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芹菜生长发育对UV-B辐射增强与土壤水分胁迫的响应

王锐  
【摘要】:蔬菜生产是农业生产的重要组成部分,现今的蔬菜生产中,高原优质蔬菜已显示出良好的前景。在中国的五大蔬菜生产基地中,甘肃高原夏菜基地以其适宜的自然条件和所生产的蔬菜品质较好,成为中国重要的“西菜东调”基地。而由于人类活动对臭氧层的破坏,使得到达地表的紫外B(UV-B,280-315nm)辐射增强,使其成为影响高原植物生长发育过程中的一个重要因子。与此同时在高原夏菜主产区尚没有统一的完善的水分管理标准,灌水方式主要采用沟灌等传统方式,灌水开始点和灌水量尚没有明确的指标。加强高原夏菜作物水分供求关系的研究对于保持蔬菜高产优质具有重要的现实意义。因此,研究高原气候条件下,主要气象因子对芹菜综合品质的影响模式,寻求提高芹菜综合品质的对策,就显得极为重要。本试验在温室条件下研究了芹菜叶片生理生化特性对增强UV-B辐射的适应性响应。在永昌县大田条件下,以西芹品种“文图拉”为材料,研究了光照强度,土壤水分等环境因子对芹菜生长、品质及光合特性的影响。 取得以下主要结果: 1、UV-B辐射增强试验:芹菜叶片光合色素含量随辐射效应累积而降低,叶绿素a/b值随辐射强度增加而升高。芹菜叶片Pn、Gs、Tr、WUE值均随辐射时间延长和强度增加而降低。Pn与Gs极显著相关,与Ci不相关。芹菜可以适应长期的轻度(T1=0.2W/m2)UV-B辐射;重度辐射(T3=0.8W/m2)严重降低了芹菜叶片的净光合速率,使得“光合午休”时间延长达3小时。增强UV-B辐射对芹菜光合作用的影响由非气孔限制因素引起。芹菜叶片POD, APX酶活性随辐射强度的增加呈现显著增加趋势。PAL活性随辐射强度增加,其活性下降。MDA、可溶性糖、总酚、类黄酮含量均随辐射强度增加而提高,且随辐射时间的延长,其含量也明显增加。在增强UV-B辐射情况下,对芹菜叶片内可溶性蛋白含量影响不显著。 2、光照强度试验:芹菜的株高、叶片数、生物量的积累均随光强降低而减少。在75%的光照条件下芹菜叶片Pn、Ls、Fv/Fm、ETR、ΦPS (Ⅱ)值均表现增加趋势,而Fo、Fm在50%光强下升高。强光条件下可提高芹菜叶柄内叶绿素、类胡萝卜素和纤维素含量,适度的遮阴有利于芹菜叶柄内维生素C、可溶性固形物及半纤维含量的积累。其中,POD、SOD、CAT、APX酶活性均在75%下最高,在50%光强下有所降低,但两处理的酶活性均显著高于对照。同期相比在75%光强下芹菜叶片MDA含量略高,但与其它处理间差异不显著。可溶性糖含量在生育期呈现升高-降低-升高的趋势。 3、水分试验:在水分胁迫条件下,芹菜的株高、叶片数、生物量的积累均显著降低。随灌水量减少,SOD、CAT酶活性则表现为增加趋势,且随胁迫程度的增加而提高。APX酶活性表现为:重度亏缺条件下,酶活性显著提高。MDA含量变化呈现直线增加的趋势。芹菜体内可溶性糖含量显著增加,各处理与对照相比均差异显著,但芹菜体内可溶性蛋白含量却无显著差异。次生代谢类物质类黄酮及总酚含量,各处理与对照相比略有降低,差异不显著。重度水分亏缺条件下,芹菜叶柄内类胡萝卜素含量显著降低,与对照差异显著。芹菜叶柄内叶绿素含量变化不明显,各处理与对照之间差异不显著。叶柄内维生素C的含量随胁迫程度的增加而降低,可溶性固形物含量增加。芹菜叶柄内膳食纤维中,半纤维含量增加明显,在重度亏缺条件下,其含量比对照高出54.88%,轻度亏缺下比对照高出22.05%。纤维素含量也显著增加,其中轻度亏缺比对照提高了36.64%,重度亏缺对照提高了50.32%。 4、UV-B辐射增强及高光照强度,均明显抑制了芹菜叶片的光合生产力,影响了芹菜的生长发育及品质形成,在大田生产中可采取轻度遮阴的栽培措施,以减轻芹菜作物受到的环境胁迫程度,并可有效提高芹菜作物的品质。芹菜本身是一种对水分要求较高的蔬菜作物,土壤水分减少,会明显抑制芹菜的生长,造成大幅度减产,经过本实验研究表明,180-200m3/667m2为芹菜生长适宜的灌溉标准。


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