不同颜色薄膜覆盖对越橘光合特性的影响

以越橘品种"双丰"为试验材料,采用拱棚覆膜方式,设置白膜、绿膜、红膜、黄膜、蓝膜5个处理,研究不同颜色薄膜覆盖下越橘叶片叶绿素含量、光合日变化和光响应变化差异。结果表明,绿膜覆盖下越橘叶片中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量显著提高,蓝膜覆盖下叶绿素a和叶绿素a+b含量显著提高,不同颜色薄膜覆盖下越橘叶片中叶绿素a/b值无显著差异。不同颜色薄膜处理下越橘叶片净光合速率(Pn)日变化曲线均为"双峰型",最高峰值均出现在8:00,Pn数值排序为蓝膜白膜红膜黄膜绿膜,不同颜色薄膜处理下越橘叶片均在11:00出现光合午休现象。气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)总体变化趋势与Pn类似,而胞间CO_2浓度(Ci)则呈"W型"曲线。通过拟合光响应曲线可知,不同处理下越橘叶片光补偿点(LCP)均降低,其中红膜和绿膜降低幅度较大。蓝膜下光饱和点(LSP)增加,且最大净光合速率(Pn_(max))最高。结果表明,蓝膜覆盖促进越橘光合作用,生产中可通过覆盖蓝色薄膜或者补充蓝光方式使越橘光合效率最大化。红膜、黄膜和绿膜对光合作用有抑制作用,但红膜和绿膜有助于增强越橘对弱光的适应能力。     

新型大跨度非对称塑料大棚内冬季温光变化特征研究

【目的】研究大跨度非对称塑料大棚内冬季温光变化特征,为新型棚体的开发与设计提供思路。【方法】根据跨度和覆盖层数不同,选取5座大棚,分别为17m单层(17-1)、17m双层(17-2)、18m单层(18-1)、18m双层(18-2)和20m单层(20-1),并以塑料拱棚和日光温室为对照,对大棚进行连续气温监测及典型晴天、阴天、雪天条件下气温、土壤温度(20cm深)和光照环境的监测与比较。【结果】①2017-12-01至2018-01-31,18-1、18-2、17-1、17-2、20-1温室冬季平均最低气温分别为4.1,4.9,-1.9,0,-1.8℃,平均最高气温分别为31.7,27.8,32.6,31.9,33.9℃。②典型晴天条件下,18-1、18-2、17-1、17-2、20-1温室最低气温分别为4.4,5.0,-3.4,-2.6,-3.1℃,较室外分别高11.6,12.2,3.8,4.6,4.1℃,较塑料拱棚分别高10.5,11.1,2.7,3.5,3.0℃,较日光温室分别低6.3,5.7,14.1,13.3,13.8℃;典型阴天条件下,最低气温分别为6.3,7.5,1.0,1.6,1.7℃,较室外分别高8.4,9.6,3.1,3.7,3.8℃,较塑料拱棚分别高7.7,8.9,2.4,3.0,3.1℃,较日光温室分别低5.4,4.2,10.7,10.1,10.0℃;典型雪天条件下,最低气温分别为4.9,6.0,-2.7,-1.0,-1.4℃,较室外分别高10.7,11.8,3.1,4.8,4.4℃,较塑料拱棚分别高10.0,11.1,2.4,4.1,3.7℃,较日光温室分别低5.0,3.9,12.6,10.9,11.3℃。典型晴天条件下,18-1、18-2、17-1、17-2、20-1温室20cm深处土壤平均温度分别为12.2,12.3,10.0,11.1,9.6℃,较塑料拱棚分别高6.0,6.1,3.8,4.9,3.4℃;典型阴天条件下,土壤平均温度分别为11.9,12.1,9.5,10.6,9.6℃,较塑料拱棚分别高5.8,6.0,3.4,4.5,3.5℃;典型雪天条件下,土壤平均温度分别为11.2,11.4,9.9,10.5,9.5℃,较塑料拱棚分别高5.4,5.6,4.1,4.7,3.7℃。③对大棚内南北方向气温和光照分布进行比较可知,各试验温室内气温以中部最高,南北次之,分布差异大小排列为17-1温室18-1温室20-1温室18-2温室17-2温室;各试验温室南部光照最好,中部略低于南部,北部最差,透光率大小排序为18-1温室18-2温室20-1温室17-1温室17-2温室。【结论】综合考虑温光环境性能可知,18-2温室大棚的保温性能较好,平均最低气温和土壤平均温度高,无极端低温和高温情况,且南北方向气温、光照分布差异小,透光率高,更适合推广应用。     

