地表覆蓋反光膜對(duì)紅肉蜜柚葉片氣體交換的影響

梁海峰， 劉順枝， 馬澤華， 鐘進(jìn)良， 胡位榮*

(1.廣州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.梅州市果樹(shù)研究所，廣東 梅州 514071)

紅肉蜜柚是從琯溪蜜柚的芽變株系選育而成的紅肉類(lèi)型柚新品種，果肉富含番茄紅素和β-胡蘿卜素，且成熟期較琯溪蜜柚稍早，已在福建、廣東、江西和廣西等省區(qū)廣泛栽種[1-2]。與福建省平和縣相比，廣東省梅州市種植的紅肉蜜柚早熟1～2周，能在中秋節(jié)和國(guó)慶節(jié)上市，具有較好的銷(xiāo)售空間和應(yīng)節(jié)優(yōu)勢(shì)，成為梅州市重要的柚類(lèi)栽培品種之一[3-4]。

紅肉蜜柚的主要結(jié)果部位是在樹(shù)冠內(nèi)膛和中下部，在光照、熱量不足時(shí)易出現(xiàn)果皮外觀(guān)轉(zhuǎn)色延遲、果肉呈色不穩(wěn)定的現(xiàn)象，增施有機(jī)肥、整形修剪等措施可提高果實(shí)外觀(guān)內(nèi)質(zhì)[3,5]。地表覆蓋栽培具有增加樹(shù)體內(nèi)膛光照、促進(jìn)果實(shí)著色和提高果實(shí)品質(zhì)等作用[6-7]，目前，反光薄膜覆蓋已在蘋(píng)果[7-9]、梨[10]、桃[11]、葡萄[12]、草莓[13]等果樹(shù)上應(yīng)用。覆膜可使土壤與樹(shù)體產(chǎn)生一定的水分脅迫而誘發(fā)滲透調(diào)節(jié)機(jī)制，從而增加椪柑果實(shí)中的糖含量[14]；透濕性反光膜顯著提升了“宮川”溫州蜜柑的冠層反射光強(qiáng)度、可見(jiàn)光光質(zhì)和葉片凈光合速率[15]；起壟加覆膜增加了溫州蜜柑果實(shí)糖、酸含量[16]。筆者等以5年生紅肉蜜柚為供試材料，研究地表覆膜后果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期柚樹(shù)光照及內(nèi)膛葉、樹(shù)冠葉氣體交換日變化，以期為改善紅肉蜜柚種植園溫光條件、提升果實(shí)品質(zhì)提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為廣東省梅州市科藝農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司種植基地的5年生酸柚砧紅肉蜜柚，樹(shù)高2 m，樹(shù)冠寬1～1.5 m，株間距3.5 m×3.5 m。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇樹(shù)勢(shì)、掛果量相近的紅肉蜜柚果樹(shù)36株，于2017年4月30日進(jìn)行地膜覆蓋，設(shè)覆蓋無(wú)孔銀色反光薄膜(厚0.3 mm，處理1)、有孔銀色反光薄膜(厚0.3 mm，孔間距20×25 cm，孔徑0.5 cm，處理2)和對(duì)照(不覆膜，CK)3個(gè)處理。每4株為1個(gè)小區(qū)，3次重復(fù)。覆膜前除草、整地，覆膜范圍超過(guò)樹(shù)冠滴水線(xiàn)外0.5 m，覆膜處理的水肥管理與CK一致。

1.3指標(biāo)測(cè)定

1.3.1果園的光照強(qiáng)度、溫度和CO2濃度選擇晴朗天氣，采用照度計(jì)(TES-1339，泰仕電子工業(yè)股份有限公司)、數(shù)字測(cè)溫儀(WMY-01，上海祿霖電器有限公司)和便攜式光合蒸騰儀(Yaxin-1102，北京雅欣理儀科技有限公司)測(cè)定果園光照強(qiáng)度、溫度和CO2濃度的日變化(6:00-18:00)，3次重復(fù)。其中，照度計(jì)、數(shù)字測(cè)溫儀在樹(shù)體內(nèi)膛東、南、西、北(離地間距0.3 m)4個(gè)位置分別測(cè)定光照強(qiáng)度和溫度，取平均值。由于照度計(jì)是單向采光，對(duì)果園光照強(qiáng)度測(cè)定時(shí)采用水平垂直向上采光；對(duì)樹(shù)體內(nèi)膛光照強(qiáng)度測(cè)定時(shí)采用水平垂直向上(背地)采光和水平垂直向下(向地)采光。

1.3.2葉片氣體交換參數(shù)選擇晴朗天氣，采用便攜式光合蒸騰儀分別于2017年6月28日、6月29日，各處理隨機(jī)選3株樹(shù)，每株樹(shù)隨機(jī)選3片無(wú)病害葉于正南方向測(cè)定內(nèi)膛葉(離地間距0.5～0.8 m，樹(shù)冠下層內(nèi)部葉)、樹(shù)冠葉(離地間距1.2～1.5 m，樹(shù)冠中層外部葉)的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(E)、氣孔導(dǎo)度(gs)和胞間CO2濃度(Ci)的日變化。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用軟件Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和繪圖，用軟件Spss 19.0進(jìn)行顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1果園光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度及樹(shù)內(nèi)膛溫度日變化

