江姣

摘? ? 要： 早春設(shè)施西瓜生產(chǎn)容易出現(xiàn)溫度低、光照弱、濕度增加、霧霾天氣等不利環(huán)境，為了在此不利條件下培育優(yōu)質(zhì)健壯的西瓜商品苗，試驗(yàn)分別設(shè)置每天補(bǔ)光4、8、12 h 3個(gè)處理，以自然光照為對(duì)照。小區(qū)分布于棚室中部，每個(gè)小區(qū)20 m2。在植株上方1 m 處每20 m2安置5個(gè)補(bǔ)光燈，補(bǔ)光燈根據(jù)植株的生長(zhǎng)可以上下調(diào)整。結(jié)果表明，在早春溫度低、光照弱、濕度增加、霧霾天氣等不利環(huán)境條件下采用人工補(bǔ)光8 h與12 h均可滿足西瓜幼苗生長(zhǎng)需求，對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響差異不大，而光照8 h對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中更容易實(shí)現(xiàn)，為經(jīng)濟(jì)有效補(bǔ)光時(shí)間。因此，綜合分析在光照不足的環(huán)境下育苗，Solar大水滴LED補(bǔ)光燈滿足補(bǔ)光8 h即可正常進(jìn)行生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：西瓜;幼苗;人工補(bǔ)光;生長(zhǎng)

Influence of the artificial light supplement on watermelon seedling

JIANG Jiao

（Beijing Daxing Agricultural Technique Popularization Station， Beijing 102600， China）

Abstract： In early spring， watermelon production in facilities is prone to adverse environment such as low temperature， weak light， high humidity and haze weather. In order to cultivate high-quality watermelon commercial seedlings under these unfavorable conditions， supplementary lighting were chosen which were 4 h·d-1， 8 h·d-1， 12 h·d-1 and the natural lighting was used as control in this research. The experimental plot was 20 m2 which located in the middle of the greenhouse. 5 lamps were placed 1 m above the plants at each 20 m2， and they could be adjusted up and down according to the growth of the plant. The results showed that the watermelon seedlings could grow normally by supplying 8 hours or 12 hours light under? the adverse environmental conditions in early spring， and the effects of 8 hours and 12 hours on seedling growth were not significant. Because 8 hours was easier to achieve in practical production， so it was the most effective artificial light supplement time. Therefore， based on the comprehensive analysis of seedling breeding under insufficient light， the watermelon seedlings will grow normally under the 8 hours of Solar LED light supplement.

Key words： Watermelon; Seedlings; Artificial light supplementation; Growth

我國(guó)北方地區(qū)光熱資源豐富、晝夜溫差大，是日光溫室西瓜生產(chǎn)理想?yún)^(qū)域，但早春設(shè)施西瓜生產(chǎn)存在溫度低、光照弱、濕度增加、霧霾天氣等不利環(huán)境條件，影響設(shè)施西瓜安全生產(chǎn)[1]。研究表明，低溫寡日照對(duì)西瓜植株細(xì)胞增殖、組織代謝、光合同化等生理過(guò)程均有較大影響，可導(dǎo)致西瓜苗期弱苗易感病甚至死苗，開(kāi)花期無(wú)粉、授粉不坐瓜，坐果期嚴(yán)重影響?zhàn)B分積累和果實(shí)生長(zhǎng)，結(jié)果后西瓜果實(shí)發(fā)育不良、畸形、空心、含糖量偏低，抑制西瓜生長(zhǎng)、降低產(chǎn)量和品質(zhì)[2-4]。隨著集約化育苗技術(shù)的推廣，其中存在的良種選育滯后、裝備開(kāi)發(fā)薄弱、專業(yè)技術(shù)人員缺乏、種苗標(biāo)準(zhǔn)不夠規(guī)范、配套技術(shù)尚需完善等問(wèn)題不斷暴露[5]，其中補(bǔ)光設(shè)施缺乏是西瓜嫁接育苗中存在的主要問(wèn)題之一。人工補(bǔ)光是冬季改善溫室內(nèi)光照條件的最有效辦法。節(jié)能、高效的LED（Light Emitting Diodes）在設(shè)施農(nóng)業(yè)上作為人工光源受到世界各國(guó)關(guān)注[6]。LED 可以根據(jù)園藝植物生長(zhǎng)所需的光環(huán)境來(lái)精確配置光譜，還可以影響園藝植物的生長(zhǎng)發(fā)育以及光形態(tài)的建成[7]。因此，本研究在前人研究的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)早春西瓜苗開(kāi)展不同時(shí)間人工補(bǔ)光研究[8-9]，以期得出在溫度低、光照弱、濕度增加、霧霾天氣等不利環(huán)境條件下，適合西瓜集約化育苗的適宜補(bǔ)光時(shí)間，培育出高質(zhì)量嫁接商品苗，為當(dāng)?shù)匚鞴仙a(chǎn)提供理論和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)于2017年12月至2018年4月在北京大興區(qū)立春農(nóng)業(yè)基地日光溫室進(jìn)行，面積為50 m×8 m=400 m2。