Supplemental blue and red light promote lycopene synthesis in tomato fruits

Lycopene, one of the strongest natural antioxidants known and the main carotene in ripe tomato, is very important for human health. Light is well known to be one of the most important environmental stimuli influencing lycopene biosynthesis; specifically, red light induces higher lycopene content in tomato. However, whether blue light promotes lycopene synthesis remains elusive and exactly how light stimulation promotes lycopene synthesis remains unclear. We applied supplemental blue and red lighting on tomato plants at anthesis to monitor the effect of supplemental blue and red lighting on lycopene synthesis. Our results showed that supplemental blue/red lighting induced higher lycopene content in tomato fruits; furthermore, we found that the expression of key genes in the lycopene synthesis pathway was induced by supplemented blue/red light. The expression of light signaling components, such as red-light receptor phytochromes (PHYs), blue-light receptor cryptochromes (CRYs) and light interaction factors, phytochrome-interacting factors (PIFs) and ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5) were up- or down-regulated by blue/red lighting. Thus, blue and red light increased lycopene content in tomatoes by inducing light receptors that modulate HY5 and PIFs activation to mediate phytoene synthase 1 (PSY1) gene expression. These results provide a sound theoretical basis for further elucidation of the light regulating mechanism of lycopene synthesis in tomatoes, and for instituting a new generation of technological innovations for the enhancement of lycopene accumulation in crop production.     

小冠开心形和细型主干形‘玉露香’梨光能截获与光合作用差异

小冠开心形和细型主干形是黄土高原梨树生产中的主要树形模式。为阐述这两种树形对冠层光能截获和叶片光合功能的影响，以山西芮城县4年生的‘玉露香’梨为试材，2017年和2018年连续两年测定了冠层截获的光合有效辐射PAR、叶片光合的光响应特性、荧光淬灭动力学特性以及光午休期间叶片的热耗散特性和光呼吸。结果表明：小冠开心形冠层不同方位和不同时刻截获的PAR均高于细型主干形，平均提高47.6%；与细型主干形相比，小冠开心形叶片光响应的最大净光合速率Pnmax,p与光饱和点LSP显著升高；光合碳同化过程的3个限制因子中，磷酸丙糖利用速率Vtpu对冠层光环境变化最敏感。正午强光胁迫下，小冠开心形叶片光呼吸速率Pr与总光合速率Pg的比例（Pr/Pg）比细型主干形叶片提高58.5%，NPQ中可恢复组分r(qE)提高了8.9%，而不可恢复组分r(qI)降低了75.0%。两种树形相比，小冠开心形梨树冠层可截获更多的光能，叶片的光合能力更强，强光胁迫时能够通过更高效的热耗散和光呼吸进行自我保护，可作为黄土高原产区梨树适宜树形。     

LED补光组合对大棚越橘生长发育的影响

以2年生南高丛越橘‘Emerald’为材料，以大棚内自然光作为对照，研究LED光源的红蓝光（3︰1和6︰1）、紫外光（UVA）对植株长势、叶片光合作用、碳氮代谢、开花基因表达及开花率、果实品质的影响。结果表明：红蓝光组合处理下‘Emerald’的植株营养生长较旺盛，株高、1年生枝条长度和粗度显著高于对照。此外，红蓝光（6︰1）处理下叶片的叶绿素相对含量、比叶重和净光合速率均显著提高。红蓝光组合也可诱导植株开花，开花基因FT表达量和开花率明显高于对照。紫外光下叶片的氮含量、开花率及FT基因表达量显著高于对照。不同光质组合补光对‘Emerald’的果实品质有显著影响，红蓝光（3︰1）处理下果实的质量、横纵径、可溶性固形物、可溶性糖、花青素含量和糖酸比均高于对照。总之，不同光质补光会促进越橘‘Emerald’的生长发育，红蓝光6︰1组合对促进营养生长作用相对较大，红蓝光3︰1组合对提高果实品质效果较好。紫外光虽能改变植株形态和促进开花，但果实品质提高效果较红蓝光处理稍弱。     

