不同光照處理下西葫蘆的生長分析

段雁南， 陶文廣， 邢啟洋， 戴 燚， 秦 浩， 蘇 躍， 張貴合

(1.滕州市綜合檢驗檢測中心， 山東 滕州 277599； 2.貴州農業職業學院， 貴州 清鎮 551400)

西葫蘆也稱美洲南瓜(CucurbitapepoL.)，葫蘆科(Cucurbitaceae)南瓜屬作物，在國內瓜果類作物中，總產量僅次于黃瓜[1]，由于具有營養豐富、儲運方便、生長期短、產量高等優點，是我國目前冬春季設施栽培的主要蔬菜作物之一[2-4]。在貴州進行西葫蘆的設施栽培，其中人工光的問題有待探索。設施栽培由于覆蓋物的影響，容易造成光照不足的情況，加上貴州寡日照的特點，常常造成西葫蘆設施栽培光照不足。針對弱光條件下西葫蘆的生長發育，現已有一些研究，安福全等[5]對低溫光照下西葫蘆葉片結構及生理變化進行了研究，侯永平等[8]對低溫光照下西葫蘆耐受性指標進行了篩選[5-9]。但對弱光條件下的人工光照補充方面研究未見報道。本試驗在人工光植物工廠內，對西葫蘆在不同光源照射下的生長情況進行探究，以期能夠為弱光條件下種植西葫蘆，補光光源的選擇提供一定依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試西葫蘆品種為山西省農業科學院蔬菜研究所選育的“早青一代”。

1.2 試驗方法

試驗于2019年8月至10月在貴州農業職業學院人工光植物工廠進行。使用珍珠巖填充催芽盤3 cm，溫湯浸種后將種子放置于珍珠巖中部，25 ℃條件下進行催芽。待兩片子葉完全展開，使用定植杯固定，移至綠化室見光。綠化室見光4日后，移栽至栽培架定植。

試驗采取NFT栽培模式進行層架式種植，每日補光8 h。采取間歇供液模式，光照條件下供液10 min，停2 min；黑暗條件下供液10 min，停5 min。使用改良后的園式營養液配方，將灌溉營養液EC值設定為1.6，pH值6.5，精度均設置為0.1。栽培室光照條件下溫度設定為25 ℃，黑暗條件下設置為18 ℃；CO2濃度在光照下設置為600 mg·L-1，黑暗條件下開啟自然通風系統CO2濃度不做調控。

本試驗通過不同光源LED燈的照射觀察西葫蘆的生長變化，共設置4個處理，處理1為紅藍雙色光，處理2為白色單色光，處理3為全光譜，處理4為紅藍白三色光。通過LED燈數量及擺放位置的調整，將各處理種植槽面的光照強度設置為(5 800±100)lx。每個處理設置4個重復，每個重復種植15株，各處理間使用黑色遮光布進行遮蔽。

為避免人工授粉成功率對產量等數據的影響，本實驗中不進行人工授粉，僅對不同光照下西葫蘆營養生長的情況進行比較。

試驗自8月25日定植完成后，每10 d取樣1次。每次各重復取樣1株，各處理取樣4株。對根長、葉面積、根莖結合部以上部分的鮮重和干重、根莖結合部以下部分的鮮重和干重以及葉片數量進行測定。根長使用刻度尺進行測量；葉綠素含量使用便攜式葉綠素計測定，每片葉測定5次取平均值；葉長、葉寬及葉面積使用托普云農YMJ-CH智能葉面積測量系統進行測定；葉片厚度使用手持式葉片厚度儀進行測定，每片葉測定測5次取平均值；使用分析天平進行重量測定，恒溫鼓風烘箱進行干燥。

2 結果與分析

2.1 不同光照處理下西葫蘆光合產物分配

通過對不同處理下的西葫蘆根莖結合部以上部分的干重以及全株干重進行測定，由圖1和圖2可知，在不同光照條件下光合產物的積累主要在莖葉中，并且隨著植株的生長，在莖葉中的分配比例不斷提高，在根部的比例不斷降低。定植50 d后，各處理的西葫蘆光產物在地上部分和地下部分的分配比例基本穩定，地上部分約93%，地下部分維持在6%左右。定植后1個月，白色的單色光和全光譜處理下，西葫蘆的光合產物向地上部分配的比例較高；紅藍雙色光和紅藍白三色光的處理下，西葫蘆的光合產物向地上部分配的比例較低，向根部分配比例高。由此說明，在早期，紅藍雙色光和紅藍白三色光的處理可以促進根部的生長；在生長30 d后會提高地上部分的生長；在定植后50 d后，各處理下的光合產物在地上部和地下部的分配基本一致。

