不同光质LED补光对甜瓜果实生长发育及品质的影响

孙天宇，于锡宏，蒋欣梅

（东北农业大学农业部东北地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室，哈尔滨，150030）

不同光质LED补光对甜瓜果实生长发育及品质的影响

孙天宇，于锡宏，蒋欣梅

（东北农业大学农业部东北地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室，哈尔滨，150030）

研究3种不同LED灯（红光、蓝光、红蓝光）对薄皮甜瓜玉美人生长发育及果实品质的影响。试验结果表明，甜瓜单果质量、横径、纵径，处理组均高于对照组，依次为红蓝光、蓝光、红光、对照组。在同一补光时间下，对照组硬度始终高于处理组，处理10 d内，硬度依次为：对照组、红光、红蓝光、蓝光；10 d以上依次为：对照组、蓝光、红光、红蓝光。随时间的增加，果实中可溶性固形物及果糖、葡萄糖和蔗糖含量逐渐升高，处理组始终大于对照组；L值、b值逐渐增大，且处理组始终大于对照组；a值在处理10 d时达到峰值，10 d后逐渐下降；VC含量红蓝光处理始终大于其他处理。

甜瓜；品质；补光；LED

LED作为第四代新型照明光源，是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光，具有光电转换效率高、节能环保、寿命长、安全可靠、冷却负荷低、体积小、质量轻、光质与光量可调节、易于分散或组合控制等许多重要特点[1]。随着设施农业的快速发展，研究不同光质LED光源对园艺作物生长发育、物质代谢和形态建成的影响已成为热点，温室补光已成为设施园艺生产的一项关键技术[2]。

甜瓜（Cucumis melovar.makuwaMakino）为葫芦科甜瓜属一年生蔓性草本植物，在世界各地均有栽培[3，4]。甜瓜因其栽培周期短、效益高，是致富效果显著的经济作物，具有较大的市场潜力。甜瓜是喜光类作物，对光照及光质有很高的要求。然而，温室设施覆盖材料遮蔽和过滤作用导致设施内部光照不足，光质不纯，特别是温室早春育苗阶段会影响甜瓜品质和产量。大量研究表明，通过对设施蔬菜幼苗（包括番茄、黄瓜、白菜、生菜等）补光，能显著提高作物品质及产量。但是甜瓜在这方面研究较少，而提高甜瓜果实品质及产量是重中之重，因此，通过采取补光措施提高甜瓜果实品质具有重要意义。本试验用不同光质LED灯对甜瓜进行处理，研究补光对甜瓜果实营养品质的影响，旨在为甜瓜科学化生产栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为薄皮甜瓜玉美人，购自哈尔滨亚奇种子有限公司。3种LED光源，分别为红光，蓝光，红蓝组合光（红蓝比为6∶1），红光和蓝光波长分别为630 nm和460 nm，每个补光灯长1.2 m、36 W，购自广东佛山。

1.2 试验方法

试验于2015年12月至2016年7月在东北农业大学园艺试验站19号日光温室内栽培，2015年12月5日采用50孔穴盘进行播种，栽培方式为槽栽，每槽栽植2行，株行距30 cm×30 cm，雌花开花当日上午用氯吡脲喷花，并挂牌标记开花日期。单秆整枝，在10节以上连续留瓜，10节以下侧枝全部打掉，每株留瓜3～4个，肥水正常田间管理。

1.3 试验处理与测定项目

划分12个小区，包括对照共4个处理，各3次重复。甜瓜开花后10 d开始补光，补光时间为6：00～10：00和16：00～20：00 2个时间段，分别在甜瓜补光5、10、15、20 d后取样，随机选取节位相近的果实，并满足无病虫害、无机械损伤、果形端正、大小均一等条件，用无菌水冲洗干净，擦干后称重。

表1 不同LED补光对甜瓜果实性状的影响

可溶性固形物含量测定：采用手持折光仪（DBR45）对甜瓜果肉及瓜瓤可溶性固形物含量进行测定。将瓜去皮，按四分法将果实切开，用4层纱布滤取瓜瓤汁、果肉汁，分别选取3个瓜测定，重复3次[24]。

果实硬度测定：采用FHM-1型果实硬度计（底部直径为12 mm）对甜瓜果实硬度进行测定.沿果实赤道部分均匀选取6个点测定硬度，记录数值，选取3个瓜测定，重复3次。

