摘 要 黃瓜是我國設施栽培的主要作物之一。我國南方地區冬春季受持續陰雨寡照天氣的影響，保護設施內弱光問題嚴重，對設施作物生育、產量和品質造成嚴重的不良影響。本試驗通過搭建遮陽網設施，模擬冬春季長江中下游地區溫室內的弱光、寡照，形成光照強度約50 μmol·m-2·s-1的弱光環境，采用LED燈補光，設置125、200、275、350 μmol·m-2·s-1四個光強度在黃瓜結果期進行補光處理，研究補光強度對設施寡照下黃瓜植株生長、光合、果實產量和品質的影響。結果表明，補光對設施寡照下植株生長有促進作用，莖粗、植株干重、根系活力等有顯著提高;補光能顯著增加黃瓜產量、改善品質，補光后黃瓜的可溶性糖、可溶性固形物、可溶性蛋白含量均有提高，有機酸含量有所降低，且補光越強果實品質越佳。與CK相比，350 μmol·m-2·s-1補光處理產量提高165.27%，效益較好，果實品質有顯著改善，為本試驗條件下最適的補光強度。
關鍵詞 黃瓜;設施栽培;弱光;補光強度;產量;品質
光是植物唯一的能量來源，對植物的生長發育影響巨大，必須給予合適的光照，才能保證植株的正常生長發育。溫室由于結構、覆蓋材料等因素的影響，光照強度僅為露地的50%～70%[1]。我國南方地區冬春季節持續陰雨寡照天氣會造成溫室內作物光照時間縮短、光照強度進一步降低。寡照弱光對作物生育、產量和品質會產生嚴重的不利影響，已成為制約南方地區設施園藝發展的重要因素。
人工補光是解決冬春季設施栽培作物寡照問題的重要措施。人工補光的光源按照發光形式分為熱輻射光源、氣體放電光源和電致發光光源3類[2]。電致發光光源指發光二極管，即LED燈。相比其他光源，LED燈具有精確控制光譜組成、產熱少、長時間保持光穩定性等優勢，其補光技術在農業生產領域應用愈加廣泛[3-4]。眾多研究表明，LED補光可促進作物生長發育，提高產量和改善品質。吳根良等用不同LED光源照射辣椒發現，不同LED光源均能顯著促進辣椒果實中可溶性蛋白含量的增加，適當的LED光源和補光時間可提高設施栽培辣椒果實的商品性和產量[5]。郝東川等應用LED燈對設施栽培瓜果類蔬菜全生育期進行補光處理發現，LED燈補光可明顯提高瓜類蔬菜的主蔓雌花數，對提高蔬菜作物的著果率也有促進作用[6]。劉曉英等研究發現，菠菜應用LED補光可顯著促進菠菜生長[7]。
黃瓜是我國設施栽培的主要作物之一。在冬春季日光溫室黃瓜生產中，光照是影響日光溫室黃瓜生長發育的首要環境因子[8]。有研究表明，寡照會造成黃瓜葉片光合速率降低[9]、光合產物運輸減緩，引起著果率降低、畸形瓜增多、產量和品質下降[8，10-14]等問題。LED補光技術的出現為解決冬春季黃瓜生產寡照問題提供了可靠途徑。目前，LED補光技術在黃瓜上的研究多集中在幼苗階段，在結果期進行補光的研究還鮮有報道。相較于幼苗期，結果期光照對果實產量及品質的影響更大，結果期補光具有更高的經濟效益。在補光強度方面，普遍認為在植物光飽和點之內，補光后的總光強越大對植物生長發育越有利，但補光強度的增高也會使種植成本升高。因此，確定寡照環境下適宜的補光強度進行補光處理，使收益最大化，是補光技術應用于實際生產過程中亟待解決的問題。本試驗通過在植株上方搭建遮陽網，模擬冬春季長江中下游地區溫室內的寡照環境，在黃瓜結果期采用LED燈管進行人工補光(光質為白光)，研究補光強度對設施黃瓜植株生長、光合、產量和果實品質的影響，以期為設施寡照下蔬菜優質高效生產提供技術支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
試驗于2020年9—11月在南京農業大學白馬基地連棟溫室中進行。供試黃瓜品種為‘戴多星’，育苗基質、栽培基質均由江蘇興農基質科技有限公司提供，LED補光燈管由南京植生譜光電科技有限公司生產。
1.2 試驗處理
采用桶式基質無土栽培黃瓜，當黃瓜幼苗長到兩葉一心時定植于栽培桶中，每桶定植2株。肥水正常管理，控制溫室環境條件，保障黃瓜正常生長。當黃瓜開花后，在植株上方搭建遮陽網，形成光照強度約50 μmol·m-2·s-1的弱光環境。進入結果期后(遮光后4 d)，在弱光環境條件下，采用LED燈管進行人工補光，光質為白光，補光時間為30 d。以不補光為空白對照(CK)，設置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)四個光強度補光處理，每日9時開始，補光4 h。每個處理栽培13桶，不同處理間懸掛銀黑色遮光布隔開，以保證各處理間互不干擾。燈管設于植株生長點正上方15 cm處，根據實際補光情況和植株生長情況進行補光高度調整。試驗期間，溫室內晝夜氣溫白天(26.7±5.4) ℃、夜間(14.5±4.5) ℃，空氣相對濕度白天(69.4±14.5)%、夜間(98.6±1.3)%。補光15 d后測定黃瓜植株生長指標和生理參數，于補光后6、10、16和22 d測定收獲的果實品質。
1.3 測定方法
1.3.1 生長指標
使用游標卡尺測量垂直于黃瓜子葉方向、子葉節下1 cm處的粗度，代表莖粗。不同處理各選取3株洗凈根系，去掉根尖和上部老根，剪成2 cm長的碎段，稱取0.4～0.5 g，采用氯化三苯基四氯唑(TTC)比色法測定根系活力[15]。各處理另選長勢一致的植株，洗凈根系，擦干，殺青后放于75 ℃烘箱中烘干至恒重，測定整株干重。
1.3.2 光合生理指標
選取各處理完全展開且葉位相同的功能葉片，采用便攜式光合測定系統(Li-6400，美國)于晴天上午進行凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)和蒸騰速率(Tr)等光合參數的測定。測定時葉室溫度控制在(30±1) ℃，光強控制在1 000 μmol·m-2·s-1，CO2濃度為(415±10) μmol·mol-1，相對濕度為60%～70%。
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