寡照对设施黄瓜叶片光合参数及光响应曲线的影响

以"南杂二号"黄瓜为试材,利用遮光网对黄瓜幼苗连续寡照1、3、5h,均处理3、6、9、12d,研究了寡照条件下黄瓜叶片的光合特性;并利用非直角双曲线模型、指数模型、直角双曲线模型和直角双曲线修正模型4种模型模拟光响应曲线,选择最优的模型来模拟光合参数,以期为设施黄瓜种植光照优化控制提供科学依据。结果表明:直角双曲线修正模型最佳,其次为指数模型,非直角双曲线模型,直角双曲线模型,并利用最优的直角双曲线修正模型的模拟值计算出光合参数;寡照下净光合速率、最大光合速率、光饱和点、表观量子效率、气孔导度均降低,蒸腾速率先升高后降低,光补偿点、气孔限制值升高,水分利用率先减少后增加,连续寡照1、3、5h净光合速率较对照分别降低了23.56%、45.40%、62.60%。     

低温和寡照单因素胁迫对温室黄瓜叶片光合、器官干物质分配及果实品质的影响

以黄瓜品种"南杂系列二号"(‘Nan ZaⅡ’)为试材,2017年4—5月在南京信息工程大学农业气象试验站利用人工气候箱分别对黄瓜进行低温和寡照单因素胁迫处理,持续1、3、5、7d。日最低气温设置为4.0℃;寡照设置光合有效辐射为250μmol·m~(-2)·s~(-1);以昼/夜温度分别为25℃/18℃,光合有效辐射800μmol·m~(-2)·s~(-1)为对照(CK);研究了不同低温和寡照单因素胁迫对黄瓜叶片光合、器官干物质分配以及果实品质的影响。结果表明:短期低温处理后,黄瓜叶片的光合参数变化并不显著,低温处理5d和7d的最大光合速率显著降低,分别较CK下降33.8%、41.4%;随着低温时间的持续,果实干物质分配比值降低,根、茎、叶分到了较多的光合产物;黄瓜单果质量、果长、最大果径、最小果径随处理时间呈下降趋势;果实含水率和维生素C含量随低温处理的延长呈下降趋势,可溶性蛋白质含量先增加后减少,可溶性糖含量先减少后增加。寡照胁迫后,黄瓜叶片的各项光合参数显著降低,处理7d的最大光合速率较CK下降84.4%;果实干物质分配比值显著降低,处理1、3、5、7d果实干物质比值分别较CK降低21.2%、21.8%、26.5%和18.3%;果实外在品质发生显著变化,单果质量、果长、最大果径、最小果径显著降低,寡照处理7d的畸形果比例为100%;含水率和维生素C含量随处理时间的延长显著降低,处理7d较CK分别下降了20.6%、52.3%,可溶性糖和可溶性蛋白质含量有增加的趋势,但变化幅度不显著。该研究结果可为设施黄瓜栽培温光调控提供科学依据。     

高温胁迫后小白菜的补偿生长能力及防御机制

以小白菜品种“上海青”为研究对象,进行高温胁迫实验,设高温组（昼/夜温度为37℃/30℃）与对照组（25℃/18℃）,对小白菜高温胁迫3d、6d和9d后在25℃/18℃下的生长及恢复情况进行研究。结果表明：高温下小白菜生长受到显著抑制,胁迫3、6、9d后干物质相对增长率分别比对照下降32.68%、82.86%、100.00%。高温引起叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）下降,胞间CO2浓度（Ci）升高,丙二醛（MDA）含量升高,同时小白菜启动高温防御应答机制,保护酶活性上升,可溶性蛋白积累,叶绿素含量提高。胁迫解除后,3d及6d胁迫组Pn、Gs、Tr升高,Ci下降,MDA含量、可溶性蛋白与酶活性下降,处理组与对照差异逐渐减小。3d胁迫处理小白菜在恢复期的6～9d呈现超补偿生长,补偿指数为1.10。6d处理则一直呈现低补偿,9d胁迫处理小白菜均在恢复过程中死亡。因此,超过3d的高温胁迫将引起小白菜的不可逆损伤。灰色关联分析表明,Pn、Gs、可溶性蛋白、MDA、叶绿素含量对小白菜的补偿生长起到关键作用,是小白菜实现补偿生长的内在驱动机制。     

