散射光薄膜下黄瓜生长性状的初步试验研究

范冰琳，赵淑梅,孙士景，曲英华，周清，王平智

(中国农业大学 水利与土木工程学院，北京 100083)



散射光薄膜下黄瓜生长性状的初步试验研究

范冰琳，赵淑梅,孙士景，曲英华*，周清，王平智

(中国农业大学 水利与土木工程学院，北京 100083)

摘要：[目的]探究散射光薄膜在日光温室中的适用性，开展黄瓜育苗和栽培试验研究。[方法]试验以‘中农16号’品种黄瓜为材料，对比测试了散射光薄膜和同类普通薄膜覆盖下的温室黄瓜生长性状指标。[结果]在散射光薄膜B3.6(雾度36.2%)覆盖下，黄瓜苗期壮苗指数显著提高27.31%；在散射光薄膜B4.2(雾度39.65%)覆盖下，黄瓜定植后的叶片数、叶面积、地上/下部鲜重均显著高于对照组，并且雌花开花节位降低1.13个、开花时间提前1.53 d，最终获得17.72%的增产。[结论]初步结果表明，散射光有利于黄瓜的生长发育，散射光薄膜在日光温室黄瓜栽培中具有较好的应用前景。

关键词：散射光薄膜；黄瓜；日光温室；生长发育

日光温室作为我国特有的园艺设施，近年来发展迅速，总规模约占设施园艺面积的四分之一，已经成为我国北方地区淡季蔬菜生产及供应的重要保障。日光温室之所以能在北方越冬生产，除了其良好的保温蓄热特性外，前屋面良好的透光性能也是一个重要因素，直接影响温室内的光热环境。由此可见，作为透光面主要覆盖材料的塑料薄膜，其特性在日光温室蔬菜生产过程中起着举足轻重的作用[1]。一般而言，塑料薄膜的原料及加工工艺不同，会影响透光性能，用于温室覆盖自然也会影响温室的光、温环境[2]，进而影响温室内作物的生长发育[3～5]，因此争取更多的透光率以及减少室内遮光影响，是日光温室冬季生产的重要课题。散射光薄膜作为一种新型棚膜，是在PE或PVC等成膜工艺中加入特殊性状的结晶材料，使其对光具有散射性，如果用于温室覆盖，理论上会减少直射光可能遇到的遮光问题，从而使设施内光照分布更加均匀。

温室散射光研究表明，散射光对植物生长具有一定的促进作用[6,7]，其中高冠层的水果蔬菜及小冠层观赏植物能更好的利用散射光；散射光可以促进黄瓜和西红柿增产，促进盆栽植物生长[8,9]。散射光覆盖材料目前还主要集中在玻璃，近年来在荷兰等地已经开始逐渐推广，目前我国温室中散射光的应用还不是很多，仅有少数研究成果报道了散射光玻璃在温室中应用可以促进番茄生长、提高产量[10]。日光温室中散射光薄膜的应用和研究更少。基于这一现状，本研究以黄瓜为试材，开展散射光薄膜在日光温室中的适用性研究，通过对比试验，探讨散射光薄膜对黄瓜苗期以及定植后的生长发育影响，为散射光薄膜在我国塑料拱棚中的应用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试黄瓜(CucumissativusL.)品种为‘中农16号’，由北京中蔬园艺良种研究开发中心提供。黄瓜采用50孔(5×10)塑料穴盘育苗，采用基质槽定植栽培，黄瓜定植株距为35 cm，黄瓜育苗和定植时均选用混合基质(草炭∶珍珠岩∶蛭石=3∶1∶1)。

供试薄膜为聚乙烯流滴耐老化膜，由博禄贸易(上海)有限公司提供。试验薄膜分为普通薄膜(A3.6、A4.2)和散射光薄膜(B3.6、B4.2)。根据农业部设施农业工程重点实验室的实测结果，4种薄膜的基本性能指标如表1所示。

表1　试验薄膜的基本概况

1.2试验设计

本试验包括黄瓜育苗试验和定植试验两部分。黄瓜育苗试验于中国农业大学水利与土木工程学院5楼天台两栋小型塑料拱棚内进行，其中覆盖散射光薄膜(B3.6)为试验组，覆盖普通薄膜(A3.6)为对照组。试验采用50孔塑料穴盘进行育苗，每处理2盘，待出苗5 d后放置两拱棚相同位置处，出苗15 d开始进行育苗试验，每次随机选取10 株，每7 d取样一次，试验期间不同处理薄膜下黄瓜的日常管理保持一致，试验时间为2015年4-6月。

