补光强度对设施寡照下黄瓜产量和品质的影响

　　摘 要 黄瓜是我国设施栽培的主要作物之一。我国南方地区冬春季受持续阴雨寡照天气的影响，保护设施内弱光问题严重，对设施作物生育、产量和品质造成严重的不良影响。本试验通过搭建遮阳网设施，模拟冬春季长江中下游地区温室内的弱光、寡照，形成光照强度约50 μmol·m-2·s-1的弱光环境，采用LED灯补光，设置125、200、275、350 μmol·m-2·s-1四个光强度在黄瓜结果期进行补光处理，研究补光强度对设施寡照下黄瓜植株生长、光合、果实产量和品质的影响。结果表明，补光对设施寡照下植株生长有促进作用，茎粗、植株干重、根系活力等有显著提高;补光能显著增加黄瓜产量、改善品质，补光后黄瓜的可溶性糖、可溶性固形物、可溶性蛋白含量均有提高，有机酸含量有所降低，且补光越强果实品质越佳。与CK相比，350 μmol·m-2·s-1补光处理产量提高165.27%，效益较好，果实品质有显著改善，为本试验条件下最适的补光强度。

　　关键词 黄瓜;设施栽培;弱光;补光强度;产量;品质

　　光是植物唯一的能量来源，对植物的生长发育影响巨大，必须给予合适的光照，才能保证植株的正常生长发育。温室由于结构、覆盖材料等因素的影响，光照强度仅为露地的50%～70%[1]。我国南方地区冬春季节持续阴雨寡照天气会造成温室内作物光照时间缩短、光照强度进一步降低。寡照弱光对作物生育、产量和品质会产生严重的不利影响，已成为制约南方地区设施园艺发展的重要因素。

　　人工补光是解决冬春季设施栽培作物寡照问题的重要措施。人工补光的光源按照发光形式分为热辐射光源、气体放电光源和电致发光光源3类[2]。电致发光光源指发光二极管，即LED灯。相比其他光源，LED灯具有精确控制光谱组成、产热少、长时间保持光稳定性等优势，其补光技术在农业生产领域应用愈加广泛[3-4]。众多研究表明，LED补光可促进作物生长发育，提高产量和改善品质。吴根良等用不同LED光源照射辣椒发现，不同LED光源均能显著促进辣椒果实中可溶性蛋白含量的增加，适当的LED光源和补光时间可提高设施栽培辣椒果实的商品性和产量[5]。郝东川等应用LED灯对设施栽培瓜果类蔬菜全生育期进行补光处理发现，LED灯补光可明显提高瓜类蔬菜的主蔓雌花数，对提高蔬菜作物的着果率也有促进作用[6]。刘晓英等研究发现，菠菜应用LED补光可显著促进菠菜生长[7]。

　　黄瓜是我国设施栽培的主要作物之一。在冬春季日光温室黄瓜生产中，光照是影响日光温室黄瓜生长发育的首要环境因子[8]。有研究表明，寡照会造成黄瓜叶片光合速率降低[9]、光合产物运输减缓，引起着果率降低、畸形瓜增多、产量和品质下降[8，10-14]等问题。LED补光技术的出现为解决冬春季黄瓜生产寡照问题提供了可靠途径。目前，LED补光技术在黄瓜上的研究多集中在幼苗阶段，在结果期进行补光的研究还鲜有报道。相较于幼苗期，结果期光照对果实产量及品质的影响更大，结果期补光具有更高的经济效益。在补光强度方面，普遍认为在植物光饱和点之内，补光后的总光强越大对植物生长发育越有利，但补光强度的增高也会使种植成本升高。因此，确定寡照环境下适宜的补光强度进行补光处理，使收益最大化，是补光技术应用于实际生产过程中亟待解决的问题。本试验通过在植株上方搭建遮阳网，模拟冬春季长江中下游地区温室内的寡照环境，在黄瓜结果期采用LED灯管进行人工补光(光质为白光)，研究补光强度对设施黄瓜植株生长、光合、产量和果实品质的影响，以期为设施寡照下蔬菜优质高效生产提供技术支撑。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验材料

　　试验于2020年9—11月在南京农业大学白马基地连栋温室中进行。供试黄瓜品种为‘戴多星’，育苗基质、栽培基质均由江苏兴农基质科技有限公司提供，LED补光灯管由南京植生谱光电科技有限公司生产。

　　1.2 试验处理

　　采用桶式基质无土栽培黄瓜，当黄瓜幼苗长到两叶一心时定植于栽培桶中，每桶定植2株。肥水正常管理，控制温室环境条件，保障黄瓜正常生长。当黄瓜开花后，在植株上方搭建遮阳网，形成光照强度约50 μmol·m-2·s-1的弱光環境。进入结果期后(遮光后4 d)，在弱光环境条件下，采用LED灯管进行人工补光，光质为白光，补光时间为30 d。以不补光为空白对照(CK)，设置T1(125 μmol·m-2·s-1)、T2(200 μmol·m-2·s-1)、T3(275 μmol·m-2·s-1)、T4(350 μmol·m-2·s-1)四个光强度补光处理，每日9时开始，补光4 h。每个处理栽培13桶，不同处理间悬挂银黑色遮光布隔开，以保证各处理间互不干扰。灯管设于植株生长点正上方15 cm处，根据实际补光情况和植株生长情况进行补光高度调整。试验期间，温室内昼夜气温白天(26.7±5.4) ℃、夜间(14.5±4.5) ℃，空气相对湿度白天(69.4±14.5)%、夜间(98.6±1.3)%。补光15 d后测定黄瓜植株生长指标和生理参数，于补光后6、10、16和22 d测定收获的果实品质。

　　1.3 测定方法

　　1.3.1 生长指标

　　使用游标卡尺测量垂直于黄瓜子叶方向、子叶节下1 cm处的粗度，代表茎粗。不同处理各选取3株洗净根系，去掉根尖和上部老根，剪成2 cm长的碎段，称取0.4～0.5 g，采用氯化三苯基四氯唑(TTC)比色法测定根系活力[15]。各处理另选长势一致的植株，洗净根系，擦干，杀青后放于75 ℃烘箱中烘干至恒重，测定整株干重。

　　1.3.2 光合生理指标

　　选取各处理完全展开且叶位相同的功能叶片，采用便携式光合测定系统(Li-6400，美国)于晴天上午进行净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)等光合参数的测定。测定时叶室温度控制在(30±1) ℃，光强控制在1 000 μmol·m-2·s-1，CO2浓度为(415±10) μmol·mol-1，相对湿度为60%～70%。

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