范冰琳，趙淑梅,孫士景，曲英華，周清，王平智

(中國農(nóng)業(yè)大學 水利與土木工程學院，北京 100083)

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散射光薄膜下黃瓜生長性狀的初步試驗研究

范冰琳，趙淑梅,孫士景，曲英華*，周清，王平智

(中國農(nóng)業(yè)大學 水利與土木工程學院，北京 100083)

摘要：[目的]探究散射光薄膜在日光溫室中的適用性，開展黃瓜育苗和栽培試驗研究。[方法]試驗以‘中農(nóng)16號’品種黃瓜為材料，對比測試了散射光薄膜和同類普通薄膜覆蓋下的溫室黃瓜生長性狀指標。[結(jié)果]在散射光薄膜B3.6(霧度36.2%)覆蓋下，黃瓜苗期壯苗指數(shù)顯著提高27.31%；在散射光薄膜B4.2(霧度39.65%)覆蓋下，黃瓜定植后的葉片數(shù)、葉面積、地上/下部鮮重均顯著高于對照組，并且雌花開花節(jié)位降低1.13個、開花時間提前1.53 d，最終獲得17.72%的增產(chǎn)。[結(jié)論]初步結(jié)果表明，散射光有利于黃瓜的生長發(fā)育，散射光薄膜在日光溫室黃瓜栽培中具有較好的應用前景。

關(guān)鍵詞：散射光薄膜；黃瓜；日光溫室；生長發(fā)育

日光溫室作為我國特有的園藝設施，近年來發(fā)展迅速，總規(guī)模約占設施園藝面積的四分之一，已經(jīng)成為我國北方地區(qū)淡季蔬菜生產(chǎn)及供應的重要保障。日光溫室之所以能在北方越冬生產(chǎn)，除了其良好的保溫蓄熱特性外，前屋面良好的透光性能也是一個重要因素，直接影響溫室內(nèi)的光熱環(huán)境。由此可見，作為透光面主要覆蓋材料的塑料薄膜，其特性在日光溫室蔬菜生產(chǎn)過程中起著舉足輕重的作用[1]。一般而言，塑料薄膜的原料及加工工藝不同，會影響透光性能，用于溫室覆蓋自然也會影響溫室的光、溫環(huán)境[2]，進而影響溫室內(nèi)作物的生長發(fā)育[3～5]，因此爭取更多的透光率以及減少室內(nèi)遮光影響，是日光溫室冬季生產(chǎn)的重要課題。散射光薄膜作為一種新型棚膜，是在PE或PVC等成膜工藝中加入特殊性狀的結(jié)晶材料，使其對光具有散射性，如果用于溫室覆蓋，理論上會減少直射光可能遇到的遮光問題，從而使設施內(nèi)光照分布更加均勻。

溫室散射光研究表明，散射光對植物生長具有一定的促進作用[6,7]，其中高冠層的水果蔬菜及小冠層觀賞植物能更好的利用散射光；散射光可以促進黃瓜和西紅柿增產(chǎn)，促進盆栽植物生長[8,9]。散射光覆蓋材料目前還主要集中在玻璃，近年來在荷蘭等地已經(jīng)開始逐漸推廣，目前我國溫室中散射光的應用還不是很多，僅有少數(shù)研究成果報道了散射光玻璃在溫室中應用可以促進番茄生長、提高產(chǎn)量[10]。日光溫室中散射光薄膜的應用和研究更少。基于這一現(xiàn)狀，本研究以黃瓜為試材，開展散射光薄膜在日光溫室中的適用性研究，通過對比試驗，探討散射光薄膜對黃瓜苗期以及定植后的生長發(fā)育影響，為散射光薄膜在我國塑料拱棚中的應用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試黃瓜(CucumissativusL.)品種為‘中農(nóng)16號’，由北京中蔬園藝良種研究開發(fā)中心提供。黃瓜采用50孔(5×10)塑料穴盤育苗，采用基質(zhì)槽定植栽培，黃瓜定植株距為35 cm，黃瓜育苗和定植時均選用混合基質(zhì)(草炭∶珍珠巖∶蛭石=3∶1∶1)。

