黄瓜气孔导度、水力导度的环境响应及其调控蒸腾效应

以营养生长期温室黄瓜为研究对象,通过四元二次正交旋转组合设计,分析稳态流条件下土壤相对含水率、空气温度、空气湿度和光合有效辐射对气孔导度、土壤植物系统总水力导度的影响及其调控蒸腾效应。结果表明,4个环境因子对气孔导度、总水力导度均有正效应,对其影响最大的环境因子分别是空气湿度、空气温度;土壤相对含水率与光合有效辐射、空气温度与空气湿度对气孔导度和总水力导度存在明显的交互作用;空气湿度对气孔导度、总水力导度的单因子效应为开口向上的抛物线函数,其他环境因子的单因子效应皆趋近于线性递增函数;各因子的边际效应分析表明,空气湿度是气孔导度的主要调控途径,除光合有效辐射外,其他因子均可有效调控总水力导度。采用通径分析方法研究了环境因子、气孔导度、总水力导度调控蒸腾效应,结果表明,空气温度、光合有效辐射和气孔导度均主要通过增强总水力导度对蒸腾作用产生间接正效应,其次是对蒸腾作用的直接正效应;土壤相对含水率主要通过增强总水力导度和气孔导度对蒸腾作用产生间接正效应;空气湿度的直接影响为负效应,但其主要影响途径为通过增强总水力导度和气孔导度对蒸腾作用的正效应;气孔导度与总水力导度响应环境因子变化并相互作用,协同调控蒸腾作用。

辐热积驱动的温室甜瓜作物系数模型

【目的】以温室内环境因子(光照和温度)为自变量预测温室甜瓜作物系数的变化,为温室甜瓜耗水量的实时预测及灌溉管理提供理论依据。【方法】通过2012、2013年不同播期试验的甜瓜耗水数据与温室内参考作物蒸腾蒸发量,对温室甜瓜作物系数进行了连续测定,采用辐热积量化光辐射和温度对作物系数的综合影响效应,以三次多项式形式定量表达充分灌溉条件下甜瓜作物系数与生长期辐热积的关系,建立辐热积驱动的甜瓜作物系数预测模型,并采用与建模相独立的试验资料对模型进行检验。【结果】甜瓜的作物系数年际间变化不大,表现出较好的稳定性。采用辐热积驱动的作物系数模型,预测值与实际观测值的决定系数和均方根误差分别为0.95和0.12。采用有效积温法对作物系数的预测值与实际观测值间的决定系数和均方根误差分别为0.88和0.17。【结论】辐热积驱动的温室甜瓜作物系数模型综合考虑了光辐射和温度对作物生长过程的驱动效应,具有更高的机理性和预测精度,模型形式简洁,是动态估算温室作物生长过程中耗水量的有效途径。

温室环境因子驱动甜瓜水分传输机理分析与模拟

利用人工气候室控制空气温度、相对湿度和光合有效辐射量,根据水量平衡法控制土壤含水率,按照四因素五水平的二次回归正交旋转组合设计,对甜瓜蒸腾量进行模拟,并探讨各因子调控水分传输的机制。基于Jarvis模型建立环境因素驱动的多元非线性气孔导度模型,结合水汽扩散原理建立蒸腾量模型,模型预测精度良好。探究因素交互作用及其耦合调控效应,结果表明:除相对湿度对蒸腾表现为抑制作用,土壤含水率、空气温度和光合有效辐射均对蒸腾具有促进作用;土壤含水率与空气温度的单因素效应相似,随因素水平增加,蒸腾量线性升高;光合有效辐射量驱动蒸腾的单因素效应为开口向下的二次函数,当因素水平超过阈值后,蒸腾量逐渐下降。环境因素在驱动和调控蒸腾过程中均存在密切耦合和反馈效应,土壤含水率与温度对蒸腾调控的耦合效应趋近于平滑曲面,蒸腾量随两因素水平的升高而升高,在试验水平内两因素对蒸腾表现为协同促进效应;空气相对湿度减弱了水汽扩散驱动力,进而抑制温度和土壤含水率对蒸腾的驱动作用,且这种抑制作用随相对湿度的升高而更明显。

基于产量品质和水肥利用效率西瓜滴灌水肥制度优化

实现大棚西瓜量化管理是实现大棚西瓜精准化管理的基础,也是提高产量品质与水肥利用效率的重要途径。以西瓜为试材,在以关中塿土为主的壤土地区采用膜下滴灌的灌溉方式,通过二因子五水平正交旋转组合设计,灌水量依据西瓜蒸腾需水量(Eapotranspiration,ETc)分别设置0.49ETc、0.55ETc、0.70ETc、0.85ETc、0.91ETc 5个水平,施肥量依据目标产量(Fy)分别设置0.50Fy、0.65Fy、1.00Fy、1.35Fy、1.50Fy 5个水平,共16个处理,测定西瓜相关品质、产量、灌溉水分利用效率和肥料偏生产力;采用主观层次分析法、客观熵权法和基于博弈论的组合赋权法计算各指标权重,用近似理想法建立模型,分析水肥滴灌量对综合评价值的影响。结果表明,水肥协同影响西瓜综合评价值,且灌水量对其影响大于施肥量;综合评价值随水肥施入量增加均呈先升后降的趋势,当灌水量为0.73ETc,施肥量为1.03Fy时,西瓜综合评价值最高,达到0.74。因此,推荐在水肥资源相对充足的关中地区按0.73倍西瓜蒸腾需水量和1.03倍目标产量对西瓜灌溉施肥;而在水资源相对亏缺地区,应适当降低施肥量来提高西瓜综合评价值。

