高温环境下空气湿度对花期番茄生长及根系分泌的调节作用

以番茄品种"金冠5号"为试材,设置2个日动态温度(T)水平即日最高气温/日最低气温分别为32℃/22℃和38℃/28℃、3个空气相对湿度(RH)水平(50%±5%、70%±5%和90%±5%)和4个持续时间(3d、6d、9d和12d),并以25℃/15℃、50%±5%为对照(CK),分别测定各处理结束后0d、7d、14d、21d和28d时植株叶片的净光合速率(P_n)、植株总干重(W_total)、根系干重(W_root)和活力(Rv)以及根系土壤中低分子量有机酸(LMWOAs)的类型和浓度,以探究高温环境下空气湿度对花期番茄生长及灾后恢复的调节机制。结果表明:(1)高温下植株的Pn和Rv下降,但根冠比和LMWOAs显著提高,且32℃处理下各指标值显著高于38℃,提高RH至70%可显著提高植株的P_n、W_root和根冠比。(2)花期番茄主要分泌草酸和琥珀酸,高温下草酸、苹果酸、乳酸、乙酸和丙酸分泌量增加,酒石酸和甲酸分泌量减少。(3)环境温度和湿度均与LMWOAs呈显著负相关关系,P<...     

基于热红外成像的温室番茄植株水分评估方法

为在诸多热红外指标中筛选出可靠的作物水分评估指标并探明其最优获取方法与最佳监测时段,该研究以西北旱区主要经济作物番茄为试验材料,设置2个灌水量水平（充分灌溉和1/2亏缺灌溉）,通过对比3种干湿参考平面的选取方法（干湿红织物、干湿绿织物、人工喷涂介质）,量化了包括作物水分胁迫指数（Crop Water Stress Index,CWSI）、相对气孔导度指数IG、叶片温度Tleaf、叶气温差ΔTleaf-air在内的4个常用热红外指标与植株生理指标（气孔导度gs、光合速率An、叶水势φleaf）间的响应关系,并明确了利用热红外成像技术进行番茄植株水分评估的最佳测定时段。结果表明,以干湿红织物作为参考平面测得的CWSI与gs、An、φleaf间决定系数R2分别达0.687、0.698、0.669,IG与gs、An、φleaf间决定系数R2分别达0.707、0.661、0.663,在3种方法中均最为显著。在12:00-14:00时段热红外指标CWSI与植株生理指标gs、An、φleaf相关性和IG与植株生理指标gs、An、φleaf相关性均为最高,是利用热红外成像技术进行番茄植株水分监测的最佳时段,根据获得的相关函数可实时预测叶片缺水指标,依此判定植株水分状况并作为制定灌溉制度的依据。     

UV-B辐射对植物水分代谢的影响

为系统了解UV-B辐射对植物水分代谢的影响, 本文从生理、生化两个角度概述了近30年国内外相关方面的研究成果, 内容涉及UV-B辐射对植物根系活力、蒸腾速率、水分利用效率及植物不同发育期叶片脯氨酸、可溶性糖含量的影响;总结了UV-B辐射对植物气孔行为的影响及相关机理, 包括植物体内ABA、H2O2、NO等信号分子含量的变化以及这些信号分子在调节气孔行为方面发挥的作用.认为UV-B辐射对植物水分代谢产生伤害, 且此伤害作用与植物种类、发育阶段有关, 与UV-B辐照时间及剂量正相关.研究UV-B辐射对植物水分代谢的影响, 对自然及农业生产环境下规避UV-B辐射对植物产生逆境胁迫效应具有积极的环境生态学价值.     

