光调控棚膜对甜瓜光合生理及产量的影响

陈连珠,米庆华,张雪彬,曹 明,杨小锋

1.三亚市南繁科学技术研究院,海南 三亚572000

2.山东农业大学,山东 泰安271018

3.山东新天鹤塑胶有限公司,山东 临淄255400

光质参与调控植物的种子萌发[1]、生长发育[2]、光合作用、产量、品质、抗逆、衰老以及基因的表达[3]。研究表明，莴苣叶面积在红蓝组合光下最大[4]；红光处理提高了园艺植物的叶绿素含量、可溶性糖含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率[5]，而蓝光处理则增加了蛋白质及类胡萝卜素含量[6]；与红光相比，蓝光更有利于豌豆叶片光能转化效率和电子传递速率的提高[7]。

转光棚膜和有色棚膜是设施农业生产中常用的两类光调控棚膜材料，均可以改变棚内光质，从而影响作物生长。研究表明，转光棚膜明显改善了日光温室内的光照环境，促进番茄生长，且提质增产效果显著[8]；提高了甜椒果实的维生素C、可溶性糖和游离氨基酸含量，并降低了硝酸盐含量[9]。有色棚膜是在普通棚膜内添加有色物质，提高同色光透过量，吸收其他颜色的光，从而改变设施内光谱组成。研究表明，紫色膜具有促进蔬菜及果树生长，提高产量及品质的作用[10]；桃叶片叶绿素含量以绿膜覆盖的最高[11]；绿膜可增强生姜苗期光合作用，促进植株生长，提高产量[12]；甜椒光合速率和光能利用率以红膜覆盖的最高[13]；甜瓜单瓜重以红膜处理的最大，绿膜处理的最低[14]；蓝膜虽增加了果实的品质，但不利于产量提高，而红膜有利于草莓单果重和产量的提高[15]。但生产中应用光调控棚膜改变透过光质，进而影响甜瓜生长及光合生理的研究尚未见报道，本试验同时应用有色棚膜和转光膜两类光调控材料，研究不同光调控棚膜下的光质及其对甜瓜光合参数及植株生长的影响，以期为甜瓜设施栽培光调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及设计

以‘西州密25’甜瓜为试材。

试验于2019 年10 月-2020 年2 月在三亚市南繁科学技术研究院科技示范园大棚内进行。试验以普通无色PO 膜为对照（CK），分别设置红色PO 膜（T1）、添加不同转光剂的无色PO 膜T2（绿转红）、T3（绿紫转红、紫转远红）和T4（绿紫转红蓝）4 种光调控薄膜处理。采用单因素随机区组设计，小区面积120 m2，单垄双行种植，行距0.6 m，株距0.5 m，12 月5 日移栽，按常规方法进行田间管理，翌年2 月28 日收获。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 生长及果实相关指标测定 于开花结果期进行茎粗、节间长测定，茎粗测定选择第3 片叶的基部，节间长测定选择第5 节进行测定。于采收期测定叶片厚度、叶长、茎叶鲜重、单果重、果实纵径、横径、腔径及可溶性固形物、可溶性蛋白、Vc 含量，每处理重复测定5 次。

1.2.2 光合色素含量的测定 于采收期选择中部同一节位的成熟叶片，使用乙醇提取法[16]，测定甜瓜叶片叶绿素和类胡萝卜素含量。

1.2.3 光合参数测定 使用TARGAS-1 型便携式光合仪(PP systems 公司，美国)，PFD 设置为1500 μmol/(m2·s)，包括净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr），用公式Pn/Tr 计算瞬时水分利用率（WUE），测定时期为开花结果期，选择倒数第2 片完全展开的功能叶。

1.2.4 光谱成分测定 采用光谱分析仪(UniSpec-SC公司，美国) 测定不同处理透射光谱成分，采样间隔1 nm，光谱分辨率1 nm，波段设置为310-1150 nm。

1.2.5 数据分析 方差分析采用SPSS18.0软件Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同光调控棚膜的透射光谱分析

表1 不同光调控棚膜透射光谱组成/%Table 1 Composition of transmission spectra of different films

由表1 可知，T1、T2 和T3 处理的的紫外光、蓝紫光和绿光的比例均较对照降低，均以T1 处理的最小；红橙光、远红光、近红外光及红/蓝光均较对照增加，均以T1 处理最大。T1 处理的各种波段的光均与对照有显著差异，T2 处理在紫外光、绿光、远红光及近红外光与对照有显著差异，T3处理仅绿光与对照有显著差异，T4 处理各种波段光与对照接近，没有显著差异。

