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        光調(diào)控棚膜對甜瓜光合生理及產(chǎn)量的影響

        2021-01-11 06:52:38陳連珠米慶華張雪彬楊小鋒
        關(guān)鍵詞:光質(zhì)棚膜甜瓜

        陳連珠,米慶華,張雪彬,曹 明,楊小鋒

        1.三亞市南繁科學(xué)技術(shù)研究院,海南 三亞572000

        2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué),山東 泰安271018

        3.山東新天鶴塑膠有限公司,山東 臨淄255400

        光質(zhì)參與調(diào)控植物的種子萌發(fā)[1]、生長發(fā)育[2]、光合作用、產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆、衰老以及基因的表達(dá)[3]。研究表明,萵苣葉面積在紅藍(lán)組合光下最大[4];紅光處理提高了園藝植物的葉綠素含量、可溶性糖含量、光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率[5],而藍(lán)光處理則增加了蛋白質(zhì)及類胡蘿卜素含量[6];與紅光相比,藍(lán)光更有利于豌豆葉片光能轉(zhuǎn)化效率和電子傳遞速率的提高[7]。

        轉(zhuǎn)光棚膜和有色棚膜是設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的兩類光調(diào)控棚膜材料,均可以改變棚內(nèi)光質(zhì),從而影響作物生長。研究表明,轉(zhuǎn)光棚膜明顯改善了日光溫室內(nèi)的光照環(huán)境,促進(jìn)番茄生長,且提質(zhì)增產(chǎn)效果顯著[8];提高了甜椒果實的維生素C、可溶性糖和游離氨基酸含量,并降低了硝酸鹽含量[9]。有色棚膜是在普通棚膜內(nèi)添加有色物質(zhì),提高同色光透過量,吸收其他顏色的光,從而改變設(shè)施內(nèi)光譜組成。研究表明,紫色膜具有促進(jìn)蔬菜及果樹生長,提高產(chǎn)量及品質(zhì)的作用[10];桃葉片葉綠素含量以綠膜覆蓋的最高[11];綠膜可增強(qiáng)生姜苗期光合作用,促進(jìn)植株生長,提高產(chǎn)量[12];甜椒光合速率和光能利用率以紅膜覆蓋的最高[13];甜瓜單瓜重以紅膜處理的最大,綠膜處理的最低[14];藍(lán)膜雖增加了果實的品質(zhì),但不利于產(chǎn)量提高,而紅膜有利于草莓單果重和產(chǎn)量的提高[15]。但生產(chǎn)中應(yīng)用光調(diào)控棚膜改變透過光質(zhì),進(jìn)而影響甜瓜生長及光合生理的研究尚未見報道,本試驗同時應(yīng)用有色棚膜和轉(zhuǎn)光膜兩類光調(diào)控材料,研究不同光調(diào)控棚膜下的光質(zhì)及其對甜瓜光合參數(shù)及植株生長的影響,以期為甜瓜設(shè)施栽培光調(diào)控提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料及設(shè)計

        以‘西州密25’甜瓜為試材。

        試驗于2019 年10 月-2020 年2 月在三亞市南繁科學(xué)技術(shù)研究院科技示范園大棚內(nèi)進(jìn)行。試驗以普通無色PO 膜為對照(CK),分別設(shè)置紅色PO 膜(T1)、添加不同轉(zhuǎn)光劑的無色PO 膜T2(綠轉(zhuǎn)紅)、T3(綠紫轉(zhuǎn)紅、紫轉(zhuǎn)遠(yuǎn)紅)和T4(綠紫轉(zhuǎn)紅藍(lán))4 種光調(diào)控薄膜處理。采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,小區(qū)面積120 m2,單壟雙行種植,行距0.6 m,株距0.5 m,12 月5 日移栽,按常規(guī)方法進(jìn)行田間管理,翌年2 月28 日收獲。

        1.2 測定指標(biāo)及方法

        1.2.1 生長及果實相關(guān)指標(biāo)測定 于開花結(jié)果期進(jìn)行莖粗、節(jié)間長測定,莖粗測定選擇第3 片葉的基部,節(jié)間長測定選擇第5 節(jié)進(jìn)行測定。于采收期測定葉片厚度、葉長、莖葉鮮重、單果重、果實縱徑、橫徑、腔徑及可溶性固形物、可溶性蛋白、Vc 含量,每處理重復(fù)測定5 次。

        1.2.2 光合色素含量的測定 于采收期選擇中部同一節(jié)位的成熟葉片,使用乙醇提取法[16],測定甜瓜葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量。

        1.2.3 光合參數(shù)測定 使用TARGAS-1 型便攜式光合儀(PP systems 公司,美國),PFD 設(shè)置為1500 μmol/(m2·s),包括凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr),用公式Pn/Tr 計算瞬時水分利用率(WUE),測定時期為開花結(jié)果期,選擇倒數(shù)第2 片完全展開的功能葉。

        1.2.4 光譜成分測定 采用光譜分析儀(UniSpec-SC公司,美國) 測定不同處理透射光譜成分,采樣間隔1 nm,光譜分辨率1 nm,波段設(shè)置為310-1150 nm。

        1.2.5 數(shù)據(jù)分析 方差分析采用SPSS18.0軟件Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同光調(diào)控棚膜的透射光譜分析

        表1 不同光調(diào)控棚膜透射光譜組成/%Table 1 Composition of transmission spectra of different films

