光照強度對黃瓜及南瓜幼苗生長的影響

摘" " 要：探討不同光照強度對黃瓜及南瓜幼苗生長的影響，為確定設施栽培黃瓜及南瓜種苗培養光照條件提供理論指導。以津研4號黃瓜和黑籽南瓜為試材，在5種光照強度（1000、2000、3000、4000、5000 lx）下進行處理，測定黃瓜和南瓜幼苗下胚軸直徑和長度及葉綠素熒光參數等指標。結果表明，4000 lx處理下黃瓜下胚軸長度、直徑均最大，分別為21.17和1.97 mm，黃瓜Fv/Fm隨光照強度增加逐漸降低，其F0隨光照強度增大逐漸增大，qN隨光照強度增大先減小后逐漸增大。南瓜幼苗在3000 lx處理下F0最大，其下胚軸隨著光照強度的增加，南瓜下胚軸長度呈先逐漸降低后升高趨勢，南瓜下胚軸直徑呈先升高后降低再逐漸升高趨勢。綜上所述，不同光照強度對黃瓜和南瓜幼苗的生長有較大影響，黃瓜和南瓜分別在4000 lx和3000 lx的光照強度下生長較好。本試驗結果為生產上培育適宜的黃瓜和南瓜種苗提供了光環境調控依據。

關鍵詞：黃瓜；南瓜；光照強度；下胚軸；葉綠素熒光參數

中圖分類號：S642.2 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2025）03-088-06

Effects of light intensity on the growth of cucumber and pumpkin seedlings

LI Xinmiao， ZHENG Shanshan， DUAN Jiayi， JIANG Lina， ZHOU Junguo， ZHAI Yufei

（College of Horticulture and Landscape Rchitecture， Henan University of Science and Technology， Xinxiang 453000， Henan， China）

Abstract： This study investigates the effects of different light intensities on the growth of cucumber and pumpkin seedlings， providing theoretical guidance for the light conditions of cucumber and pumpkin seedlings in facility cultivation. Using Jinyan No. 4 cucumber and Cucurbita ficifolia as experimental materials， the diameter and length of hypocotyl and chlorophyll fluorescence parameters of cucumber and pumpkin seedlings were measured under five different light intensities（1000， 2000， 3000， 4000， 5000 lx）. The results indicated that under the treatment of 4000 lx， the length and diameter of the cucumber hypocotyl were the greatest， reaching 21.17 and 1.97 mm， respectively. The Fv/Fm of cucumber decreased gradually with the increase of light intensity， while F0 increased with light intensity， and qN first decreased fand then gradually increased with the increase of light intensity. Pumpkin seedlings treated at 3000 lx had the maximum F0. As the light intensity increased， the length of the pumpkin hypocotyl showed a trend of gradually decreasing and then increasing， while the hypocotyl diameter first increased， then decreasd， and finally increasd again. In conclusion， different light intensities have a significant impact on the growth of cucumber and pumpkin seedlings. Cucumber and pumpkin seedlings grew better under 4000 lx and 3000 lx light intensity， respectively. This experiment provides a basis for light environment control for breeding suitable cucumber and pumpkin seedlings in production.

Key words： Cucumber; Pumpkin; Light intensity; Hypocotyl; Chlorophyll fluorescence parameter

