補(bǔ)光光強(qiáng)和補(bǔ)光時(shí)間對(duì)黃瓜植株生長和果實(shí)品質(zhì)的影響

李若嬋　高瑀杰　寇龍龍　曹曉陽　趙鑫庚　苗妍秀　侯雷平

摘要：為實(shí)現(xiàn)冬季設(shè)施黃瓜高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，本試驗(yàn)以黃瓜品種改良21-10為試材，設(shè)置對(duì)照（CK）、40μmol·m-2·s-1補(bǔ)光4h（T1）、80μmol·m-2·s-1補(bǔ)光4h（T2）、40μmol·m-2·s-1補(bǔ)光8h（T3）和80μmol·m-2·s-1補(bǔ)光8h（T4）共5個(gè)處理，研究不同補(bǔ)光光強(qiáng)和補(bǔ)光時(shí)間對(duì)黃瓜植株生長、果實(shí)品質(zhì)和礦質(zhì)元素積累的影響。結(jié)果表明，與CK相比，T1和T4處理雖然顯著增加黃瓜株高和果實(shí)縱徑、K含量，然而顯著降低果實(shí)Vc含量；T2和T3處理顯著增加黃瓜株高、最大葉面積、果實(shí)單果重、果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑和果實(shí)K、Ca，Mn含量，同時(shí)T2處理還顯著增加黃瓜果實(shí)中可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和蔗糖含量。隸屬函數(shù)分析表明，T2處理黃瓜生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)值最高。綜上表明，80μmol·m-2·s-1補(bǔ)光4h（T2）最有利于黃瓜生長發(fā)育和果實(shí)優(yōu)良品質(zhì)的形成。

關(guān)鍵詞：黃瓜；補(bǔ)光光強(qiáng)：補(bǔ)光時(shí)間；果實(shí)品質(zhì)；礦質(zhì)元素積累

中圖分類號(hào)：S642.201 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2024）03-0043-05

近年來，設(shè)施蔬菜栽培已經(jīng)成為我國園藝產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。然而我國北方地區(qū)冬季常見的持續(xù)霧霾天氣和防寒保溫措施會(huì)造成日光溫室內(nèi)光強(qiáng)降低、光周期縮短，從而導(dǎo)致蔬菜生長發(fā)育不良和品質(zhì)下降。因此，弱光短日照環(huán)境已經(jīng)成為制約冬季設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的重要因素。

光強(qiáng)是影響植物植株形態(tài)建成、光合作用和營養(yǎng)物質(zhì)積累的重要光環(huán)境因素。光強(qiáng)越高，植物吸收的光能越多，干物質(zhì)積累量越大，反之光強(qiáng)過低，植物生長緩慢甚至停滯。丁娟娟等研究發(fā)現(xiàn)，隨光強(qiáng)增高，不結(jié)球小白菜莖粗、葉片數(shù)、葉面積均顯著增加。劉杰等研究發(fā)現(xiàn)生菜生長的各時(shí)期內(nèi)增高光強(qiáng)均顯著增加葉面積。Mikulic-Petkovsek等研究發(fā)現(xiàn)，隨光強(qiáng)增加，野生藍(lán)莓果實(shí)的糖酸比顯著提高。Song等研究發(fā)現(xiàn)，增高光強(qiáng)能顯著增加生菜中Vc、可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量，提高生菜品質(zhì)。

光周期對(duì)植物的生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)形成有重要影響。光周期的改變會(huì)直接影響植物的光合效率和碳水化合物的分配。前人研究表明，補(bǔ)光4h顯著增加水稻的壯苗指數(shù)，且對(duì)產(chǎn)量也有促進(jìn)作用。李海云等研究發(fā)現(xiàn)，延長光照時(shí)間顯著增加黃瓜幼苗的莖粗和根冠比，有助于黃瓜植株生長。Shen等研究表明，隨著光照時(shí)間的延長，葉用萵苣中粗纖維、可溶性糖和Vc含量顯著升高。