從表1看出，6:00-18:00果園光照強(qiáng)度呈先增強(qiáng)后降低趨勢(shì)，12:00達(dá)高峰，呈現(xiàn)右偏分布的單峰型日變化。6:00-18:00果園CO2濃度呈先降低后增加趨勢(shì)，10:00濃度最低，16:00濃度最高。果園溫度6:00-14:00逐漸升高，14:00達(dá)日間最高氣溫，10:00-18:00為日間高溫時(shí)段，為右偏分布的單峰型日變化。樹(shù)內(nèi)膛溫度日變化與果園溫度日變化相近，14:00時(shí)CK、處理1和10:00時(shí)處理2的溫度達(dá)當(dāng)日最高，分別為31.4℃、31.8℃和32℃。處理1和處理2樹(shù)內(nèi)膛日平均氣溫分別比CK高0.38℃和1.14℃，處理2的樹(shù)內(nèi)膛日平均溫度比處理1高0.76℃。兩種覆膜都提高了樹(shù)內(nèi)膛溫度，無(wú)孔覆膜提高的幅度大于有孔覆膜。

表1果園光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度及樹(shù)冠內(nèi)膛溫度的日變化

2.2樹(shù)內(nèi)膛光照強(qiáng)度日變化

從圖1可知，CK背地采光時(shí)的光照強(qiáng)度高于向地采光，背地采光時(shí)，覆膜處理的光照強(qiáng)度與CK差異不大。背地采光，處理2在10:00達(dá)到高峰，處理1、CK則在14:00達(dá)到高峰，3個(gè)處理的光照強(qiáng)度總體呈雙峰型日變化。向地采光，覆膜的光照強(qiáng)度高于CK，在8:00-16:00明顯高于CK，處理1、處理2與CK的最大差異達(dá)2 443 lx和2 720.35 lx，為CK光照強(qiáng)度的3.3倍和5.1倍，處理2的高峰出現(xiàn)時(shí)間比處理1早2 h；處理2和CK的光照強(qiáng)度均呈現(xiàn)雙峰型日變化；兩種反光薄膜覆蓋均可顯著提高樹(shù)內(nèi)膛的光照強(qiáng)度，增光效果相當(dāng)。

圖1不同處理樹(shù)內(nèi)膛背地和向地光照強(qiáng)度的日變化

Fig.1 Diurnal variation in light intensity of inside tree toward sky and land of different treatments

2.3葉片氣體交換的日變化

2.3.1內(nèi)膛葉由圖2可知，處理1、處理2和CK的Pn在6:00-8:00無(wú)明顯差異，隨日照強(qiáng)度增強(qiáng)而上升，10:00達(dá)高峰，分別為5.38 μmol/(m2·s)、4.92 μmol/(m2·s)和4.53 μmol/(m2·s)，此后開(kāi)始下降；處理1、處理2在10:00-14:00高于CK，其中處理1在該時(shí)段較CK高18.78%、32.05%和13.04%，處理2較CK高8.75%、13.81%和34.26%，表明覆膜處理提高了內(nèi)膛葉的Pn，處理2 在16:00-18:00出現(xiàn)光補(bǔ)償點(diǎn)，此時(shí)光照強(qiáng)度為846.5～1230.75 lx，18:00呼吸速率高于光合速率。處理1和處理2的E在6:00-12:00高于CK，其中在8:00、10:00分別比CK高1.4 mmol/(m2·s)和1.8 mmol/(m2·s)；10:00達(dá)到高峰，12:00降至與CK相當(dāng)；14:00處理2高于處理1和CK，16:00覆膜的E又低于CK，覆膜處理在上半日提高了內(nèi)膛葉的E。處理1、處理2的gs在6:00-12:00高于CK，8:00達(dá)到高峰，12:00降至與CK相當(dāng)；處理1分別在6：00、8:00和10:00較CK高42.92 mmol/(m2·s)、164.46 mmol/(m2·s)和75.38 mmol/(m2·s)，處理2分別較CK高40.96 mmol/(m2·s)、137.94 mmol/(m2·s)和45.24 mmol/(m2·s)。表明覆膜處理可提高上半日內(nèi)膛葉的gs。處理1、處理2的Ci在6:00-14:00呈下降趨勢(shì)，14:00-18:00先增加后下降；CK在6:00-8:00下降后趨于平緩。兩種覆膜處理內(nèi)膛葉氣體交換日變化之間差異較小。

注：*表示在0.05水平上差異顯著。

Note: * indicates significance of difference atP≤ 0.05 level.