黃瓜作為果蔬兩用的葫蘆科植物，深受廣大消費者喜愛。目前，黃瓜設施栽培在全國范圍內占據舉足輕重的地位[1]，但常年設施栽培導致的黃瓜連作障礙問題一直存在[2]。生產上常以嫁接來改善黃瓜因土傳病害造成的連作障礙問題[3]，并以此提高其抗性[4]。南瓜是葫蘆科中具有根系強大、抗逆性強等多種優良特性的植物，是黃瓜、甜瓜以及西瓜的主要砧木。常用的嫁接方法有靠接、貼接、插接以及雙斷根嫁接等，嫁接方法的不同對植株幼苗生長狀態的需求也不同。下胚軸是支撐植株直立并進行物質輸導的重要器官，在處于快速伸長期的情況下，對外界刺激會異常敏感，已經成為研究環境信號調控器官發育的重要模式系統[5]。下胚軸的長度和粗度是影響嫁接成活率的主要因素之一。研究表明，在采用靠接法時應控制黃瓜苗高于南瓜苗1～2 cm最適宜[6]。丁曉晨等[7]研究表明，甜瓜采用單子葉貼接法時，由于大部分薄皮甜瓜幼苗下胚軸生長纖細，因此要求南瓜砧木幼苗下胚軸不宜較粗。而生產應用中插接法對幼苗生長狀態的需求則與之相反，常要求砧木短而粗，接穗細而長。因此不同的嫁接方法對砧木及接穗幼苗狀態的需求不同。光照是植物生長的重要環境因子，其對調節植物生長、發育等多個方面均表現出較大的作用[8-10]。光照強度可影響瓜類植物的植株形態、長勢及生物量，前人研究推薦黃瓜補光光強為5000 lx左右[11-15]。因此，光照強度是一種單一的可操作性比較強的光環境調控方式。

目前，關于不同光照強度對葫蘆科作物幼苗下胚軸伸長及幼苗生長影響的研究相對較少，筆者以津研4號黃瓜及黑籽南瓜為試驗材料，結合本試驗所使用育苗室測定平均光強為3000 lx，設置1000～5000 lx 5個梯度的光照強度研究其對黃瓜及南瓜下胚軸及葉片熒光特性等方面的影響，豐富下胚軸伸長調控理論知識，以期為黃瓜、南瓜幼苗下胚軸的伸長和生長篩選適宜的光照強度提供參照，也為不同嫁接方法培育適宜的黃瓜和南瓜種苗提供光環境調控依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用黃瓜品種為津研4號，由天津市蔬菜研究所育成，購自滄州市運河區盛輝種業有限公司，黑籽南瓜購自壽光大自然金果種業有限公司。每種試驗材料選取質量、大小飽滿一致的種子各75粒，平均每處理15粒，以55 ℃溫水浸種催芽后播于72孔標準塑料穴盤（54 cm×28 cm×4 cm）中，標記分組后放入25 ℃左右的人工氣候室，1周后觀察統計出芽情況。

1.2 試驗設計

試驗于2022年3月在河南省新鄉市河南科技學院園藝園林學院育苗室內進行，采用隨機區組方式。待出芽后轉移至育苗室內，選用同樣規格的LED燈，分別設置1000（L1）、2000（L2）、3000（L3）、4000（L4）、5000（L5） lx等5個光照強度梯度處理（表1），每處理均設置3次生物學重復。處理2周后，測定各項指標。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 幼苗形態 在幼苗處理2周后用刻度直尺測定黃瓜和南瓜下胚軸長度、子葉長、子葉寬，用游標卡尺測定幼苗下胚軸直徑（最粗處），每處理3次重復。

1.3.2 葉綠素熒光參數 在幼苗生長2周后，采用YAXIN-1161G葉綠素熒光儀，黑暗適應30 min后對黃瓜及南瓜子葉的初始熒光（F0）、最大光化學效率（Fv/Fm）、非光化學猝滅系數（qN）、實際光能轉化率（ΦPSII）等進行測定[16]，每處理3個生物學重復。

1.4 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2019進行整理與統計。采用IBM SPSS Statistics 24軟件Duncan’s檢驗法進行差異顯著性分析[17]，采用Origin 2021繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同光照強度對黃瓜幼苗生長特性的影響

分別用5種光照強度對黃瓜幼苗進行處理，在L1處理下的津研4號黃瓜未出苗。由圖1可知，隨著光照強度的增大，下胚軸長度、下胚軸直徑均呈現先逐漸上升后小幅降低的趨勢。在L4光強處理下，黃瓜下胚軸長度顯著大于L2、L3處理，在L5處理下黃瓜下胚軸長度雖然較L4處理降低但二者間無顯著差異，L4處理分別較L2、L3、L5增加了26%、17%、11%。L4處理下的下胚軸直徑顯著大于L2（圖1-B），且其他處理之間無顯著差異。黃瓜子葉長度和寬度在各個光照強度處理下均無顯著差異（圖1-C～D）。

