肖蘇琪 王冰華 曲 梅 高麗紅

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

在華北地區(qū)，日光溫室黃瓜栽培的茬口主要有秋冬茬、越冬茬、冬春茬幾種類型，不同栽培茬口的播種期不同。對(duì)于秋冬茬，黃瓜播種期多在8月中旬至9月上旬，越冬茬播種期多在9月中旬至10月中旬，這兩個(gè)時(shí)期的溫光條件基本上能夠滿足培育黃瓜壯苗的需求。而冬春茬黃瓜的播種期多在12月上旬至翌年1月中旬，這一時(shí)期正處于嚴(yán)冬季節(jié)，由于需要揭、蓋保溫被，溫室內(nèi)光照時(shí)間短且光線較弱，如果再遇到雨、雪、霧霾等不良天氣，溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度和光照時(shí)數(shù)不足，不利于培育壯苗，進(jìn)一步可能會(huì)影響黃瓜果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量，降低經(jīng)濟(jì)效益。

光強(qiáng)作為重要的環(huán)境因子，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育與形態(tài)建成具有重要的調(diào)控作用，能直接影響幼苗的光合作用，對(duì)株高、莖粗和植株的干物質(zhì)含量等有較大的影響（周治國(guó) 等，2001）。弱光條件下，植株多表現(xiàn)為莖粗變細(xì)、株高增加、生長(zhǎng)量降低（Gizawy et al.，1993），幼苗成苗質(zhì)量較差（楊興有和葉協(xié)峰，2007）；而隨著光強(qiáng)的增加，幼苗成苗質(zhì)量提高（鐘越峰 等，2013）。通過人工補(bǔ)光可改善日光溫室光照環(huán)境，有利于培育黃瓜壯苗。

之前中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院高麗紅老師課題組已經(jīng)研究過不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)日光溫室冬春茬黃瓜幼苗質(zhì)量的影響（王冰華 等，2017），研究結(jié)果顯示，在日光溫室8：40揭苫、16：00蓋苫的情況下，在 6：40～9：40之 間、13：00～16：00之 間 或15：00～18：00之間對(duì)黃瓜進(jìn)行人工補(bǔ)光效果較好，且這3個(gè)時(shí)段的補(bǔ)光效果沒有顯著差異，實(shí)際生產(chǎn)中多在傍晚進(jìn)行補(bǔ)光。因此，冬春季日光溫室黃瓜育苗時(shí)，建議在15：00～18：00之間進(jìn)行補(bǔ)光。

在已有研究的基礎(chǔ)上，課題組進(jìn)一步研究了不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)黃瓜幼苗質(zhì)量的影響，以期綜合前后兩次試驗(yàn)結(jié)果摸索出一個(gè)適宜日光溫室冬春茬黃瓜育苗的補(bǔ)光策略，從而為實(shí)際生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)期間日光溫室溫光條件

試驗(yàn)于2017年2～3月在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)西校區(qū)科學(xué)園2號(hào)日光溫室中展開。在此期間，日光溫室8：20揭開保溫覆蓋物、16：00落下保溫覆蓋物，全天的自然光照時(shí)長(zhǎng)為7 h 40 min。試驗(yàn)期間，日光溫室內(nèi)部溫度日變化趨勢(shì)以及光合有效輻射（PAR）日變化趨勢(shì)如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)期間溫室內(nèi)光合有效輻射及溫度日變化趨勢(shì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

補(bǔ)光試驗(yàn)所用的補(bǔ)光設(shè)備如圖2所示。每個(gè)補(bǔ)光設(shè)備的規(guī)格為長(zhǎng)×寬×高=1.3 m×0.7 m×1.5 m。補(bǔ)光設(shè)備下部放置塑料托盤，用以盛放穴盤，其高度可調(diào)整；設(shè)備上部為L(zhǎng)ED組合燈光板。通過調(diào)整托盤或燈光板高度以及開關(guān)燈管等措施，可以改變到達(dá)穴盤苗冠層的人工光強(qiáng)。每個(gè)補(bǔ)光設(shè)備四周可懸掛黑色遮光布，以防止夜間補(bǔ)光時(shí)各處理間相互影響。