供試薄膜為聚乙烯流滴耐老化膜，由博祿貿(mào)易(上海)有限公司提供。試驗薄膜分為普通薄膜(A3.6、A4.2)和散射光薄膜(B3.6、B4.2)。根據(jù)農(nóng)業(yè)部設施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室的實測結(jié)果，4種薄膜的基本性能指標如表1所示。

表1　試驗薄膜的基本概況

1.2試驗設計

本試驗包括黃瓜育苗試驗和定植試驗兩部分。黃瓜育苗試驗于中國農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院5樓天臺兩棟小型塑料拱棚內(nèi)進行，其中覆蓋散射光薄膜(B3.6)為試驗組，覆蓋普通薄膜(A3.6)為對照組。試驗采用50孔塑料穴盤進行育苗，每處理2盤，待出苗5 d后放置兩拱棚相同位置處，出苗15 d開始進行育苗試驗，每次隨機選取10 株，每7 d取樣一次，試驗期間不同處理薄膜下黃瓜的日常管理保持一致，試驗時間為2015年4-6月。

黃瓜定植試驗于北京通州中農(nóng)富通北京國際都市農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)進行。試驗選取兩棟相同規(guī)模(80 m×8 m)、位置相鄰的日光溫室，并按試驗要求更換薄膜，其中覆蓋散射光薄膜(B4.2)的日光溫室為試驗組，覆蓋普通薄膜(A4.2)的日光溫室為對照組。黃瓜浸種催芽后播入50孔穴盤中育苗，待三葉一心時選取生長一致的幼苗，分別移栽定植于兩棟日光溫室內(nèi)相同位置的基質(zhì)槽內(nèi)，選取種植區(qū)域中間20株為試驗對象，試驗時間為2015年8-11月。

1.3測定指標與方法

黃瓜育苗期間，測量株高、莖粗、葉面積、SPAD值、地上/下部鮮重和干重等生長指標。株高用卷尺測量根莖分割線處到生長點的距離;用游標卡尺測量子葉下1 cm處的莖粗;用卷尺測量所有葉片最長和最寬處后計算葉面積[11];用SPAD-502 (KONICA MINOLTA, Japan) 葉綠素儀避開葉脈部分測定黃瓜葉片SPAD值；將黃瓜植株從根莖處分為地上部和地下部，用清水洗去雜物并擦干，稱量地上和地下部鮮重；置于105 ℃烘箱中殺青10 min，在75 ℃下烘干至恒重后稱其干重。比葉重[12]=葉片干重/葉面積，壯苗指數(shù)=莖粗/株高×葉面積。

黃瓜定植期間，于定植后7 d開始測量株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積以及地上/下部鮮重等生長指標；株高用卷尺測量黃瓜基部到生長點的距離；其余測量方法同上；定植后14 d用開始測量黃瓜上、中、下三部分葉片SPAD值，每7 d測一次，方法同上。記錄開花時間(第一朵花花苞完全展開的時間)及開花節(jié)位(第一朵花的開花節(jié)位)，定植后25～60 d開始采摘黃瓜并統(tǒng)計產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用軟件Microsoft Excel 2007 進行試驗數(shù)據(jù)的整理和作圖，采用軟件SPSS 17.0進行單因素方差分析，在0.05的顯著性水平下對各測量指標數(shù)據(jù)進行T檢驗，圖表中不同小寫字母表示0.05水平下的顯著性差異。

