熊 韜，胡國(guó)智，吳海波，馮炯鑫

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜研究中心，新疆 烏魯木齊 830091)

西瓜(Citrulluslanatus)屬葫蘆科，西瓜屬，為一年生蔓性草本植物，作為一種重要的園藝作物，栽培區(qū)域廣泛分布于世界各地，在世界瓜果生產(chǎn)中占有極其重要的位置[1]。我國(guó)是西瓜生產(chǎn)與消費(fèi)第一大國(guó)，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的70%，長(zhǎng)期穩(wěn)居世界第1位[1]。西瓜為喜光植物，整個(gè)生育期都需要充足的光照強(qiáng)度和時(shí)數(shù)，其光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)分別為80 000 lx，4 000 lx[2～4]。在光線充足的環(huán)境下，西瓜植株的長(zhǎng)勢(shì)旺盛，葉片肥厚，抗病能力強(qiáng)，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)，產(chǎn)量高。而光線條件差，則易導(dǎo)致莖桿細(xì)弱，節(jié)間伸長(zhǎng)，植株徒長(zhǎng)，不利于其生長(zhǎng)發(fā)育[5]。

近年來西瓜保護(hù)地栽培蓬勃發(fā)展，但在設(shè)施反季節(jié)栽培和西瓜春提早—秋延晚實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)遇到連續(xù)陰天等弱光氣候條件，不利于植株正常生長(zhǎng)和果實(shí)發(fā)育。因此，研究不同光照水平對(duì)西瓜生長(zhǎng)發(fā)育的影響具有重要意義。

郭尚[6]等的研究發(fā)現(xiàn)，西瓜葉片在50% 光照水平下，會(huì)出現(xiàn)輕度的“午睡” 現(xiàn)象，自然光處理葉片不會(huì)出現(xiàn)“午睡”現(xiàn)象。王學(xué)梅[7]等通過試驗(yàn)，獲得了西瓜在連續(xù)弱光條件下果實(shí)發(fā)育與正常光照條件下的差別，認(rèn)為光照也是影響西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。王宇楠[8]等研究得出，西瓜果實(shí)生長(zhǎng)初期遇到弱光對(duì)果實(shí)鮮重影響最大。以上研究多以光照對(duì)西瓜果實(shí)發(fā)育及品質(zhì)影響的為主。

光作為植物所需的自然資源，對(duì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育、植株形態(tài)構(gòu)成和果實(shí)形成等方面有非常重要的影響[9]。國(guó)內(nèi)外有關(guān)弱光對(duì)西紅柿、番茄等蔬菜影響的研究較多，但有關(guān)弱光影響西瓜生長(zhǎng)發(fā)育方面研究的報(bào)道較少[10]。因此，在日光溫室栽培條件中，通過設(shè)置不同的光照強(qiáng)度，探究弱光條件下西瓜植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)及發(fā)育狀態(tài)的變化情況，為設(shè)施栽培條件下西瓜的光照管理措施提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)條件與材料

試驗(yàn)于2017年3-6月在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜研究中心推廣示范基地(東經(jīng)89°6′6″，北緯42°57′43″)進(jìn)行，該科研基地位于吐魯番市高昌區(qū)亞爾鎮(zhèn)鐵日克其村，當(dāng)?shù)貧夂蚋珊瞪儆?，年降水量約17 mm，蒸發(fā)量為2 983.5 mm。供試溫室為磚混墻面，拱形鋼架結(jié)構(gòu)，溫室長(zhǎng)度為90 m，寬度為9.5 m。

供試西瓜品種早佳(8424)是由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜研究中心提供。該品種整個(gè)生長(zhǎng)周期長(zhǎng)勢(shì)穩(wěn)健，極易座果，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良，適宜作設(shè)施栽培和露地栽培。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2017年3月20日經(jīng)催芽后播種，采用營(yíng)養(yǎng)缽育苗。4月3日定植在溫室，采用膜下雙毛管滴灌和試驗(yàn)小區(qū)栽培形式，株行距為45 cm×85 cm。所有小區(qū)統(tǒng)一按照常規(guī)方法進(jìn)行田間管理。試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理：處理一為溫室內(nèi)全光照 (CK)，處理二為溫室內(nèi)全光照的55% (L2)，處理三為溫室內(nèi)全光照的32% (L3)。遮光方式以采用搭竹架作為支撐，在植株上方覆蓋單層遮蔭網(wǎng)和雙層白色防蟲網(wǎng)(80目)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)處理3次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)面積為40.5 m2。

1.3 樣品的采集處理與測(cè)定

1.3.1 植株不同部位葉片SPAD值的測(cè)定方法

各小區(qū)挑選3株長(zhǎng)勢(shì)及發(fā)育水平相似的植株進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，選取植株上部(第15節(jié))、中部(第10節(jié))、下部(第5節(jié))的葉片進(jìn)行SPAD值測(cè)定。使用KONICA MINOLTA公司生產(chǎn)的手持式SPAD-502Plus葉綠素儀，分別對(duì)葉片不同部位測(cè)取5次，將5次測(cè)量的平均值作為每片葉的SPAD值，測(cè)定時(shí)為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，注意避開葉脈。

