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根际温度对番茄植株生长的影响机制分析

时间:2015-11-18 来源:未知 作者:傻傻地鱼 本文字数:2298字
摘要

  番茄植株生长发育的最适温度为昼温 24~26 ℃,夜温 18 ℃左右,超过 30 ℃则生长缓慢,到40 ℃就停止生长;地温的最高界限为 33 ℃[1].然而,在光热资源丰富的华北地区,夏季温度偏高,温室 6-8 月温度很容易上升到 35 ℃甚至更高[2],这样的温度对番茄栽培而言是灾难性的。因此,高温是温室番茄长季节栽培稳产、高产的主要限制因子[3].

  高根际温度往往伴随着高气温而产生。植物的生长发育可能对根际温度更为敏感。根际温度变化 1 ℃就能引起植物生长的明显变化[4],其升高或降低会影响番茄生长,其中,高根际温度为害最大[5].

  叶片是植物暴露在环境中最大面积的器官,是植株进行光合作用的主要部位,在复杂的外界环境中反应最为敏感,最容易适应环境而改变它的形态和结构[6].气孔是蒸腾过程中排出水蒸气的主要出口,也是光合作用和蒸腾作用与外界环境间气体交换的门户。气孔结构、密度及分布直接影响植物蒸腾作用和呼吸作用的强弱[7].

  为了更好地了解根际温度对番茄植株生长的影响机制,本试验采用营养液深液流循环栽培法,对番茄植株分别进行不同的根际温度处理,主要从番茄植株叶片气孔的变化来研究其对植株生长所发挥的调节作用。

  1 材料和方法

  1.1 试验材料

  供试番茄品种为新星 101[8].

  1.2 试验地点

  试验在山西太谷(北纬 37°25′,东经 112°25′)山西农业大学设施农业工程中心的非对称三连栋温室内进行。

  1.3 试验处理

  试验采用水培育苗,待植株现蕾后,移栽于水培槽内进行营养液深液流循环栽培,缓苗 7 d 后于每天 8:00-18:00 进行不同的根际温度处理,分别为:T1(。23±1)℃(番茄生长较为适宜的根际温度,通过向营养液中投放冰桶来控温);T2(。28±1)℃(根际自然温度,不予处理或稍加控制);T3(。33±1)℃(设施栽培中由高气温所产生的高根际温度,通过电热线加热来控温)。每处理重复 5 次。

  1.4 测定项目及方法

  对叶片上气孔结构的观察,采用透明胶带粘取法[9]进行制片。

  气孔密度及大小的测定:将制成的片子置于4×10 T 的 Olympus 显微镜下观察,每组制片随机观察 10 个视野,记录每个视野的气孔总数,并随机测定 10 个气孔的纵径和横径,最后计算出平均密度(1 个视野内,r=0.91 mm)、纵径和横径,并进行差异显着性分析。

  1.5 数据分析

  所有数据均以 10 个观察值的平均值来表示,使用 Excel 和 SAS 9.1 软件进行统计分析。

  2 结果与分析

  从图 1 可以看出,各处理叶片气孔的大小和气孔张度的大小排序均为:T1 处理(A)>T2 处理(B)>T3 处理(C),呈减小趋势;气孔密度从小到大排序为:T1 处理(A)<T2 处理(B)<T3 处理(C),呈增大趋势。

  2.1 气孔大小

  从表 1 可以看出,T1,T2,T3 处理的气孔长分别为 11.93,10.51,7.72 μm,宽分别为 9.26,7.88,5.34 μm;与 T2 处理相比,TI 处理的气孔长、宽分别增加 13.51%,14.91%,T3 处理的气孔长、宽分别减少 25.02%,30.83%,且处理间差异极显着。即随着根际温度升高,处理间气孔长、宽均呈下降(T3<T2<T1)趋势。

  2.2 气孔开度

  气孔开度对水分反应十分敏感,植株一旦缺水,保卫细胞便容易向中间收缩,使气孔开度减小,从而降低植株的蒸腾作用,减少植株体内的水分散失。T1,T2,T3 处理的气孔开度长分别为 7.06,5.02,2.46 μm,气孔开度宽分别为 3.08,2.32,1.68 μm(表1),与 T2 处理的气孔开度相比,T1 处理的长、宽分别增加 40.64%,32.76%,T3 处理的长、宽分别减少51%,27.59%,且处理间差异极显着。即随着根际温度的升高,处理间气孔开度的长、宽均呈下降(T3<T2<T1)趋势。

  2.3 气孔密度

  从表 1 可以看出,T1,T2,T3 处理的气孔密度分别为 117,134,146 个 /mm2,T1 处理的气孔密度比 T2 处理减少 12.69%,T3 处理的气孔密度比 T2处理增加 8.96%,且处理间差异极显着。即随着根际温度的升高,处理间气孔密度呈上升(T3>T2>T1)趋势。温度升高常导致植物叶片的蒸腾作用加强,植物会面临大量失水,小而密的气孔有利于防止因蒸腾而使水分丧失。T3 处理的气孔器变小,密度增大,说明 T3 处理的植株处于干旱胁迫。

  3 讨论与结论

  气孔是植物控制水分并进行气体交换的通道,直接影响植物的蒸腾作用,气孔调节是环境胁迫下植物抵御干旱和适应环境的机制之一。气孔的分布特征、密度、面积等受环境中水分状况的影响[10].在水分胁迫下,水稻叶片的气孔密度明显增大,气孔的长 、宽明显减小[11].本试验中 T3 处理的气孔器显着变小,密度显着增大,其原因可能是由于 T3 处理的根际温度过高,影响植物对水分的吸收,随着水分亏缺程度的增大,番茄叶片的气孔器长、宽和开度不断变小,气孔密度不断增大,这些变化都有利于充分利用有效水分,促进植物与外界环境的气体交换,小而密的气孔有利于防止因蒸腾而使水分丧失。缺水条件下,气孔的这一分布模式既可促进植物与外界环境的气体交换,又能保持水分[12].这与齐红岩等[11]的观点一致。

  植物对高温环境反应与其耐热能力有关,耐热种类表现为表皮气孔密度大、体积小且孔径小,此组织结构能较好地吸收和保持水分,提高水分的传输速率,使植物能够适应高温干旱环境[13].根温升高后,气孔器及气孔开度减小,气孔密度增大,这些特征都说明根际温度升高使植株处于干旱胁迫,植株为了适应高温干旱环境而改变其结构特征。这与韩亚平等[14-15]研究的结论一致。

  参考文献:
  [1]李景富,徐鹤林。 中国番茄[M]. 北京:中国农业出版社,2007.
  [2]田鹏。 太原地区温室番茄限产因素探讨:光照、温度对产量的影响[D]. 太谷:山西农业大学,2004.
  [3]王冬梅,康立功,许向阳,等。 热胁迫对番茄叶片主要生理生化指标的影响[J]. 园艺学进展,2006(7):898-901.
  [4]Walker J M. One degree increment in soil temperature affects maizeseeding behavior[J]. Pro Soc Soil Sci Am,1969,33:729-736.


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