冬季温室延长光照时间对‘西州密25号’生长发育的影响

杨咪　廖新福　王惠林　耿新丽　孙玉萍　再吐娜

摘 要： 为了明确延长光照时间对厚皮甜瓜生长发育的影响，采用光通量密度为72 μmol·m-2·s-1的人工光源对‘西州密25号甜瓜植株进行不同时长的补光，研究了不同光照时间对甜瓜植株高度、茎粗度、叶片、节间长度、叶柄长度、叶绿素、保护酶、可溶性糖、果实的影响。结果表明延长光照时间有利于增加甜瓜植株高度、叶面积、茎粗度、节间长度、叶柄长度，提高其干物质的含量、根冠比、叶绿素含量，有利于保护酶POD、CAT活性的增加，促使可溶性糖含量减少，单果质量、可溶性固形物含量、果肉厚度增加，对果形指数影响不显著。延长光照时长4 h以上有利于‘西州密25号植株的生长，延长光照8 h‘西州密25号果实单果质量可达380.83 g，果实中可溶性固形物含量达到 16.2%。

关键词： 延长光照时间； 甜瓜； 生长发育

Abstract： Effects of prolonged light duration on plant height，stem diameter，leaf size，internode and petiole length，Chlorophyll，Peroxidation（POD），catalase（CAT），soluble protein and fruit of ‘Xizhoumi No. 25grown in greenhouse during winter. Additional lighting was provided by artificial light source with intensity of 72 μmol·m-2·s-1 for different hours daily before sunrise or after sunset. Results showed the plant height，leaf size，stem diameter，internode and petiole length were increase with the additional lighting. Additional lighting also increased plant dry weight，the ratio of root to shoot，content of chlorophyll，peroxidation（POD） and catalase（CAT） activity，and decrease total soluble solids in the plant. Prolong light periods increased fruit weight，soluble solid，and flesh thickness. No change for fruit shape index was observed. Added four hour light was beneficial to plant growth of‘Xizhoumi No. 25. The fruit weight of‘Xizhoumi No. 25was 380.83 g and brix was 16.2% additional 8 hour lighting.

Key words： Prolonged light duration： Melon： Growth and development

新疆甜瓜（厚皮甜瓜）（Cucumis melo L）， 亦称哈密瓜，已有两千多年的栽培历史。 新疆夏季太阳辐射量大、日照时间长、日温差较大等气候特点是形成新疆甜瓜味甜色美、 品质独特的首要因素，在国内外享有盛誉。近年来，随着我国设施园艺技术的发展，截至 2010 年 9 月，新疆 2010 年新增设施农业面积0.67 万hm2，总面积达到 6.53 万hm2。新疆设施甜瓜种植区域和面积逐年扩大的同时，甜瓜春提早和秋延晚栽培也已成规模，但适合作为深冬设施甜瓜栽培的专用品种少，且品种单一。新疆冬季低温、弱光、光照时间等影响甜瓜植株生长、开花、坐果、果实品质，是制约新疆设施甜瓜深冬生产的重要原因。夏季长日照有利于甜瓜植株生长、雌花和侧蔓的形成，冬季短日照影响甜瓜生长发育和形态建成，不利于植株光合和果实发育。因此如何调控冬季设施环境短日照条件是深冬设施甜瓜栽培的关键。本试验选用新疆维吾尔自治区葡萄瓜果开发研究中心选育出的适宜设施栽培的新品种‘西州密25号为试材，研究延长不同光照时间甜瓜生长发育的影响，以明确延长光照时间在甜瓜冬季设施生产中的作用，为实现甜瓜冬季设施生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以‘西州密25号甜瓜为试材。该品种为中熟哈密瓜类，全生育期115～125 d（新疆鄯善露地直播75～80 d），果实发育期53～58 d，果实椭圆形，麻绿底，果面密布细密全网纹，果形指数约为1.1，平均单果质量2.0 kg；果肉橘红色，肉质细、松脆，蜜甜、风味好，肉厚3.1～4.8 cm，中心可溶性固形物含量15.6%～18%，品质稳定；抗蚜蟲，抗病性较强。适合我国南北方保护地或西北露地栽培[1]。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2012年10月至2013年2月在新疆鄯善县新疆维吾尔自治区葡萄瓜果开发研究中心加温日光温室内进行，2012年10月12日播种，人工挑选整齐、饱满的厚皮甜瓜种子按常规方法直播于温室内，每穴2粒。种植株距为0.7 m，行距1.0 m，采用吊蔓栽培，单蔓整枝，主蔓6节开始留子蔓坐果。单株留单果，按常规方法进行生产管理。待甜瓜幼苗4叶1心后（11月6日）开始进行延长光照处理，直至果实成熟，并观察统计日光温室内每天的最高及最低气温。以当地自然光照时长（约8 h）为对照，设置5种不同补光处理，每个处理设置3次重复，每个重复种植20株。处理光源选用129 W节能灯（光通量密度为72 μmol·m-2·s-1），栽培畦面平均每3.5 m2吊一盏灯，灯源距离幼苗生长顶端保持20 cm距离，且根据甜瓜植株生长状况进行调节，延长光照时各处理间分别用遮光布遮盖，白天自然光照条件时移除遮光布。补光时间处理如表1。