1.2 材料

接穗為小果型西瓜 ‘航興天秀2號(hào)，北京市大興區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站選育的小型西瓜雜種1代。植株生長(zhǎng)勢(shì)中等，第1雌花平均節(jié)位8.1節(jié)，果實(shí)發(fā)育期32.3 d。嫁接砧木為‘京欣砧4，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心選育，印度南瓜與中國(guó)南瓜雜交的西瓜砧木1代雜種，嫁接親和力好，共生親和力強(qiáng)，成活率高，發(fā)芽容易且整齊，芽勢(shì)好，出苗壯，對(duì)果實(shí)品質(zhì)影響小。補(bǔ)光燈為Solar大水滴，北京謙益得科技有限公司提供，每個(gè)功率40 W，為植物生長(zhǎng)選用大功率高光效LED芯片，具有適用于日光溫室植物生長(zhǎng)的“光配方”，適合日光溫室農(nóng)作物在寡照天氣的的補(bǔ)光。營(yíng)養(yǎng)缽規(guī)格：9 cm × 9 cm。

1.3 育苗方法

在溫室內(nèi)進(jìn)行育苗。2月13日播種，2月28日嫁接，3月9日開(kāi)始遮光進(jìn)行人工補(bǔ)光，4月7日定植。采用100 g·m-2地布進(jìn)行遮光，里面加鋪地?zé)峋€進(jìn)行增溫（懸掛溫度計(jì)監(jiān)控溫度），加掛CO2吊袋肥補(bǔ)充CO2。白天遮光進(jìn)行人工補(bǔ)光，夜間掀起地布換氣。其他同育苗常規(guī)管理。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，處理1：補(bǔ)光4 h;處理2：補(bǔ)光8 h;處理3：補(bǔ)光12 h;處理4：自然光照為對(duì)照。3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，補(bǔ)光燈采用TES-1332A數(shù)位式照度計(jì)黑暗環(huán)境下距離1 m處測(cè)定光照度每個(gè)850 lx，補(bǔ)光燈根據(jù)植株的生長(zhǎng)可以上下調(diào)整。在補(bǔ)光7、14、21 d和定植后3 d共4 個(gè)時(shí)間點(diǎn)用直尺測(cè)量株高、砧木下胚軸長(zhǎng)度、接穗下胚軸長(zhǎng)度、最大真葉的縱徑和橫徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)量砧木莖粗和接穗莖粗。每個(gè)處理隨機(jī)取樣20 株進(jìn)行測(cè)量，3次重復(fù)。同時(shí)在這4個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)定接穗第2 片真葉和砧木子葉的葉綠素相對(duì)含量。每個(gè)處理隨機(jī)取樣20 株進(jìn)行測(cè)定，3 次重復(fù)。每個(gè)處理隨機(jī)選取20 株嫁接苗，在定植后分別取接穗和砧木兩部分（將嫁接苗從嫁接口處分開(kāi)），用電子天平分別稱取各部分的鮮質(zhì)量;在105 ℃下殺青2 h，再在80 ℃下烘干至恒重，3 次重復(fù)，計(jì)算接穗干質(zhì)量、砧木干質(zhì)量以及嫁接苗地上部干質(zhì)量。

