不同溫度及不同光強條件下草莓葉片的光化學效率

不同溫度及不同光強條件下草莓葉片的光化學效率劉永1張云華2明毅強1(1蕪湖職業(yè)技術學院,蕪湖241000;2安徽農(nóng)業(yè)大學摘要在大棚內(nèi)栽種越冬草莓可保證其生長發(fā)育所需的溫度條件,但棚內(nèi)光照不足;棚外雖然光照強,溫度卻很低。2種不同溫度、不同光強條件下使草莓葉片的Fv/Fm、Qp、QN均表現(xiàn)出不同的反應。從光合生理的角度來研究在棚內(nèi)外不同溫度、不同光照條件下草莓葉片的光化學特性,證明在保證棚內(nèi)溫度的同時,改善棚用薄膜的透光性以增加棚內(nèi)光照強度,可提高棚內(nèi)草莓光合速率從而提高草莓產(chǎn)量。關鍵詞草莓;設施栽培;光化學效率;葉綠素熒光猝滅;溫度;光照溫度中圖分類號S626.4;S668.4文獻標識碼A文章編號0517-6611(200202-0177-021材料與方法1.1材料和試驗處理試驗在江蘇省農(nóng)科院遺傳生理所試驗地內(nèi)進行,供試材料為大面積推廣的草莓品種(FragariaananassaDuch“寶交早生”。種植于高25cm、直徑20cm的盆缽內(nèi),基質(zhì)為砂壤土10kg,按常規(guī)栽培技術管理,置于連棟大棚內(nèi),再套拱棚。元月1日8:00~16:30將其移至棚外,分別進行棚內(nèi)、棚外的相關測定。1.2測定方法葉綠素熒光用調(diào)制式熒光儀測定,重復4次,取其平均值。葉片經(jīng)暗適應處理5min后,照射檢測光(0.12μmol/(m2?s,600Hz后測初始熒光F0,再照射飽和脈沖光(4000μmol/(m2?s,0.8s,一個脈沖測最大熒光Fm,則可變熒光Fv=Fm-M0;再照射作用光后分別依次照射檢測光和脈沖光(1個脈沖測作用光存在時的最大熒光Fm′,關閉作用光后,立即照射遠紅光(1.67μmol/(m2?s,3s測作用光后初始熒光Fo′,則可變熒光Fv′=Fm′-Fo′。葉綠素的光化學猝滅Qp=(Fm′-Fs′/Fv′,非光化學猝滅QN=(Fm-Fm′/Fm。2結果與分析2.1棚內(nèi)外溫度及光照強度日變化1月1日從8:00~16:30分別測定棚內(nèi)外溫度(℃及光照強度[μmol/(m2?s]。圖1說明,棚內(nèi)外溫度均表現(xiàn)由低到高再降低的日變化曲線。當日測定時間內(nèi),棚外最低溫度為1.5℃,最高溫度為10℃;棚內(nèi)最低溫度為7℃,最高溫度為25.2℃,說明棚內(nèi)溫度曲線明顯高于棚外很多。圖2表示,棚內(nèi)外光照強度也呈現(xiàn)由低到高再降低的日變化,棚外光強最低為87.6μmol/(m2?s,最高為1153.8μmol/(m2?s而棚內(nèi)光強則相對低得多,最低為27.22μmol/(m2?s,最高為331.2μmol/(m2?s。圖1、圖2則說明棚外光強高、溫度低,棚內(nèi)溫度高、光強低。2.2棚內(nèi)外草莓葉片光化學效率的日變化PSⅡ的光化學效率是表明光化學反應的一個重要參作者簡介:劉永(1959-,男,安徽省桐城市人,高級講師。收稿日期:2002204208圖1棚內(nèi)外溫度日變化數(shù)。PSⅡ的光化學效率以葉綠素的可變熒光和最大熒光的比值來表示。利用調(diào)制熒光技術可以在非破壞性條件下估測葉綠體PSⅡ的原初光化學效率Fv/Fm。圖2棚內(nèi)外光強日變化圖3表示,棚外草莓的Fv/Fm的最大值為0.814,從8:00~16:30,Fv/Fm,呈先上升后下降的曲線變化,其Fv/Fm值在0.801±0.013左右;棚內(nèi)草莓的Fv/Fm的最大值在0.884,從8:00~16:30,其Fv/Fm呈上升、下降、再上升的曲線變化,Fv/Fm值在0.875±0.017左右。比較棚內(nèi)外草莓的Fv/Fm變化曲線,可以看出,棚外由于溫度低,雖然光照比棚內(nèi)強,但Fv/Fm值比棚內(nèi)低;而棚內(nèi)由于溫度相對棚外高,雖光強低,但其Fv/Fm值還是高于棚外近10%,說明棚內(nèi)草莓在高溫低光條件下的光化學效率比棚外草莓在低溫高光條件下要高。2.3棚內(nèi)外草莓葉片葉綠素熒光猝滅的日變化利用調(diào)制熒光技術不僅可以估測草莓葉片的Fv/Fm,并可區(qū)別葉綠素熒光的光化學猝滅Qp和非光化學猝滅QN值,從而可以了解如溫度、光照等不同環(huán)境條件下,作物光合反應中心吸收的光能的最終命運。