夜间补充UV-C和蓝光对黄瓜病害防控及植株生长发育的影响
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1630
文章编号： 1000－8551（ 2019） 08-1630-09
核 农 学 报 2019，33（ 8） ： 1630 ～ 1638 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
夜间补充 UV-C 和蓝光对黄瓜病害防控及植株 生长发育的影响
张云飞1 张现征1 王立霞1 刘中良2 彭庆堂3 刘世琦1，*
（ 1 山东农业大学园艺科学与工程学院 / 作物生物学国家重点实验室 / 农业农村部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，山东 泰安 271000； 2 山东省泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000； 3 山东济南市蔬菜技术推广服务中心，山东 济南 250100）
摘 要： 为探究夜间补光对黄瓜病害防控及植株生长发育的影响，以黄瓜品种津优 35 号为试验材料，设 置 UV-C（ 253．7 nm） 、蓝光（ 460 nm） 、蓝光 / UV-C（ 复合光） 及不补光（ CK） 4 个处理，研究不同光质处理 对黄瓜病害防控和植株生长发育的影响。结果表明，UV-C 处理对黄瓜白粉病的防治效果显著好于蓝 光 / UV－C 和蓝光，达到 96．01%； 不同光质处理对黄瓜霜霉病的防治效果均不明显； UV-C 处理下的过氧 化物酶（ POD） 、过氧化氢酶（ CAT） 、苯丙氨酸解氨酶（ PAL） 、几丁质酶及 β－1，3－葡聚糖酶活性和木质 素含量均显著高于 CK，而蓝光和蓝光 / UV-C 处理对上述指标无显著作用； 各处理对黄瓜植株的株高、 茎粗、叶面积等生长指标和产量均无显著影响。本研究结果为温室黄瓜病害防控提供了理论依据。 关键词： 黄瓜； UV-C； 夜间补光； 白粉病； 霜霉病 DOI： 10．11869 / j．issn．100－8551．2019．08．1630
收稿日期： 2018-03-01 接受日期： 2018-08-10 基金项目： 国家公益性行业（ 农业） 科研专项（ 201303108） 作者简介： 张云飞，男，主要从事蔬菜生理方面研究。E-mail： 913771235@ qq．com * 通讯作者： 刘世琦，男，教授，主要从事蔬菜栽培生理及设施园艺研究。E-mail： liulucky99@ 163．com
目前，利用光质对蔬菜进行病害防治已有大量报 道，但多集中在黄瓜幼苗，或在人工气候室对幼苗期进 行补光来探究对黄瓜幼苗病害的影响。而利用 UV-C 在温室大棚进行夜间补光对黄瓜病害防治方面的研究 尚鲜见报道。本研究以黄瓜品种津优 35 号为试验材 料，结合实际生产在大棚中对其进行夜间补充 UV-C、 蓝光和蓝光 / UV-C（ 复合光） ，并通过统计发病情况、黄 瓜生长指标、产量及在补光期间测定抗性酶活性，探究 夜间补光对温室黄瓜白粉病、霜霉病的防控及植株生 长发育的影响。
光是高等植物光合作用的唯一能量来源，不同波 长的光对植物影响不同。研究表明，光不仅能够影响 种子萌发，根、茎、叶 的 生 长［1－ 2］，叶 片 衰 老［3］，植 物 次 生代谢［4］，同 时 还 参 与 植 物 对 病 原 菌 的 多 种 防 卫 反 应［5］。蓝 光 处 理 下，黄 瓜 叶 片 中 多 酚 氧 化 酶 （ polyphenol oxidase，PPO ） 、过 氧 化 氢 酶 （ catalase6］ 研 究 发 现 蓝 光 可 以 增 加 黄 瓜 叶 片 中 苯 丙 氨 酸 解氨酶（ l-phenylalanin ammonia-lyase，PAL） 活性，补充 蓝光能显著提高黄瓜幼苗中丙二醛（ malondialdehyde， MDA） 含量［7］。短波 UV-C，又称短波灭菌紫外线，可 杀灭空气中的细菌真菌，以及植株叶片上的病原菌，同 时不同照射剂量对生物细胞的影响也不同。李丹丹 等［8］ 研 究 表 明，UV-C 对 辣 椒 幼 苗 过 氧 化 物 酶 （ peroxidase，POD） 、CAT 活性均有显著影响。