UV-B辐射对植物水分代谢的影响

为系统了解UV-B辐射对植物水分代谢的影响, 本文从生理、生化两个角度概述了近30年国内外相关方面的研究成果, 内容涉及UV-B辐射对植物根系活力、蒸腾速率、水分利用效率及植物不同发育期叶片脯氨酸、可溶性糖含量的影响;总结了UV-B辐射对植物气孔行为的影响及相关机理, 包括植物体内ABA、H2O2、NO等信号分子含量的变化以及这些信号分子在调节气孔行为方面发挥的作用。认为UV-B辐射对植物水分 代谢产生伤害, 且此伤害作用与植物种类、发育阶段有关, 与UV-B辐照时间及剂量正相关。研究UV-B辐射对植物水分代谢的影响, 对自然及农业生产环境下规避UV-B辐射对植物产生逆境胁迫效应具有积极的环境生态学价值。     

遮荫对番茄单叶水分利用效率的影响研究

通过逐个分析3种遮荫水平下各参数变化对番茄单叶水分利用效率(WUE)的影响表明,各环境因子以综合复杂的方式影响水分利用效率,其中气孔阻力和水汽压差随环境因子变化最为重要。夏季晴天午间遮荫处理的气孔阻力和水汽压差明显小于对照,气孔阻力的增加有利于提高单叶水分利用效率,但水汽压差的增大又使单叶水分利用效率降低。由于环境因子日变化的非对称性和2种机制的相互作用,导致3种遮荫水平下单叶水分利用效率的日变化呈浅“L”型,并在12:00～15:00时40％遮荫处理的单叶水分利用效率比对照平均增加22.9％,而75％遮荫处理的单叶水分利用效率平均比对照显著减少28.1％,表明夏季晴天午间充足供水条件下适度遮荫可提高番茄单叶水分利用效率。     

免耕和施肥对玉米光合速率的影响

依据在陕西安塞进行的田间试验,研究了黄土丘陵旱农区传统翻耕和免耕及化肥和有机肥对玉米光合速率和气孔导度的影响。结果表明,免耕措施下玉米的光合速率、气孔导度、水分利用效率均高于传统翻耕,气孔导度的日变化与光合速率显著相关。在黄土丘陵区实施免耕既有利于作物对有限降水的高效利用,提高作物产量,也可促进农田系统生产力可持续提高。     

作物水分利用效率研究方法及尺度传递研究进展

提高作物水分利用效率（WUE）是缓解农业生产水资源匮乏压力的有效途径,而水分利用效率尺度传递是各尺度WUE相互表征、验证并应用于实际生产的基础。本文概述了作物叶片、植株、群体尺度WUE的主要观测技术,包括叶片气体交换测定、碳同位素判别、桶栽称重、涡度相关观测等,其中碳同位素判别法为研究作物水分利用的长期累积效应提供了新的思路,且适用于多个尺度;总结了各尺度WUE的影响因子及作物耗水的生理机制,阐明各尺度WUE均受气孔导度调控。讨论了叶片到植株、叶片/植株到群体的尺度传递的可行性,集中分析了尺度传递的主要限制因素,指出叶片到植株的传递研究难点集中于叶片分布和光分布的不确定性、植物夜间呼吸和蒸腾以及植物适应环境的生理调节机制等过程;而叶片/植株到群体的传递研究主要受冠层形态学差异、冠层阻力、土壤蒸发及植物同化物分配机制等限制。最后总结了尺度传递方法的现有研究成果。目前作物WUE尺度传递主要依靠模型的完善和观测手段的提高,叶片到单株的尺度传递需关注日间与夜间耗水的分离及作物各部分的光合特性;叶片/单株到群体的传递可先明确蒸散结构,了解耗水特征,再以气孔导度和冠层导度的关系为切入点,利用模型探究传递机制。     

ALA对冬小麦叶片气体交换和水分利用效率的影响

以冬小麦“百农矮抗58”为材料,研究了在始穗期喷施不同浓度(10 、30、50 mg/L)的5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid, ALA)对冬小麦叶片气体交换和水分利用效率的影响。结果表明,10～50 mg/L ALA处理的叶片气孔导度高于不喷施的对照,但在开花期和乳熟期对气孔导度的促进作用大于腊熟期; 叶片净光合速率也明显高于对照。在开花期和乳熟期,ALA提高叶片的净光合速率主要是由于减少了光合的气孔限制; 而在腊熟期则主要是由于减少了光合的非气孔限制。在开花期和乳熟期,10～50 mg/L ALA处理的叶片水分利用效率与对照没有显著性差异,但在腊熟期,叶片水分利用效率较对照有显著性提高。与对照相比,10～50 mg/L ALA处理冬小麦的穗粒数、千粒重和产量显著增加,其中以30 mg/L ALA处理增产效果最大。     