玻璃温室和塑料大棚内逐时气温模拟模型

2014-2016年在江苏省不同地区选择塑料大棚和玻璃温室进行设施内气温监测,基于设施内日最高和最低气温,采用余弦分段函数、正弦分段函数、正弦-指数分段函数、一次分段函数和神经网络模型分别模拟不同季节和不同天气状况（晴天和阴雨天）下的逐时气温日变化,探究利用室内最高和最低气温模拟计算逐时气温的方法,以及设施内逐时气温日变化规律。结果表明：5种模型均可通过当日最高、最低气温模拟逐时气温变化,其中神经网络模拟精度较高（RMSE=0.69℃）,并且受温室类型、天气状况和季节变化的影响较小,普适性较高;正弦-指数分段函数模拟效果最好（RMSE=0.43℃）,且受天气和季节的影响较小,但其受温室本身特性和地区的影响较大;余弦分段函数（RMSE=0.85℃）和正弦分段函数（RMSE=0.78℃）模拟效果相近,且受天气和地区的影响;一次分段函数准确度较低（RMSE=0.90℃）且误差变化较大。各方法对塑料大棚内逐时气温的模拟精度均高于玻璃温室。模型模拟精度的季节变化因模型和温室类型有一定差异,但通常情况下,春季和冬季的模拟误差大于秋季,夏季误差最小。     

高温与空气湿度交互对花期番茄植株水分生理的影响

以番茄品种“金冠5号”为试材,在人工气候箱内进行正交试验,设计日最高气温（℃）/最低气温（℃）分别为32/22、35/25、38/28、41/31共4个温度处理水平,空气相对湿度分别为50%±5%、70%±5%、90%±5%,处理天数为3、6、9、12d,并以28/18、50%±5%为对照（CK）,测定不同处理下番茄苗叶片生理指标的变化。结果表明：在32～41℃高温处理下,叶片气孔导度Gs、蒸腾速率Tr在日最高气温35℃时最高,分别为0.109μmol·m-2·s-1、0.21μmol·m-2·s-1;叶水势ψw、根系活力Rv、根冠比R/S、净光合速率Pn和水分利用效率WUE均随胁迫温度的升高而逐渐降低,日温41℃时较CK降低163.76%、66.63%、28.59%、73.90%和65.11%。高温条件下提高湿度至70%后,ψw、Gs、Pn、Tr和WUE分别较50%处理均有显著提高,且可以在28d内基本恢复至CK水平,在恢复期内根系恢复良好且保持较高WUE;但湿度提高至90%后,Gs和ψw有所上升,而Pn、Rv、R/S、WUE未能显著提高,且在恢复期内WUE较低。故在35℃及以上的高温环境中,提高空气湿度至70%可有效降低高温对番茄的危害,也有利于番茄灾后恢复。     

水氮耦合对苗期葡萄叶片氮素代谢酶活性的影响

为研究水氮耦合对苗期葡萄叶片氮代谢影响及最佳施氮量的制定,以一年生葡萄品种红提为研究试材,利用人工控制环境的方法,在温室内采用水、氮两因素各4水平的全面设计进行实验,水分处理分别为正常灌溉W1（田间最大持水量的70%～80%）、轻度胁迫W2（60%～70%）、中度胁迫W3（50%～60%）和重度胁迫W4（30%～40%）。4个氮素施用水平分别为1.5倍推荐施肥N1（施纯氮25.5g·m⁻²）、正常推荐施肥N2（17g·m⁻²）、0.5倍推荐施肥N3（8.5g·m⁻²）、不施用氮肥N4（不施氮）。处理时间为10、20、30、40d。结果表明,在水分条件适宜时,葡萄叶片硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性、可溶性蛋白、游离氨基酸含量随施氮量增加而提高;在轻度干旱胁迫时,增施氮肥可缓解干旱胁迫;在重度干旱胁迫时,高氮处理使设施葡萄叶片中氮代谢酶活性、游离氨基酸和可溶性蛋白含量降低。葡萄叶片内氮含量始终随处理时间增加而降低,在轻度水分胁迫下氮的转运率较高,而水分胁迫严重时,高氮处理与无氮处理时氮转运率均偏低。最终得出：在水分条件适宜（W1）和轻度水分胁迫（W2）下,N1处理葡萄叶片的氮代谢能力最高;在中度水分胁迫（W3）和重度水分胁迫（W4）下,N3、N4处理氮代谢能力最高。研究结果可为实际生产中设施葡萄的干旱灾害防控提供理论依据,既能有效缓解水分胁迫带来的危害,又避免生产中肥料的浪费。     

