張繼波，薛曉萍，李 楠，李鴻怡，宿 文

（山東省氣候中心，濟(jì)南 250031）

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寡照對(duì)北方日光溫室黃瓜光合、形態(tài)及產(chǎn)量的影響研究

張繼波，薛曉萍，李 楠，李鴻怡，宿 文

（山東省氣候中心，濟(jì)南 250031）

摘要：以研究寡照對(duì)黃瓜葉片光合速率、形態(tài)指標(biāo)及產(chǎn)量的影響為目的，設(shè)計(jì)不同程度寡照（寡照1d、3d、5d、7d、10d、15d）及正常光照條件下的恢復(fù)處理試驗(yàn)。結(jié)果表明：寡照時(shí)間越長(zhǎng)，黃瓜葉片光合速率受影響越大，寡照1～15d均未能對(duì)黃瓜葉片光合機(jī)構(gòu)造成不可逆的傷害，但對(duì)黃瓜葉片光合恢復(fù)能力造成一定影響，即寡照時(shí)間越長(zhǎng)，黃瓜葉片光合恢復(fù)能力越差；寡照嚴(yán)重影響黃瓜植株的外觀形態(tài)、成熟期及其產(chǎn)量，致使植株矮小、細(xì)弱，發(fā)育遲緩，成熟期推遲，產(chǎn)量降低。寡照10d可視為黃瓜植株形態(tài)、產(chǎn)量遭受脅迫的臨界指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：黃瓜；寡照；光合速率；形態(tài)指標(biāo)

資助項(xiàng)目：山東省2013年度農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目“新型雙屋面日光溫室及高效種植模式研究”和山東省氣候中心創(chuàng)新項(xiàng)目（2015qhzx04）共同資助

引言

黃瓜（Cucumis sativus L.）起源于亞熱帶，是北方日光溫室主要的栽培蔬菜之一，溫室黃瓜生產(chǎn)為北方冬、春季蔬菜供應(yīng)提供了有力保障。中國(guó)是自然災(zāi)害多發(fā)國(guó)家，每年因極端低溫、暴雪、連陰天等氣象災(zāi)害造成設(shè)施蔬菜大面積減產(chǎn)、絕收的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，其中低溫及亞適溫寡照是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中最為常見(jiàn)的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一。關(guān)于寡照對(duì)作物生理參數(shù)、生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)影響的研究，國(guó)內(nèi)外已有大量報(bào)道。研究表明：寡照脅迫下，報(bào)春花、狗尾草、紫蘇等作物的光合酶活性鈍化、光系統(tǒng)II最大量子產(chǎn)量效率、相對(duì)電子傳遞速率和初始熒光等光合生理參數(shù)均顯著降低[1-3]。此外，寡照脅迫使得作物幼苗發(fā)生徒長(zhǎng)，花期推遲，開(kāi)花指數(shù)下降，開(kāi)花期分散[4-5]；植株同化量、葉面積、莖粗、葉片厚度[6]和產(chǎn)量[7]不同程度降低，并造成側(cè)枝和葉片的發(fā)育速度減緩、甚至停滯[8]。迄今為止，關(guān)于寡照對(duì)設(shè)施番茄、辣椒、茄子和西葫蘆等蔬菜影響的研究較多[9-12]，但這些研究大多是在人工氣候箱條件下研究寡照對(duì)設(shè)施蔬菜光合生理特性及形態(tài)特征的影響，而北方日光溫室實(shí)際生產(chǎn)條件下，寡照對(duì)設(shè)施黃瓜苗期至花果期的光合速率、形態(tài)指標(biāo)及產(chǎn)量的影響的系統(tǒng)研究卻少見(jiàn)報(bào)道。

此文擬以日光溫室黃瓜‘津優(yōu)35’為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)不同程度寡照及恢復(fù)處理試驗(yàn)，充分模擬不同級(jí)別寡照對(duì)溫室黃瓜光合速率、形態(tài)指標(biāo)及產(chǎn)量的影響情況，以期為北方溫室黃瓜生產(chǎn)中寡照災(zāi)害的等級(jí)確定及科學(xué)防御提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012年2—4月在章丘偉麗種苗基地進(jìn)行，供試日光溫室坐北朝南，單坡式結(jié)構(gòu)，東西長(zhǎng)45m、南北寬9m，溫室頂部覆蓋白色聚乙烯薄膜（0.08mm），夜間覆蓋草簾；供試黃瓜品種為‘津優(yōu)35’，待幼苗生長(zhǎng)至第4片真葉時(shí)定植，大行距55cm，小行距35cm，每壟36株，緩苗一周后進(jìn)行寡照處理，寡照處理通過(guò)遮陽(yáng)網(wǎng)遮蔽實(shí)現(xiàn)，將遮陽(yáng)網(wǎng)內(nèi)光合有效輻射控制在100～200μmol·CO2·m-2·s-1，與陰雨（雪）天氣時(shí)日光溫室內(nèi)光合有效輻射基本一致。