1.3.2 莖粗和節(jié)間長(zhǎng)度測(cè)定 當(dāng)西瓜幼苗長(zhǎng)出三片真葉時(shí)，開始采取遮光處理，待處理7 d 后，各小區(qū)根據(jù)生長(zhǎng)情況選取3株生長(zhǎng)勢(shì)相近的植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，從幼苗期開始至開花期每隔5d 對(duì)莖粗和株高進(jìn)行測(cè)量記錄，共測(cè)定7次。株高用卷尺測(cè)量生長(zhǎng)點(diǎn)到子葉的垂直距離，莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量西瓜主蔓第7～8莖節(jié)處[11]。

1.3.3 干物質(zhì)積累量測(cè)定 干物質(zhì)測(cè)定采用烘干稱重法。在西瓜五個(gè)生育期進(jìn)行采樣，每次采完整植株5棵，用電子天平稱量并記錄鮮重，然后將鮮樣置于105℃的烘箱中殺青30 min，然后降溫至75℃的條件下烘干至恒重，分別測(cè)定記錄其干重。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0、Excel 2007數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照強(qiáng)度對(duì)西瓜植株不同部位葉片SPAD值的影響

圖1 光照強(qiáng)度對(duì)西瓜三個(gè)部位葉片SPAD值的影響

葉綠素是高等植物含有的一類綠色色素，是進(jìn)行光合作用的主要色素。通常情況下可直觀的根據(jù)葉綠素水平的高低來衡量植物的光合能力及判斷植株的生長(zhǎng)狀態(tài)。葉綠素的合成及含量與植物所處的環(huán)境條件息息相關(guān)[12]。前人在薄皮甜瓜[13]、棉花[14]、小麥[15]上的研究表明，葉片SPAD值與其葉綠素含量相關(guān)性極其顯著。通過對(duì)西瓜植株上、中、下三個(gè)部位葉片SPAD值的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，遮光處理顯著降低了L2、L3處理三個(gè)部位葉片的SPAD值水平，與CK相比，分別降低了15.3%、10.2%、21.2%和23.6%、21.5%、25.5%。

由此可見，持續(xù)的弱光條件不利于葉片光合色素的合成，使葉綠素含量出現(xiàn)減少，從而將直接降低葉片的進(jìn)行光合作用的能力，導(dǎo)致后期植株生長(zhǎng)發(fā)育受到不利影響。

2.2 不同光照強(qiáng)度對(duì)西瓜植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響

圖2 不同光照強(qiáng)度下西瓜株高的變化

圖3 不同光照強(qiáng)度下西瓜莖粗的變化

植株的形態(tài)特性是植物整個(gè)生長(zhǎng)周期中具有代表性和說服力的指標(biāo)。圖2表明，2個(gè)光照處理的株高均>CK，并且2個(gè)光照處理間的株高也存在差異，在整個(gè)處理期間，L3處理株高均>L2處理。最后1次測(cè)量株高時(shí)，L2處理和L3處理的株高分別為92.3 cm 和71.9 cm，分別比CK處

理高33%和10.3%，這表明西瓜在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)這一階段出現(xiàn)莖稈徒長(zhǎng)的現(xiàn)象與長(zhǎng)期、持續(xù)性的弱光環(huán)境有著重要的因果關(guān)系；L2處理的植株在生長(zhǎng)初期表現(xiàn)出徒長(zhǎng)趨勢(shì)，但在生長(zhǎng)后期株高增加速度開始放緩，逐漸與自然光照條件下植株的株高相近。

圖3中，各遮光處理的莖粗都隨著植株生育期的進(jìn)行在逐漸的增加，4月20日之后，各處理間的莖粗開始出現(xiàn)明顯的差異。兩個(gè)光照處理莖粗的增量均顯著低于CK處理，5月20日測(cè)量各處理莖粗的結(jié)果中，L3處理的莖粗比CK處理低69%；L2處理的莖粗明顯>L3處理，但

2.3 不同光照強(qiáng)度對(duì)西瓜光和產(chǎn)量積累的影響

圖4 各處理生物產(chǎn)量積累分配情況

植物的整個(gè)生育期的生物產(chǎn)量與其生長(zhǎng)狀況存在著非常密切的聯(lián)系。由圖4可知，光照強(qiáng)度對(duì)西瓜植株光和產(chǎn)量積累有顯著的影響，兩個(gè)光照處理與對(duì)照的鮮重和干重差異極顯著(P<0.05)，比對(duì)照的葉鮮重分別下降19.8%、26.3%，葉干重分別下降38.3%、52.5%，莖鮮重和莖干重的下降幅度都已超過了40%，分別達(dá)到40.1%、52.6%%和53%、62%，根鮮重和根干重降幅比例最大，分別達(dá)到45.6%、53.1%和57.6%、63.7%。這表明，光照強(qiáng)度的降低進(jìn)一步減小了總輻射量，造成作物同化CO2的含量隨之降低，從而引起植株各器官的光合生產(chǎn)量不斷下降。由此可見，光照不足是影響西瓜生長(zhǎng)發(fā)育的一個(gè)重要因素。