圖1 不同光照下莖葉干物質積累量在全株中的占比

圖2 不同光照下根部干物質積累在全株中的占比

2.2 不同光照處理下西葫蘆根長的變化

定植后，每10 d對不同光照條件下西葫蘆的根長度進行測定。從圖3可以看出，白色的單色光和紅藍白三色光照射下的西葫蘆，根的長度與生長時間呈正相關關系，在采樣的60 d內始終處于增長狀態；在紅藍雙色光的照射下，西葫蘆根的長度呈現有限生長的狀態，在定植后40 d達到生長的峰值，其長度為75 cm左右；在全光譜照射下的西葫蘆根的生長，存在兩個停滯時期，分別出現在定植后20 d和定植后的40 d；在紅藍雙色光和全光譜的照射下，西葫蘆根長的增長速度較高，在定植后的50 d內紅藍雙色光的根長基本都處于同時期各處理的最高值。

圖3 不同光照下西葫蘆根的長度變化

2.3 不同光照處理下西葫蘆根和葉片干物質含量

由圖4可以看出，各處理的葉片干物質的含量隨著生育期的延長，呈現出先降低后升高，并在定植后30～40 d達到最低。由此表明，定植后西葫蘆葉片的自由水的量不斷增加，葉片的生理生化活性在不斷提高，促進了葉片光合產物的增加。定植30～40 d后，葉片自由水的量逐漸降低，表明葉片的生理生化活性在降低，植株開始出現老化，定植后30～40 d是西葫蘆葉片活性最強時期。其中使用白色光進行補光的西葫蘆葉片干物質的含量變化幅度最小，自定植后基本穩定在6%上下。紅藍雙色光照射的西葫蘆葉片在定植后40 d，自由水含量達到最高，在所有處理中葉片活力最強。從圖5可以看出，各處理根的干物質的含量在定植后30 d內沒有較大變化，在30～40 d后根的干物質含量出現較大幅度的升高。結合圖4可知在定植后30～40 d后，西葫蘆植株均開始老化，其中紅藍雙色光處理的西葫蘆植株老化速度最慢。

2.4 不同光照處理下西葫蘆葉片數量和葉面積的比較

對不同光照處理下的西葫蘆葉片數和葉片面積進行統計測量(圖6～圖8)。從圖6可以看出，紅藍白三色光照射下的西葫蘆葉片數相較其他處理要多，其他處理的葉片數量基本一致，在定植50 d后葉片數的降低可能和植株衰敗導致葉片脫落有關。從圖7可以看出，白色單色光照射下的西葫蘆葉片總面積相對其他處理較小。而紅藍白三色光處理下的葉面積隨著植株衰敗，葉片總面積從定植40 d后開始降低，這可能是三色光促進了葉片的增加，導致相互遮蔽，有效光合面積沒有提升導致的老葉衰敗。紅藍雙色光和全光譜處理下的植株葉面積總和在定植后30 d開始相對恒定，葉片總面積的穩定可能是對有效光合面積的適應。從圖8可以看出，白色單色光的平均葉面積較低，在定植后40 d和其他處理處于同一水平；其他處理在定植后30 d平均葉面積達到峰值，其后單株葉面積呈下降趨勢，結合圖4和圖5的結果進一步說明，定植后30～40 d，是西葫蘆生長代謝最強時期。

圖4 不同光照下西葫蘆葉片干物質的量的變化

圖5 不同光照下西葫蘆根干物質的量的變化

圖6 不同光照下的葉片數量變化

圖7 不同光照下的葉面積總和的變化

圖8 不同光照下平均葉面積的變化

3 結論與討論

試驗表明，不同光質對西葫蘆植株生長有顯著的影響。不同光質下，植株對莖葉部分的有機物分配隨著生育期的延長不斷升高，并在40～50 d趨于穩定，白光和全光譜的照射有利于植株光合產物向莖葉部分的分配。紅藍光源照射，可以促進西葫蘆根系的伸長，但在40 d停止伸長；其他光照處理，在前40 d，根長小于同時期紅藍光處理，但不會停止生長，隨著生育期延長而持續伸長。不同光照處理下，各處理莖葉干物質的含量會出現下降，在30～40 d降到最低，然后開始持續升高；白光處理的西葫蘆莖葉物質的含量整個生育期變化幅度最小。在不同光照處理下，葉片總面積在30～40 d達到峰值，并維持相對穩定；平均葉面積在30 d達到峰值，白光處理下的葉片大小比同時期的其他處理要小。綜合分析，全光譜照射下的西葫蘆有著較高的莖葉干物質分配率，較長的根系長度，較高的葉片含水量和葉片大小，比較適合作為設施條件下的人工光源。