多种格点作物模型对中国区域水稻产量模拟能力评估

基于部门间影响模型比较计划（The Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project,ISIMIP）FAST-TRACK 轮模拟中由5种国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）全球气候资料驱动下的 6 种水稻格点作物模型模拟水稻产量的结果,评估了格点作物模型模拟中国区域水稻历史产量（1980-2004年）的时空分布模拟效果,并基于多种作物模型等权重集合平均（Multi-Crop Models Ensemble,MCME）对未来（2020-2099 年）4 种不同典型浓度路径（Recommended Concentration Pathways,RCPs）情景下的中国区域水稻产量进行预估。结果表明：相对于单种水稻模型模拟的结果,采用MCME可以有效提高水稻模型在中国区域的模拟能力。MCME 模拟中国区域水稻历史年平均产量相关系数R和RMSE分别为0.798和1540.6kg·hm^-2,在空间上对东北和西南地区模拟效果较好,其它地区模拟效果一般,模拟水稻产量的空间变率较大。未来随着气温和CO₂浓度的上升,水稻产量呈增加趋势,在RCP8.5 情景下中国区域平均水稻产量在21世纪末增加最多,达到22%,RCP6.0情景下约增产15%,RCP2.6和RCP4.5情景下水稻产量在 21世纪上半叶增产,21世纪下半叶产量保持稳定甚至略有下滑,在21世纪末分别增产约4%和10%,在空间上东北和西南地区水稻增产较多,可达 40%以上,其它水稻主产区如长江中下游地区和华南地区增产较小。     

不同水分条件下葡萄临界氮稀释曲线模型的建立及氮素营养诊断

以1a生葡萄植株“红提”为试材,在Venlo型试验温室内进行土壤水分和施氮量双因素区组试验。试验设置4个灌水水平,分别为正常灌溉量W1（田间最大持水量的70%～80%）、轻度水分胁迫W2（60%～70%）、中度水分胁迫W3（50%～60%）和重度水分胁迫W4（30%～40%）;设置4个施氮水平,分别为1.5倍推荐施氮量（N1,25.5g plant-1）、正常推荐施氮量（N2,17g plant-1）、0.5倍推荐施氮量（N3,8.5g plant-1）和不施用氮肥（N4,0g plant-1）。每10d观测一次植株体内氮浓度和植株地上部生物量,利用不同水分条件下葡萄植株在一定生长时期内所获最大生物量时对应的最小氮浓度值即临界氮浓度（Nc）构建葡萄临界氮浓度稀释曲线模型,并在此基础上建立氮素吸收模型（Nupt）和氮素营养指数模型（NNI）,对不同水分条件下葡萄氮营养状况进行定量诊断。结果表明：设施葡萄植株临界氮浓度与地上部生物量存在幂函数关系,随着灌水量的增加,葡萄植株临界氮浓度值增大,氮素吸收量及地上部生物量也呈增加趋势;在W1、W2水分条件下,葡萄植株生物量随施氮量增加而增加,而W3和W4处理葡萄生物量随施氮量增加呈先增后降的趋势;在相同水分条件下,氮浓度随施氮量增加而增加,随葡萄生长进程而降低;利用Nupt和NNI模型可对植株体内氮营养元素亏缺与否进行有效诊断。