以上看出，先前研究主要集中在補(bǔ)光時(shí)間和光強(qiáng)各自對(duì)植物生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)的影響上，關(guān)于兩者互作方面的研究還有待深入。黃瓜（Cucumis sativus L.）是葫蘆科黃瓜屬一年生草本植物，是我國設(shè)施蔬菜栽培中重要的園藝作物。黃瓜果實(shí)營養(yǎng)豐富，富含糖類、蛋白質(zhì)、Vc等營養(yǎng)成分。設(shè)施黃瓜冬季栽培中的弱光短日照條件嚴(yán)重影響黃瓜生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)，因此，本試驗(yàn)以黃瓜品種改良21-10為試材，研究不同補(bǔ)光光強(qiáng)和時(shí)間對(duì)黃瓜植株生長、果實(shí)品質(zhì)和礦質(zhì)元素含量的影響，以期為冬季設(shè)施黃瓜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試黃瓜砧木品種為金媽媽1949，接穗為改良21-10。補(bǔ)光燈為T8 LED燈管，佛山電器照明有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與管理

黃瓜幼苗長至三葉一心時(shí)定植到日光溫室，定植密度5.2株／m2。黃瓜進(jìn)入結(jié)果期時(shí)進(jìn)行補(bǔ)光，共設(shè)置5個(gè)處理，分別是不補(bǔ)光（CK）、40μmol·m-2·s-1補(bǔ)光4h（T1）、80μmol·m-2·s-1補(bǔ)光4h（T2）、40μmol·m-2·s-1補(bǔ)光8h（T3）和80μmol·m-2·s-1補(bǔ)光8h（T4）。各處理之間用黑色遮光布隔開。光強(qiáng)為補(bǔ)光燈垂直下方黃瓜植株最高葉片測(cè)得的數(shù)值。補(bǔ)光時(shí)間4h為早上揭開保溫被前補(bǔ)光2h，晚上覆蓋保溫被后補(bǔ)光2h；補(bǔ)光時(shí)間8h為早上揭開保溫被前補(bǔ)光4h，晚上覆蓋保溫被后補(bǔ)光4h。小區(qū)面積：8.0m×1.2m=9.6m2。采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。

所有處理全生育期的灌水量相同，均采用水肥一體化滴灌管理。試驗(yàn)所用肥料為‘六國化工牌水溶肥，于黃瓜營養(yǎng)生長期和結(jié)瓜期施用，氮磷鉀配比分別為17：17：17和16：6：25。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 黃瓜植株生長指標(biāo)

處理第28天，每處理選取6株長勢(shì)一致的黃瓜植株測(cè)株高、莖粗、最大葉片的葉長和葉寬。最大葉面積=0.743×葉長×葉寬。

1.3.2 黃瓜果實(shí)外在品質(zhì)

處理第28天，每處理選取6個(gè)成熟黃瓜果實(shí)，使用天平稱其單果重，使用果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定果實(shí)硬度，使用直尺測(cè)量果實(shí)縱徑和橫徑。

1.3.3 黃瓜果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)

處理第28天，每處理選取6個(gè)成熟黃瓜果實(shí)，參考李合生的方法測(cè)定可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和Vc含量，采用間苯二酚光度法測(cè)果糖和蔗糖含量，采用酸堿滴定法測(cè)定有機(jī)酸含量。

1.3.4 黃瓜果實(shí)礦質(zhì)元素

處理第28天，每處理選取6個(gè)成熟黃瓜果實(shí)，烘干研磨后過300H篩。稱干樣0.2g用H2SO4-H2O2消煮法消煮，使用原子吸收光譜儀（德國耶拿NOVAA800原子吸收光譜儀）測(cè)定K、Ca、Mg、Mn、Zn含量，用鉬銻抗比色法測(cè)定P含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS 21軟件中的單因素方差分析法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用隸屬函數(shù)分析法對(duì)黃瓜植株生長和果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 補(bǔ)光光強(qiáng)和時(shí)間對(duì)黃瓜植株生長的影響

