段雁南， 陶文廣， 邢啟洋， 戴 燚， 秦 浩， 蘇 躍， 張貴合

(1.滕州市綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心， 山東 滕州 277599； 2.貴州農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院， 貴州 清鎮(zhèn) 551400)

西葫蘆也稱美洲南瓜(CucurbitapepoL.)，葫蘆科(Cucurbitaceae)南瓜屬作物，在國(guó)內(nèi)瓜果類作物中，總產(chǎn)量?jī)H次于黃瓜[1]，由于具有營(yíng)養(yǎng)豐富、儲(chǔ)運(yùn)方便、生長(zhǎng)期短、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)目前冬春季設(shè)施栽培的主要蔬菜作物之一[2-4]。在貴州進(jìn)行西葫蘆的設(shè)施栽培，其中人工光的問題有待探索。設(shè)施栽培由于覆蓋物的影響，容易造成光照不足的情況，加上貴州寡日照的特點(diǎn)，常常造成西葫蘆設(shè)施栽培光照不足。針對(duì)弱光條件下西葫蘆的生長(zhǎng)發(fā)育，現(xiàn)已有一些研究，安福全等[5]對(duì)低溫光照下西葫蘆葉片結(jié)構(gòu)及生理變化進(jìn)行了研究，侯永平等[8]對(duì)低溫光照下西葫蘆耐受性指標(biāo)進(jìn)行了篩選[5-9]。但對(duì)弱光條件下的人工光照補(bǔ)充方面研究未見報(bào)道。本試驗(yàn)在人工光植物工廠內(nèi)，對(duì)西葫蘆在不同光源照射下的生長(zhǎng)情況進(jìn)行探究，以期能夠?yàn)槿豕鈼l件下種植西葫蘆，補(bǔ)光光源的選擇提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試西葫蘆品種為山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所選育的“早青一代”。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年8月至10月在貴州農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院人工光植物工廠進(jìn)行。使用珍珠巖填充催芽盤3 cm，溫湯浸種后將種子放置于珍珠巖中部，25 ℃條件下進(jìn)行催芽。待兩片子葉完全展開，使用定植杯固定，移至綠化室見光。綠化室見光4日后，移栽至栽培架定植。

試驗(yàn)采取NFT栽培模式進(jìn)行層架式種植，每日補(bǔ)光8 h。采取間歇供液模式，光照條件下供液10 min，停2 min；黑暗條件下供液10 min，停5 min。使用改良后的園式營(yíng)養(yǎng)液配方，將灌溉營(yíng)養(yǎng)液EC值設(shè)定為1.6，pH值6.5，精度均設(shè)置為0.1。栽培室光照條件下溫度設(shè)定為25 ℃，黑暗條件下設(shè)置為18 ℃；CO2濃度在光照下設(shè)置為600 mg·L-1，黑暗條件下開啟自然通風(fēng)系統(tǒng)CO2濃度不做調(diào)控。

本試驗(yàn)通過不同光源LED燈的照射觀察西葫蘆的生長(zhǎng)變化，共設(shè)置4個(gè)處理，處理1為紅藍(lán)雙色光，處理2為白色單色光，處理3為全光譜，處理4為紅藍(lán)白三色光。通過LED燈數(shù)量及擺放位置的調(diào)整，將各處理種植槽面的光照強(qiáng)度設(shè)置為(5 800±100)lx。每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)種植15株，各處理間使用黑色遮光布進(jìn)行遮蔽。

為避免人工授粉成功率對(duì)產(chǎn)量等數(shù)據(jù)的影響，本實(shí)驗(yàn)中不進(jìn)行人工授粉，僅對(duì)不同光照下西葫蘆營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的情況進(jìn)行比較。

