不同基質(zhì)相對(duì)含水量對(duì)黃瓜穴盤苗葉片水分生理與光合特性的影響

陳俊琴+趙瑞

【摘要】以黃瓜品種‘山東密刺為試材，采用沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)無土育苗營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，研究不同基質(zhì)相對(duì)含水量對(duì)黃瓜穴盤苗葉片水分生理與光合特性的影響。結(jié)果表明：T1（20%）、T2（40%）和T5（100%）處理相比T3（60%）和T4（80%）處理顯著降低了黃瓜葉片的羧化效率，從而抑制了黃瓜植株的光合能力。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，黃瓜穴盤育苗中基質(zhì)的相對(duì)含水量維持在60%～80%的范圍內(nèi)為宜。

育健壯幼苗是黃瓜高產(chǎn)的重要措施，在現(xiàn)代蔬菜產(chǎn)業(yè)化育苗條件下，穴盤的集約化設(shè)計(jì)使黃瓜育苗中的水分管理成為培育壯苗的一大重要難題?；|(zhì)含水量變化不僅會(huì)直接表現(xiàn)在植株的生長(zhǎng)狀態(tài)上，還會(huì)通過影響植株的水分狀態(tài)進(jìn)而影響到其他的生理活動(dòng)，如光合特性等。本文通過研究不同基質(zhì)相對(duì)含水量對(duì)黃瓜穴盤苗葉片水分生理與光合特性的影響，以期為黃瓜基質(zhì)穴盤育苗水分管理提供一定的理論依據(jù)。

材料和方法

試驗(yàn)材料

供試黃瓜品種為‘山東密刺（Cucumis sartius L）；育苗基質(zhì)為沈農(nóng)無土育苗營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)；供試穴盤為72孔穴盤。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于春季在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院溫室內(nèi)進(jìn)行。黃瓜種子干籽直播，播后隨機(jī)擺放在育苗床上。待子葉展平后進(jìn)行處理，即設(shè)定5種不同的基質(zhì)持水量，分別為基質(zhì)最大持水量的20%（T1）、40%（T2）、60%（T3）、80%（T4）、100%（T5），采用稱重法控制持水量，每天上午8：00開始測(cè)水補(bǔ)水，其后分別在10：00、12：00、14：00、16：00和20：00進(jìn)行補(bǔ)水，使各處理的灌水高底限在±5%之內(nèi)（100%為充分飽合灌水），一直到成苗。每個(gè)處理設(shè)置6盤穴盤苗。成苗標(biāo)準(zhǔn)為根系全部包裹基質(zhì)成團(tuán)，可輕易從穴盤穴孔中取苗而不散坨為宜。按完全隨機(jī)取樣法取樣，從每個(gè)處理中選取20株黃瓜，測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

項(xiàng)目測(cè)定

葉片水勢(shì)采用HR-337型露天水勢(shì)儀測(cè)定[1]。凈光合速率（Pn）采用LI-6400XP光合作用儀測(cè)定；葉綠素含量采用丙酮乙醇混合法[2]測(cè)定。

羧化效率通過CO2響應(yīng)曲線求得，CO2響應(yīng)曲線的測(cè)定方法：密閉氣路，葉溫25℃，內(nèi)置LED光源設(shè)定光照強(qiáng)度為600 μmol/（s·m2）通過樣品室的氣體流速為500 μmol/s，利用符合本試驗(yàn)所用光合作用儀規(guī)格的CO2鋼瓶（LI-COR，12 g，Japan）設(shè)置7個(gè)CO2濃度梯度（0～140 μmol/mol），測(cè)定各濃度下的Pn值，然后利用CO2響應(yīng)曲線中Pn對(duì)Ci進(jìn)行線性回歸分析求得羧化效率（CE）。

結(jié)果與分析

不同處理對(duì)葉片水分狀況的影響

基質(zhì)含水量不同反映到葉片的水分狀況上，從表1看出，葉片水勢(shì)隨基質(zhì)含水量的增加而增加?；|(zhì)含水量在20%～60%，葉片相對(duì)含水量隨基質(zhì)含水量的增加而增加，且增加幅度較大，而飽和虧缺隨基質(zhì)含水量的增加而降低，降低幅度也較大。當(dāng)基質(zhì)含水量達(dá)到60%（T3）以上，基質(zhì)中水分差異對(duì)葉片相對(duì)含水量增加的影響很小，此時(shí)的供水就已經(jīng)基本滿足。T4、T5處理與T3處理相比，葉片含水量沒有顯著變化，這是由于基質(zhì)水分過多反而影響根系吸水。

總體上干旱脅迫對(duì)水分含量的影響較大，而濕澇對(duì)水分含量的影響較小，但其中自由水/束縛水的變化較大。自由水參與植物體內(nèi)的各種代謝，它的強(qiáng)度制約著植物的代謝強(qiáng)度，其所占比例越大，植物的代謝就越旺盛。束縛水不參與代謝，其含量同植物的抗性密切相關(guān)[3-5]。隨著水分脅迫的增加，尤其是在干旱處理時(shí)，葉片自由水含量下降，束縛水含量增加，均與其他處理呈顯著差異，說明抗性最高，其他處理則表現(xiàn)抗性逐漸減弱。上述結(jié)果表明，適宜灌水量在T3～T4之間即基質(zhì)最大持水量的60%～80%。

