寡照對(duì)設(shè)施黃瓜光合特性的影響研究

張繼波，薛曉萍，李鴻怡

（山東省氣候中心，濟(jì)南 250031）

寡照對(duì)設(shè)施黃瓜光合特性的影響研究

張繼波，薛曉萍，李鴻怡

（山東省氣候中心，濟(jì)南 250031）

為研究寡照對(duì)設(shè)施黃瓜苗期及花果期葉片光合速率的影響，于2012年2—4月份在章丘偉麗種苗基地設(shè)計(jì)不同程度寡照處理試驗(yàn)。結(jié)果表明：隨著寡照天數(shù)的增加，黃瓜葉片PRD-V，LsD-V，TrD-V和CD-V均呈上升趨勢(shì)，差值越大，寡照對(duì)黃瓜葉片光合速率、氣孔限制值、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的影響越大。寡照處理1～7d，黃瓜葉片PRD-V，TrD-V和CD-V迅速增大，寡照處理7d后，黃瓜葉片PRD-V，TrD-V和CD-V緩慢增大，并趨于穩(wěn)定。寡照7d可視為設(shè)施黃瓜發(fā)生寡照脅迫的臨界值，苗期黃瓜葉片光合特性受寡照影響大于花果期。

寡照；黃瓜；光合特性；日光溫室

引言

黃瓜是中國(guó)北方節(jié)能型日光溫室的主栽蔬菜之一，冬、春季普遍存在的亞適溫寡照天氣對(duì)黃瓜植株的光合作用影響較大，致使黃瓜植株矮小，細(xì)弱，發(fā)育遲緩，成熟期推遲，甚至減產(chǎn)。關(guān)于寡照對(duì)作物生理參數(shù)、生長(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)的影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)做了大量研究。據(jù)報(bào)道，寡照脅迫顯著降低水稻［1］、寶蓋草屬［2］、擬南芥［3］等作物的葉綠素含量，并減少植株枝條、葉片、花蕾數(shù)量及葉片厚度［4-7］，卻使得植株高度和單株葉面積有所增加。弱光條件下，辣椒的凈光合速率、蒸騰速率、羧化效率、光補(bǔ)償點(diǎn)和 CO2補(bǔ)償點(diǎn)均顯著降低，而表觀量子效率升高［8］。此外，寡照脅迫嚴(yán)重時(shí)可造成黃瓜植株葉綠體發(fā)育不良，排列紊亂，超微結(jié)構(gòu)遭到破壞，葉綠體數(shù)量減少，葉綠素的降解加劇，葉綠素含量降低［9］，最終造成作物產(chǎn)量降低［10］。近年來，國(guó)內(nèi)外關(guān)于寡照對(duì)黃瓜［11］、番茄［12］、辣椒［13］、甜椒［14］和茄子［15］等主栽設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究較多，但大多是于人工氣候箱條件下，研究單因素寡照對(duì)設(shè)施作物苗期的光合生理特性及形態(tài)的影響；而北方日光溫室實(shí)際生產(chǎn)條件下，寡照對(duì)黃瓜苗期及花果期光合特性影響的研究卻少見報(bào)道。

文章擬以日光溫室黃瓜品種“津優(yōu)35”為研究對(duì)象，在日光溫室條件下設(shè)計(jì)寡照處理試驗(yàn)，充分模擬生產(chǎn)條件下設(shè)施黃瓜在苗期及花果期分別遭遇不同等級(jí)寡照氣象災(zāi)害后光合特性的變化情況，以期為日光溫室黃瓜生產(chǎn)中寡照氣象災(zāi)害的等級(jí)確定及科學(xué)防御提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012年2—4月在章丘偉麗種苗基地進(jìn)行，供試日光溫室坐北朝南，單坡式結(jié)構(gòu)，東西長(zhǎng)45m、南邊寬9m，溫室頂部覆蓋白色聚乙烯薄膜（0.08mm），夜間覆蓋草簾；供試黃瓜品種為“津優(yōu)35”，待幼苗生長(zhǎng)至第4片真葉時(shí)定植，大行距55cm，小行距35cm，每壟36株，緩苗一周后進(jìn)行寡照處理，寡照處理通過遮陽網(wǎng)遮蔽實(shí)現(xiàn)，將遮陽網(wǎng)內(nèi)光合有效輻射控制在 100～200μmol·CO2·m-2·s-1，與多云、陰天時(shí)日光溫室內(nèi)光合有效輻射基本一致。