圖2 補(bǔ)光設(shè)備

試驗(yàn)所用人工光源為全光譜LED燈，其光譜組成使用PLA-20植物光照分析儀（杭州遠(yuǎn)方光電信息股份有限公司）測(cè)定，儀器光譜范圍350～800 nm，每隔0.1 nm測(cè)定1次，相對(duì)光譜曲線見圖3，由圖可知峰值在藍(lán)光區(qū)域，波長(zhǎng)為453 nm。

圖3 LED光譜圖

1.3 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

供試黃瓜品種為津優(yōu)35號(hào)；基質(zhì)配比為草炭∶蛭石∶珍珠巖=2 V∶1 V∶1 V，試驗(yàn)所用草炭為進(jìn)口品氏草炭，蛭石和珍珠巖為國(guó)產(chǎn)；專用72孔黑色塑料育苗盤，長(zhǎng)×寬×高=52 cm×28 cm×5.5 cm；幼苗生長(zhǎng)期間用山崎營(yíng)養(yǎng)液配方配制的1倍工作液澆灌，工作液EC值為2.0 mS·cm-1。

由于此試驗(yàn)期間16：00蓋苫前外界光照條件較好，能夠保證幼苗光合作用的正常進(jìn)行，所以將本試驗(yàn)的補(bǔ)光時(shí)段調(diào)整為16：00～19：00。在黃瓜幼苗子葉展平時(shí)分別進(jìn)行不同補(bǔ)光光強(qiáng)處理，各處理設(shè)置見表1。

表1 各補(bǔ)光處理設(shè)置情況

在補(bǔ)光時(shí)，調(diào)整燈光板與黃瓜幼苗冠層的距離，以分別達(dá)到不同的補(bǔ)光光強(qiáng)。每個(gè)補(bǔ)光處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)包含72株幼苗。試驗(yàn)期間，每天都要調(diào)整1次處理內(nèi)的、不同重復(fù)間的相對(duì)位置，每?jī)商煺{(diào)整1次不同補(bǔ)光處理間的相對(duì)位置，以盡可能減小環(huán)境差異對(duì)試驗(yàn)造成的誤差。

1.4 測(cè)定內(nèi)容與方法

待黃瓜幼苗長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，每個(gè)處理分別選取12株代表性幼苗進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。將幼苗捋直，用直尺測(cè)定莖基部至生長(zhǎng)點(diǎn)的高度即為株高，莖基部至子葉節(jié)的高度即為下胚軸長(zhǎng)度；利用游標(biāo)卡尺測(cè)量子葉節(jié)下1 cm處、平行于子葉軸方向的莖粗；用EPSON Perfection V 800 Photo掃描儀對(duì)去了葉柄的第1片真葉、第2片真葉和心葉進(jìn)行掃描，再用 WinRizo 2007根系分析軟件對(duì)掃描圖像進(jìn)行分析得到葉面積；先將幼苗各部位在105 ℃烘箱內(nèi)殺青15 min，然后在85 ℃條件下烘至恒重，再用天平稱量各部位干質(zhì)量。根據(jù)以上所測(cè)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算根冠比（地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）、比葉重（第1片真葉干質(zhì)量/第1片真葉葉面積）和壯苗指數(shù)（莖粗/株高×全株干質(zhì)量）。采用李合生（2000）的方法分別測(cè)定幼苗第1片真葉葉綠素、類胡蘿卜素、可溶性糖和淀粉含量。

另外，在天氣晴朗的一天的9：00～12：00，使用Li 6400光合儀分別測(cè)定各處理幼苗第1片真葉的光合參數(shù)。測(cè)量時(shí)儀器參數(shù)設(shè)置見表2。

表2 Li 6400光合儀樣本室參數(shù)設(shè)置

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

通過Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后利用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS 22.0進(jìn)行單因素顯著性分析，方法為Duncan新復(fù)極差法，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗下胚軸長(zhǎng)度的影響