1.2.2 指标测定 主要进行以下几项指标测定。

1）形态指标的测定：植株长至4叶1心开始处理，每个处理选取长势均一的甜瓜植株进行标记，每处理间隔3 d测量1次植株高度。处理30 d后测量标记植株基部子叶节茎粗度（茎粗度Ⅰ）、第6节茎粗度（茎粗度Ⅱ）、第5～6叶节间长度和第6叶叶柄长度，第3叶和第6叶的叶身长度和宽度，叶面积y=0.743 86 x+11.588（x=叶片长度×叶片宽度）。

处理10 d后每个处理随机选取6棵植株，将植株的根系小心挖出，用清水洗去根部的土壤，将地下根系、地上茎蔓及叶片（不带叶柄）分别放入鼓风干燥箱内105 ℃ 杀青15 min，再调至80 ℃ 烘36 h至恒重，用精度为0.01 g天平分别称量叶片干物质量、根干质量和茎干质量。

2）生理指标测定：处理后待第5片真叶叶龄达到20 d，分别测定植株叶片的过氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶 （CAT）活性、可溶性糖含量、叶绿素含量。每个处理随机选取9株，在选取植株第5叶上用打孔器均匀打孔采样。过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定[2]；过氧化氢酶（CAT）活性测定方法参照张志良[3]紫外吸收法进行改良，可溶性糖含量采用苯酚法[2]测定；叶绿素含量采用比色法[2]测定。

3）果实品质的测定：果实成熟后每个处理随机选取6个果实，测定果实的单果质量、纵径横径、果肉厚度、可溶性固形物含量。

试验测定及统计各指标的数据分别利用SPSS、Excel软件进行数据处理分析并作图。

2 结果与分析

2.1 日光温室气温变化

试验于2012年10月13日开始处理至结束（137 d），处理期间有效积温为1 670 ℃，连续记录温室日最高及最低气温变化，从温室日最高及最低气温变化可以看出，温度变化均能达到和满足甜瓜正常生长所需温度；温室日最高气温变化随外界天气气温变化幅度较大，温室日最低气温则变化不大。晴天时温室日平均气温能达到40.82 ℃，日最低平均气温为14.13 ℃（图1）。

2.2 不同补光处理对植株高度的影响

通过人工补光5个处理间植株高度的比较，可以看出各补光处理均有利于植株高度的增加（图2）。处理4 d后，处理5平均株高开始明显高于其他处理和CK，处理12 d后至36 d时，处理5平均植株高度均显著高于其他处理和CK，随着植株生长时间的延长，处理5平均植株高度始终保持最大，其他处理植株高度与CK差异不显著。处理36 d时，处理3平均株高低于CK，但差异不显著，处理2、处理4植株高度显著高于处理3。

2.3 不同补光处理对叶面积的影响

人工补光处理30 d后，各处理对主蔓第3叶和第6叶的叶面积影响表现不同，由图3可以看出，处理5 第6叶的叶面积最大，且显著大于处理3和处理4；但与处理1、处理2和CK差异不显著；处理3、处理4 第6叶面积与处理1、处理2和CK差异不显著。对于第3叶叶面积而言，处理5 最大，但各处理间差异不显著，说明补光处理时对已经展叶的第3叶叶面积影响不显著，但对处理时未充分展叶的第6 叶叶面积有增加作用。

2.4 不同补光处理对植株茎粗度、节间长度、叶柄长度的影响

不同补光时间处理30 d后测定各处理植株茎粗度、节间长度、叶柄长度的结果可知（表2），延长光照时间对植株节间、叶柄的伸长以及茎的增粗有不同程度的促进作用。处理5茎粗度Ⅰ、茎粗度Ⅱ最大，处理3和处理4茎粗度Ⅰ、茎粗度Ⅱ小于CK，各处理和CK茎粗度Ⅰ差异不显著，处理3、处理4茎粗度Ⅱ极显著小于CK；处理5 节间最长，极显著长于处理1和处理3的节间，CK节间比处理5短，但长于其他处理组，与处理3差异极显著；处理2叶柄最长，处理3和处理4叶柄较CK短，各处理与CK差异不显著。

2.5 不同补光处理对植株干质量的影响

不同时长补光处理10 d后测定叶干质量、根干质量结果可知（表3），延长光照时间有利于植株干质量的增加，随着补光时间的增加，地上部分干质量、根干质量均明显增加。处理5 地上部分干质量显著大于处理3、处理4和CK，处理1和处理2地上部分干质量显著大于CK，处理3、处理4与CK差异不显著；处理5根干质量极显著高于处理4和CK；处理5根冠比高于CK但低于其他处理，处理2根冠比显著大于CK，说明延长光照时间地上部分干物质累积量大于地下部分的累积量。