作物内禀水分利用效率变化

为探究不同作物类型内禀水分利用效率(IWUE)之间的区别及其环境影响因素,本研究以春玉米科河28和春小麦定西新24为试验材料,通过桶栽和小区试验,设置水分充足和干旱胁迫2个处理,观测玉米、小麦在不同水分和不同气象条件下的叶片光合生理过程并收集文献资料,分析比较C₃和C₄作物之间,以及不同环境条件下相同作物IWUE的变化特征及气孔导度模型斜率。结果表明,C₄作物玉米较C₃作物小麦具有更高的IWUE;有利的环境条件下,小麦IWUE较低,而不利的环境条件下,小麦倾向于提高IWUE;生长在湿润区的C₃作物IWUE较低,而半干旱区的C₃作物IWUE较高;小麦的气孔导度模型斜率高于玉米,同时不利的环境条件及干燥的气候条件下,作物倾向于降低气孔导度模型斜率。综上,作物气孔调节方式具有优化利用水分的功能,在不利的环境条件下,作物的水分利用方式倾向于保守,从而在较小的水分消耗下,获得最大的产出。本研究结果为区域作物品种选择及布局提供了参考依据。     

苗期高温高湿影响番茄花芽分化进程的机理探讨

以番茄品种“寿和粉冠”为试材,于2020年4−7月在南京信息工程大学农业气象试验站进行气温、空气相对湿度、处理天数的正交试验,气温（昼温/夜温）设4个处理水平：T1(32℃/22℃）、T2(35℃/25℃）、T3（38℃/28℃）和T4（41℃/31℃）;空气湿度设3个处理水平：H1（50%）、H2(70%)和H3（90%）,误差范围在±5个百分点;处理天数为2、4、6和8d。以昼温/夜温28℃/18℃、空气相对湿度45%～55%处理为对照（CK）。在番茄花芽分化各个时期分别测量顶芽内源激素、淀粉和可溶性糖含量,在现蕾期测量茎粗、单株干质量、壮苗指数和叶绿素含量,以研究苗期高温高湿影响番茄花芽分化进程的机理。结果表明：（1）随着温度升高,整个花芽分化过程随着温度的升高而延长,而空气相对湿度和处理天数对番茄花芽分化进程影响不大。（2）不同处理下番茄顶芽IAA和GA3含量随着花芽分化出现降—升—降的趋势,ZT和ABA含量出现与IAA完全相反的趋势。IAA、ZT、GA3含量均随着温度、相对湿度和处理天数的增加逐渐降低,ABA含量随着胁迫程度的增加逐渐升高。（3）番茄叶片淀粉和叶绿素含量随花芽分化进程逐渐降低,可溶性糖含量从未分化期到雄蕊分化期逐渐升高,雌蕊分化期间逐渐降低。随着胁迫程度的加深,各处理间差异显著。表明高温高湿对番茄花芽分化的抑制作用可能与内源激素含量变化、营养物质减少有关,花芽分化初期环境温度应控制在CK水平,温度越高越不利于番茄花芽分化。     