2.2 不同光调控棚膜对甜瓜植株生长的影响

由表2 可知，不同光调控棚膜的叶片厚度均较对照降低，T1 最小，但处理间没有显著差异；T1的节间长最大，显著大于T3 和T4；T1 和T2 的茎叶鲜重均较对照显著增加，增幅分别为21.7%和20.7%；T1 和T2 的单果重均较对照增加，增幅分别为3.0%和1.5%，T4 的单果重较对照显著降低，降幅为7.0%。不同处理的茎粗和叶长没有显著差异。

表2 不同光调控棚膜对甜瓜生长的影响Table 2 Effects of films on growth of muskmelon

2.3 不同光调控棚膜对甜瓜果实性状的影响

由表3 可知，T1 和T3 果实纵径较对照增加，处理间没有显著差异。T1、T2、T3 和T4 的果实横径和腔径均较对照降低，横径降幅分别为1.4%、1.0%、1.2%和2.1%；腔径降幅分别为5.2%、7.6%、3.8%和5.7%。可溶性固形物含量以T1 的最大，较对照增2.0%，处理间没有显著差异。T1、T2 和T4 的可溶性蛋白含量均较对照增加，以T2 的最大，显著大于对照。T1 和T3 的Vc 较对照增加，但处理间差异不显著。

表3 不同光调控棚膜对甜瓜果实性状的影响Table 3 Effects of films on fruit characteristic of muskmelon

2.4 不同光调控棚膜对甜瓜叶片光合色素的影响

由表4 可知，4 种光调控棚膜的Chl a、Chl b 和Chl a+b 含量均较对照增加，Chl a/b 均较对照降低，T1 的Chl a、Chl b 和Chl a+b 最大，Chl a/b 最小，但处理间没有显著差异。

表4 不同光调控棚膜对甜瓜光合色素含量的影响Table 4 Effects of films on photosynthetic pigment of muskmelon

2.5 不同光调控棚膜对甜瓜叶片光合参数的影响

由表5 可知，T1、T2、T3 和T4 的Tr 均较对照显著降低，降幅分别为18.1%、24.6%、18.9%和18.9%；WUE 均较对照增加，增幅分别为20.1%、23.8%、15.9%和17.3%。T1、T2 和T3 的Gs 和Ci 均较对照增加，以红膜的最大，增幅分别为29.4%和19.4%。各处理Pn 均较对照有所下降，但处理间差异不显著。

表5 不同光调控棚膜对甜瓜光合参数的影响Table 5 Effects of films on of photosynthetic parameters of muskmelon

3 讨论与结论

研究表明，短波段光抑制茎伸长，而长波段光则促进植物茎伸长[17,18]。本试验中，不同光调控棚膜内甜瓜生长及品质表现不同，红色和绿转红两种棚膜对甜瓜生长及品质有促进作用，可显著增加茎叶鲜重，降低果实腔径，而单果重、可溶性固形物及可溶性蛋白含量也有一定的提高，而红色膜表现优于绿转红转光膜，说明红色膜内光质更有利于甜瓜生长及品质的提高，这与曹明等[14]的研究结果一致。红光有利于提高叶片中Chla、Chlb和Chla+b含量，蓝光下叶片中叶绿素较低[19]，光调控棚膜使甜瓜光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，以红膜的增加幅度最大。红光提高瓠瓜幼苗光合速率、蒸腾速率、气孔导度[6]，本试验中光调控棚膜使甜瓜Tr显著降低，而增加了Gs、Ci和WUE，增幅同样也以红膜的最大，说明红色膜内光质有利于甜瓜提高光合性能，从而促进植株健壮生长，产量提高。而红色膜内的紫外光、蓝紫光和绿光等光谱比例均最小，红橙光、远红光及近红外等光谱比例均最大，与普通棚膜有显著差异，说明适当降低短波段光，增加长波段光有利于甜瓜生长及光合生理。

红色棚膜覆盖下甜瓜植株光合生理表现较优，生长旺盛，产量和品质均提高，因此，该棚膜适合作为三亚地区甜瓜大棚栽培的提质增产专用覆盖材料，其次为绿转红转光棚膜。