黄瓜定植试验于北京通州中农富通北京国际都市农业园区内进行。试验选取两栋相同规模(80 m×8 m)、位置相邻的日光温室，并按试验要求更换薄膜，其中覆盖散射光薄膜(B4.2)的日光温室为试验组，覆盖普通薄膜(A4.2)的日光温室为对照组。黄瓜浸种催芽后播入50孔穴盘中育苗，待三叶一心时选取生长一致的幼苗，分别移栽定植于两栋日光温室内相同位置的基质槽内，选取种植区域中间20株为试验对象，试验时间为2015年8-11月。

1.3测定指标与方法

黄瓜育苗期间，测量株高、茎粗、叶面积、SPAD值、地上/下部鲜重和干重等生长指标。株高用卷尺测量根茎分割线处到生长点的距离;用游标卡尺测量子叶下1 cm处的茎粗;用卷尺测量所有叶片最长和最宽处后计算叶面积[11];用SPAD-502 (KONICA MINOLTA, Japan) 叶绿素仪避开叶脉部分测定黄瓜叶片SPAD值；将黄瓜植株从根茎处分为地上部和地下部，用清水洗去杂物并擦干，称量地上和地下部鲜重；置于105 ℃烘箱中杀青10 min，在75 ℃下烘干至恒重后称其干重。比叶重[12]=叶片干重/叶面积，壮苗指数=茎粗/株高×叶面积。

黄瓜定植期间，于定植后7 d开始测量株高、茎粗、叶片数、叶面积以及地上/下部鲜重等生长指标；株高用卷尺测量黄瓜基部到生长点的距离；其余测量方法同上；定植后14 d用开始测量黄瓜上、中、下三部分叶片SPAD值，每7 d测一次，方法同上。记录开花时间(第一朵花花苞完全展开的时间)及开花节位(第一朵花的开花节位)，定植后25～60 d开始采摘黄瓜并统计产量。

1.4数据处理

采用软件Microsoft Excel 2007 进行试验数据的整理和作图，采用软件SPSS 17.0进行单因素方差分析，在0.05的显著性水平下对各测量指标数据进行T检验，图表中不同小写字母表示0.05水平下的显著性差异。

2　结果与分析

2.1黄瓜苗期生长指标

不同处理下黄瓜苗期生长指标测试结果如表2、图1所示。从表2可以看出，处理18～32 d时间内，黄瓜株高、茎粗、地上部鲜重和干重、叶面积、壮苗指数等指标均高于对照组。其中，处理组黄瓜株高一直显著高于对照组。叶面积、壮苗指数、地上鲜重、地上干重以及地下干重，在第18 d时，差异均不显著；第25 d时，壮苗指数、地上鲜重、地下干重、叶面积和地上干重等指标，差异显著。在第32 d时，叶面积和壮苏指数仍表现为显著差异。在3次取样期间，处理组的叶面积分别为140.50 cm2、192.50 cm2、241.64 cm2，分别高出对照组5.85%、33.94%、15.82%。图1为不同处理下黄瓜苗期的壮苗指数变化，从图中可见，黄瓜壮苗指数随着处理天数的增加，总体上呈先上升后缓慢下降之后又上升的趋势。在处理天数18 d前，两组黄瓜壮苗指数无显著性变化，第25 d始处理组显著高于对照组，第32 d处理组显著高于对照组，到第40 d时，两组仍表现出显著性差异。在处理天数18～32 d时，黄瓜壮苗指数分别为3.36、3.30和2.89，分别高出对照组2.13%、22.22%和27.31%。散射光薄膜覆盖下的温室环境有促进黄瓜苗期生长发育的趋势。

表2　不同处理下黄瓜苗期生长指标

图1　不同处理下壮苗指数Fig.1　Seedling index of different treatments

2.2黄瓜定植后的生长指标

不同处理对黄瓜定植后生长性状影响的测试结果如表3所示，图2的比叶重数据由最后一次黄瓜破坏试验测得。比叶重指单位叶面积叶片的干重，是衡量叶片光合作用和产量的生理指标，反映不同生育期光合作用制造有机物质及其分配趋势[13]。从表3可以看出，散射光薄膜下的黄瓜除茎粗外其他指标均显著高于对照组(P<0.05)。处理组黄瓜叶面积、地上部鲜重、地下部鲜重分别是514.94 cm2、608.84 g、14.44 g，对照组分别是475.61 cm2、501.79 g、10.85 g，处理组分别高出对照8.27%、21.33%、33.09%，处理组比叶重平均为3.79 mg·cm-2，对照组平均为4.28 mg·cm-2，处理组比叶重低于对照组，这说明散射光薄膜处理下黄瓜叶片较厚。总体来说，散射光薄膜覆盖下的日光温室内环境对黄瓜生长发育具有较明显的促进作用。