由表1可知，T1處理黃瓜植株株高和莖粗較CK分別顯著增加6.73%和44.80%：T2處理株高、莖粗和最大葉面積較CK分別增加5.90%、21.40%和14.26%，T3處理株高、莖粗和最大葉面積較CK分別增加8.91%、38.71％和26.01%，T4處理株高、莖粗和最大葉面積較CK分別增加2.29%、36.73%和19.01%，且均達(dá)顯著水平。與T1相比，T2處理莖粗顯著降低16.16%：T3處理株高、最大葉面積分別增加2.04%和14.81%，均達(dá)顯著水平：T4處理株高顯著降低4.16%。

2.2 補(bǔ)光光強(qiáng)和時(shí)間對(duì)黃瓜果實(shí)外在品質(zhì)的影響

由表2可知，與CK相比，T1處理黃瓜果實(shí)縱徑顯著增加9.50%，果實(shí)硬度顯著降低28.68%：T2處理果實(shí)單果重、橫徑和縱徑分別增加23.93%、23.59%和10.07%，均達(dá)顯著水平，果實(shí)硬度則顯著降低30.01%：T3處理果實(shí)單果重、橫徑和縱徑分別增加23.94%、25.69%和11.75％，均達(dá)顯著水平，果實(shí)硬度顯著降低14.24%：T4處理果實(shí)單果重和縱徑分別顯著增加17.11%和12.58%，果實(shí)硬度顯著降低31.16％。與T1相比，T2處理果實(shí)單果重和橫徑分別增加15.33%和11.45%，T3處理果實(shí)單果重、橫徑、果實(shí)硬度分別增加15.35%、13.32%和20.17%，均達(dá)顯著水平。

2.3 補(bǔ)光光強(qiáng)和時(shí)間對(duì)黃瓜果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響

由表3可知，與CK相比，T1處理黃瓜果實(shí)中可溶性蛋白質(zhì)含量顯著增加52.18%：T2處理可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和蔗糖含量分別增加73.92%、47.06%和86.54%，均達(dá)顯著水平。與T1相比，T2處理黃瓜Vc、可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量分別增加39.30%、14.29%和56.25%，均達(dá)顯著水平：T3處理Vc含量顯著增加23.32%：T3和T4處理可溶性蛋白質(zhì)含量分別降低41.90％和52.38%，均達(dá)顯著水平。

2.4 補(bǔ)光光強(qiáng)和時(shí)間對(duì)黃瓜果實(shí)礦質(zhì)元素含量的影響

由表4可知，與CK相比，T1處理黃瓜果實(shí)中K、P含量分別增加19.01%和22.60%，T2處理K、Ca、Mg和Mn含量分別增加23.23%、59.80%、47.33%和5.06%，T3處理K、Ca和Mn含量分別增加14.47%、181.83%和8.43%，T4處理K、Ca和Mn含量分別增加15.15%、230.28%和11.24%，均達(dá)顯著水平。與T1相比，T2處理Ca含量增加134.04%，T3處理Ca和Mn含量分別增加312.75%和6.04%，T4處理Ca、Mn含量分別增加383.70%和8.79％，P含量降低14.90％，均達(dá)顯著水平。

2.5 黃瓜植株生長發(fā)育的綜合評(píng)價(jià)

使用隸屬函數(shù)法對(duì)黃瓜植株6個(gè)生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，結(jié)果（表5）表明，T2處理的綜合評(píng)價(jià)值最高，其次為T3，T1和T4處理分處第三和第四位，CK排最后一位。