8期
夜间补充 UV-C 和蓝光对黄瓜病害防控及植株生长发育的影响
1631
1 材料与方法
1．1 试验材料 供试黄瓜品种： 津优 35 号，由天津科润黄瓜研究
所提供。 主要仪器： LED 蓝光（ 12 W，460 nm） 灯管（ 惠州可
道科技股份有限公司） ； UV-C（ 40 W，253．7 nm） 灯管 （ 蓝宇特灯有限公司） ； LI － 6400XT 便携式光合仪（ 北 京力高泰科技有限公司） ； 3415FX 便携式光照辐射测 量仪（ 北京渠道科学仪器有限公司） 。
灯管通过定滑轮吊于温室大棚顶端，并随着黄瓜 植株生长可以调节光源距离黄瓜植株的高度，且通过 微电脑时空开关控制光照时间，从而保证补光光强与 时长一致。 1．2 试验设计
试验于 2017 年在山东农业大学科技创新园进行。 共设 置 4 个 处 理，即 UV-C （ 253． 7 nm ） 、蓝 光 （ 460 nm） 、蓝光 / UV-C、不补光（ CK） 。每个处理 3 个小区， 每个小区面积为 8 m2，含黄瓜幼苗 15 株，每个处理 3 次重 复。在 人 工 气 候 室 （ 温 度 18 ～ 28℃ ； 相 对 湿 度 75%） 育苗，待幼苗长至三叶一心时，选取长势一致的 幼苗于 8 月 10 号移栽至温室大棚，并进行统一管理， 待长至 4 ～ 6 叶时开始进行夜间补光，直至黄瓜生长末 期。各处理夜间使用银黑色的遮光布隔开，白天自然 光照，以保证各处理之间互不影响。蓝光补光光强为 60±5 μmol·m－2·s－1，补光时长为 7． 5 h （ 19： 00 － 次日 02： 30） ； UV-C 补光时长为 2 min（ 19： 00－19： 02） ，距离 黄瓜植株顶端为 100±10 cm； 蓝光 / UV-C 处理： 蓝光灯 管在下，UV-C 灯管在上，补光时间和光强同单质光。 试验期间黄瓜自然发病，白粉病 9 月 7 号发病，霜霉病 9 月 13 号发病。 1．3 测试指标与方法 1．3．1 黄瓜生长生理指标测定 每个小区随机选取 5 株黄瓜测定株高、茎粗、叶长、叶宽，3 次重复并做标 记，以保证每次测定为同一株便于观测黄瓜的动态生 长； 采用 LI － 6400XT 便 携 式 光 合 仪 测 定 气 体 交 换 参 数，包括净光合速率（ net photosynthetic rate，Pn） 、气孔 导 度 （ stomatal conductance，Gs ） 、胞 间 CO2 浓 度 （ intercellular CO2 concentration，Ci ） 、蒸 腾 速 率 （ transpiration rate，Tr） ，测定时间为上午 9： 00－11： 00， 测定光强为 1 200 μmol·m－2·s－1，测定部位为黄瓜第 4 片展开叶片。补光后每隔 7 d 取黄瓜第 4 片展开叶片 进行各生理和抗病指标的测定。其中，叶绿素含量参
黄瓜（ Cucumis sativus L．） 是日常生活中常见的蔬 菜，也是我国温室大棚主要种植的蔬菜作物之一。近 年来，我国黄瓜种植面积迅速扩大，品种愈加丰富，栽 培茬口划分更加细致，实现了周年生产。然而，受黄瓜 的周年生产和气候环境的影响，温室大棚黄瓜病害频 繁发生，尤其是白粉病和霜霉病。白粉病和霜霉病属 于真菌性病害，如果防治不及时将会造成减产甚至绝 产，目前主要以化学农药防治为主。药剂防治虽能在 一定程度上控制病害的发生，但易造成环境污染和食 品污染，进而危害人类健康。随着生活水平的提高，绿 色无污染食品日益受到人们的青睐。因此，寻找一种 生态、物理方法防治病害已成为一种趋势，也是许多学 者探讨、研究的热点。