2.3定植黄瓜叶片SPAD值

植株上部叶片SPAD值的测试结果如图3所示。从图3可以看出，处理组与对照组SPAD值均呈先升后降趋势，在定植后20 d内，SPAD值没有显著性差异，平均47.50左右；定植后第25 d，SPAD值突然升高，处理组和对照组均达到最高值，分别为79.90和75.40，比第20 d高出67.80%和59.70%；

表3　不同处理下黄瓜生长指标

图2　不同处理下比叶重Fig.2　Specific leaf weight of different treatments

图3　不同处理下上部叶片叶绿素变化Fig.3　Chlorophyll content in upper leaves of different treatments

图4　不同处理下中部叶片叶绿素变化Fig.4　Chlorophyll content in middle leaves of different treatments

此后再急剧降至51.50左右(第35 d)，直到第60 d，呈现逐渐降低的趋势。定植后25 d时SPAD显著升高可能与当时室外连续晴天，使得温室内光照强度处于较高水平有关。从统计结果来看，在定植后54 d之前，处理组与对照组没有显著性差异，但是到第60 d时，处理组和对照组的SPAD值分别为41.50和38.30，差异显著。

不同处理下植株中部叶片SPAD值测试结果如图4所示。从图4可以看出，中部叶片从整体上看与上部叶片有相似的趋势，但是峰值水平以及出现时间不同。在第25 d之前，SPAD值低于顶部叶片，从第35 d开始，所有测试结果高于顶部叶片，其中最高峰出现在第45 d，处理组和对照组分别为58.90和56.10。对比处理组和对照组数据可以看出，在中部叶片位置，从定植第14 d开始，处理组的SPAD值就显示出了高于对照组的趋势，直至第60 d；7次取样结果处理组分别比对照组高出0.70%、2.00%、5.90%、1.50%、5.00%、7.30%、7.50%，其中在第35 d后差异显著。

图5　不同处理下下部叶片叶绿素变化Fig.5　Chlorophyll content in bottom leaves of different treatments

不同处理下植株下部叶片的叶绿素含量如图5所示。从图5可以看出，随着植株的生长，下部叶片SPAD值逐渐降低。在定植后第14 d，处理组显著高于对照组；但在第20～35 d，对照组显著高于处理组，直到第45 d以后，处理组SPAD又逐渐高于对照组，并表现出了显著性差异。

2.4定植黄瓜的开花时间及开花节位

从表4可以看出，散射光薄膜覆盖下，温室内黄瓜第一朵雌花开花时间提前，开花节位降低；第一朵雄花开花时间和开花节位无显著差异。处理组雌花开花时间是定植后16 d，对照组是定植后17.53 d，处理组比对照组提前1.53 d；处理组开花节位是5.40，对照组开花节位是6.53，处理组比对照组降低1.13个节位。

表4　不同处理下黄瓜开花时间和开花节位

2.5定植黄瓜产量

本次试验从10月15日开始采收，11月18日截止，分别对试验区单行两垄的黄瓜共36株进行产量统计，结果如表5所示。从表5可以看出，处理组的黄瓜单株果数、果数、产量、总产量均高于对照组。其中在黄瓜单株果数方面，处理组是4.22个，对照组是3.56个，处理组高出18.54%；在果数方面，处理组是152个，对照组是128个，处理比对照高出18.75%；在产量方面，处理组是23.18 kg，对照组时19.69 kg，处理比对照高出17.72%；通过将试验区产量折合成667 m2黄瓜总产量，可知34 d内处理组的单茬亩产量为1 645.80 kg，对照组的单茬亩产量1398.14 kg。说明散射光薄膜对黄瓜具有良好的促增产效果。

表5　不同处理下黄瓜产量

3　结论与讨论

3.1散射光环境对黄瓜苗期生长的影响

株高和茎粗是衡量植株生长势强弱及茁壮程度的重要指标；叶片是植物光合作用的主要器官，叶面积大小直接影响植物光合作用效果[14]；在苗期作物生长发育过程中，壮苗指数被广泛应用于衡量幼苗生长状况[15]，简单而直观反映幼苗的健壮及优良程度；而地上、地下部的鲜重和干重，则表明了植株发育过程中的物质积累程度[16]。因此以上指标从不同侧面反映了苗期生长发育状况，而苗期的生长发育状况直接决定着作物定植后的优质高产。

在散射光薄膜B3.6雾度(36.2%)和对照薄膜A3.6(雾度16.8%)所形成的不同光环境条件下，黄瓜苗期的株高表现出显著性差异，叶面积则在后期表现出显著性差异，而这些差异主要体现在壮苗指数上，壮苗指数在中后期差异显著，反映了散射光对黄瓜苗的生长具有良好的促进作用。此外，由地上/下部的鲜/干重可以看出，散射光对植株地上冠层和地下根部均有良好的促进作用，有助于苗期冠层和根部的均衡发展，为定植后作物的优质高产奠定基础。