3 結(jié)論與討論

植物光合生產(chǎn)所需要的能量主要由光照提供，光照環(huán)境對(duì)其各階段的生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)有非常重要的影響。光照通過改變作物外部的生長(zhǎng)環(huán)境，影響其光合作用 、對(duì)水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用、吸收及再分配等一系列生理過程，影響作物的后期經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 。蔡昆爭(zhēng)等[16]認(rèn)為遮蔭影響了水稻分蘗數(shù)和有效穗數(shù)，降低了干物質(zhì)累積速率和葉面積指數(shù)，最終造成根系活力和密度的降低，導(dǎo)致成熟期受到推遲。王洋等[17]通過對(duì)不同玉米品種進(jìn)行持續(xù)遮蔭處理研究得出，降低光照強(qiáng)度，極易導(dǎo)致玉米根、莖、葉、穗等器官內(nèi)的干物質(zhì)積累量出現(xiàn)不同程度的下降，同時(shí)縮小了莖基直徑，推遲了開花日期，最終對(duì)行粒數(shù)和千粒重這兩個(gè)產(chǎn)量指標(biāo)產(chǎn)生不利影響。

通常情況下，植物在輕度遮光環(huán)境中通過對(duì)植株形態(tài)和生長(zhǎng)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，如增加株高和葉面積，在水平空間上調(diào)整葉平面的方向等方式適應(yīng)弱光、遮光環(huán)境；如弱光程度嚴(yán)重，會(huì)嚴(yán)重阻礙植株生長(zhǎng)發(fā)育，主要表現(xiàn)為葉片黃化、植株莖桿瘦弱甚至死亡[18,19]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，持續(xù)弱光環(huán)境致使西瓜植株逐漸出現(xiàn)徒長(zhǎng)現(xiàn)象，兩種光照處理植株的株高均>正常光照 ( CK) ，而莖粗均<正常光照 ( CK) 。弱光下的植株只能通過增加株高，調(diào)整長(zhǎng)勢(shì)的方式找尋更有效的光合面積，容易造成植株?duì)I養(yǎng)物質(zhì)的浪費(fèi)，尤其不利于后期植株開花、授粉、坐果，特別在花期授粉時(shí)易出現(xiàn)雌花粘液減少、雄花花粉質(zhì)量下降，花器發(fā)育不良，極易導(dǎo)致果實(shí)出現(xiàn)“歪瓜”和“化瓜”的現(xiàn)象[20]。

光是葉綠素形成的重要因子，光照不足會(huì)影響葉片中的葉綠素含量，從而降低光合作用強(qiáng)度。本研究結(jié)果表明，遮光環(huán)境顯著降低了L2、L3處理的三個(gè)部位葉片SPAD值水平，與CK相比，分別降低了15.3%、10.2%、21.2%和23.6%、21.5%、25.5%，并且遮光強(qiáng)度越高，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，葉綠素含量越低，這與前人在其他植物上研究分析得出的結(jié)論相近，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于受到光照水平降低的影響，合成葉綠素所需的物質(zhì)成分的量逐漸減少，從而引起葉片“失綠”和“褪綠”[21]。

前人研究表明，光照強(qiáng)度的減弱會(huì)影響作物的光合產(chǎn)量的分配，進(jìn)而影響作物后期的栽培生產(chǎn)[22]。本研究中，遮光處理后，西瓜的各器官莖桿、葉片、根系的干鮮重都出現(xiàn)明顯下降，其中根系下降的幅度最大，分別比CK低57.6%、63.7%。說明光照強(qiáng)度的降低進(jìn)一步減小了總輻射量，導(dǎo)致植株各器官的光合生產(chǎn)量出現(xiàn)了不同程度的下降。

綜上所述，在春秋季日光溫室光照強(qiáng)度較弱的栽培環(huán)境下，弱光耐受性低的西瓜品系，往往會(huì)產(chǎn)生較重弱光脅迫的反應(yīng)。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，為避免弱光環(huán)境對(duì)西瓜植株生長(zhǎng)造成脅迫，應(yīng)合理安排播種和定植日期，確定適宜的栽培密度，或者通過對(duì)植株進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼φ{(diào)節(jié)，提高植株功能葉片的受光面積和強(qiáng)度，保證西瓜獲得足夠的光照輻射量，從而促進(jìn)西瓜能正常生長(zhǎng)發(fā)育。