2　結(jié)果與分析

2.1黃瓜苗期生長指標

不同處理下黃瓜苗期生長指標測試結(jié)果如表2、圖1所示。從表2可以看出，處理18～32 d時間內(nèi)，黃瓜株高、莖粗、地上部鮮重和干重、葉面積、壯苗指數(shù)等指標均高于對照組。其中，處理組黃瓜株高一直顯著高于對照組。葉面積、壯苗指數(shù)、地上鮮重、地上干重以及地下干重，在第18 d時，差異均不顯著；第25 d時，壯苗指數(shù)、地上鮮重、地下干重、葉面積和地上干重等指標，差異顯著。在第32 d時，葉面積和壯蘇指數(shù)仍表現(xiàn)為顯著差異。在3次取樣期間，處理組的葉面積分別為140.50 cm2、192.50 cm2、241.64 cm2，分別高出對照組5.85%、33.94%、15.82%。圖1為不同處理下黃瓜苗期的壯苗指數(shù)變化，從圖中可見，黃瓜壯苗指數(shù)隨著處理天數(shù)的增加，總體上呈先上升后緩慢下降之后又上升的趨勢。在處理天數(shù)18 d前，兩組黃瓜壯苗指數(shù)無顯著性變化，第25 d始處理組顯著高于對照組，第32 d處理組顯著高于對照組，到第40 d時，兩組仍表現(xiàn)出顯著性差異。在處理天數(shù)18～32 d時，黃瓜壯苗指數(shù)分別為3.36、3.30和2.89，分別高出對照組2.13%、22.22%和27.31%。散射光薄膜覆蓋下的溫室環(huán)境有促進黃瓜苗期生長發(fā)育的趨勢。

表2　不同處理下黃瓜苗期生長指標

圖1　不同處理下壯苗指數(shù)Fig.1　Seedling index of different treatments

2.2黃瓜定植后的生長指標

不同處理對黃瓜定植后生長性狀影響的測試結(jié)果如表3所示，圖2的比葉重數(shù)據(jù)由最后一次黃瓜破壞試驗測得。比葉重指單位葉面積葉片的干重，是衡量葉片光合作用和產(chǎn)量的生理指標，反映不同生育期光合作用制造有機物質(zhì)及其分配趨勢[13]。從表3可以看出，散射光薄膜下的黃瓜除莖粗外其他指標均顯著高于對照組(P<0.05)。處理組黃瓜葉面積、地上部鮮重、地下部鮮重分別是514.94 cm2、608.84 g、14.44 g，對照組分別是475.61 cm2、501.79 g、10.85 g，處理組分別高出對照8.27%、21.33%、33.09%，處理組比葉重平均為3.79 mg·cm-2，對照組平均為4.28 mg·cm-2，處理組比葉重低于對照組，這說明散射光薄膜處理下黃瓜葉片較厚。總體來說，散射光薄膜覆蓋下的日光溫室內(nèi)環(huán)境對黃瓜生長發(fā)育具有較明顯的促進作用。

2.3定植黃瓜葉片SPAD值

植株上部葉片SPAD值的測試結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，處理組與對照組SPAD值均呈先升后降趨勢，在定植后20 d內(nèi)，SPAD值沒有顯著性差異，平均47.50左右；定植后第25 d，SPAD值突然升高，處理組和對照組均達到最高值，分別為79.90和75.40，比第20 d高出67.80%和59.70%；

表3　不同處理下黃瓜生長指標

圖2　不同處理下比葉重Fig.2　Specific leaf weight of different treatments

圖3　不同處理下上部葉片葉綠素變化Fig.3　Chlorophyll content in upper leaves of different treatments

圖4　不同處理下中部葉片葉綠素變化Fig.4　Chlorophyll content in middle leaves of different treatments

此后再急劇降至51.50左右(第35 d)，直到第60 d，呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。定植后25 d時SPAD顯著升高可能與當時室外連續(xù)晴天，使得溫室內(nèi)光照強度處于較高水平有關(guān)。從統(tǒng)計結(jié)果來看，在定植后54 d之前，處理組與對照組沒有顯著性差異，但是到第60 d時，處理組和對照組的SPAD值分別為41.50和38.30，差異顯著。

不同處理下植株中部葉片SPAD值測試結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，中部葉片從整體上看與上部葉片有相似的趨勢，但是峰值水平以及出現(xiàn)時間不同。在第25 d之前，SPAD值低于頂部葉片，從第35 d開始，所有測試結(jié)果高于頂部葉片，其中最高峰出現(xiàn)在第45 d，處理組和對照組分別為58.90和56.10。對比處理組和對照組數(shù)據(jù)可以看出，在中部葉片位置，從定植第14 d開始，處理組的SPAD值就顯示出了高于對照組的趨勢，直至第60 d；7次取樣結(jié)果處理組分別比對照組高出0.70%、2.00%、5.90%、1.50%、5.00%、7.30%、7.50%，其中在第35 d后差異顯著。