在溫室中均勻選取四壟長(zhǎng)勢(shì)良好的黃瓜幼苗，其中三壟做寡照處理，一壟做對(duì)照（CK）。試驗(yàn)開(kāi)始后，將做寡照處理的黃瓜幼苗用遮陽(yáng)網(wǎng)遮蔽，分別于寡照處理第1d、3d、5d、7d、10d、15d由北向南揭開(kāi)遮陽(yáng)網(wǎng)，每次露出6株幼苗，分別標(biāo)記為S1、S3、S5、S7、S10、S15；各寡照處理結(jié)束后，供試黃瓜幼苗均在正常光照條件下進(jìn)行恢復(fù)處理，以R表示；CK與寡照處理相對(duì)應(yīng)也分為6組，以減少日光溫室內(nèi)南北向溫、濕度及光線差異的影響。試驗(yàn)期間各處理水分和養(yǎng)分均保持在適宜水平。

1.2 光合參數(shù)的測(cè)定

采用便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)（Li-6400，USA） 于上午9:00—11:00分別測(cè)定各寡照處理黃瓜葉片的凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Cond）、光合有效輻射（PAR）等光合參數(shù)，控制葉室中CO2濃度為375μmol/mol，葉室溫度為25℃。

1.3 形態(tài)指標(biāo)及產(chǎn)量的測(cè)定

每處理選定3株黃瓜進(jìn)行定株觀測(cè)，寡照處理開(kāi)始后，每隔5d測(cè)定一次樣本植株的株高、莖粗、葉齡和葉面積；黃瓜成熟后，對(duì)各寡照處理分別進(jìn)行產(chǎn)量測(cè)定，最終取3個(gè)重復(fù)的平均值作為各寡照處理的最終產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003進(jìn)行整理，SAS 9.0進(jìn)行方差分析，采用鄧肯新復(fù)極級(jí)差法分析不同處理間顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 寡照對(duì)黃瓜葉片光合速率的影響

圖1為不同寡照及恢復(fù)處理對(duì)黃瓜葉片光合速率的影響。S1、S3對(duì)黃瓜葉片光合速率影響不大，與CK差異不顯著，恢復(fù)處理1d黃瓜葉片光合速率均能恢復(fù)至正常水平（圖1a、圖1b）；S5、S7對(duì)黃瓜葉片光合速率影響較大，寡照處理下黃瓜葉片光合速率分別比CK低9.8％和16.4％，正常光照條件下恢復(fù)處理3d黃瓜葉片光合速率均能恢復(fù)至正常水平（圖1c、圖1d）；S10、S15對(duì)黃瓜葉片光合速率產(chǎn)生嚴(yán)重影響，寡照處理下黃瓜葉片光合速率分別比CK低26.5％和21.7％，正常光照條件下恢復(fù)處理5～7d黃瓜葉片光合速率逐漸恢復(fù)至正常水平（圖1e、圖1f）。眾所周知，輻射是影響作物光合速率最主要的氣象要素，此研究黃瓜葉片光合速率在自然光下由透明葉室測(cè)得，光合速率受輻射變化影響較大，各寡照處理間黃瓜葉片光合速率值無(wú)法進(jìn)行直接比較；通過(guò)對(duì)寡照處理與CK相對(duì)值的比較仍能發(fā)現(xiàn)，寡照處理時(shí)間越長(zhǎng)，黃瓜葉片光合速率受影響越大，寡照處理1～15d均未能對(duì)黃瓜葉片光合機(jī)構(gòu)造成不可逆的傷害，但對(duì)黃瓜葉片光合恢復(fù)能力造成一定影響，寡照時(shí)間越長(zhǎng)，黃瓜葉片光合恢復(fù)能力越差。