3.2散射光环境对黄瓜定植后生长及产量的影响

定植试验薄膜为散射光薄膜B4.2(雾度39.6%)和对照薄膜A4.2(雾度24.1%)，从株高、茎粗、叶面积、叶片数、比叶重、地上/地下部鲜重等测试的生长指标来看，所有指标均是试验组高于对照组。

株高表现出显著性差异，叶片数和鲜重则表现出显著性差异。表明无论是表观性状指标还是内在物质积累，散射光对黄瓜生长均表现出了良好的促进作用，特别是叶片数和叶面积的显著增加，提高了植物整体光合作用效果，因此最终表现为比叶重以及地上、地下部鲜重的增加。

SPAD值和叶片叶绿素含量显著相关[17]，利用叶绿素仪测定的SPAD值可间接反映作物叶片的叶绿素含量[18]，叶绿素含量则直接反映植物营养状况及叶片生理活性变化，与光合作用能力密切相关[12]。通过对黄瓜植株不同部位叶片SPAD值的测定，也可反应不同生长期的叶片对散射光的响应规律。散射光对黄瓜顶部叶片SPAD值并无显著性影响，表明在没有遮光的条件下，散射光的促进效应并不明显；处理组中部叶片SPAD值一直高于对照组，并在后期表现出显著差异，表明散射光改善了冠层中部的光照环境，促进了光合作用；散射光对黄瓜冠层下部的促进效应在作物生长后期才逐渐显现。由此可见，散射光下黄瓜中部叶片叶绿素含量衰减速度较慢，表明散射光可能具有延缓衰老、促进黄瓜后期营养生长的作用。

从黄瓜的开花时间和开花节位的统计结果来看，散射光处理下的黄瓜雌花开花时间提早、开花节位降低，表现出显著性差异，表明散射光有利于黄瓜花芽分化，从而使得本次试验中最终获得17.72%的增产，该增产效果与李东星等[10]人有关散射光玻璃对番茄栽培的影响结果一致。

综合以上试验结果可知，适当的散射光条件可促进黄瓜苗期的生长，提高种苗的品质；也可促进定植后黄瓜的生长发育，并具有良好的增产效果。根据以上初步试验结果，建议在设施蔬菜生产过程中，使用散射光薄膜作为覆盖材料，使得设施蔬菜能够更好地利用散射光进行光合作用，从而获得增产增收。

散射光薄膜覆盖下的黄瓜之所以能够增产，可能与散射光直接影响着温室内光照分布，使得温室内光照分布更加均匀有关。有研究表明，光照透过具有散射功能的覆盖材料，在温室内部形成散射光，使得作物中部叶片截获了更多的光照，促进了光合作用，从而获得较高的果实产量[7]；另外散射光对温室内小气候环境的改变也可影响黄瓜的生长发育[3]，因此散射光对黄瓜的增产机理仍需进一步的试验验证。

致谢：感谢博禄贸易(上海)有限公司对本研究的资助!

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(编辑：马荣博)

收稿日期：2016-03-28 修回日期：2016-05-11

作者简介：范冰琳(1992-)，女(汉)，山东菏泽人，硕士研究生，研究方向：设施园艺 *通讯作者：曲英华，教授，硕士生导师。Tel:13522485916；E-mail: qyinghua@cau.edu.cn

基金项目：国际合作项目-散射光薄膜日光温室适用性研究；现代农业产业技术体系建设专项(CARS-25)

中图分类号：S626.5

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)09-0633-06

Preliminary research on growth of cucumber under the diffuse light film

Fan Binglin, Zhao Shumei, Sun Shijing, Qu Yinghua*, Zhou Qing, Wang Pingzhi

(CollegeofWaterResourcesandCivilEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China)

Abstract:[Objective]In order to explore the applicability of the diffuse light film in China Solar Greenhouse, cucumber seedling and cultivation experiments were carried out. [Methods]With the cucumber cultivar ‘Zhongnong 16’ as material, the growth characteristics of greenhouse cucumber were analyzed by comparing the diffuse light film with the same type of ordinary film. [Results]The results showed that cucumber seedling index could be significantly increased 27.31% under the cover of diffuse light film B3.6 (haze 36.2%); Cucumber leaf number, leaf area and ground / underground fresh weight were significantly higher than the compared group after planting. Cucumber female flowering node reduced 1.13 and flowering time was 1.53 days in advance, eventually cucumber obtained 17.72% yield increase under the cover of diffuse light film B4.2 (haze 39.65%). [Conclusion]The preliminary results indicated that the diffuse light was conducive to the growth and development of cucumber, and the diffuse light film has a good prospect in cucumber cultivation in China Solar Greenhouse.

Key words:Diffuse light film; Cucumber; Chinese Solar Greenhouse; Growth and development