果皮色度测定：对甜瓜果实进行色度测定。使用色彩色差仪（CR-400，日本）沿果实赤道部分均匀选取6个点测定色度（L*值，a*值，b*值），选取3个瓜测定，重复3次。

可溶性糖含量的测定：取样品果实1 g放入试管，加入80%乙醇浸没样品约1 cm，80℃水浴1 h冷却后封存。测定前倒出提取液，再向试管中加入80%乙醇浸没样品约1 cm，80℃水浴1 h，如此反复提取2次，合并提取液，转入蒸发皿中蒸干，之后用1 mL超纯水溶解，上清液经0.45 μm滤膜过滤后进液相（HPLC）测定。测定方法及色谱条件为:Waters 600E高效液相色谱，氨基柱，柱温35℃，2410示差折光检测器，流动相比例为80%乙腈∶20%超纯水，流速为1.0 mL/min。糖的标样为果糖、葡萄糖、蔗糖，均购自Sigma公司。根据保留时间的不同来区分不同糖，并用Waters Millennium软件控制及数据处理。

1.4 试验数据处理方法

采用田间试验与室内试验分析相结合的方法。原始数据通过Excel软件等进行初步整理，数据显著性差异通过SPSS 19.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同LED补光处理对甜瓜果实性状的影响

从表1可以看出，红光、蓝光、红蓝光处理下的单果质量高于对照组，其中红蓝光处理下的单果质量最大，比对照高出30 g左右，其次是蓝光和红光。横、纵径比较中，处理组相比对照组较高，但差异不显著。其中红蓝光处理最大，其次为蓝光和红光。

2.2 不同LED补光处理对甜瓜硬度差异的影响

由表2可知，随补光时间的增加，各处理硬度总体呈现先增高后降低的趋势，在补光10 d时达到峰值。在同一补光时间下，3种光质处理下的果实硬度显著低于对照，但各处理之间差异并不显著。补光20 d时，各处理果实硬度最低，其中在红蓝光处理下的果实硬度最低。由此推断出，补光对甜瓜果实硬度的影响显著，有助于甜瓜果实成熟，使甜瓜变软，处理效果好坏依次为：红蓝、红、蓝。

表2 不同LED补光对甜瓜硬度的影响

2.3 不同LED补光处理对甜瓜可溶性固形物含量的影响

由表3可以看出，随补光时间增加，各处理甜瓜果实可溶性固形物总体呈现递增的趋势，在补光时间达到10 d以后，红蓝处理可溶性固形物含量已经显著大于其他3个处理；补光时间为20 d时，处理组可溶性固形物含量显著高于对照，其中红蓝光处理的可溶性固形物含量最高，达到9.7%，红光8.5%、蓝光8.2%。因此可以推断，LED补光有利于甜瓜可溶性固形物含量的积累，其中，红蓝光最为显著，其次是红光、蓝光。

表3 不同LED补光对甜瓜可溶性固形物的影响

2.4 不同LED补光处理对甜瓜色度差异的影响

由表4可知，各处理L值和b值均随补光时间增加而提高。补光10 d以后，各处理L值显著高于对照，且红蓝光处理L值显著高于其他处理；在补光15、20 d时，3种光质处理L值并无显著差异。补光5 d以后，各处理b值都高于对照，其中在补光20 d时，红蓝处理b值要显著高于其它处理，而红、蓝处理无显著差异。可以判断，LED补光对于改善甜瓜色度L值和b值有显著效果，即能促进甜瓜果实富有光泽，且红蓝光效果最为明显。随补光时间递增，各处理甜瓜果实a值总体呈现先增加后降低的趋势，在补光10 d达到峰值，补光10 d以后，各处理a值均低于对照，其中蓝光处理显著低于对照，在补光20 d时最低。由此判断，甜瓜果实成熟过程中，L ED补光能有效改变色度a值，使果皮颜色偏红，其中蓝光效果最为明显，其次是红蓝、红。