2.6 不同补光处理对叶片POD、CAT酶活性、可溶性糖含量以及叶绿素含量的影响

由试验结果（表4）可知，甜瓜植株第5片真叶20 d叶龄时处理3的植株叶片POD活性最高，处理3、处理5叶片POD酶活性比CK分别高30.83%和24.81%，CK的POD活性极显著小于处理的，说明随着光照时间的延长，甜瓜植株叶片POD活性增高，即长光照有利于提高POD活性；补光处理的叶片CAT酶活性比CK分别高51.92%、14.76%、86.28%、16.55%和70.15%，补光处理的叶片CAT酶活性显著高于CK，其他处理间差异不显著，说明延长光照时间有利于CAT酶活性的提高；随着光照时间的增加，甜瓜植株可溶性糖含量逐渐降低，CK可溶性糖含量最高，显著高于其他处理；补光处理和叶绿素含量极显著高于CK，说明延长光照时间有利于提高叶绿素含量。 处理组POD酶活性极显著高于CK，说明延长光照有利于叶片组织的成熟，叶片呼吸作用增强，叶绿素含量增加，从而提高叶片光合作用，加速叶片可溶性糖转化。

2.7 不同补光处理对果实品质的影响

由试验结果（表5）可知，处理5平均单果质量最大，极显著大于处理3，但各处理与CK单果质量差异不显著；处理5可溶性固形物含量极显著高于处理3和CK，其他处理与CK差异不显著；处理5、处理4果肉厚极显著大于處理3，但各处理与CK差异不显著；各处理果形指数与CK差异不显著。

3 讨 论

在吐鲁番地区冬季温室加温条件下，不同补光处理对‘西州密25号甜瓜植株茎叶和果实生长的影响结果表明，随着人工补光时间的增加，植株高度、根部干物质质量、叶绿素含量、叶片POD酶活性、果实可溶性固形物含量也不断增加，叶片可溶性糖含量降低，说明人工补光可以显著增加植株高度、根部干物质质量、叶绿素含量、叶片POD酶活性和果实可溶性固形物含量，促进甜瓜植株进行光合作用，增加干物质的累积，促进酶活性的增加；叶片可溶性糖含量的降低与光合产物的分配有关，处理采样时期已经形成雌花，CK 还未形成雌花，光合产物由源转移到库，由叶片转移到了花器官上。

从不同补光处理对‘西州密25号植株的影响可以看出，弱光延长光照时间对植株茎粗度Ⅰ和第3叶面积的增加影响不显著，处理3、处理4的茎粗度Ⅱ和第6叶面积显著小于其他处理和CK，其他处理和CK差异不显著，说明延长光照4 h以上对茎粗度和第6叶面积的增加有一定促进作用；延长光照4 h处理植株叶柄长最大，延长光照2小时叶柄长最小，CK与处理差异不显著，说明延长光照4 h有利于叶柄的生长；处理5地上部分干物质质量显著高于处理3、处理4和CK，说明延长光照4 h以上有利于植株地上部分干物质的累积；处理5果实单果质量和果肉厚度显著高于CK，在相同光照时间的处理中，早上处理（处理2和处理4）果实单果质量、果肉厚度分别高于下午处理的（处理1和处理3），说明延长4 h以上光照时间，有利于果实单果质量和果肉厚度的增加，相同光照时间早上延长光照有利于果实物质的累积；处理 CAT酶活性均高于CK，但没有明显规律，这可能与光照强度有关。

弱光延长光照时间有利于‘西州密25号植株高度的增加、干物质的累积、叶绿素含量的增加、酶活性的增加与梁勇等[4] 在黄瓜上、李进等[5] 在甜椒上和花妍等[6] 在番茄上、陈敏等[7] 在茄子上的研究结果一致。冬季温室加温以提高空气温度，但是在甜瓜生长期（137 d）内有效积温较低，在果实发育的90 d时间内有效积温不能达到‘西州密25号正常生长所需温度。温室光照强度较弱，也是影响鄯善地区冬季生产的重要因素之一，低温弱光条件导致‘西州密25号果实较小，不能达到商品瓜标准。

该试验初步研究了延长光照时间对甜瓜植株生长发育的影响，表明延长光照时长4 h以上有利于‘西州密25号植株高度、茎粗度的增加，促进干物质的累积，增加果实可溶性固形物含量。

参考文献

[1] 张 瑞，廖新福，杨 军，等. 优质哈密瓜新品种西州密25号的选育品种选育[J]. 中国瓜菜，2012，25（3）： 20-23.

[2] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京：高等教育出版社，2000： 165-169.

[3] 张志良，瞿伟菁. 植物生理学实验指导[M]. 3版. 北京：高等教育出版社，2003.

[4] 梁 勇，周志疆，姚永康，等. 延长光照时间对黄瓜幼苗生长的影响[J]. 园艺与种苗，2012（10）： 4-5.

[5] 李 进，顾 绘，许逢美. 环境因子对甜椒组培生根培养的影响[J]. 辣椒杂志，2004（4）：36-37.

[6] 花 妍，罗新兰，李天来，等. 光照时间对番茄苗期生长发育的影响[J]. 河南农业科学，2008（8）： 108-111.

[7] 陈 敏，李海云. 不同光周期对茄子幼苗生长的影响[J]. 北方园藝，2010（16）： 53-55.