試驗(yàn)自8月25日定植完成后，每10 d取樣1次。每次各重復(fù)取樣1株，各處理取樣4株。對(duì)根長(zhǎng)、葉面積、根莖結(jié)合部以上部分的鮮重和干重、根莖結(jié)合部以下部分的鮮重和干重以及葉片數(shù)量進(jìn)行測(cè)定。根長(zhǎng)使用刻度尺進(jìn)行測(cè)量；葉綠素含量使用便攜式葉綠素計(jì)測(cè)定，每片葉測(cè)定5次取平均值；葉長(zhǎng)、葉寬及葉面積使用托普云農(nóng)YMJ-CH智能葉面積測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定；葉片厚度使用手持式葉片厚度儀進(jìn)行測(cè)定，每片葉測(cè)定測(cè)5次取平均值；使用分析天平進(jìn)行重量測(cè)定，恒溫鼓風(fēng)烘箱進(jìn)行干燥。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照處理下西葫蘆光合產(chǎn)物分配

通過對(duì)不同處理下的西葫蘆根莖結(jié)合部以上部分的干重以及全株干重進(jìn)行測(cè)定，由圖1和圖2可知，在不同光照條件下光合產(chǎn)物的積累主要在莖葉中，并且隨著植株的生長(zhǎng)，在莖葉中的分配比例不斷提高，在根部的比例不斷降低。定植50 d后，各處理的西葫蘆光產(chǎn)物在地上部分和地下部分的分配比例基本穩(wěn)定，地上部分約93%，地下部分維持在6%左右。定植后1個(gè)月，白色的單色光和全光譜處理下，西葫蘆的光合產(chǎn)物向地上部分配的比例較高；紅藍(lán)雙色光和紅藍(lán)白三色光的處理下，西葫蘆的光合產(chǎn)物向地上部分配的比例較低，向根部分配比例高。由此說(shuō)明，在早期，紅藍(lán)雙色光和紅藍(lán)白三色光的處理可以促進(jìn)根部的生長(zhǎng)；在生長(zhǎng)30 d后會(huì)提高地上部分的生長(zhǎng)；在定植后50 d后，各處理下的光合產(chǎn)物在地上部和地下部的分配基本一致。

圖1 不同光照下莖葉干物質(zhì)積累量在全株中的占比

圖2 不同光照下根部干物質(zhì)積累在全株中的占比

2.2 不同光照處理下西葫蘆根長(zhǎng)的變化

定植后，每10 d對(duì)不同光照條件下西葫蘆的根長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)定。從圖3可以看出，白色的單色光和紅藍(lán)白三色光照射下的西葫蘆，根的長(zhǎng)度與生長(zhǎng)時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系，在采樣的60 d內(nèi)始終處于增長(zhǎng)狀態(tài)；在紅藍(lán)雙色光的照射下，西葫蘆根的長(zhǎng)度呈現(xiàn)有限生長(zhǎng)的狀態(tài)，在定植后40 d達(dá)到生長(zhǎng)的峰值，其長(zhǎng)度為75 cm左右；在全光譜照射下的西葫蘆根的生長(zhǎng)，存在兩個(gè)停滯時(shí)期，分別出現(xiàn)在定植后20 d和定植后的40 d；在紅藍(lán)雙色光和全光譜的照射下，西葫蘆根長(zhǎng)的增長(zhǎng)速度較高，在定植后的50 d內(nèi)紅藍(lán)雙色光的根長(zhǎng)基本都處于同時(shí)期各處理的最高值。

圖3 不同光照下西葫蘆根的長(zhǎng)度變化

2.3 不同光照處理下西葫蘆根和葉片干物質(zhì)含量

由圖4可以看出，各處理的葉片干物質(zhì)的含量隨著生育期的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)出先降低后升高，并在定植后30～40 d達(dá)到最低。由此表明，定植后西葫蘆葉片的自由水的量不斷增加，葉片的生理生化活性在不斷提高，促進(jìn)了葉片光合產(chǎn)物的增加。定植30～40 d后，葉片自由水的量逐漸降低，表明葉片的生理生化活性在降低，植株開始出現(xiàn)老化，定植后30～40 d是西葫蘆葉片活性最強(qiáng)時(shí)期。其中使用白色光進(jìn)行補(bǔ)光的西葫蘆葉片干物質(zhì)的含量變化幅度最小，自定植后基本穩(wěn)定在6%上下。紅藍(lán)雙色光照射的西葫蘆葉片在定植后40 d，自由水含量達(dá)到最高，在所有處理中葉片活力最強(qiáng)。從圖5可以看出，各處理根的干物質(zhì)的含量在定植后30 d內(nèi)沒有較大變化，在30～40 d后根的干物質(zhì)含量出現(xiàn)較大幅度的升高。結(jié)合圖4可知在定植后30～40 d后，西葫蘆植株均開始老化，其中紅藍(lán)雙色光處理的西葫蘆植株老化速度最慢。