        由表1 可知,T1、T2 和T3 處理的的紫外光、藍(lán)紫光和綠光的比例均較對照降低,均以T1 處理的最?。患t橙光、遠(yuǎn)紅光、近紅外光及紅/藍(lán)光均較對照增加,均以T1 處理最大。T1 處理的各種波段的光均與對照有顯著差異,T2 處理在紫外光、綠光、遠(yuǎn)紅光及近紅外光與對照有顯著差異,T3處理僅綠光與對照有顯著差異,T4 處理各種波段光與對照接近,沒有顯著差異。

        2.2 不同光調(diào)控棚膜對甜瓜植株生長的影響

        由表2 可知,不同光調(diào)控棚膜的葉片厚度均較對照降低,T1 最小,但處理間沒有顯著差異;T1的節(jié)間長最大,顯著大于T3 和T4;T1 和T2 的莖葉鮮重均較對照顯著增加,增幅分別為21.7%和20.7%;T1 和T2 的單果重均較對照增加,增幅分別為3.0%和1.5%,T4 的單果重較對照顯著降低,降幅為7.0%。不同處理的莖粗和葉長沒有顯著差異。

        表2 不同光調(diào)控棚膜對甜瓜生長的影響Table 2 Effects of films on growth of muskmelon

        2.3 不同光調(diào)控棚膜對甜瓜果實性狀的影響

        由表3 可知,T1 和T3 果實縱徑較對照增加,處理間沒有顯著差異。T1、T2、T3 和T4 的果實橫徑和腔徑均較對照降低,橫徑降幅分別為1.4%、1.0%、1.2%和2.1%;腔徑降幅分別為5.2%、7.6%、3.8%和5.7%??扇苄怨绦挝锖恳訲1 的最大,較對照增2.0%,處理間沒有顯著差異。T1、T2 和T4 的可溶性蛋白含量均較對照增加,以T2 的最大,顯著大于對照。T1 和T3 的Vc 較對照增加,但處理間差異不顯著。

        表3 不同光調(diào)控棚膜對甜瓜果實性狀的影響Table 3 Effects of films on fruit characteristic of muskmelon

        2.4 不同光調(diào)控棚膜對甜瓜葉片光合色素的影響

        由表4 可知,4 種光調(diào)控棚膜的Chl a、Chl b 和Chl a+b 含量均較對照增加,Chl a/b 均較對照降低,T1 的Chl a、Chl b 和Chl a+b 最大,Chl a/b 最小,但處理間沒有顯著差異。

        表4 不同光調(diào)控棚膜對甜瓜光合色素含量的影響Table 4 Effects of films on photosynthetic pigment of muskmelon

        2.5 不同光調(diào)控棚膜對甜瓜葉片光合參數(shù)的影響

        由表5 可知,T1、T2、T3 和T4 的Tr 均較對照顯著降低,降幅分別為18.1%、24.6%、18.9%和18.9%;WUE 均較對照增加,增幅分別為20.1%、23.8%、15.9%和17.3%。T1、T2 和T3 的Gs 和Ci 均較對照增加,以紅膜的最大,增幅分別為29.4%和19.4%。各處理Pn 均較對照有所下降,但處理間差異不顯著。

        表5 不同光調(diào)控棚膜對甜瓜光合參數(shù)的影響Table 5 Effects of films on of photosynthetic parameters of muskmelon

        3 討論與結(jié)論

        研究表明,短波段光抑制莖伸長,而長波段光則促進(jìn)植物莖伸長[17,18]。本試驗中,不同光調(diào)控棚膜內(nèi)甜瓜生長及品質(zhì)表現(xiàn)不同,紅色和綠轉(zhuǎn)紅兩種棚膜對甜瓜生長及品質(zhì)有促進(jìn)作用,可顯著增加莖葉鮮重,降低果實腔徑,而單果重、可溶性固形物及可溶性蛋白含量也有一定的提高,而紅色膜表現(xiàn)優(yōu)于綠轉(zhuǎn)紅轉(zhuǎn)光膜,說明紅色膜內(nèi)光質(zhì)更有利于甜瓜生長及品質(zhì)的提高,這與曹明等[14]的研究結(jié)果一致。紅光有利于提高葉片中Chla、Chlb和Chla+b含量,藍(lán)光下葉片中葉綠素較低[19],光調(diào)控棚膜使甜瓜光Chla、Chlb和Chla+b含量增加,而Chla/b降低,提高光合色素含量尤其是Chlb含量有利于利用弱光,提高光能利用率,以紅膜的增加幅度最大。紅光提高瓠瓜幼苗光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度[6],本試驗中光調(diào)控棚膜使甜瓜Tr顯著降低,而增加了Gs、Ci和WUE,增幅同樣也以紅膜的最大,說明紅色膜內(nèi)光質(zhì)有利于甜瓜提高光合性能,從而促進(jìn)植株健壯生長,產(chǎn)量提高。而紅色膜內(nèi)的紫外光、藍(lán)紫光和綠光等光譜比例均最小,紅橙光、遠(yuǎn)紅光及近紅外等光譜比例均最大,與普通棚膜有顯著差異,說明適當(dāng)降低短波段光,增加長波段光有利于甜瓜生長及光合生理。

        紅色棚膜覆蓋下甜瓜植株光合生理表現(xiàn)較優(yōu),生長旺盛,產(chǎn)量和品質(zhì)均提高,因此,該棚膜適合作為三亞地區(qū)甜瓜大棚栽培的提質(zhì)增產(chǎn)專用覆蓋材料,其次為綠轉(zhuǎn)紅轉(zhuǎn)光棚膜。

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