3 討論與結(jié)論

光強(qiáng)和光周期參與調(diào)控植物光形態(tài)建成、生理代謝和果實(shí)品質(zhì)形成等方面。植株生物量的變化直接反映了植物的生長狀況。文蓮蓮等研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)光顯著增加番茄幼苗的株高、莖粗和葉面積。蔣欣梅等研究發(fā)現(xiàn)，隨著光強(qiáng)的增加，蒲公英的葉長、葉片數(shù)及葉面積顯著增加。本試驗(yàn)表明，與對(duì)照（CK）相比，各補(bǔ)光處理黃瓜的株高和莖粗均顯著增加，T2、T3和T4處理黃瓜最大葉面積均顯著增加。說明增加補(bǔ)光時(shí)間和光強(qiáng)能促進(jìn)黃瓜植株生長，原因是補(bǔ)光顯著增強(qiáng)了黃瓜的光合作用，繼而促進(jìn)黃瓜的營養(yǎng)生長。

果實(shí)外在品質(zhì)如果實(shí)大小、果實(shí)硬度是衡量果實(shí)商品性的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，與CK相比，各補(bǔ)光處理黃瓜果實(shí)硬度均顯著降低，T2和T3處理果實(shí)單果重、果實(shí)橫徑和縱徑均顯著增加：與T1相比，T2和T3處理單果重和橫徑均顯著增加。這說明增加補(bǔ)光時(shí)間和光強(qiáng)增加黃瓜的果實(shí)大小，降低果實(shí)硬度，提高黃瓜果實(shí)的商品價(jià)值。這與前人研究結(jié)果基本一致，如：孔令霞研究表明隨著補(bǔ)光時(shí)長的增加，草莓單果重、果實(shí)縱徑和橫徑均呈增長趨勢(shì)：田海青等研究發(fā)現(xiàn)果實(shí)硬度會(huì)隨著光強(qiáng)的增加而降低。其原因主要是補(bǔ)光提高了黃瓜葉片的凈光合速率，促進(jìn)干物質(zhì)積累：同時(shí)，補(bǔ)光還能增加多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性，降低果實(shí)硬度。

黃瓜果實(shí)的營養(yǎng)成分含量決定了其營養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味品質(zhì)。本試驗(yàn)表明，與CK相比，T1和T2處理均顯著增加黃瓜果實(shí)中可溶性蛋白質(zhì)含量，且T2處理可溶性糖和蔗糖含量均顯著增加：與T1相比，T2和T3處理的Vc含量均顯著增加。這說明增加補(bǔ)光時(shí)間和光強(qiáng)能夠提升黃瓜果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)。這與前人研究結(jié)果基本一致：陳琦等研究表明補(bǔ)光能顯著增加黃瓜果實(shí)中可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量：李海達(dá)等22研究表明補(bǔ)光12h顯著增加櫻桃番茄果實(shí)中Vc、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和蔗糖含量：趙玉萍等研究發(fā)現(xiàn)增加光強(qiáng)能顯著提高番茄果實(shí)內(nèi)可溶性糖、Vc和氨基酸含量。其原因主要是增加補(bǔ)光時(shí)長和光強(qiáng)提升了凈光合速率，增加碳水化合物積累，且碳水化合物含量的升高為蛋白質(zhì)的合成提供了更多的碳骨架，有利于蛋白質(zhì)的形成。

光照時(shí)間延長能夠提高作物對(duì)礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收和積累。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與CK相比，T2、T3和T4處理黃瓜果實(shí)中K、Ca和Mn元素含量均顯著增加。王瑞等研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)光5h顯著增加番茄果實(shí)內(nèi)Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn元素含量。孫雄松等25研究發(fā)現(xiàn)，隨著光照時(shí)數(shù)的增加，玉米對(duì)N、P、K的吸收量大幅度提高。李海云等研究發(fā)現(xiàn)，光照時(shí)間的延長有利于黃瓜對(duì)N、P、K和Fe的吸收和積累。

綜上所述，不同補(bǔ)光光強(qiáng)和時(shí)間顯著影響黃瓜生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)形成，其中80μmol·m-2·s-1補(bǔ)光4h（T2）最有利于黃瓜生長發(fā)育和果實(shí)優(yōu)良品質(zhì)的形成。

基金項(xiàng)目：山西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（202102140601013）：山西省基礎(chǔ)研究計(jì)劃青年科學(xué)研究項(xiàng)目（20210302124242）