用直尺測(cè)量接穗和砧木莖的高度，游標(biāo)卡尺測(cè)量接穗和砧木莖的莖粗，用電子天平分別稱取各部分的鮮質(zhì)量，剪下葉片，量取葉面積。按公式“干物質(zhì)含量/%=干質(zhì)量/鮮質(zhì)量×100”計(jì)算干物質(zhì)含量，按公式“根冠比=根干質(zhì)量/（砧木莖干質(zhì)量+接穗干質(zhì)量）”計(jì)算根冠比，按公式“壯苗指數(shù)=接穗莖粗/接穗高度×全株干質(zhì)量”計(jì)算壯苗指數(shù)。植株主蔓長(zhǎng)和最大葉面積的測(cè)量采用精度為mm的盒尺。莖粗測(cè)量使用游標(biāo)卡尺。葉綠素相對(duì)含量使用SPAD-502Plus葉綠素儀測(cè)定。以上所有數(shù)據(jù)均取平均值。試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Excel 2010作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同人工補(bǔ)光時(shí)間對(duì)西瓜幼苗干物質(zhì)含量、根冠比、壯苗指數(shù)的影響

由圖1看出，不同人工補(bǔ)光時(shí)間的西瓜幼苗，各處理干物質(zhì)含量、根冠比、壯苗指數(shù)隨著補(bǔ)光時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸增加;干物質(zhì)是衡量植物有機(jī)物積累、營(yíng)養(yǎng)成分多寡的一個(gè)重要指標(biāo)[10]。補(bǔ)光12 h干物質(zhì)含量最大，達(dá)到1.09%，補(bǔ)光8 h次之，為1.07%，再次是對(duì)照，為0.12%，補(bǔ)光4 h為0.07%。因此，補(bǔ)光12 h和8 h幼苗干物質(zhì)積累方面表現(xiàn)較好，且與對(duì)照和補(bǔ)光4 h存在顯著差異。根冠比的大小反映了植物地下部分與地上部分的相關(guān)性，以及根系周圍水分情況[7]和植株維持水分平衡的難易程度[11];在作物苗期，為了給作物創(chuàng)造良好營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)條件，要促進(jìn)根系生長(zhǎng)，增大根冠比。對(duì)照幼苗根冠比最大，達(dá)到0.11，其次依次為補(bǔ)光12 h（0.08）>8 h（0.08）>4 h（0.06），因此，對(duì)照和補(bǔ)光12 h幼苗根系生長(zhǎng)較好對(duì)植株?duì)I養(yǎng)供給充分，但補(bǔ)光12 h與補(bǔ)光8 h和補(bǔ)光4 h無(wú)顯著差異。補(bǔ)光12 h壯苗指數(shù)平均最大，達(dá)到0.90，其他處理依次為補(bǔ)光8 h（0.68）>對(duì)照（0.11）>補(bǔ)光4 h（0.07）。壯苗指數(shù)的研究對(duì)優(yōu)化育苗方式和環(huán)境管理具有重要作用，是衡量西瓜嫁接苗素質(zhì)良否的關(guān)鍵指標(biāo)。因此，補(bǔ)光12 h與8 h即能有效促進(jìn)幼苗健壯生長(zhǎng)，且與其他處理差異顯著。

2.2 不同人工補(bǔ)光時(shí)間對(duì)西瓜幼苗砧木株高的影響

如圖2所示，不同補(bǔ)光時(shí)間幼苗砧木株高隨著苗齡增長(zhǎng)逐漸增高，補(bǔ)光14 d后生長(zhǎng)速度逐漸趨于平緩。從砧木株高方面分析，補(bǔ)光12 h幼苗砧木平均株高最高，達(dá)到66.73 mm，其次為對(duì)照（58.67 mm）>補(bǔ)光8 h（54.93 mm）>補(bǔ)光4 h（54.67 mm）。砧木具有固定、支撐接穗并與接穗愈合后形成植株生長(zhǎng)、結(jié)果，是嫁接苗的基礎(chǔ)。對(duì)照砧木株高較補(bǔ)光8 h僅高6.8%，因此，人工補(bǔ)光12 h能夠有效促進(jìn)砧木株高生長(zhǎng)，而補(bǔ)光8 h即能滿足植株幼苗生長(zhǎng)。