圖4 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗下胚軸長(zhǎng)度的影響

由圖4可以看出，在補(bǔ)光開始時(shí)，各處理幼苗的下胚軸長(zhǎng)度基本一致。補(bǔ)光開始后的前5 d，各處理幼苗下胚軸長(zhǎng)度沒有顯著差異；之后，對(duì)照組幼苗的下胚軸伸長(zhǎng)速率明顯高于其他補(bǔ)光處理，其次是 T（50）處理；T（100）、T（150）、T（200）處理幼苗下胚軸的伸長(zhǎng)速率基本一致且小于對(duì)照和T（50）處理。

2.2 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗形態(tài)的影響

由表3可以看出，補(bǔ)光顯著降低了黃瓜幼苗的下胚軸長(zhǎng)度，其中T（100）、T（150）、T（200）處理之間沒有顯著差異但都顯著低于T（50）處理；株高方面，除T（50）處理與對(duì)照沒有顯著差異外，其他3個(gè)補(bǔ)光處理均顯著低于對(duì)照；根冠比方面，只有T（100）、T（150）處理顯著高于對(duì)照。同時(shí)，各補(bǔ)光處理均顯著提高了幼苗的莖粗和壯苗指數(shù)，顯著促進(jìn)了幼苗第1真葉葉面積、總?cè)~面積和比葉重的增加，且隨著補(bǔ)光光強(qiáng)的增加比葉重不斷增高。

表3 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗形態(tài)的影響

2.3 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗干物質(zhì)含量及分配的影響

由表4可以看出，補(bǔ)光條件下幼苗各部位干質(zhì)量均顯著高于對(duì)照。其中T（200）處理的各部位干質(zhì)量較高。另外，與對(duì)照相比，當(dāng)補(bǔ)光光強(qiáng)為50μmol·m-2·s-1時(shí)，對(duì)幼苗的干物質(zhì)分配影響不顯著；當(dāng)光強(qiáng)在100μmol·m-2·s-1及以上時(shí)，補(bǔ)光對(duì)干物質(zhì)分配的影響比較顯著?？傮w來看，補(bǔ)光促進(jìn)干物質(zhì)向葉部和根部分配，抑制向莖部分配。

2.4 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗生理指標(biāo)的影響

由表5可知，補(bǔ)光處理的葉片葉綠素含量顯著高于對(duì)照。對(duì)于類胡蘿卜素，除T（200）處理與對(duì)照差異不顯著外，T（50）、T（100）、T（150）處理均顯著高于對(duì)照。另外，增加補(bǔ)光之后，幼苗葉片可溶性糖含量降低，其中T（50）、T（100）、T（150）處理與對(duì)照相比顯著降低。而幼苗葉片的淀粉含量隨著補(bǔ)光光強(qiáng)的增加而逐漸增加，T（50）、T（100）、T（150）、T（200）處理的淀粉含量均顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照提高了31.4%、47.7%、48.9%、168.8%。

表4 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗干物質(zhì)含量及分配的影響

表5 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗生理指標(biāo)的影響 mg·g-1（FW）

2.5 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗光合指標(biāo)的影響

由表6可知，補(bǔ)光條件下，幼苗的凈光合速率降低，其中T（50）、T（150）2個(gè)處理的凈光合速率顯著低于對(duì)照；除T（50）處理的氣孔導(dǎo)度顯著低于對(duì)照外，其他補(bǔ)光處理的氣孔導(dǎo)度與對(duì)照之間差異不顯著。另外，T（50）處理的胞間CO2濃度、蒸騰速率等顯著低于對(duì)照，而T（100）、T（150）、T（200）處理與對(duì)照沒有顯著差異。

表6 不同補(bǔ)光光強(qiáng)對(duì)幼苗光合指標(biāo)的影響

3 討論

在蔬菜生產(chǎn)中，育苗是一項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立的、對(duì)專業(yè)要求較高的工作，幼苗質(zhì)量的高低能夠?qū)Ξa(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益等產(chǎn)生很大影響。壯苗指數(shù)作為一項(xiàng)評(píng)價(jià)幼苗生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)，受到水分、養(yǎng)分、有效積溫、日夜溫差、光輻射累積等（丁長(zhǎng)命和王建富，1998）多種因素的影響。其中，光環(huán)境調(diào)控是設(shè)施栽培中對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)建成等具有重要意義的措施之一（陳炎華和張善端，2013）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，各補(bǔ)光處理均能不同程度地顯著提高幼苗的壯苗指數(shù)。這是因?yàn)榕c對(duì)照相比，各補(bǔ)光處理的幼苗接收到了更多的光照，光輻射累積量高，光合作用積累的有機(jī)物更多，更有利于培育壯苗。