文章编号： 1000－8551（ 2019） 08-1630-09
核 农 学 报 2019，33（ 8） ： 1630 ～ 1638 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
夜间补充 UV-C 和蓝光对黄瓜病害防控及植株 生长发育的影响
张云飞1 张现征1 王立霞1 刘中良2 彭庆堂3 刘世琦1，*
（ 1 山东农业大学园艺科学与工程学院 / 作物生物学国家重点实验室 / 农业农村部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，山东 泰安 271000； 2 山东省泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000； 3 山东济南市蔬菜技术推广服务中心，山东 济南 250100）
摘 要： 为探究夜间补光对黄瓜病害防控及植株生长发育的影响，以黄瓜品种津优 35 号为试验材料，设 置 UV-C（ 253．7 nm） 、蓝光（ 460 nm） 、蓝光 / UV-C（ 复合光） 及不补光（ CK） 4 个处理，研究不同光质处理 对黄瓜病害防控和植株生长发育的影响。结果表明，UV-C 处理对黄瓜白粉病的防治效果显著好于蓝 光 / UV－C 和蓝光，达到 96．01%； 不同光质处理对黄瓜霜霉病的防治效果均不明显； UV-C 处理下的过氧 化物酶（ POD） 、过氧化氢酶（ CAT） 、苯丙氨酸解氨酶（ PAL） 、几丁质酶及 β－1，3－葡聚糖酶活性和木质 素含量均显著高于 CK，而蓝光和蓝光 / UV-C 处理对上述指标无显著作用； 各处理对黄瓜植株的株高、 茎粗、叶面积等生长指标和产量均无显著影响。本研究结果为温室黄瓜病害防控提供了理论依据。 关键词： 黄瓜； UV-C； 夜间补光； 白粉病； 霜霉病 DOI： 10．11869 / j．issn．100－8551．2019．08．1630
收稿日期： 2018-03-01 接受日期： 2018-08-10 基金项目： 国家公益性行业（ 农业） 科研专项（ 201303108） 作者简介： 张云飞，男，主要从事蔬菜生理方面研究。E-mail： 913771235@ qq．com * 通讯作者： 刘世琦，男，教授，主要从事蔬菜栽培生理及设施园艺研究。E-mail： liulucky99@ 163．com
目前，利用光质对蔬菜进行病害防治已有大量报 道，但多集中在黄瓜幼苗，或在人工气候室对幼苗期进 行补光来探究对黄瓜幼苗病害的影响。而利用 UV-C 在温室大棚进行夜间补光对黄瓜病害防治方面的研究 尚鲜见报道。本研究以黄瓜品种津优 35 号为试验材 料，结合实际生产在大棚中对其进行夜间补充 UV-C、 蓝光和蓝光 / UV-C（ 复合光） ，并通过统计发病情况、黄 瓜生长指标、产量及在补光期间测定抗性酶活性，探究 夜间补光对温室黄瓜白粉病、霜霉病的防控及植株生 长发育的影响。
光是高等植物光合作用的唯一能量来源，不同波 长的光对植物影响不同。研究表明，光不仅能够影响 种子萌发，根、茎、叶 的 生 长［1－ 2］，叶 片 衰 老［3］，植 物 次 生代谢［4］，同 时 还 参 与 植 物 对 病 原 菌 的 多 种 防 卫 反 应［5］。蓝 光 处 理 下，黄 瓜 叶 片 中 多 酚 氧 化 酶 （ polyphenol oxidase，PPO ） 、过 氧 化 氢 酶 （ catalase6］ 研 究 发 现 蓝 光 可 以 增 加 黄 瓜 叶 片 中 苯 丙 氨 酸 解氨酶（ l-phenylalanin ammonia-lyase，PAL） 活性，补充 蓝光能显著提高黄瓜幼苗中丙二醛（ malondialdehyde， MDA） 含量［7］。短波 UV-C，又称短波灭菌紫外线，可 杀灭空气中的细菌真菌，以及植株叶片上的病原菌，同 时不同照射剂量对生物细胞的影响也不同。李丹丹 等［8］ 研 究 表 明，UV-C 对 辣 椒 幼 苗 过 氧 化 物 酶 （ peroxidase，POD） 、CAT 活性均有显著影响。