2.3 不同補(bǔ)光時(shí)間對(duì)西瓜幼苗砧木莖粗的影響

如圖3所示，不同補(bǔ)光時(shí)間幼苗砧木莖粗隨著苗齡增長(zhǎng)逐漸增高，補(bǔ)光4 h砧木莖粗在補(bǔ)光21 d時(shí)有所下降。對(duì)照處理幼苗砧木平均莖粗最高，達(dá)到6.10 mm，分別較補(bǔ)光12 h（5.92 mm）高3.04%，補(bǔ)光8 h（5.28 mm）高15.53%，補(bǔ)光4 h（4.71 mm）高29.51%。補(bǔ)光4 h砧木莖粗出現(xiàn)下降趨勢(shì)，說(shuō)明4 h光照不足以有效促進(jìn)植株砧木莖粗生長(zhǎng)。補(bǔ)光12 h與對(duì)照促進(jìn)砧木莖粗生長(zhǎng)效果較好。

2.4 不同人工補(bǔ)光時(shí)間對(duì)幼苗接穗株高的影響

如圖4所示，不同補(bǔ)光時(shí)間幼苗接穗株高隨著苗齡增長(zhǎng)逐漸增高。對(duì)照處理幼苗接穗平均株高最高，達(dá)到42.07 mm，其次為補(bǔ)光12 h（40.05 mm）>補(bǔ)光8 h（38.13 mm）>補(bǔ)光4 h（33.80 mm）。對(duì)照較其他處理分別高5.0%，10.3%，24.5%。補(bǔ)光12 h較8 h高5.0%。因此，對(duì)照處理對(duì)幼苗接穗株高生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最明顯，其次為補(bǔ)光12 h與補(bǔ)光8 h處理。

2.5 不同人工補(bǔ)光時(shí)間對(duì)幼苗接穗莖粗的影響

如圖5所示，不同補(bǔ)光時(shí)間幼苗接穗莖粗隨著苗齡增長(zhǎng)逐漸增高。對(duì)照處理幼苗接穗平均莖粗最高，達(dá)到3.88 mm，其次為補(bǔ)光12 h（3.25 mm）>補(bǔ)光8 h（3.20 mm）>補(bǔ)光4 h（2.62 mm）。補(bǔ)光8 h后，接穗平均莖粗均達(dá)到3.20 mm以上，對(duì)照較補(bǔ)光12 h平均莖粗高22.4%，較補(bǔ)光8 h高21.3%。補(bǔ)光12 h較補(bǔ)光8 h僅高1.56%。因此，在促進(jìn)幼苗接穗莖粗方面，補(bǔ)光12 h與8 h效果基本一致。

2.6 不同人工補(bǔ)光時(shí)間對(duì)幼苗最大葉面積的影響

如圖6所示，不同補(bǔ)光時(shí)間幼苗的最大葉面積隨著苗齡增長(zhǎng)逐漸變大。植株的葉面積反映光合作用效率。對(duì)照處理幼苗平均最大葉面積最高，達(dá)到2 566.7 mm2，其次為補(bǔ)光12 h（2 266.6 mm2）>補(bǔ)光8 h（2 184.1 mm2）>補(bǔ)光4 h（697.1 mm2）。對(duì)照平均最大葉面積較其他處理分別高13.2%，17.5%，268.2%。補(bǔ)光12 h較8 h僅高3.78%。因此，在幼苗最大葉面積方面，補(bǔ)光12 h與8 h促進(jìn)效果基本一致。

2.7 不同人工補(bǔ)光時(shí)間對(duì)幼苗葉綠素相對(duì)含量的影響

植物通過(guò)葉綠素吸收光能，葉綠素相對(duì)含量多促進(jìn)植物的光合作用[12]。依靠光合作用提供能量，來(lái)滿足生存的需要。如圖7所示，不同人工補(bǔ)光時(shí)間幼苗葉綠素相對(duì)含量隨著苗齡增長(zhǎng)增加。補(bǔ)光12 h葉綠素相對(duì)含量最高，達(dá)到57.89，其次為對(duì)照50.7，補(bǔ)光8 h 49.51，補(bǔ)光4 h 27.41。補(bǔ)光12 h較其他處理分別高出14.2%、16.9%、111.2%。對(duì)照較補(bǔ)光8 h高2.4%。

