福州市冬春茬设施水培叶菜增施CO_2效应研究_苏荣瑞.pdf

年 月第 期 总第 期海峡科学 .，福州市冬春茬设施水培叶菜增施 效应研究苏荣瑞，林瑞坤，杨 凯 林 倩 高毅超 叶 洛（.福州农业气象试验站，福建 福州；.福州市智慧气象行业技术创新中心，福建 福州；.福建省气象科学研究所，福建 福州）摘要 通过冬春茬设施水培叶菜不同 浓度叶片光响应曲线和饱和光强、弱光下 响应曲线对比观测方法，确定增施 的光照阈值指标，研究增施 对水培叶菜叶面积指数及产量的影响。结果表明，光合有效辐射 可作为冬春茬设施水培叶菜增施 的光照阈值指标；冬季增施 处理棚相比对照棚，采收时上海青叶面积指数、单株鲜重分别增加.、.；生菜叶面积指数、单株鲜重分别增加.、.。关键词 光响应曲线 响应曲线 水培叶菜 增施 中图分类号 文献标识码 文章编号 （）基金项目：福建省气象局基层科技专项（编号：）。通讯作者：杨凯，：温室大棚环境调控是温室生产效益的关键，其中是主要因素之一。温室内 亏缺的持续时间取决于设施类型与结构、栽培季节、天气条件和作物生育状况。日光温室、塑料大棚 施肥效应及施用技术研究已有较多研究。塑料大棚内 浓度变化规律方面，李胜利等以河南省扶沟县巨型塑料大棚早春黄瓜为对象，测定了早春黄瓜不同时期和棚内不同位置 浓度的变化，得出棚内 浓度变化受黄瓜光合消耗 速率、土壤呼吸释放 速率和通风状况的影响，一天中棚内 的浓度在 达最高，处于低谷。苗期时 亏缺的程度不严重，结果期时一天中 作物群体光合消耗 速率大于土壤呼吸释放 速率，放风虽然缓解了 不足，但 的 浓度仍比室外低，这种状况在晴天更为突出。在 加富效应研究方面，张建新等以山西省阳高县东关村的 个温室作为试验温室，选择黄瓜、西葫芦、芹菜、油菜为试验蔬菜和工业副产品，瓶装液态 作为气源，开展了日光温室 施肥技术研究，得出了黄瓜、西葫芦等瓜类蔬菜宜在开花初期开始施放，芹菜、油菜等叶菜类则应在封垄后开始施放，以及不同季节一天内 的适宜施放时间、适宜施放浓度及施放后的增产效益。本文针对冬春茬设施水培叶菜，基于叶片光响应曲线和 响应曲线测定结果，确定增施 的光照阈值，研究增施 对水培叶菜叶面积指数及产量的影响，为精准施用 气肥技术提供科学依据。资料与方法.试试验验材材料料与与处处理理.试试验验材材料料试验在福建省福州农业气象试验站（，海拔.）温室大棚进行，以叶菜（上海青、生菜）为试验材料，作物种子从市场上种苗公司购买，上海青品种为福建金品农业科技股份有限公司提供的“金品 夏”，生菜品种为厦门中田金品种苗有限公司提供的“四季金品生菜”，穴盘基质育苗，移栽后采用荷兰温室培养液水培（表）。海峡科学 年第 期表 叶菜蔬菜参试水培营养液配方化合物 四水硝酸钙硝酸钾硝酸铵硫酸铵磷酸二氢钾磷酸二氢铵硫酸钾七水硫酸镁合计.试试验验处处理理密闭的温室大棚 间，每间面积，其中一间设置增施 浓度处理（）；另一间不做增施处理，环境 浓度为对照（）。作物生长期增施 时段考虑综合环境因子条件。年 月和 年 月开展了两批次水培叶菜增施 效应试验，详见表。表 基于环境因子条件的水培叶菜增施 浓度效应试验试验批次移栽日期试验处理采收日期第 批次 年 月 日增施 浓度处理（）：年 月 日 时、年 月 日 时、月 日 时、月 日 时、月 日 时、月 日 时、月 日 时、月 日 时、月 日 时、月 日 时启动了增施，增施 处理的时段棚内 浓度平均为 。不做增施处理，环境 浓度为对照（）：白天 时至 时平均 浓度为 。年 月 日第 批次 年 月 日增施 浓度处理（）：年 月 日 时、月 日 时、月 日 时、月 日 时、月 日 时、月 日 时启动了增施，增施 处理的时段棚内 浓度平均为 。不做增施处理，环境 浓度为对照（）：白天 时至 时平均 浓度为 。年 月 日.