不同光源对4种蔬菜幼苗叶绿素荧光及生理指标的影响

为了解不同光源或光源组合对茄子、辣椒、番茄、黄瓜幼苗叶绿素荧光及生理指标的影响,在4种基本光源的基础上,比较了不同光源处理下不同蔬菜植株叶片的叶绿素荧光参数、可溶性蛋白和可溶性糖含量。结果表明:红蓝光源不利于4种蔬菜幼苗叶片光合色素的形成,茄子、辣椒、番茄和黄瓜叶片中的光合色素含量分别在2白4红2黄、3白3红2黄、8黄或8红、8白光源下最高;茄子和番茄幼苗叶片在红蓝光源下,辣椒和黄瓜在3白3红2黄光源下,最大光化学效率和实际光化学效率都最大;茄子和辣椒幼苗在红蓝光源下所受非生物胁迫最小,叶片中可溶性蛋白含量最低,而番茄和黄瓜分别在3白3红2黄和8白光源下的可溶性蛋白含量最低;红蓝光源可明显增加4种蔬菜幼苗叶片的可溶性糖含量,对幼苗的形态建成有积极的影响。在冬春季蔬菜育苗生产中,可根据不同光源优势为不同种类蔬菜组配光源,以促进幼苗生长发育。     

不同氮素水平下双季稻株型与冠层内光截获特征研究

本文旨在阐明双季稻株型与冠层内光合有效辐射截获的时空分布特征。选用4个不同株型早、晚稻品种,设置4个不同施氮水平,系统观测其植株形态和冠层内光合有效辐射截获率(IPAR)的时空分布状况。结果表明,施氮水平对早、晚稻株高、穗长、叶长和叶基角均有显著影响,均表现为随施氮水平的增加而增大;早、晚稻孕穗期的分层叶面积指数(LAI)和向上累积LAI大于抽穗后12 d,分层LAI呈冠层中部大于上部和下部的分布特征,最大分层LAI出现在0.58相对高度处;冠层上中部分层LAI和向上累积LAI随施氮水平的增加而增大;向上累积LAI随相对高度呈S型曲线分布,可用Logistic方程定量描述(R~2 0.99);早、晚稻孕穗期的冠层IPAR大于抽穗后12 d,且随施氮水平的增加而增大,其日变化表现为正午较小,早晚较大;株型紧凑的早、晚稻品种,冠层IPAR低;冠层IPAR与向下累积LAI之间的关系可用方程IPAR=a (1-e~(-b×LAI))定量描述(R~2 0.88);冠层内IPAR的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上IPAR较低,光斑变化大,冠层下部水平面上IPAR较高,光斑变化较平缓,同一冠层高度水平面上的IPAR呈不均匀分布。研究结果可为双季稻高产栽培及理想株型的优化设计提供支撑。     