3.1 形態(tài)指標(biāo)

環(huán)境的變化能夠?qū)χ仓甑男螒B(tài)產(chǎn)生影響，光照作為一項(xiàng)重要的環(huán)境因子，它的改變能夠?qū)χ仓晷螒B(tài)產(chǎn)生多方面的影響。大量研究結(jié)果均顯示，充足的光照有利于培育優(yōu)質(zhì)壯苗，在光照較弱的環(huán)境下幼苗易徒長(zhǎng)，尤其是下胚軸易伸長(zhǎng)。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各補(bǔ)光處理均顯著降低了幼苗的下胚軸長(zhǎng)度。另外，無論是不同時(shí)段補(bǔ)光處理（王冰華 等，2017）還是不同補(bǔ)光光強(qiáng)處理，均能顯著促進(jìn)黃瓜幼苗莖粗的增加，這與丁娟娟等（2015）、陳頤等（2012）的研究結(jié)果相似。究其原因，是因?yàn)樵囼?yàn)所使用的LED光源含有較多藍(lán)光，在此條件下，植株中吲哚乙酸氧化酶的活性提高、生長(zhǎng)素水平降低，從而抑制了莖的縱向生長(zhǎng)而促進(jìn)了莖粗的增加（崔瑾 等，2009；倪紀(jì)恒 等，2009；朱靜嫻，2012）。

根系可以吸收土壤中的水分和養(yǎng)分，直接影響植株地上部的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的形成（Martinez et al.，2008）。植物的根系和地上部之間在不停地進(jìn)行著物質(zhì)交換與能量交換，以維持植株整體及各自的生長(zhǎng)需求。根冠比作為評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，能在一定程度上反映出幼苗的生長(zhǎng)狀況以及環(huán)境對(duì)根系、地上部生長(zhǎng)的影響（王艷哲 等，2013）。戰(zhàn)吉成等（2002）研究認(rèn)為，弱光處理會(huì)降低幼苗根冠比，而李海云和劉煥紅（2013）研究發(fā)現(xiàn)，夜間補(bǔ)光提高了幼苗根冠比，二者觀點(diǎn)相通。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，各補(bǔ)光處理均在不同程度上提高了幼苗的根冠比。

一般來說，葉面積越大，植物在單位時(shí)間內(nèi)捕獲的光能就越多，葉面積的大小能夠在一定程度上反映出光合能力的強(qiáng)弱。而植株葉片的形態(tài)也顯著受到光環(huán)境的調(diào)控。兩葉一心期的黃瓜幼苗，第1真葉為主要功能葉，因此幼苗光合產(chǎn)物的積累主要靠第1真葉。丁娟娟等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，不結(jié)球小白菜植株的葉面積隨光照變?nèi)醵冃?。而本試?yàn)結(jié)果顯示，補(bǔ)光能夠顯著提高黃瓜幼苗的第1真葉葉面積和總?cè)~面積。

3.2 產(chǎn)物分配

光照對(duì)植株形態(tài)的影響途徑之一是調(diào)控光合產(chǎn)物的分配，已經(jīng)有學(xué)者做了不少研究，總結(jié)他們的研究結(jié)果可知：光照較強(qiáng)時(shí)，光合產(chǎn)物更多地流向植物根系，而流向葉片的較少（Poorter & Nagel，2000；Kotowski et al.，2001；Zanetti et al.，2003；Grechi et al.，2007）；遮光條件下，光合產(chǎn)物更多地流向植物葉片，而流向根系的光合產(chǎn)物減少，但流向莖的光合產(chǎn)物的比例并未顯著改變（Welander &Ottosson，1998；Feng et al.，2007；Lockhart et al.，2008）。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)光強(qiáng)為50μmol·m-2·s-1時(shí)，幼苗的干物質(zhì)分配與對(duì)照不存在顯著差異，這可能是因?yàn)檠a(bǔ)光光強(qiáng)較弱，對(duì)光合產(chǎn)物的分配產(chǎn)生的影響很??；而當(dāng)光強(qiáng)在100μmol·m-2·s-1及以上時(shí)，補(bǔ)光對(duì)幼苗干物質(zhì)分配的影響比較顯著，總體表現(xiàn)為：補(bǔ)光有利于干物質(zhì)向葉片和根部分配，而不利于干物質(zhì)向莖部分配。這與前人的研究結(jié)果有一定差異，可能是光強(qiáng)對(duì)于不同作物或者品種物質(zhì)分配的影響有一定的差異。