圖4顯示,草莓在棚內(nèi)外不同溫度及不同光強條件下,其光化安徽農(nóng)業(yè)科學,2002,30(2:177-178JournalofAnhuiAgriculturalSciences圖3棚內(nèi)外草莓葉片F(xiàn)v/Fm學猝滅Qp的日變化進程之間有較明顯的差異。棚內(nèi)草莓其Qp先升后降,從8:00的0.501升至13:00時的0.912,降至16:30時的0.788,升幅大,降幅小。比較圖1、圖2與圖4,可以看出,溫度升高,光照增強。草莓的Qp也隨之上升,雖然在16:30棚內(nèi)光強比8:00低近2/3,但此時棚內(nèi)溫度卻是8:00時的2倍達15℃。與此同時,圖4還顯示了草莓Qp的日變化值,棚外比棚內(nèi)低的多。雖然棚外草莓Qp日變化曲線趨勢也同棚內(nèi)草莓一樣,但其下降值要比棚內(nèi)大的多。圖4棚內(nèi)外草莓葉片Qp日變化圖5顯示,棚內(nèi)外不同溫度及不同光照條件下草莓QN的日變化值。從圖5可以看出,棚內(nèi)草莓QN值從8:00的0.633降至10:00的0.259,在16:30又升至0.612;而棚外草莓QN值則從8:00的0.18升至10:00的0.849,平穩(wěn)上升13:00達0.852。后下降在16:30降至0.598,2條曲線呈現(xiàn)出反方向的變化值。圖5棚內(nèi)外草莓葉片的QN日變化棚內(nèi)由于溫度的大幅升高,而光強相對棚外又非常低,因此其非光化學猝滅QN較低;棚外雖然光強增長幅度大,12:30達1153.8μmol/(m2?s,但此時棚外溫度仍然很低,12:30才達當天最高溫度10℃。因此,在低溫條件下,碳同化速率不高,而提高QN是葉片防止強光損傷光合器官的保護能力措施之一。3小結近代研究已證明植物通過葉綠素所捕獲光能,如超過正常光合作用所需的能量,其過剩光能會造成光合器官的傷害,發(fā)生光抑制及光氧化現(xiàn)象,從而明顯降低葉片的光能轉(zhuǎn)換效率,甚至降低光能捕獲能力[1]。這種光能過剩可在逆境條件下發(fā)生,如溫度的變化影響。植物在不同溫度條件下對不同光強的響應會有所改變[2],如PSⅡ的光化學效率,是表明光化學反應狀況的一個重要參數(shù),它常常以Fv/Fm來表示。Fv/Fm下降被認為是植物發(fā)生光抑制的首要條件[3、4]。在不同溫度及不同光照條件下,植物光化學猝滅(Qp和非光化學猝滅(QN均表現(xiàn)不同程度的上升或下降變化。從光合生理的角度進一步說明在冬季提高棚內(nèi)溫度的同時,提高棚內(nèi)光照強度,以提高植物光能利用率,從而增加棚內(nèi)植物產(chǎn)量。棚外草莓高QN低Qp,棚內(nèi)草莓低QN和較高的特性都與草莓在不同溫度、不同光照條件下Fv/Fm值的高低相吻合。冬季棚外由于溫度低,草莓的光合碳同化速率不高,因此表現(xiàn)出較低的Fv/Fm,而在低溫及漸強的光照條件下,其Qp比棚內(nèi)低,反映出棚外草莓葉綠體中PSⅡ開放的反應中心比例和參與CO2固定的能量都較棚內(nèi)低,QN值較大幅度上升,反映出在過量光協(xié)迫下表現(xiàn)出與熱耗散有關的非光學過程加強,以保護光合器官不被損傷。對草莓生長來說,需要適宜的溫度和較強的光照。而棚內(nèi)溫度雖比棚外高,特別是中午時分非常適合草莓生長,但由于目前大棚用薄膜透光率還較差,特別是在大棚套小棚的情況下更是如此,造成棚內(nèi)高溫、低光的環(huán)境條件,致使棚內(nèi)草莓光合碳同化速率高,而光化學反應不足,其Fv/Fm比棚外草莓高,Qp值也相對較高。而棚內(nèi)草莓的QN值表現(xiàn)出隨棚內(nèi)溫度上升,光照增強而下降。因此,棚內(nèi)草莓在冬季保溫的同時,必須增強其大棚透光性而增強大棚透光性,最好的途徑之一,就是研究開發(fā)高透光率的棚用薄膜。4參考文獻1屠曾平.水稻光合特性研究與高光效育種[J].中國農(nóng)業(yè)科學,1997,30(3:28-35.2XuKezhang,ShiYaoLin,XuGuimin.Studiesonphotosynthtictemperaturecharcteristicofcucumberleavesinprotectedfields[Jedi].園藝學報,1993,20(1:51-55.3XuDaquan,ShenYungang.TheLimitfactorofphotosynthesis[A].In:YuXuweneds.PlantPhysiologyandMol