空气相对湿度对高温下番茄幼苗营养物质含量及干物质分配的影响

以番茄品种“金粉五号”为试材,于2016年4?9月在南京信息工程大学利用人工气候箱进行试验,设置温度为41℃（昼温）/18℃（夜温）,空气相对湿度（白天）分别设置为50%、70%和90%（正负误差控制在5个百分点）,并以28℃/18℃、45%～55%为对照处理（CK）,测定不同处理对植株各器官营养物质及干物质分配的影响。结果表明：（1）高温条件下,番茄幼苗各器官的可溶性糖和游离氨基酸含量均显著高于正常温湿度条件下（CK）,而蛋白质含量则显著低于CK（P<0.05）;从不同空气湿度处理来看,增加湿度至70%以上时幼苗各器官可溶性糖含量降低,且湿度越高其含量越低,处理间差异显著（P<0.05）;而游离氨基酸和可溶性蛋白含量表现为,随着空气相对湿度的增大,番茄幼苗各器官的游离氨基酸和可溶性蛋白含量明显上升。（2）高温条件下番茄幼苗叶片干物质分配比例增加,茎秆和根系干物质分配比例均降低,且湿度越低,其分配比例与CK差距越大,在50%湿度处理下,幼苗茎秆和根系干物质分配比例显著降低（P<0.05）,对植株生长极为不利。（3）在高温胁迫解除后,70%和90%湿度处理的幼苗有更高的恢复能力,在恢复处理的第12天植株营养物质含量和干物质分配比例基本恢复至CK水平。说明41℃高温环境中增加空气湿度至70%以上有效提高了番茄植株的耐热性和胁迫解除后的恢复能力。     

高温高湿地区奶牛场设计的探讨

本文从饲养工艺、总平面及运输、建筑结构三方面剖析深圳横岗奶牛场的设计,如何在防疫、防暑降温、通风等方面所进行的有益的探讨,来解决在我国南方高温、高湿地区奶牛场设计中所面临的问题。     

猕猴桃低温动态高湿过饱和态贮藏工艺的试验研究

为了延长猕猴桃的贮藏寿命，提出了随着贮藏期的不同，对猕猴桃实行低温动态跟踪和高湿度过饱和态贮藏，依此原理进行了实验。结果表明，在低温动态和高湿过饱和态条件下贮藏的猕猴桃与常规贮藏工艺相比，果实的硬度比传统贮藏法高出50.96 N/cm²，保持良好，使猕猴桃的商品寿命延长30 d以上；霉果率下降3～5个百分点；果实失重率下降8个百分点。     

孕穗开花期持续低温对不同熟期水稻气孔导度的影响

分别以 9023、9035、9036为早熟、中熟、晚熟水稻的代表品种,应用人工气候箱在孕穗开花期进行低温处理,旨在分析沈阳地区孕穗开花期不同强度低温对不同熟期水稻叶片气孔导度的影响。低温设置以前一天相同时刻的温度值为基准,设比外界温度低3℃（D3）和低5℃（D5）两个处理水平,持续处理5d,以自然条件下生长的水稻为对照（CK）,利用LI-6400光合测定仪测定水稻倒2叶的CO2响应曲线和光响应曲线。结果表明：（1）CO2响应过程中,与CK相比,D3和D5的持续低温处理皆可导致9035和9036的气孔导度显著降低,而9023（早熟）仅D5的持续低温导致其气孔导度降低;（2）光响应过程中,与CK相比,D3和D5的持续低温处理使9035（中熟）和9036（晚熟）气孔导度降低,且降低幅度随低温强度的增强而增大,但持续低温处理显著增加了9023（早熟）的气孔导度（P<0.01）;（3）气孔限制是引起9035（中熟）遭遇低温后光合速率下降的主要原因,而9023（早熟）和9036（晚熟）光合速率的变化主要由非气孔限制导致。说明中熟（9035）和晚熟（9036）水稻品种对低温处理响应较敏感,而早熟（9023）品种对低温不敏感。     