圖1　寡照及對(duì)應(yīng)恢復(fù)處處理理對(duì)時(shí)黃間瓜 /d葉片光合速率的影響

2.2 寡照對(duì)黃瓜植株形態(tài)指標(biāo)的影響

圖2分別為寡照處理對(duì)黃瓜株高（圖2a）、單株葉齡（圖2b）、莖粗（圖2c）和單株葉面積（圖2d）的影響。由圖2可知，寡照處理1～5d，黃瓜植株各形態(tài)指標(biāo)與CK幾乎無(wú)差異；寡照處理10d后，黃瓜株高、單株葉齡、莖粗和單株葉面積均顯著低于CK，寡照處理10d，黃瓜的株高、單株葉齡、莖粗和單株葉面積分別比CK低30.4％、23.1％、56.6％、161.2％，寡照處理15d，黃瓜的株高、單株葉齡、莖粗和單株葉面積分別比CK低49.2％、32.4％、70.9％、170.8％。短時(shí)間寡照處理對(duì)黃瓜植株形態(tài)生長(zhǎng)影響不大，而10d以上的寡照處理則對(duì)黃瓜植株形態(tài)生長(zhǎng)造成不同程度的脅迫，寡照處理時(shí)間越長(zhǎng)，脅迫越嚴(yán)重。

圖2　不同寡照處理對(duì)黃瓜植株形態(tài)指標(biāo)的影響

2.3 寡照對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

苗期黃瓜進(jìn)行寡照處理對(duì)其后期產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響。由圖3可知，S1累計(jì)產(chǎn)量最高，略高于CK，這可能是由后期肥水管理不均勻造成的，或是短暫的寡照逆境對(duì)黃瓜植株的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量提高產(chǎn)生了積極影響，還需要進(jìn)一步試驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證；S3累計(jì)產(chǎn)量略低于CK，且S1和S3處理下，黃瓜成熟期與CK一致；S5、S7黃瓜累計(jì)產(chǎn)量均顯著降低，但兩個(gè)寡照處理間差異不顯著，成熟期均比CK晚6d，減產(chǎn)18.0％左右；S10對(duì)黃瓜累計(jì)產(chǎn)量影響較大，成熟期比CK晚10d，減產(chǎn)約42.3％；S15對(duì)累計(jì)黃瓜產(chǎn)量影響最為嚴(yán)重，成熟期比CK晚20d，減產(chǎn)約59.8％。

圖3　苗期進(jìn)行寡照處理對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

此文在日光溫室中設(shè)計(jì)寡照對(duì)苗期黃瓜的影響試驗(yàn)，研究寡照對(duì)苗期黃瓜葉片光合速率的影響，寡照處理下黃瓜葉片的光合作用明顯減弱，且寡照時(shí)間越長(zhǎng)，黃瓜葉片光合能力受影響越大。寡照處理1～7d對(duì)黃瓜葉片的光合速率影響不大，正常光照條件下短時(shí)間內(nèi)能恢復(fù)至正常水平；寡照處理10d以上黃瓜葉片光合速率顯著降低，正常光照條件下恢復(fù)至正常水平所需時(shí)間更長(zhǎng)，黃瓜葉片光合恢復(fù)能力減弱，但均未能對(duì)黃瓜葉片光合機(jī)構(gòu)造成不可逆的傷害。

寡照處理1～5d對(duì)黃瓜植株的形態(tài)指標(biāo)影響不大，寡照處理10d以上，黃瓜株高、莖粗、單株葉齡及單株葉面積均顯著低于CK，表明短時(shí)間寡照處理對(duì)黃瓜植株形態(tài)生長(zhǎng)影響不大，寡照處理超過(guò)10d則對(duì)黃瓜植株形態(tài)生長(zhǎng)造成不同程度的脅迫，寡照處理持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，黃瓜植株外觀形態(tài)受影響越大；5d以上的寡照處理均使得黃瓜成熟期推遲，產(chǎn)量降低，寡照處理10～15d，黃瓜成熟期推遲10～20d，減產(chǎn)42.3～59.8％。綜上，寡照10d可視為是黃瓜形態(tài)、產(chǎn)量遭受寡照脅迫的臨界指標(biāo)。

此文系統(tǒng)研究了日光溫室適溫條件下不同程度的寡照處理對(duì)黃瓜光合、形態(tài)及產(chǎn)量的影響，為設(shè)施黃瓜生產(chǎn)中寡照災(zāi)害的等級(jí)確定提供一定理論依據(jù)。但溫室實(shí)際生產(chǎn)條件下存在著黃瓜植株生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，破壞性試驗(yàn)代價(jià)較高、連作障礙等問(wèn)題，在今后的研究中應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)觀測(cè)進(jìn)行佐證。

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作者簡(jiǎn)介：張繼波（1987—），男，漢族，山東青州人，工程師，主要從事設(shè)施環(huán)境調(diào)控方面的研究。

收稿日期：2014-08-12

中圖分類號(hào)：S16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1005–0582（2016）01–0023–04