2.4 不同光照處理下西葫蘆葉片數(shù)量和葉面積的比較

對(duì)不同光照處理下的西葫蘆葉片數(shù)和葉片面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)測(cè)量(圖6～圖8)。從圖6可以看出，紅藍(lán)白三色光照射下的西葫蘆葉片數(shù)相較其他處理要多，其他處理的葉片數(shù)量基本一致，在定植50 d后葉片數(shù)的降低可能和植株衰敗導(dǎo)致葉片脫落有關(guān)。從圖7可以看出，白色單色光照射下的西葫蘆葉片總面積相對(duì)其他處理較小。而紅藍(lán)白三色光處理下的葉面積隨著植株衰敗，葉片總面積從定植40 d后開始降低，這可能是三色光促進(jìn)了葉片的增加，導(dǎo)致相互遮蔽，有效光合面積沒有提升導(dǎo)致的老葉衰敗。紅藍(lán)雙色光和全光譜處理下的植株葉面積總和在定植后30 d開始相對(duì)恒定，葉片總面積的穩(wěn)定可能是對(duì)有效光合面積的適應(yīng)。從圖8可以看出，白色單色光的平均葉面積較低，在定植后40 d和其他處理處于同一水平；其他處理在定植后30 d平均葉面積達(dá)到峰值，其后單株葉面積呈下降趨勢(shì)，結(jié)合圖4和圖5的結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明，定植后30～40 d，是西葫蘆生長(zhǎng)代謝最強(qiáng)時(shí)期。

圖4 不同光照下西葫蘆葉片干物質(zhì)的量的變化

圖5 不同光照下西葫蘆根干物質(zhì)的量的變化

圖6 不同光照下的葉片數(shù)量變化

圖7 不同光照下的葉面積總和的變化

圖8 不同光照下平均葉面積的變化

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)表明，不同光質(zhì)對(duì)西葫蘆植株生長(zhǎng)有顯著的影響。不同光質(zhì)下，植株對(duì)莖葉部分的有機(jī)物分配隨著生育期的延長(zhǎng)不斷升高，并在40～50 d趨于穩(wěn)定，白光和全光譜的照射有利于植株光合產(chǎn)物向莖葉部分的分配。紅藍(lán)光源照射，可以促進(jìn)西葫蘆根系的伸長(zhǎng)，但在40 d停止伸長(zhǎng)；其他光照處理，在前40 d，根長(zhǎng)小于同時(shí)期紅藍(lán)光處理，但不會(huì)停止生長(zhǎng)，隨著生育期延長(zhǎng)而持續(xù)伸長(zhǎng)。不同光照處理下，各處理莖葉干物質(zhì)的含量會(huì)出現(xiàn)下降，在30～40 d降到最低，然后開始持續(xù)升高；白光處理的西葫蘆莖葉物質(zhì)的含量整個(gè)生育期變化幅度最小。在不同光照處理下，葉片總面積在30～40 d達(dá)到峰值，并維持相對(duì)穩(wěn)定；平均葉面積在30 d達(dá)到峰值，白光處理下的葉片大小比同時(shí)期的其他處理要小。綜合分析，全光譜照射下的西葫蘆有著較高的莖葉干物質(zhì)分配率，較長(zhǎng)的根系長(zhǎng)度，較高的葉片含水量和葉片大小，比較適合作為設(shè)施條件下的人工光源。