2.2 不同光照強度對黃瓜幼苗葉綠素熒光參數的影響

F0是反應植物在開始進行光合前的背景值，隨著光照強度不斷增大，黃瓜幼苗初始熒光（F0）呈現逐漸增大趨勢，最高值較最低值顯著升高了21%（圖2-A）。L3處理光照強度時黃瓜qN低于L2處理，但隨后隨光照強度逐漸增大，說明利用光能的效率增高，有利于消耗過多的光能。當光照強度為L5時，其qN顯著高于L2處理（圖2-B）。

Fv/Fm能反映黃瓜葉片PSⅡ反應中心吸收的光能用于還原QA的效率，黃瓜Fv/Fm隨著光照強度的增強呈逐漸減小的趨勢，在L2光照強度時Fv/Fm顯著高于L4和L5光照強度處理（圖2-C）。黃瓜實際光能轉化率（ΦPSⅡ）隨著光照強度的增大先減小后逐漸增大，但各處理之間差異不顯著（圖2-D）。

2.3 不同光照強度對南瓜生長特性的影響

由圖3可知，隨著光照強度的增加，南瓜下胚軸長度呈現先變短后增長的趨勢，下胚軸直徑呈先升后降再逐漸上升的趨勢（圖3-A、B、E）。隨著光照強度的增加，下胚軸直徑先增大再減小后逐漸增大，L5處理時南瓜下胚軸直徑顯著大于其他處理，較其他處理分別增加了39%、24%、27%、18%（圖3-B）。L4光照強度處理下南瓜子葉長度顯著低于其他處理，隨著光照強度的增加，南瓜子葉長度呈先下降后上升趨勢，在L1光照強度下最大（圖3-C）。子葉寬度隨著光照強度的增加，呈先降后升再降趨勢，以L4光照強度為最大。在L2光照強度處理下顯著小于L1、L4光照強度處理（圖3-D）。

2.4 不同光照強度對南瓜葉綠素熒光參數的影響

南瓜幼苗F0隨著光照強度的增加呈先上升后下降趨勢，在L3光照強度處理下顯著高于L1、L2、L5處理（圖4-A）。南瓜qN隨著光照強度的增大逐漸降低，但各處理間無顯著差異（圖4-B）。南瓜葉片Fv/Fm隨著光照強度的增強呈先降后升再降趨勢，以L1光照強度處理為最大，L1、L2光照強度處理間Fv/Fm顯著高于L3、L5處理（圖4-C）。南瓜ΦPSⅡ在L1光照強度顯著高于L2、L4、L5處理（圖4-D）。