圖2不同處理內(nèi)膛葉氣體交換的日變化

Fig.2 Diurnal variation in leaf gas exchange in the inside leaves of different treatments

2.3.2樹(shù)冠葉由圖3可知，覆膜處理樹(shù)冠葉Pn在6:00-8:00與CK相當(dāng)，隨日照強(qiáng)度增強(qiáng)Pn迅速升高；處理1和處理2的高峰較日照強(qiáng)度高峰早2 h，并不隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而繼續(xù)升高，達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)光照強(qiáng)度為18 685 lx，此后開(kāi)始平緩下降；CK的Pn高峰在10:00，為15.87 μmol/(m2·s)，高于處理1和處理2，達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)光照強(qiáng)度為39 340 lx，較12:00日照高峰低7 775 lx，隨后開(kāi)始下降；覆膜處理樹(shù)冠葉的Pn在10:00-12:00受到抑制，在10:00、12:00處理1分別較CK低37.24%和23.47%，處理2分別較CK低27.98%和18.49%，呈左偏分布的單峰型日變化。處理1、處理2和CK的E在6:00-10:00隨日照強(qiáng)度和溫度的增高而升高，處理1和處理2在10:00-12:00處于高峰水平，且高于CK；CK在12:00達(dá)到高峰，為4.16 mmol/(m2·s)，均低于處理1和處理2，處理1、處理2和CK在12:00開(kāi)始出現(xiàn)下降，14:00后相當(dāng)，總體上覆膜處理樹(shù)冠葉的E高于CK。處理1的gs在10:00達(dá)到高峰，之后開(kāi)始下降，處理2和CK在12：00達(dá)到高峰，14：00降至與處理1相當(dāng)。處理2和CK的Ci在6:00-8:00下降，8:00后開(kāi)始增加，處理2在6:00-12:00均高于CK；處理1在6:00-12:00持續(xù)增加，此后開(kāi)始下降；兩種覆膜處理在16:00后相當(dāng)。兩種覆膜處理樹(shù)冠葉氣體交換日變化間差異較小。

圖3不同處理樹(shù)冠葉氣體交換的日變化

3結(jié)論與討論

有研究表明，野生宜昌橙的Pn在10:00達(dá)到第1個(gè)高峰，16:00出現(xiàn)次高峰，E高峰出現(xiàn)時(shí)段與Pn相近[17]；奈92-1臍橙、貢柑的Pn在10:00出現(xiàn)高峰，呈單峰型變化，與E和gs呈正相關(guān)，沙糖桔、沙田柚的Pn在8:00出現(xiàn)高峰，12:00和14:00出現(xiàn)次峰，與E和gs相關(guān)性不強(qiáng)[18]；琯溪蜜柚的Pn在8:00-10:00出現(xiàn)首峰，14:00后出現(xiàn)次峰，與光照強(qiáng)度、E、gs呈正相關(guān)[19]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，紅肉蜜柚樹(shù)冠葉的Pn和E在高峰時(shí)段高于內(nèi)膛葉；覆膜處理的樹(shù)冠葉Pn隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而迅速上升，8:00后開(kāi)始下降，未隨光照強(qiáng)度的繼續(xù)增強(qiáng)而上升，而CK則在10:00達(dá)到高峰，此后開(kāi)始下降，覆膜處理與對(duì)照的Pn均呈單峰型日變化；E也呈單峰型日變化，但覆膜處理的在高峰時(shí)段高于CK。gs隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而升高，為單峰型日變化；Ci先下降后升高，在下半日趨于平穩(wěn)，總體變化較小?？梢?jiàn)，覆膜沒(méi)有改變紅肉蜜柚樹(shù)冠葉片氣體交換的日變化規(guī)律，Pn與E、gs、光照強(qiáng)度呈正相關(guān)，這與琯溪蜜柚的光合特性相符[19]。

覆蓋反光膜均可提高玉米、楊樹(shù)等葉片的Pn[20-21]，但PRIVé等[22]在蘋(píng)果園地表覆蓋薄膜后發(fā)現(xiàn)，反光膜沒(méi)有改變蘋(píng)果葉片的氣體交換。本研究結(jié)果表明，紅肉蜜柚地表覆蓋反光膜后，內(nèi)膛葉Pn在高峰時(shí)段高于CK，提高了CO2同化率，有利于葉片積累干物質(zhì)；E和gs在上半日出現(xiàn)高峰期，為左偏分布的單峰型，且覆膜處理顯著高于CK，與覆膜提高樹(shù)體內(nèi)膛光照的作用相符；而Ci總體高于對(duì)照，但是差異較小。反光膜反射的日光主要投射在樹(shù)體內(nèi)膛葉片的下表面，在10:00-14:00內(nèi)膛葉處理1、處理2的Pn分別較CK高0.84 μmol/(m2·s)和0.68 μmol/(m2·s)，增幅為21.76%和17.62%，可見(jiàn)，地表覆蓋反光膜較好地改善了紅肉蜜柚樹(shù)內(nèi)膛微環(huán)境。有關(guān)地表覆膜對(duì)紅肉蜜柚果實(shí)品質(zhì)的影響有待進(jìn)一步研究。