3.3 生理指標(biāo)

冬春季日光溫室黃瓜育苗時(shí)，溫室的夜溫一般較低，在不加溫或保溫較差的條件下，幼苗容易遭受冷害侵襲?？扇苄蕴亲鳛橹参锛?xì)胞內(nèi)的重要保護(hù)物質(zhì)之一，其含量可直接影響多數(shù)植物的耐冷性（胡文海，2001）。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同補(bǔ)光光強(qiáng)處理下，幼苗的可溶性糖含量降低、淀粉含量顯著增加，這可能是因?yàn)榕c對(duì)照相比，補(bǔ)光處理進(jìn)行光合作用的時(shí)間更長(zhǎng)，葉綠體中可以合成更多的淀粉；另外，補(bǔ)光處理相比于對(duì)照，暗期更短，淀粉水解生成的可溶性糖較少。

葉綠素以及類胡蘿卜素作為綠色植物體內(nèi)的重要色素，它們能將接收到的光能轉(zhuǎn)化為自身生長(zhǎng)發(fā)育所需的化學(xué)能，且兩種色素的含量和比例會(huì)對(duì)植株的光能利用效率產(chǎn)生很大影響（Maxwell &Johnson，2000）。而光照對(duì)植株的色素合成起到調(diào)控作用，研究表明，在長(zhǎng)期光照不足的條件下，植株色素的合成受阻（華勁松 等，2009），限制了光合作用效率的提高，從而不利于光合產(chǎn)物的積累及植株的生長(zhǎng)發(fā)育；而在自然光照較弱時(shí)，適當(dāng)進(jìn)行人工補(bǔ)光可以有效促進(jìn)色素的合成。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同補(bǔ)光光強(qiáng)處理均能在不同程度上提高幼苗葉片的葉綠素和類胡蘿卜素含量。葉面積增大、色素含量升高，這為幼苗光合能力的提高以及干物質(zhì)的積累奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示：與對(duì)照相比，補(bǔ)光處理顯著降低了黃瓜幼苗的下胚軸長(zhǎng)度和株高〔T（50）處理除外〕，同時(shí)也顯著增加了幼苗的莖粗、壯苗指數(shù)、第1真葉葉面積、總?cè)~面積、比葉重、干物質(zhì)含量等指標(biāo)；另外，補(bǔ)光促進(jìn)干物質(zhì)向葉片和根部分配，而抑制向莖部分配。對(duì)于生理指標(biāo)，補(bǔ)光顯著提高了葉片的葉綠素、類胡蘿卜素〔T（200）處理除外〕和淀粉含量，而降低了葉片的可溶性糖含量。若以壯苗指數(shù)作為評(píng)判各補(bǔ)光處理優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，則T（100）、T（150）、T（200）處理顯著優(yōu)于對(duì)照和T（50）處理，且此3個(gè)處理之間不存在顯著差異，即補(bǔ)光效果基本一致。從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能方面考慮，推薦補(bǔ)光光強(qiáng)為100μmol·m-2·s-1。

綜合王冰華等（2017）試驗(yàn)結(jié)果及以上試驗(yàn)結(jié)果可知，從生產(chǎn)管理的方便性及經(jīng)濟(jì)性考慮，冬春季利用日光溫室進(jìn)行黃瓜育苗時(shí)，從蓋苫時(shí)開始補(bǔ)光，補(bǔ)光光強(qiáng)100μmol·m-2·s-1、補(bǔ)光3 h時(shí)，能夠培育出較為優(yōu)質(zhì)的黃瓜幼苗。