3 討論與結論

初始熒光（F0）是PSⅡ（光系統Ⅱ）反應中心完全開放時的熒光產量[18]，是葉綠素熒光參數的重要指標之一。非光化學能量耗散會使F0降低，而強光下光合機構遭到破壞，F0值會升高[19]。在本試驗中，黃瓜F0值隨著光照強度的增加逐漸增大，而南瓜F0值隨著光照強度的增加逐漸增大至3000 lx時達到最大，隨后逐漸減小。說明4000 lx的光照強度就會使南瓜受光照抑制，這與張衛強等[20]對銀葉樹的研究結果一致，高光強增加了南瓜和黃瓜的非光化學能量耗散。Fv/Fm是暗反應下PSⅡ最大光化學效率，能反映葉片PSⅡ反應中心吸收的光能用于還原QA的效率，數值的變化可以反映出受到抑制的程度高低，比值越低其發生光抑制的程度越高[20]。在本試驗中，黃瓜和南瓜Fv/Fm在1000 lx和2000 lx光照強度下高于或顯著高于其他處理，說明在較低光照強度處理下細胞拉爾文循環活躍。PSⅡ反應中心捕獲光能的能力較強以及PSⅡ原初光能轉換效率較高，光合作用強。本試驗結果表明，在較高光照強度下，植物PSⅡ原初光能轉換效率較低，這與姜英等[21]的研究結果是一致的。qN表示PSⅡ光化學系統作用中心吸收的部分光能對電子傳遞沒有作用，是表示熱耗散多少的指標[22]。當光系統Ⅱ吸收了過多光能時，需要及時耗散，否則將會造成光合機構的失活和破壞，所以非光化學淬滅在一定程度上對光合機構起保護作用[23]。而黃瓜的qN在5000 lx處理時增大，說明較高光照強度會降低黃瓜光化學效率，使得捕獲的光能不能被有效利用，而是以熱的形式被耗散。qN逐漸升高，說明熱耗散逐步增大，對光能的利用率減小。南瓜qN雖然隨著光照強度的增加逐漸降低，但各處理間無顯著差異。試驗結果表明，南瓜PSⅡ在低光照強度處理下較高，這可能是因為葉片所吸收的光能中有較大部分被用于光化學反應。這說明較低光照強度下的植株PSⅡ將分配更多的能量用于電子傳遞，以提高PSⅡ電子傳遞的活性。總而言之，黃瓜和南瓜的葉綠素熒光參數對不同光強下的響應趨勢不同。

不同光照強度對黃瓜和南瓜的下胚軸長度、下胚軸直徑和植株葉面積等有較大的影響。在本試驗中，1000 lx光照強度處理下的黃瓜未出苗，可能是光照強度低導致低溫，從而抑制了黃瓜種子萌發[24-25]。孫小武等[26]提到培育壯苗的重要指標之一是胚軸的長度，植株苗期下胚軸的特異伸長會增加移栽和種植難度。在本研究中，4000 lx光照強度處理下，黃瓜作物的下胚軸長度和下胚軸直徑均高于其他光照強度處理。而2000 lx光照強度處理下黃瓜下胚軸長度和直徑均較小，說明適宜的光照會促進下胚軸的生長，光照過強則促進效果減弱。陸寶坤[6]指出，砧木與接穗的胚軸長度是通過對光照、溫度、水分的調整來實現的。在本研究中，南瓜下胚軸長度在光照強度1000～4000 lx隨著光照強度的增大呈先逐漸降低后升高的趨勢，南瓜下胚軸直徑隨著光照強度的增大呈現先升后降再逐漸升高的趨勢，弱光條件下胚軸表現為細而長，這與較弱光照條件下，植株多表現為株高增高、下胚軸直徑變細結論相一致[27]，這也是植物面對較低光照時采取的普遍策略[23]。適當的光照強度對植物生長具有明顯促進作用，這與周方舟等[28]的研究結果相近。子葉是植物在生長初期最重要的組成部分，在出苗期就為幼苗提供大量的光合同化物[29]。葉面積大小可以在一定程度上反映出其進行光合作用能力的強弱[30]。本試驗結果表明，隨著光照強度的增加，2種作物的子葉呈現減小趨勢，以減少過高的光照強度對植物光合系統造成的傷害。侯永平等[31]對黃瓜的研究表明，幼苗子葉僅用一半的光合面積就可以提供將近80%的CO2同化量。

綜上所述，黃瓜4000 lx處理時下胚軸直徑最粗，為1.97 mm。南瓜在3000 lx光照強度時下胚軸呈現短而粗的狀態，且其在3000 lx光強下的初始熒光F0最大。綜合幼苗生長狀態和熒光參數，黃瓜于4000 lx處理的光照強度下生長較好，南瓜在3000 lx處理下生長狀態較好。結合下胚軸測量指標，黃瓜在4000 lx的光強下與南瓜在1000 lx時培養的幼苗均適用于貼接法、靠接法，而黃瓜與南瓜分別在4000 lx和3000 lx光照強度下培養的幼苗適用于插接法嫁接。但由于本試驗只對黃瓜和南瓜測定了部分生長指標，未進行嫁接試驗，且對于葉綠素含量及呼吸速率等其他指標未涉及，還有待進一步深入研究。

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