试试验验设设施施利用富碳农业气象控制系统，采用清洁能源醇基燃料燃烧后产生，通过系统控制设施大棚内 浓度，并在密闭的温室大棚 间各安装一套小气候站监测设备，实时采集棚内处理组、对照组的温湿度、浓度和光合有效辐射数据。.测测定定项项目目试验处理期间，利用美国 公司便携式光合系统测定水培叶菜叶片不同 浓度下（、）叶片光响应曲线、不同光强下（饱和光强和弱光）响应曲线。每个作物每次测定 株，每株选取 片同叶位的功能叶测量。光响应曲线测定时，选择用 小钢瓶注入系统（），设定气室目标 浓度为、，自高到低设定光强梯度为、。响应曲线测定时，先完成注入系统浓度校准，设定 为饱和光强或弱光，设定气室 浓度梯度为、。在作物生长期内，抽样 次，增施 处理组和对照组每个作物随机取样 株，分株测定叶片数、叶面积、鲜重、干重。.数数据据处处理理所有试验数据利用 .和 软件进行绘图、方差分析、差异显著性检验和回归分析。光合作用光响应曲线拟合采用非直角双曲线模型，模型表达式如下。（）（）式（）中，为净光合速率，为最大净光合速率，为光合有效辐射，为表观光量子效率，为光响应曲线曲角，为暗呼吸速率。利用实测的叶片光响应数据序列，通过光响应曲线拟合，计算出、和光饱和点（）、光补偿点（）等参数值；利用实测的叶片 响应数据序列，通过 响应曲线拟合，计算出 酶的最大催化速率（）、的最大再生速率（）和磷酸丙糖的运输速率（）等参数值，这三个参数被认为是限制光合作用的主要因素。年第 期海峡科学 结果与分析.冬冬春春茬茬设设施施水水培培叶叶菜菜叶叶片片光光响响应应曲曲线线图 为气室两种 浓度条件下实测的设施水培上海青、生菜的叶片净光合速率对光强的响应曲线与非直角双曲线模型拟合的光响应曲线。从图 可以看出，不同 浓度条件下，在一定光强范围内，净光合速率随光强的增加而增加，当光强超过光饱和点后，净光合速率不再随光强的增加而增加，出现光饱和或光抑制现象。、浓度条件下，上海青、生菜叶片非直角双曲线模型拟合的光响应曲线参数与回归模型决定系数 见表。气室 浓度 相比 ，上海青、生菜叶片的光饱和点、最大净光合速率有显著提高，其中苗期时上海青叶片最大净光合速率提高.；旺盛生长期时上海青、生菜叶片最大净光合速率分别提高.、.。（）苗期上海青（）（）苗期上海青（）（）旺盛生长期生菜（）（）旺盛生长期生菜（）图 气室两种 浓度条件下实测和拟合的光响应曲线表 气室不同 浓度下水培叶菜叶片光响应曲线参数（非直角双曲线模型拟合）作物物候期测定日期浓度 光饱和点 光补偿点 最大净光合速率 表观量子效率暗呼吸速率 曲角上海青苗期（六叶一心）年 月 日.年 月 日.上海青旺盛生长期（十五叶一心）年 月 日.年 月 日.上海青苗期（六叶一心）年 月 日.生菜旺盛生长期（十二叶一心）年 月 日.年 月 日.海峡科学 年第 期.设设施施水水培培叶叶菜菜叶叶片片饱饱和和光光强强和和弱弱光光下下 响响应应曲曲线线参参数数饱和光强和弱光条件下上海青叶片 响应曲线见图，叶片响应曲线参数（设定气室浓度梯度为、）见表，九叶一心的上海青，饱和光强（）相比弱光强（）条件下，酶的最大催化速率提高.、的最大再生速率提高.、磷酸丙糖的运输速率提高.；十五叶一心的上海青，饱和光强相比弱光强条件下，酶的最大催化速率提高.、的最大再生速率提高.、磷酸丙糖的运输速率提高.。（）上海青（苗期）（）上海青（旺盛生长期）图 气室饱和光强和弱光条件下实测的 响应曲线表 水培叶菜叶片饱和光强和弱光下 响应曲线参数测定日期作物（物候期）光强 叶温 的最大催化速率 的最大再生速率磷酸丙糖的运输速率 年 月 日 年 月 日上海青（九叶一心）.年 月 日生菜（七叶一心）.年 月 日 年 月 日海青（十五叶一心）.注：指，二磷酸核酮糖羧化酶，指，二磷酸核酮糖。.