不同水汽压差对番茄气体交换参数和生长的影响及综合评价

水汽压差(VPD)表征了大气水分亏缺的程度。为探讨番茄对高VPD的适应机制,并筛选出适宜高VPD环境条件下栽培的番茄品种,试验以6个番茄品种为材料,利用人工气候室,设置2个VPD处理:昼1.48 kPa/夜0.47 kPa(低VPD处理)和昼2.55 kPa/夜0.47 kPa(高VPD处理),研究不同VPD处理下番茄气孔特征、气体交换参数和生长的响应变化。结果表明:与低VPD处理相比,在高VPD处理下,‘中杂9号’、‘中杂105’的总干质量以及‘番茄06-2’和‘合作903’的壮苗指数显著降低,‘东亚粉冠’和‘金棚朝冠’的总干质量和壮苗指数变化不显著。高VPD处理下,‘中杂9号’‘中杂105’‘合作903’的光合速率和气孔导度显著的下降,而蒸腾速率变化不显著;相反,‘东亚粉冠’和‘金棚朝冠’的蒸腾速率显著升高,而光合速率和气孔导度变化不明显;6个番茄品种水分利用效率降低均达显著水平。此外,高VPD处理下6个番茄品种的气孔密度、指数、长度、宽度和开度均有不同程度的下降。相关性分析表明,气孔特征与气孔导度、光合速率和生长指标间呈正相关关系,而与气孔限制值呈负相关关系。最后,通过综合评价认为‘金鹏朝冠’和‘东亚粉冠’为适宜高VPD环境条件下栽培的品种。总之,气孔在植株对高VPD的响应中发挥了重要作用,是导致不同番茄品种对高VPD响应差异的关键。

水汽压差与钾素互作对高温下番茄营养吸收与光合特性的影响

空气水汽压差(VPD)是植物水分运输的主要驱动力,影响作物对营养的吸收。探究不同VPD与钾素对高温下作物营养元素的吸收与光合特性的影响对夏季番茄合理施肥与环境管理具有重要意义。试验以‘金棚14-6’番茄为试材,采用盆栽方式,设置2个VPD水平(高VPD、低VPD)与3个钾素水平(2、4、8 mmol·L^-1)共6个处理,分析了VPD与钾素互作对高温下番茄幼苗氮磷钾吸收、气体交换参数、光合和CO2响应等的影响。结果表明:与高VPD相比,降低VPD会对番茄植株各器官的氮、磷、钾含量产生稀释效应,但随着钾素水平的提高,氮、磷、钾的积累量均会显著增加,各元素积累量分别增加了99.6%、98.1%和44.7%(氮),57.4%、50.4%和51.6%(磷),145.9%、71.5%和30.6%(钾)。在低VPD下,中钾水平更有利于干物质和氮、磷、钾元素的积累,其叶片的氮素积累量和叶片水势显著高于其他5个处理;且低VPD下的植株具有较大的光照、CO2浓度适应区间和高光合及相关参数,包括光合速率Pn、气孔导度Gs、光饱和点LSP、表观量子效率AQY、暗呼吸速率Rd和初始羧化效率CE等,且均在中钾水平时取得最大值;同时蒸腾速率Tr、光补偿点LCP与光呼吸速率Rp等均显著降低。综上可知,高VPD下高钾水平和低VPD下中钾水平提高了番茄的光合性能、氮磷钾元素吸收量和干物质积累量,可作为夏季高温施肥与环境管理指标。

硝普钠对低氧胁迫下黄瓜幼苗生长、光合及叶绿素荧光参数的影响

以"中农8号"黄瓜为试材,采用营养液水培的方法,通过添加不同浓度(0.1、0.3、0.5mmol·L^-1)的硝普钠(SNP)作为一氧化氮(NO)供体,研究了外源NO对低氧胁迫下黄瓜生长、光合及叶绿素荧光参数的影响。结果表明:在低氧胁迫下黄瓜植株的生长、光合作用以及光合系统活性均受抑制,添加不同浓度的SNP,显著促进了低氧胁迫下黄瓜幼苗生长和光合作用,光合系统活性也得到显著提高,低氧胁迫伤害得到有效缓解,主要表现为株高、茎粗、主根长、根体积、根系活力、地上鲜质量和地下干鲜质量显著提高;幼苗叶片的Pn、Gs和WUE显著提高,Ci显著降低;Fv/Fm、ETR、qP、ΦPSⅡ显著提高,NPQ显著降低。其中最适SNP添加浓度为0.1mmol·L^-1。

不同品种番茄刺激瓜列当种子发芽差异性研究

以不同品种番茄为试材,采用培养皿培养,水培和盆栽的方法对多个品种番茄进行培养,并收集其根系分泌物进行植株研磨,研究了不同品种番茄对瓜列当种子发芽刺激作用的强弱。结果表明:"美罗迪"番茄品种在3种培养条件下均能刺激瓜列当种子发芽且发芽率相对较高,最高为53.65%。而"金圆宝202F1"和"奥米多9号"刺激瓜列当种子的发芽率较低。