高温高湿胁迫对黄瓜产量形成的影响机理

以黄瓜品种‘津优101’（Jinyou101）为试材,于2020年5-9月在南京信息工程大学人工气候室开展人工环境控制实验,以探明高温高湿复合灾害对设施黄瓜产量形成的影响机理。利用温度、湿度、持续时间三因素进行正交试验设计,昼温/夜温设置32℃/22℃、35/25℃、38℃/28℃和41℃/31℃共4个水平,空气相对湿度设置50%、70%和90%共3个水平（湿度变化范围控制在±5个百分点）,持续时间设计3、6、9和12d。以昼温28℃/夜温18℃、空气相对湿度50%±5个百分点处理为对照（CK）。测定叶片光合参数、叶绿素含量、顶芽内源激素含量,观测各个节位的花性分化情况及最终产量。结果表明：（1）黄瓜叶片的叶绿素总量随着处理温度的升高和胁迫时间的延长,下降幅度逐渐加大。胁迫12d后叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量达到最低值,分别较CK下降31.51%、22.62%、37.10%;（2）黄瓜叶片的Pmax（最大净光合速率）、LSP（光饱和点）、AQE（表观量子效率）值均随着高温高湿胁迫程度的加深显著降低,41℃高温处理后黄瓜叶片的LSP、AQE、Pmax值达到最低,分别较CK降低48.78%、40.00%、43.04%,日最高温度32～41℃范围内,70%空气相对湿度处理下黄瓜叶片的Pmax值高于其它湿度处理,与CK差异较小;（3）在植株花芽分化进程中,黄瓜顶芽中的ZT（反玉米素）、ABA（脱落酸）和GA3（赤霉素）含量均呈现出先升高后降低的趋势,IAA含量则随着黄瓜植株的生长逐渐减小。黄瓜顶芽中的ZT、IAA、GA3含量均随着温度、胁迫天数的增加而逐渐降低,ABA含量呈反向变化。41℃高温处理结束当日,黄瓜顶芽中ZT、IAA、GA3含量分别较CK降低47.37%、26.38%、83.65%,ABA含量则较CK提高27.27%;胁迫12d后黄瓜顶芽中ZT、IAA、GA3含量达到同时期内的最低值,分别为0.07、1.11、0.75µg·g⁻¹,而ABA含量则达到同时期内最高值,为1.89µg·g⁻¹;（4）高温高湿胁迫提高了黄瓜各雌花产生节位,而雌花节率和雌雄花花芽数量则降低;70%空气相对湿度处理下雌花产生的节位有所降低,雌花节率和雌花花芽数量有所提高;（5）高温高湿胁迫导致黄瓜产量显著降低,41℃处理后黄瓜产量较CK降低38.50%。研究发现高温通过抑制黄瓜叶片的光合作用,扰乱顶芽中的内源激素平衡,使雌花分化数量减少,从而导致最终产量降低。     

苗期高温高湿条件对黄瓜叶片光系统Ⅱ中心叶绿素荧光特性的影响

以黄瓜品种‘津优101’(Jinyou101）为试材,进行人工环境控制试验,设计三因素正交试验,高温设计4个水平,即32℃（日最高气温）/22℃（日最低气温）、35℃/25℃、38℃/28℃和41℃/31℃;空气相对湿度设计3个梯度水平,分别为50%±5个百分点、70%±5个百分点和90%±5个百分点,处理持续时间为3d、6d、9d和12d,以28℃/18℃、50%±5个百分点为对照（CK）。测定不同处理下黄瓜叶片叶绿素荧光诱导动力学参数,以了解高温高湿对黄瓜叶片光系统Ⅱ中心叶绿素荧光特性的影响。结果表明：在日最高温度32～41℃范围内,随着温度的升高,苗期黄瓜叶片快速荧光动力学标准化曲线ΔV_t在J相和K相呈现明显凸起,41℃处理ΔV_t的曲线凸起最明显（ΔV_J=0.24848、ΔV_K=0.09116）,且ΔK和ΔJ均>0,标准化曲线ΔWt呈现明显的K峰,70%空气相对湿度处理的标准化曲线ΔV_t无明显凸起（ΔV_J=0.00421,ΔV_K=-0.0031）。随着温度的升高,单位反应中心耗散掉的能量（DI_o/RC）、用于热耗散的量子比率（φD_o）均有所升高,41℃处理下最高,较CK分别增加85.24%和18.96%;用于电子传递的量子产额（φE_o）、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量（ET_o/RC）有所降低,41℃处理下最低,较CK分别减少49.64%和38.05%。在高温胁迫下,空气相对湿度70%处理下ET_o/RC和φE_o均大于50%和90%处理,较50%处理分别增大28.69%和47.04%,较90%处理分别增大18.36%和12.02%。研究认为高温破坏了黄瓜叶片光系统的结构和功能,使光化学效率下降,70%空气相对湿度可以减轻高温对光系统Ⅱ供体侧和受体侧的损害,缓解高温对黄瓜叶片光合机构的伤害。     