圖5　不同處理下下部葉片葉綠素變化Fig.5　Chlorophyll content in bottom leaves of different treatments

不同處理下植株下部葉片的葉綠素含量如圖5所示。從圖5可以看出，隨著植株的生長，下部葉片SPAD值逐漸降低。在定植后第14 d，處理組顯著高于對照組；但在第20～35 d，對照組顯著高于處理組，直到第45 d以后，處理組SPAD又逐漸高于對照組，并表現(xiàn)出了顯著性差異。

2.4定植黃瓜的開花時間及開花節(jié)位

從表4可以看出，散射光薄膜覆蓋下，溫室內(nèi)黃瓜第一朵雌花開花時間提前，開花節(jié)位降低；第一朵雄花開花時間和開花節(jié)位無顯著差異。處理組雌花開花時間是定植后16 d，對照組是定植后17.53 d，處理組比對照組提前1.53 d；處理組開花節(jié)位是5.40，對照組開花節(jié)位是6.53，處理組比對照組降低1.13個節(jié)位。

表4　不同處理下黃瓜開花時間和開花節(jié)位

2.5定植黃瓜產(chǎn)量

本次試驗從10月15日開始采收，11月18日截止，分別對試驗區(qū)單行兩壟的黃瓜共36株進行產(chǎn)量統(tǒng)計，結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，處理組的黃瓜單株果數(shù)、果數(shù)、產(chǎn)量、總產(chǎn)量均高于對照組。其中在黃瓜單株果數(shù)方面，處理組是4.22個，對照組是3.56個，處理組高出18.54%；在果數(shù)方面，處理組是152個，對照組是128個，處理比對照高出18.75%；在產(chǎn)量方面，處理組是23.18 kg，對照組時19.69 kg，處理比對照高出17.72%；通過將試驗區(qū)產(chǎn)量折合成667 m2黃瓜總產(chǎn)量，可知34 d內(nèi)處理組的單茬畝產(chǎn)量為1 645.80 kg，對照組的單茬畝產(chǎn)量1398.14 kg。說明散射光薄膜對黃瓜具有良好的促增產(chǎn)效果。

表5　不同處理下黃瓜產(chǎn)量

3　結(jié)論與討論

3.1散射光環(huán)境對黃瓜苗期生長的影響

株高和莖粗是衡量植株生長勢強弱及茁壯程度的重要指標；葉片是植物光合作用的主要器官，葉面積大小直接影響植物光合作用效果[14]；在苗期作物生長發(fā)育過程中，壯苗指數(shù)被廣泛應用于衡量幼苗生長狀況[15]，簡單而直觀反映幼苗的健壯及優(yōu)良程度；而地上、地下部的鮮重和干重，則表明了植株發(fā)育過程中的物質(zhì)積累程度[16]。因此以上指標從不同側(cè)面反映了苗期生長發(fā)育狀況，而苗期的生長發(fā)育狀況直接決定著作物定植后的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

在散射光薄膜B3.6霧度(36.2%)和對照薄膜A3.6(霧度16.8%)所形成的不同光環(huán)境條件下，黃瓜苗期的株高表現(xiàn)出顯著性差異，葉面積則在后期表現(xiàn)出顯著性差異，而這些差異主要體現(xiàn)在壯苗指數(shù)上，壯苗指數(shù)在中后期差異顯著，反映了散射光對黃瓜苗的生長具有良好的促進作用。此外，由地上/下部的鮮/干重可以看出，散射光對植株地上冠層和地下根部均有良好的促進作用，有助于苗期冠層和根部的均衡發(fā)展，為定植后作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定基礎。