冬冬春春茬茬设设施施水水培培叶叶菜菜增增施施 的的光光照照阈阈值值指指标标图 为气室两种 浓度条件下实测的冬春茬设施水培上海青、生菜在苗期、旺盛生长期叶片净光合速率对光强的响应曲线，在、浓度条件下，由非直角双曲线模型拟合的光响应曲线可以看出，在弱光条件下（光合有效辐射 ），气室高 浓度（）相比环境 浓度（）的叶片净光合速率没有明显提升，在光合有效辐射达到 时，气室高 浓度相比环境 浓度的上海青叶片净光合速率可提高.，生菜处旺盛生长期时叶片净光合速率可提高.，故光合有效辐射 可作为冬春茬设施水培叶菜增施 的光照阈值指标。（）上海青（苗期）年第 期海峡科学 （）上海青（旺盛生长期）（）生菜（旺盛生长期）图 气室两种 浓度条件下实测的光响应曲线.冬冬春春茬茬设设施施水水培培叶叶菜菜增增施施 对对叶叶面面积积指指数数及及产产量量的的影影响响增施 浓度处理对水培上海青、生菜叶面积指数、单株鲜重、单株干重、含水率的影响见表，第 批次试验结果，上海青采收时的叶面积指数、单株鲜重、单株干重分别增加.、.、.；生菜叶面积指数、单株鲜重、单株干重分别增加.、.、.，增施 处理的水培叶菜与 相比其含水率无显著性差异。第 批次试验结果，上海青采收时的叶面积指数、单株鲜重、单株干重分别增加.、.、.；生菜其 叶 面 积 指 数、单 株 鲜 重、单 株 干 重 分 别 增 加.、.、.，增施 处理与 相比其含水率无显著性差异。表 冬春茬水培叶菜增施 对叶面积指数及产量的影响批次测定日期叶面积指数（）单株鲜重 上海青 上海青 生菜 生菜 上海青 上海青 生菜 生菜第 批 年 月 日.年 月 日.年 月 日.年 月 日.第 批 年 月 日.年 月 日.年 月 日.续表批次测定日期单株干重 含水率 上海青 上海青 生菜 生菜 上海青 上海青 生菜 生菜第 批 年 月 日.年 月 日.年 月 日.年 月 日.第 批 年 月 日.年 月 日.年 月 日.结论根据实测的设施水培上海青、生菜光响应曲线，气室 浓度 相比 ，上海青、生菜叶片的光饱和点、最大净光合速率有显著提高，其中苗期时上海青叶片最大净光合速率提高.；旺盛生长期时上海青、生菜叶片最大净光合速率分别提高.、.。根据实测的饱和光强和 海峡科学 年第 期弱光条件下上海青、生菜叶片 响应曲线，饱和光强相比弱光强条件下，的最大催化速率、的最大再生速率、磷酸丙糖的运输速率均有显著提高。由非直角双曲线模型拟合的光响应曲线回归模型计算可得，光合有效辐射可作为冬春茬设施水培叶菜增施 的光照阈值指标。年 月至 年 月开展的 批次增施对设施水培叶菜叶面积指数及产量的影响试验，增施 时段考虑光照、气温、湿度综合环境因子。增施 处理与对照组相比，增施累计时间不长，主要原因在于福建省闽江口以南冬春设施蔬菜优势区域冬季在晴天或多云天气时，上午 时后温室大棚棚内气温上升较快，需打开棚门通风换气或开启风机湿帘降温系统，与增施 时需密闭环境不匹配。日光温室增施 技术在北方地区应用推广较普遍，但在福建省等南方地区生产中几乎未得到普及，原因在于南方设施大棚冬季生产中在白天晴天或多云天气时，需打开棚门、侧膜通风换气或开启风机湿帘降温系统调控棚内气温，限制了增施 时长。基于物联网的南方温室大棚精准施用 气肥技术可融入规模化无土栽培智能水肥一体化应用，冬春茬设施大棚蔬菜遇持续阴雨寡照天气时补光增施，提高增施时长。本试验温室大棚每间面积仅，两批次试验增施 处理期间，棚内对照组白天 时至 时平均浓度分别为、，尚未能很好反映出实际生产中的温室大棚（单体面积普遍在 以上）亏缺实况。因此，实际设施蔬菜生产中的增施对水培叶菜叶面积指数及产量的影响更加明显。参考文献：魏珉 日光温室蔬菜 施肥效应与机理及 环境调控技术 南京：南京农业大学，魏珉，邢禹贤 蔬菜 施肥效应与机理研究进展 山东农业科学，（）：李胜利，孙治强 巨型塑料大棚内 浓度的变化分析中国农业气象，（）：，张建新，李玉尧，王果静，等 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