8期
夜间补充 UV-C 和蓝光对黄瓜病害防控及植株生长发育的影响
1631
1 材料与方法
1．1 试验材料 供试黄瓜品种： 津优 35 号，由天津科润黄瓜研究
所提供。 主要仪器： LED 蓝光（ 12 W，460 nm） 灯管（ 惠州可
道科技股份有限公司） ； UV-C（ 40 W，253．7 nm） 灯管 （ 蓝宇特灯有限公司） ； LI － 6400XT 便携式光合仪（ 北 京力高泰科技有限公司） ； 3415FX 便携式光照辐射测 量仪（ 北京渠道科学仪器有限公司） 。
灯管通过定滑轮吊于温室大棚顶端，并随着黄瓜 植株生长可以调节光源距离黄瓜植株的高度，且通过 微电脑时空开关控制光照时间，从而保证补光光强与 时长一致。 1．2 试验设计
试验于 2017 年在山东农业大学科技创新园进行。 共设 置 4 个 处 理，即 UV-C （ 253． 7 nm ） 、蓝 光 （ 460 nm） 、蓝光 / UV-C、不补光（ CK） 。每个处理 3 个小区， 每个小区面积为 8 m2，含黄瓜幼苗 15 株，每个处理 3 次重 复。在 人 工 气 候 室 （ 温 度 18 ～ 28℃ ； 相 对 湿 度 75%） 育苗，待幼苗长至三叶一心时，选取长势一致的 幼苗于 8 月 10 号移栽至温室大棚，并进行统一管理， 待长至 4 ～ 6 叶时开始进行夜间补光，直至黄瓜生长末 期。各处理夜间使用银黑色的遮光布隔开，白天自然 光照，以保证各处理之间互不影响。蓝光补光光强为 60±5 μmol·m－2·s－1，补光时长为 7． 5 h （ 19： 00 － 次日 02： 30） ； UV-C 补光时长为 2 min（ 19： 00－19： 02） ，距离 黄瓜植株顶端为 100±10 cm； 蓝光 / UV-C 处理： 蓝光灯 管在下，UV-C 灯管在上，补光时间和光强同单质光。 试验期间黄瓜自然发病，白粉病 9 月 7 号发病，霜霉病 9 月 13 号发病。 1．3 测试指标与方法 1．3．1 黄瓜生长生理指标测定 每个小区随机选取 5 株黄瓜测定株高、茎粗、叶长、叶宽，3 次重复并做标 记，以保证每次测定为同一株便于观测黄瓜的动态生 长； 采用 LI － 6400XT 便 携 式 光 合 仪 测 定 气 体 交 换 参 数，包括净光合速率（ net photosynthetic rate，Pn） 、气孔 导 度 （ stomatal conductance，Gs ） 、胞 间 CO2 浓 度 （ intercellular CO2 concentration，Ci ） 、蒸 腾 速 率 （ transpiration rate，Tr） ，测定时间为上午 9： 00－11： 00， 测定光强为 1 200 μmol·m－2·s－1，测定部位为黄瓜第 4 片展开叶片。补光后每隔 7 d 取黄瓜第 4 片展开叶片 进行各生理和抗病指标的测定。其中，叶绿素含量参
黄瓜（ Cucumis sativus L．） 是日常生活中常见的蔬 菜，也是我国温室大棚主要种植的蔬菜作物之一。近 年来，我国黄瓜种植面积迅速扩大，品种愈加丰富，栽 培茬口划分更加细致，实现了周年生产。然而，受黄瓜 的周年生产和气候环境的影响，温室大棚黄瓜病害频 繁发生，尤其是白粉病和霜霉病。白粉病和霜霉病属 于真菌性病害，如果防治不及时将会造成减产甚至绝 产，目前主要以化学农药防治为主。药剂防治虽能在 一定程度上控制病害的发生，但易造成环境污染和食 品污染，进而危害人类健康。随着生活水平的提高，绿 色无污染食品日益受到人们的青睐。因此，寻找一种 生态、物理方法防治病害已成为一种趋势，也是许多学 者探讨、研究的热点。