3 討論與結(jié)論

太陽(yáng)光是由許多不同波長(zhǎng)的光波所組成，而在太陽(yáng)輻射光譜中只有5%左右的比例是對(duì)光合作用產(chǎn)生影響的。而其中以波長(zhǎng)400～520 nm的藍(lán)光以及610～720 nm的紅色光對(duì)光合作用貢獻(xiàn)最大。試驗(yàn)結(jié)果表明，光合作用中紅光有利于碳水化合物合成，加速提高植物的莖節(jié)發(fā)育。多余的能量轉(zhuǎn)化成熱能，使水分蒸發(fā)。藍(lán)光有利于蛋白質(zhì)的合成，對(duì)植物的生長(zhǎng)及幼芽的形成有較大影響，能抑制植物的伸長(zhǎng)而使植物形成矮壯的形，也可以支配細(xì)胞分化，利于花色素、維生素合成。因此，藍(lán)光和紅光被稱為光肥，這是繼“化學(xué)肥料”之后的一類新型環(huán)保性“物理肥料”。所以，人工模擬植物作用的最佳光譜具有肥效和藥效的功能，給發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)賦予了新的意義。

西瓜為蔬菜中需光最強(qiáng)的作物，光補(bǔ)償點(diǎn)為4 klx，光飽和點(diǎn)為80～100 klx[13]。冬季生產(chǎn)需補(bǔ)光[14]。光照強(qiáng)度應(yīng)在光補(bǔ)償點(diǎn)以上植物才能正常生長(zhǎng)，試驗(yàn)用補(bǔ)光燈為飛利浦Solar大水滴，為植物生長(zhǎng)選用大功率高光效LED芯片，具有適用于日光溫室植物生長(zhǎng)的“光配方”，適合日光溫室農(nóng)作物在寡照天氣的的補(bǔ)光。本研究中不同人工補(bǔ)光時(shí)間處理光照強(qiáng)度均達(dá)到西瓜生長(zhǎng)的光補(bǔ)償點(diǎn)以上，各處理的西瓜幼苗各生長(zhǎng)指標(biāo)表現(xiàn)不同，但在早春連續(xù)低溫陰雨寡日照的天氣下，采用LED燈進(jìn)行人工補(bǔ)光，能明顯促進(jìn)西瓜嫁接苗的生長(zhǎng)，與前人[2-3，15]研究結(jié)果一致。為進(jìn)一步討論、研究人工補(bǔ)光對(duì)植物生長(zhǎng)的作用，分析補(bǔ)光強(qiáng)度與補(bǔ)光效果的關(guān)系還需進(jìn)行逐漸試驗(yàn)論證。

整個(gè)生育期嫁接苗干物質(zhì)含量、根冠比、壯苗指數(shù)、株高、莖粗、葉面積和葉綠素相對(duì)含量等指標(biāo)，人工補(bǔ)光12 h僅次于對(duì)照自然光源，且在砧木株高、干物質(zhì)含量、壯苗指數(shù)以及葉綠素相對(duì)含量方面表現(xiàn)優(yōu)于對(duì)照，而人工補(bǔ)光8 h對(duì)幼苗砧木株高、接穗莖粗、干物質(zhì)含量、壯苗指數(shù)、最大葉面積等各方面的促進(jìn)作用與對(duì)照自然光源效果基本一致，說(shuō)明在早春溫度低、光照弱、濕度增加、霧霾天氣等不利環(huán)境條件下人工補(bǔ)光8 h與12 h均可滿足西瓜幼苗生長(zhǎng)需求。北京的氣候?yàn)榈湫偷呐瘻貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年平均日照時(shí)間2 780.2 h，平均每年為115.84 d，平均每天約7 h 40 min[16]。5月份日照時(shí)數(shù)最多，達(dá)到290.6 h，平均每天9 h 42 min（龍門信息港），早春育苗日照時(shí)間遠(yuǎn)小于該時(shí)長(zhǎng)，因此光照8 h對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中更容易實(shí)現(xiàn)，為經(jīng)濟(jì)有效補(bǔ)光時(shí)間。綜合分析可知，在早春設(shè)施西瓜生產(chǎn)溫度低、光照弱、濕度增加、霧霾天氣等不利環(huán)境條件下育苗，滿足自然光照或者滿足西瓜正常光照強(qiáng)度時(shí)，人工補(bǔ)光8 h即可正常進(jìn)行生產(chǎn)。

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