3.2散射光環(huán)境對黃瓜定植后生長及產(chǎn)量的影響

定植試驗薄膜為散射光薄膜B4.2(霧度39.6%)和對照薄膜A4.2(霧度24.1%)，從株高、莖粗、葉面積、葉片數(shù)、比葉重、地上/地下部鮮重等測試的生長指標來看，所有指標均是試驗組高于對照組。

株高表現(xiàn)出顯著性差異，葉片數(shù)和鮮重則表現(xiàn)出顯著性差異。表明無論是表觀性狀指標還是內(nèi)在物質(zhì)積累，散射光對黃瓜生長均表現(xiàn)出了良好的促進作用，特別是葉片數(shù)和葉面積的顯著增加，提高了植物整體光合作用效果，因此最終表現(xiàn)為比葉重以及地上、地下部鮮重的增加。

SPAD值和葉片葉綠素含量顯著相關(guān)[17]，利用葉綠素儀測定的SPAD值可間接反映作物葉片的葉綠素含量[18]，葉綠素含量則直接反映植物營養(yǎng)狀況及葉片生理活性變化，與光合作用能力密切相關(guān)[12]。通過對黃瓜植株不同部位葉片SPAD值的測定，也可反應不同生長期的葉片對散射光的響應規(guī)律。散射光對黃瓜頂部葉片SPAD值并無顯著性影響，表明在沒有遮光的條件下，散射光的促進效應并不明顯；處理組中部葉片SPAD值一直高于對照組，并在后期表現(xiàn)出顯著差異，表明散射光改善了冠層中部的光照環(huán)境，促進了光合作用；散射光對黃瓜冠層下部的促進效應在作物生長后期才逐漸顯現(xiàn)。由此可見，散射光下黃瓜中部葉片葉綠素含量衰減速度較慢，表明散射光可能具有延緩衰老、促進黃瓜后期營養(yǎng)生長的作用。

從黃瓜的開花時間和開花節(jié)位的統(tǒng)計結(jié)果來看，散射光處理下的黃瓜雌花開花時間提早、開花節(jié)位降低，表現(xiàn)出顯著性差異，表明散射光有利于黃瓜花芽分化，從而使得本次試驗中最終獲得17.72%的增產(chǎn)，該增產(chǎn)效果與李東星等[10]人有關(guān)散射光玻璃對番茄栽培的影響結(jié)果一致。

綜合以上試驗結(jié)果可知，適當?shù)纳⑸涔鈼l件可促進黃瓜苗期的生長，提高種苗的品質(zhì)；也可促進定植后黃瓜的生長發(fā)育，并具有良好的增產(chǎn)效果。根據(jù)以上初步試驗結(jié)果，建議在設施蔬菜生產(chǎn)過程中，使用散射光薄膜作為覆蓋材料，使得設施蔬菜能夠更好地利用散射光進行光合作用，從而獲得增產(chǎn)增收。

散射光薄膜覆蓋下的黃瓜之所以能夠增產(chǎn)，可能與散射光直接影響著溫室內(nèi)光照分布，使得溫室內(nèi)光照分布更加均勻有關(guān)。有研究表明，光照透過具有散射功能的覆蓋材料，在溫室內(nèi)部形成散射光，使得作物中部葉片截獲了更多的光照，促進了光合作用，從而獲得較高的果實產(chǎn)量[7]；另外散射光對溫室內(nèi)小氣候環(huán)境的改變也可影響黃瓜的生長發(fā)育[3]，因此散射光對黃瓜的增產(chǎn)機理仍需進一步的試驗驗證。

致謝：感謝博祿貿(mào)易(上海)有限公司對本研究的資助!

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(編輯：馬榮博)

收稿日期：2016-03-28 修回日期：2016-05-11

作者簡介：范冰琳(1992-)，女(漢)，山東菏澤人，碩士研究生，研究方向：設施園藝 *通訊作者：曲英華，教授，碩士生導師。Tel:13522485916；E-mail: qyinghua@cau.edu.cn

基金項目：國際合作項目-散射光薄膜日光溫室適用性研究；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設專項(CARS-25)

中圖分類號：S626.5

文獻標識碼：A

文章編號：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