1 h和3 h处理可溶性固形物含量大于CK；5 h和7 h处理小于CK，其中以补光3 h下最大，比CK高 8.57%。补光3 h和5 h处理可溶性糖含量高于CK；1 h和7 h处理下低于CK，各处理中以5 h处理下可溶性糖含量最高，比CK高7.16%。各补光处理VC含量均高于CK，其中以补光1 h下最高，比CK高12.3%，各处理均与CK间无显著差异。补光1 h与7 h处理显著增加了有机酸含量；3 h，5 h与CK间不存在差异。补光5 h处理糖酸比高于CK，比CK 高12.1%，但与CK间无显著差异；1 h和7 h处理显著低于CK。各补光处理甜瓜单果质量、单株质量及产量均大于CK，表现为7 h>5 h>3 h>1 h>CK，补光7 h，5 h，3 h，1 h的产量分别比CK增加了26.4%，22.1%，14.3%，11.3%。

表3 不同补光时间处理甜瓜生长指标分析

Table 3 Effect of different duration of supplemental illumination on growth indexes of melon

处理/h株高/cm茎粗/mm叶绿素/SPAD横径/mm纵径/mm植株鲜质量/g植株干质量/g鲜干质量比果形指数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：同一列不同行数据后没有相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

表4 不同补光时间处理甜瓜品质和产量分析

Table 4 Effect of different duration of supplemental illumination on quality and yield of melon

处理/h可溶性固形物含量/%可溶性糖含量/%Vc含量/(mg·g-1)有机酸含量/%糖酸比单果质量/g单株质量/g产量/(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 不同补光时间下甜瓜营养品质的相关性分析

由表5可以看出，糖酸比与可溶性糖含量呈正相关，相关系数为0.818，与有机酸含量呈负相关，相关系数为-0.805；有机酸含量与可溶性糖含量呈负相关，与VC含量呈正相关，相关系数分别为-0.580，0.638。其他各指标之间无显著相关性。

2.6 综合评价

运用隶属函数对甜瓜在不同生育期测定的指标进行了综合评价。结果显示：在幼苗期，补光7 h对植株生长促进作用最大；在伸蔓期，补光5 h对其生长促进作用最明显；在结果期，补光1 h下甜瓜品质最佳，产量最高(表6)。

表5 不同补光时间处理下甜瓜营养品质相关性

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

指标可溶性固形物含量可溶性糖含量VC含量有机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有机酸含量0.492-0.580*0.638*1糖酸比0.5390.818*-0.083-0.805*1

注：*表示相关性显著。

表6 不同补光时间处理甜瓜不同生育期隶属函数值

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

生育期指标隶属函数值/%1h3h5h7hCK幼苗期株高39.5261.9645.6648.5242.22茎粗39.0238.5147.8941.9636.96叶绿素含量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茎粗56.3849.7250.4134.0337.84叶绿素含量51.0642.1565.9554.1857.07平均57.2046.9958.1549.0647.45结果期果实横径50.2965.4048.8159.0449.03果实纵径50.4443.7340.7059.6445.93单果质量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有机酸含量50.0040.0045.0050.0035.00平均53.2553.0846.6547.2648.67

3 讨论

在甜瓜生长发育过程中， 光环境是影响甜瓜光合作用和果实品质的关键因子。侯兴亮等[6]研究了弱光对番茄生长的影响，表明光照不足必然会影响植株的光合作用， 导致净光合速率下降。李静[7]研究了低温弱光对甜瓜幼苗生长和生理指标的影响，表明低温弱光胁迫下，甜瓜幼苗株高、茎粗、叶面积等形态指标迅速降低，植株鲜干质量比相较于CK均有降低。李鹏飞[8]研究了温光对厚皮甜瓜生长发育及产量和品质的影响，表明随着光照强度的增加，植株的株高、叶面积及单株鲜质量均明显增加，茎粗和单株干质量有一定增加，在一定温度范围内，甜瓜果实可溶性糖含量和VC含量均随着光强的升高而逐渐增加。在本试验中，补光条件下光强远高于甜瓜光补偿点，而CK的光强勉强超过甜瓜补偿点，因此各补光处理下，甜瓜果实单果质量均大于CK，VC含量均高于CK，这与前者研究结果相近，同时也论证了在达到光饱和点之前，随着光强的增加光合作用越强的理论。本试验结果还显示，补光1 h和3 h下可溶性固形物含量高于CK，3 h和5 h处理下可溶性糖含量高于CK，5 h处理下糖酸比高于CK而有机酸含量低于CK，各补光处理下甜瓜果形指数均大于CK；各补光处理甜瓜营养品质的相关性分析得出，糖酸比与可溶性糖含量呈正相关，与有机酸含量呈负相关；有机酸含量与可溶性糖含量呈负相关，与VC含量呈正相关。通过运用隶属函数对不同生育期进行综合评价，结果表明，在甜瓜日光温室生产中，幼苗期补光7 h，伸蔓期补光5 h，结果期补光1 h，光强范围以48～50 klx为宜。

[1] 马德伟，葛惠贤，刘明锵，等.甜瓜新品种介绍[J].中国西瓜甜瓜，l999(1):11-12.

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[3] 马承伟，苗香雯.农业生物环境工程[M].北京：北京农业出版社，2005:90-230.

[4] 高俊凤, 孙群， 梁宗锁. 植物生理学实验技术[M].西安:世界图书出版公司，2000:167-169.

[5] 赵世杰，刘华山，董新纯.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业科技出版社，1998: 68-72.

[6] 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.

[7] 李静.低温弱光胁迫对甜瓜幼苗生长及生理指标的影响[J].河南农业科学，2012，41(5):106-109.

[8] 李鹏飞.温光对厚皮甜瓜生长发育及产量和品质的影响[D].杨凌：西北农林科技大学，2010.

(责任编辑 张 韵)

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

国家科技支撑计划课题(2014BAD05B02)；宁夏回族自治区科技支撑计划项目

祁娟霞(1991—)，女，宁夏固原人，硕士研究生，从事设施园艺研究。E-mail：1508472996@qq.com

*通信作者，张亚红，E-mail：zhyhcau@sina.com

S652

A

1004-1524(2016)05-0979-05

祁娟霞， 韦峰，董艳，等. 不同补光时间对日光温室甜瓜生长发育的影响[J].浙江农业学报，2016，28(6)： 979-983.