不同基質相對含水量對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，采用沈陽農業大學無土育苗營養基質，研究不同基質相對含水量對黃瓜穴盤苗葉片水分生理與光合特性的影響。結果表明：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。試驗結果證實，黃瓜穴盤育苗中基質的相對含水量維持在60%～80%的范圍內為宜。

育健壯幼苗是黃瓜高產的重要措施，在現代蔬菜產業化育苗條件下，穴盤的集約化設計使黃瓜育苗中的水分管理成為培育壯苗的一大重要難題。基質含水量變化不僅會直接表現在植株的生長狀態上，還會通過影響植株的水分狀態進而影響到其他的生理活動，如光合特性等。本文通過研究不同基質相對含水量對黃瓜穴盤苗葉片水分生理與光合特性的影響，以期為黃瓜基質穴盤育苗水分管理提供一定的理論依據。

材料和方法

試驗材料

供試黃瓜品種為‘山東密刺（Cucumis sartius L）；育苗基質為沈農無土育苗營養基質；供試穴盤為72孔穴盤。

試驗設計

試驗于春季在沈陽農業大學園藝學院溫室內進行。黃瓜種子干籽直播，播后隨機擺放在育苗床上。待子葉展平后進行處理，即設定5種不同的基質持水量，分別為基質最大持水量的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開始測水補水，其后分別在10：00、12：00、14：00、16：00和20：00進行補水，使各處理的灌水高底限在±5%之內（100%為充分飽合灌水），一直到成苗。每個處理設置6盤穴盤苗。成苗標準為根系全部包裹基質成團，可輕易從穴盤穴孔中取苗而不散坨為宜。按完全隨機取樣法取樣，從每個處理中選取20株黃瓜，測定相關指標。

項目測定

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

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

結果與分析

不同處理對葉片水分狀況的影響

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

總體上干旱脅迫對水分含量的影響較大，而濕澇對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的各種代謝，它的強度制約著植物的代謝強度，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[3-5]。隨著水分脅迫的增加，尤其是在干旱處理時，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，其他處理則表現抗性逐漸減弱。上述結果表明，適宜灌水量在T3～T4之間即基質最大持水量的60%～80%。

不同水分處理對葉片光合特性的影響

○ 對植株葉片光合色素含量的影響

不同處理對植株光合色素含量的影響如圖1所示。從圖1可知，不同水分處理對黃瓜幼苗植株葉片中光合色素含量產生了明顯的影響，其中特別表現在總含量和葉綠素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，干旱處理雖然絕對含量最多，但其葉綠素a和b比值最小，濕澇處理則表現總含量降低，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。

○ 對光合指標和羧化速率的影響

葉片光合能力對外界的環境條件非常敏感，不同水分處理對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個處理分別降低了12.4%和39.3%，水分脅迫對光合速率的抑制作用與羧化速率的變化趨勢相同，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。葉片水勢隨供水量不同有明顯差異，說明供水量同葉片水勢有著密切的關系，水勢的高低可以反映葉片的水分狀況[6-7]。在本試驗條件下，基質最大持水量為20%的干旱處理中的植株雖然生長量較小，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，說明在干旱處理條件下雖然植株的代謝水平有所降低，但抗逆性卻增強了。

試驗證明，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遭到不同程度的破壞而造成的。試驗結果表明，水分脅迫條件（尤其是干旱脅迫條件）嚴重抑制了光合保護色素——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II效能的發揮，使CO2作用中可利用的“庫”減少，從而導致植株光合作用下降、干物質積累減少。

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。試驗證實，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上來看，現代無土育苗對水分的要求應以“促”為主，因此種植者掌握的原則應該是“寧濕不干”，基質理想狀態的相對含水量應維持在60%～80%。

參考文獻

[1] 黃占斌.干濕變化與作物補償效應規律研究[J].生態農業研究，2000，8（1）：30-33.

[2] 郝建軍，劉延吉.植物生理學實驗技術[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2001：54-56.

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

[4] 張憲法，于賢昌，張凌云，等.水分對蔬菜生長動態和生理活動的影響[J].中國蔬菜，2000（4）：48-50.

[5] 肖穎.水分脅迫對小麥旗葉光合特性的影響[J].河北農業大學學報，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對土壤水分和光照強度的閾值效應[J].植物生態學報，2011，35（3）：322-329.

*項目支持：“十三五”國家重點研發計劃項目“東北寒區設施蔬菜化肥農藥減施技術模式建立與示范”（2016YFD0201004）。

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