在溫室中均勻選取四壟長(zhǎng)勢(shì)良好的黃瓜幼苗，三壟做寡照處理，一壟做對(duì)照（CK）。試驗(yàn)開始后，將做寡照處理的黃瓜幼苗用遮陽網(wǎng)遮蔽，分別于寡照處理第1，3，5，7，10，15d由北向南揭開遮陽網(wǎng)，每次露出6株幼苗，分別標(biāo)記為S1，S3，S5，S7，S10，S15；CK與寡照處理相對(duì)應(yīng)也分為6組，以減少日光溫室內(nèi)南北向溫、濕度及光線差異的影響。試驗(yàn)期間各處理水分和養(yǎng)分均保持在適宜水平。

待黃瓜生長(zhǎng)至花果期，另選取4壟長(zhǎng)勢(shì)良好的花果期黃瓜作為供試樣本，進(jìn)行如上寡照及恢復(fù)處理。

1.2光合參數(shù)的測(cè)定

采用便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)（Li-6400，USA）于上午9：00—11：00測(cè)定各處理黃瓜葉片的凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Cond）、葉片溫度（Tleaf）、光合有效輻射（PAR）、空氣相對(duì)濕度（RH）等光合參數(shù)；控制葉室中CO2濃度為375μmol/mol，葉室溫度為25℃。氣孔限制值由公式（1）計(jì)算：

Ls=1-（Ci/Co）…（1） Co表示樣本室中CO2濃度（μmol/mol），Ls表示氣孔限制值。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)并制圖，SAS 9.0進(jìn)行方差分析，應(yīng)用鄧肯新復(fù)極級(jí)差法分析不同處理間的顯著性差異。

2　結(jié)果與分析

2.1寡照對(duì)黃瓜葉片光合速率的影響

圖1為不同寡照處理對(duì)苗期和花果期黃瓜葉片光合速率的影響情況。此研究在北方日光溫室實(shí)際生產(chǎn)條件下進(jìn)行，太陽輻射波動(dòng)較大，為去除輻射因素對(duì)光合速率的影響，對(duì)CK與寡照處理的光合速率做差值，記為PRD-V，差值越大，寡照對(duì)黃瓜葉片光合速率的影響越大。由圖1可知，隨著寡照天數(shù)的增加，苗期及花果期黃瓜葉片PRD-V均呈上升趨勢(shì)，寡照處理1～7d，苗期及花果期黃瓜葉片的 PRD-V迅速增大，而寡照處理7d后，苗期及花果期黃瓜葉片的PRD-V則緩慢增大，并趨于穩(wěn)定，表明寡照處理對(duì)黃瓜葉片光合速率影響顯著，而寡照 7d可視為黃瓜葉片光合速率遭受脅迫的臨界指標(biāo)。苗期黃瓜葉片的 PRD-V顯著大于花果期，黃瓜在苗期時(shí)光合速率受寡照影響更大，而花果期黃瓜對(duì)寡照的抗逆性更強(qiáng)。

圖1　寡照對(duì)黃瓜葉片光合速率的影響

2.2寡照對(duì)黃瓜葉片氣孔限制值的影響

圖2為不同寡照處理對(duì)苗期及花果期黃瓜葉片氣孔限制值（Ls）的影響。對(duì)CK與寡照處理的氣孔限制值做差值，記為L(zhǎng)sD-V，差值越大，寡照對(duì)黃瓜葉片Ls的影響越大。由圖2可知，隨寡照處理天數(shù)的增加，苗期及花果期黃瓜葉片LsD-V均呈上升趨勢(shì)，寡照處理 1～7d，LsD-V緩慢增長(zhǎng)，而寡照處理7d后LsD-V增長(zhǎng)速率顯著增加，花果期黃瓜葉片的 LsD-V顯著大于苗期，寡照處理7d后對(duì)黃瓜葉片氣孔限制值影響更大，花果期氣孔限制值受寡照影響更為顯著。