不同水分處理對(duì)葉片光合特性的影響

○ 對(duì)植株葉片光合色素含量的影響

不同處理對(duì)植株光合色素含量的影響如圖1所示。從圖1可知，不同水分處理對(duì)黃瓜幼苗植株葉片中光合色素含量產(chǎn)生了明顯的影響，其中特別表現(xiàn)在總含量和葉綠素a和b比值上，處理T1～T5的光合色素總含量依次為3.42?2.98、2.88、2.95、2.85，其比值分別為0.38、0.42、0.49、0.53、0.46，干旱處理雖然絕對(duì)含量最多，但其葉綠素a和b比值最小，濕澇處理則表現(xiàn)總含量降低，這都是直接影響葉片光合速率的主要因素，總體來看處理T3～T4的水分管理較為適宜，T4處理最好。

○ 對(duì)光合指標(biāo)和羧化速率的影響

葉片光合能力對(duì)外界的環(huán)境條件非常敏感，不同水分處理對(duì)穴盤苗葉片的光合和羧化速率的影響如圖2～3所示。

由圖2～3可見，水分脅迫處理中葉片的光合速率顯著降低，尤其是干旱脅迫降低的幅度較大，與T4相比，T1降低了2倍以上，但T5只降低了29.2%，其余2個(gè)處理分別降低了12.4%和39.3%，水分脅迫對(duì)光合速率的抑制作用與羧化速率的變化趨勢(shì)相同，由此說明光合速率的變化可能是由于羧化效率引起的。

結(jié)論與討論

水分供給量的不同必然造成植株尤其是主要同化器官葉片水分狀況的差異。葉片水勢(shì)隨供水量不同有明顯差異，說明供水量同葉片水勢(shì)有著密切的關(guān)系，水勢(shì)的高低可以反映葉片的水分狀況[6-7]。在本試驗(yàn)條件下，基質(zhì)最大持水量為20%的干旱處理中的植株雖然生長(zhǎng)量較小，但該處理顯著提高了束縛水所占比例，其余處理則相差不大，說明在干旱處理?xiàng)l件下雖然植株的代謝水平有所降低，但抗逆性卻增強(qiáng)了。

試驗(yàn)證明，水分脅迫（干旱和濕澇）都明顯抑制了植株的光合特性。光合速率的降低是由于光合系統(tǒng)遭到不同程度的破壞而造成的。試驗(yàn)結(jié)果表明，水分脅迫條件（尤其是干旱脅迫條件）嚴(yán)重抑制了光合保護(hù)色素——類胡蘿卜素的合成，從而間接影響了光合色素的含量，使得葉綠素（尤其是主要光合色素葉綠素a）含量、葉綠素a/b值的顯著下降，影響光合系統(tǒng)II效能的發(fā)揮，使CO2作用中可利用的“庫”減少，從而導(dǎo)致植株光合作用下降、干物質(zhì)積累減少。

水分脅迫包含干旱脅迫和濕澇脅迫2種，其危害程度有所差異。試驗(yàn)證實(shí)，濕澇脅迫的危害程度小于干旱脅迫。從蔬菜的需水特性和水分由于蒸散作用而速度變化較快的特點(diǎn)上來看，現(xiàn)代無土育苗對(duì)水分的要求應(yīng)以“促”為主，因此種植者掌握的原則應(yīng)該是“寧濕不干”，基質(zhì)理想狀態(tài)的相對(duì)含水量應(yīng)維持在60%～80%。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃占斌.干濕變化與作物補(bǔ)償效應(yīng)規(guī)律研究[J].生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，2000，8（1）：30-33.

[2] 郝建軍，劉延吉.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2001：54-56.

[3] 魯從明.水分脅迫對(duì)光合作用影響的研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報(bào)，1994，11（增）：9-14.

[4] 張憲法，于賢昌，張凌云，等.水分對(duì)蔬菜生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和生理活動(dòng)的影響[J].中國(guó)蔬菜，2000（4）：48-50.

[5] 肖穎.水分脅迫對(duì)小麥旗葉光合特性的影響[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，25（4）：7-10.

[6] Deng Xiping， Shan Lun， Inanaga Shinobu， et.al. Highlyefficient use of limited water in wheat production of semiaridarea[J].Progress in Natural Science：Materials International：2003，13（12）：881-888.

[7] 夏江寶，張光燦，孫景寬，等.山杏葉片光合生理參數(shù)對(duì)土壤水分和光照強(qiáng)度的閾值效應(yīng)[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，35（3）：322-329.

*項(xiàng)目支持：“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“東北寒區(qū)設(shè)施蔬菜化肥農(nóng)藥減施技術(shù)模式建立與示范”（2016YFD0201004）。

作者簡(jiǎn)介：陳俊琴（1974-），女，山西交城人，助理研究員，主要從事設(shè)施蔬菜栽培生理生態(tài)的研究。