表4 不同LED补光对甜瓜色度的影响

2.5 不同LED补光处理对甜瓜糖含量差异的影响

由表5～7可得出，随补光时间递增，各处理甜瓜果实糖含量均呈现逐渐增加的趋势。补光5 d时，各处理果糖、葡萄糖含量无显著差异，从第10天起，红蓝光处理的甜瓜样品果糖与葡萄糖含量逐渐高于其他3个处理，补光20 d时，红蓝光处理果糖、葡萄糖含量显著高于其他处理，最大相差分别可达20.00、25.00 mg/g。由此可以得出，相对其他2种光质，红蓝光对提高甜瓜果糖、葡萄糖含量具有显著效果。在蔗糖含量差异比较中，处理0～15 d时，检测蔗糖含量为0。当处理15 d时，红蓝光处理的甜瓜果实蔗糖含量最高，为28.00 mg/g，红、蓝光处理差异不明显，为22.00 mg/g左右，对照为20.00 mg/g左右；处理20 d时，各处理果实蔗糖含量显著高于对照，其中红蓝光处理最为显著，其次是红光和蓝光。因此，相对其他2种光质，红蓝光对提高甜瓜蔗糖含量效果更为显著。

表5 不同LED补光对甜瓜果糖含量的影响

表6 不同LED补光对甜瓜葡萄糖含量的影响

2.6 不同LED补光处理对甜瓜VC含量的影响

由表8可知，随着补光时间的增加，各处理甜瓜果实VC含量也相应提高。补光5 d时，各处理差异不显著，补光10 d时，红蓝光处理甜瓜果实VC含量显著高于其他处理，而红光、蓝光，对照之间并无显著差异；补光15 d以后，各处理VC含量都高于对照，其中红蓝光处理效果最为显著。由此推断，相对其他2种光质，红蓝光对于提高甜瓜VC含量效果更为显著。

表7 不同LED补光对甜瓜蔗糖含量的影响

表8 不同LED补光对甜瓜VC含量的影响

3 结论

从试验结果可以得出，红蓝组合光对于提高甜瓜的产量及硬度、可溶性固形物、色度、糖、VC等品质指标效果要优于红光和蓝光。因此利用好红蓝光质对于甜瓜在各个生长阶段的生长具有非常重要的意义。在硬度、糖含量（果糖、葡萄糖、蔗糖）、VC含量等方面的差异较显著，在产量、可溶性固形物、色度（L值、a值、b值）等方面差异不显著。硬度指标呈现出先增加后减小的趋势；而其他各项指标均呈逐渐增加的趋势。即使在试验前期对照指标优于处理，但由于处理时间的增加，处理的品质指标逐渐优于对照，与处理时间呈正相关。因此LED光质对于提高甜瓜品质具有显著的作用，为今后的相关开发提供了宝贵的试验基础。

[1]郝东川，司雨．LED灯对设施栽培瓜果类蔬菜产量的影响[J]．长江蔬菜，2012（18）：58-60．

[2]曲溪，叶方铭，宋杰琼，等．LED灯在植物补光领域的效用探究[J]．灯与照明，2008，32（2）：41-45．

[3]李承志，廉世勋，张华京，等．光合仿生农膜的作物栽培试验[J]．湖南农业科学，2001，18（5）：22-23．

[4]杨其长，张成波.植物工厂概论[M].北京：中国农业科学技术出版社，2005.

Effect of Different LED Lights on Fruit Growth,Development and Quality of Melon

SUN Tianyu,YU Xihong,JIANG Xinmei

(Northeast Agricultural University,Key Laboratory Biology and Genetic improvement of horticultural crops(northeast region),Ministry of agriculture,Harbin 150030)

The effects of 3 different LED lights(red light,blue light and red-blue light)on the growth and fruit quality of Yumeiren were studied.The results showed that the melon single fruit quality,transverse stem,longitudinal stem of the treatment group were higher than those of the control group,and the descending order was red-blue light,blue light,red light,control group.Under the same light condition,hardness of treatment group was always lower than that of control group,and the descending order was control group,red light,red-blue light,blue light within processing 10 days,while the descending order was control group,blue light,red light,red-blue light when the processing time was more than 10 days.As time goes,soluble solids and the contents of fructose,glucose and sucrose in fruit gradually increased,and these in treatment group were higher than those of control group all the time.In addition,L-value andb-value increased,and these of treatment group were always greater than those of control group.a-value reached peak when processed 10 days and decreased after being processed over 10 days.Vitamin C content of melon under red-blue light treatment was always greater than those of the others.

Melon;Quality;Fill light;LED

S652

A

1001-3547（2017）20-0072-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2017.20.027

国家大宗蔬菜产业技术体系专项（CARS-25-C-08）；黑龙江省经济作物现代农业产业技术协同创新体系项目

孙天宇（1993－），男，硕士在读，专业为蔬菜学，E-mail：904245396@qq.com

蒋欣梅，通讯作者，E-mail：jxm0317@163.com

2017-07-26