圖2　寡照對(duì)黃瓜葉片氣孔限制值的影響

2.3寡照對(duì)黃瓜葉片蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的影響

圖3a和圖3b分別為不同寡照處理對(duì)苗期及花果期黃瓜葉片蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（Cond）的影響。對(duì)CK與寡照處理的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度做差值，記為TrD-V和CD-V，差值越大，寡照對(duì)黃瓜葉片Tr和Cond的影響越大。由圖3a和圖3b可知，隨寡照天數(shù)的增加，苗期及花果期黃瓜葉片 TrD-V和 CD-V均呈上升趨勢(shì)，寡照處理1～7d，苗期及花果期黃瓜葉片的TrD-V和CD-V迅速增大，而寡照7d后，苗期及花果期黃瓜葉片的TrD-V和CD-V則緩慢增大，并趨于穩(wěn)定；苗期黃瓜葉片TrD-V和CD-V均顯著大于花果期，表明苗期黃瓜葉片的 Cond 和Tr受寡照影響更大。

圖3　寡照對(duì)黃瓜葉片蒸騰速率（a）及氣孔導(dǎo)度（b）的影響

3　討論與結(jié)論

此研究在北方日光溫室實(shí)際生產(chǎn)條件下設(shè)計(jì)苗期及花果期黃瓜寡照處理試驗(yàn)，研究寡照對(duì)黃瓜葉片光合特性的影響。光合作用是作物生物產(chǎn)量的生理基礎(chǔ)，作物對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)的共同特征主要體現(xiàn)在葉片光合速率的降低。試驗(yàn)時(shí)段太陽輻射變化幅度較大，不能將自然光條件下獲取的作物光合速率直接進(jìn)行比較。為去除輻射波動(dòng)對(duì)作物光合速率產(chǎn)生的影響，對(duì)CK與寡照處理的光合速率、氣孔限制值、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度分別做差值，記為PRD-V，LsD-V，TrD-V和CD-V，差值越大，寡照對(duì)黃瓜葉片光合速率、氣孔限制值、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的影響越大。寡照處理1～7d，苗期及花果期黃瓜葉片的PRD-V，TrD-V和CD-V均迅速增大，寡照處理7d后，苗期及花果期黃瓜葉片的PRD-V，TrD-V和CD-V緩慢增大，并趨于穩(wěn)定；而LsD-V則在寡照處理1～7d的增長(zhǎng)速率顯著低于寡照處理7d后，因此，寡照7d可以視為黃瓜光合特性產(chǎn)生脅迫的臨界值。除LsD-V外，苗期黃瓜葉片的PRD-V，TrD-V和CD-V均顯著大于花果期，表明苗期黃瓜光合特性更易遭受寡照脅迫影響。Gunderson et al.（1994）研究認(rèn)為黃瓜最大光合速率隨寡照脅迫時(shí)間增加逐漸降低，是作物為適應(yīng)弱光環(huán)境，逐漸調(diào)整自身功能，從而逐步喪失在強(qiáng)光下具有較強(qiáng)光合作用的潛能，即出現(xiàn)光合適應(yīng)現(xiàn)象［16］。

文章系統(tǒng)研究了日光溫室適溫條件下不同程度寡照處理對(duì)苗期及花果期黃瓜光合特性的影響，但溫室實(shí)際生產(chǎn)條件下存在著黃瓜植株生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，破壞性試驗(yàn)成本較高，連作障礙等問題，無法獲取連續(xù)多年大量觀測(cè)資料，在今后的研究中應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)觀測(cè)進(jìn)行佐證。

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S16

B

1005-0582（2015）03-0026-04

2014-08-12

山東省2013年度農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目“新型雙屋面日光溫室及高效種植模式研究”和山東省氣候中心創(chuàng)新項(xiàng)目（2015qhzx04）共同資助

張繼波（1987—），男，漢族，山東青州人，助工，主要從事設(shè)施環(huán)境調(diào)控方面的研究。