刺梨果实发育过程中糖和黄酮的积累及其与光照强度变化的相关性

【目的】研究不同光照强度对刺梨（Rosa roxburghii Tratt.）果实发育过程中糖和总黄酮的积累规律及其对光照强度变化的生理关联性,为刺梨果实的品质调控提供科学依据。【方法】以4年生的‘贵农5号’刺梨结果树为材料,以自然光照强度为对照,设置光照强度减弱20%、40%、60%的3个处理（分别用R0（CK）、R20、R40、R60表示）,分析测定不同发育时期刺梨果实中可溶性糖和总黄酮的积累量、相关合成代谢酶活性及其与光照强度变化的相互关系。【结果】在刺梨果实生长发育过程中,糖和总黄酮类物质不断积累,但不同发育时期的积累量有明显差异。在果实缓慢生长期之后,果实中的糖分开始快速积累,到成熟期可溶性总糖和蔗糖的积累量达到最高,其中蔗糖的积累量占可溶性总糖的36.97%。刺梨果实中葡萄糖和果糖的积累量至快速膨大期达到最大,但仅占果实成熟期可溶性总糖最大积累量的10.50%和18.18%。刺梨果实属于蔗糖积累型。刺梨果实中的总黄酮从幼果期开始就快速积累,一直持续到果实快速膨大期,之后总黄酮的积累量增加不明显。刺梨果实发育过程中,不同光照强度下的果实中糖和总黄酮的积累量差异显著,光照强度减弱不利于果实中糖和总黄酮的积累。蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、转化酶（IVR）和丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羟基化酶（C4H）、4-香豆酸辅酶A连接酶（4CL）、查尔酮合成酶（CHS）分别是影响果实中糖和黄酮类物质合成代谢的关键酶,光照强度变化与刺梨果实中糖、总黄酮的积累量以及相关合成代谢酶的活性变化密切关联。光照强度减弱会明显抑制SS、SPS、IVR、PAL、C4H、4CL、CHS的活性。在刺梨果实整个发育过程中,SS和SPS对光照强度减弱的反应敏感。刺梨果实中糖与总黄酮的积累量呈极显著正相关,果实中糖和总黄酮的积累量以及SS、SPS、IVR、PAL、C4H、4CL、CHS的活性均与光照强度变化呈显著或极显著正相关。【结论】刺梨果实为蔗糖积累型,果实缓慢生长期之后,果实中的糖分开始快速积累,果实中总黄酮的积累量从幼果期开始迅速增长,一直持续到快速膨大期。光照强度减弱不利于刺梨果实中糖和黄酮类物质的积累。生产中可以通过改善光照条件,增加刺梨果实中糖和黄酮类物质的含量,提高刺梨果实的品质。     

红光和远红光对番茄生长发育的影响

【目的】研究远红光和红光对番茄幼苗形态调控及生长发育的影响。【方法】以"金棚1号"番茄为试材,设置白天远红光(白天番茄幼苗放在白光LED灯和远红光LED灯下12h,夜间黑暗)、夜间红光(白天番茄幼苗放在白光LED灯下12h,夜间用红光LED灯处理12h)和对照(白天番茄幼苗放在白光LED灯下12h,夜间黑暗)3个处理,研究白天远红光和夜间红光对番茄幼苗生长,叶绿素含量,光和特性,茎、叶中内源性生长素(IAA)和赤霉素(GA3)含量以及单果质量和单株产量的影响。【结果】与对照相比,白天远红光处理番茄幼苗的株高显著增加,番茄开花提早,番茄幼苗茎、叶中GA3和IAA含量明显增加,叶绿素含量和光合速率、第1穗果的单果质量及单株产量均降低;夜间红光处理番茄幼苗株高显著降低,番茄开花延迟,番茄幼苗叶片中GA3和IAA含量显著降低,叶绿素含量和光合速率升高,番茄第1穗果单果质量及单株产量显著增加。【结论】在实际生产过程中,可以根据不同的需求应用远红光和红光,实现对番茄幼苗株高、开花时间和营养生长阶段的精确调控。     

Cu2+和Zn2+在土壤电场中的极化对黑土胶体凝聚的影响

金属离子在土壤胶体固-液界面上的行为差异引起土壤胶体絮凝过程的差异,并深刻影响土壤溶液中养分或污染物的迁移转化。为明确Cu~(2+)和Zn~(2+)两种金属离子界面行为对土壤胶体凝聚的影响,本文选取黑土胶体为研究对象,利用动态/静态光散射技术研究专性吸附离子Cu和Zn体系中不同离子浓度条件下黑土胶体的凝聚行为。结果表明:(1)Cu~(2+)和Zn~(2+)两种金属离子引发黑土胶体凝聚的机制相似,均是低浓度下的慢速凝聚和高浓度下的快速凝聚,达到快速凝聚机制后,胶体的总体平均凝聚速率受离子种类影响较小。(2)Cu~(2+)对黑土胶体聚沉能力大于Zn~(2+),Zn~(2+)的临界聚沉浓度是Cu~(2+)的3.51倍,在黑土胶体的凝聚过程中存在强烈的离子特异性效应。(3)两种离子体系中颗粒间相互作用的活化能差异随离子浓度的降低而增大。此两种离子在凝聚作用的较大差异性源于Cu~(2+)较Zn~(2+)对有机配位体有较强的亲和力,以及黑土胶体表面附近强电场对离子的强烈极化作用扩大了两种离子本身的微小差异。