高温后移对水稻颖花败育的影响

以籼稻Ⅱ优7954和Ⅱ优7号为供试材料,通过人工气候箱在水稻抽穗开花期进行两种高温处理,即常规38℃高温处理（9：00-14：00）和38℃高温后移处理（11：00-16：00）,以受精率衡量高温后移对水稻颖花败育的影响,并进一步探讨高温后移下颖花败育的原因.结果表明：常规高温处理下颖花育性对开花当天高温最敏感,而高温后移处理下颖花育性对开花前1d高温最敏感;高温后移开花高峰出现在高温来临前,可见高温后移主要通过开花前高温而非开花时高温影响颖花育性;开花前高温主要通过影响花药散粉、花粉粒萌发和花粉管延伸从而引起颖花败育.研究成果可为水稻品种高温热害鉴定提供科学依据.     

不同类型水冷苗床的根际降温效果及其对番茄穴盘苗生长的影响

为了降低夏季蔬菜集约化育苗时幼苗的根区高温环境,利用地下水作为循环媒介,设计了用于根区降温的水冷苗床。试验分别采用金属梯形管（M）和塑料圆管（P）作为冷水管,以未采用根区降温的苗床为对照,研究两种水冷苗床的根区降温效果及其对番茄幼苗生长的影响。结果表明,两种水冷苗床番茄幼苗根区日均温、白天均温和最高温度均显著低于对照苗床（P＜0.05）。M式和P式苗床番茄幼苗根区日均温分别为23.2℃和26.0℃,全天根区温度高于25℃的历时为8.3h和11.6h,分别比对照苗床减少7.5h和4.2h。水冷苗床显著促进了番茄幼苗生长和干物质积累,提高了番茄幼苗茎流速率、根系呼吸速率和光合能力,M式和P式水冷苗床番茄幼苗单株干质量依次为4.52和3.90mg,分别比对照（2.85mg）增加58.6%和36.8%（P＜0.01）。两种水冷苗床番茄幼苗的壮苗指数和根冠比均显著高于对照。综合根区降温效果和番茄幼苗生长来看,M式水冷苗床更有利于番茄幼苗的生长。     

覆膜类型对日光温室SRSC栽培番茄幼苗根区温热效应的影响

试验以土垄内嵌基质栽培方法(soil ridged substrate-embedded cultivation,SRSC)为基础,通过优化地膜覆盖类型,以期进一步缓解日光温室基质栽培过程中的高温胁迫,并促进番茄幼苗抗高温生长。以传统的土壤栽培垄+透明地膜为对照(CK),设置SRSC+透明地膜(TM),SRSC+黑色地膜(HM),SRSC+普通反光地膜(PF)和SRSC+强反光地膜(QF)共4个处理,在夏季日光温室中研究不同覆膜类型的SRSC栽培垄的根区温热效应及番茄幼苗生长情况。结果表明,在定植前覆盖不同类型地膜的SRSC垄其膜下和根区平均最高温度和昼间平均温度均低于CK,其中QF处理的膜下和根区温度最低,膜下和根区平均最高温度分别比CK低12.78和9.73℃,昼间平均温度分别比CK低7.88和6.16℃,隔热降温效果最优。定植后,环境温度升高,但各处理膜下和根区温度的变化规律与定植前基本一致,此阶段,QF处理依然表现出最优的隔热降温效果,其膜下和根区平均最高温度分别比CK低8.96和8.97℃,而膜下和根区的昼间平均温度分别比CK低6.02和5.47℃,降温效果明显,但比前期环境温度较低时有所下降。就根区降温效果看,降温能力表现为QFPFHMTMCK。夜间,各处理的膜下和根区温度均降至较为一致的适宜水平。根区温度与土壤吸放热多少无直接关系,HM、PF和QF三种不同覆膜类型处理中,QF处理根区的热量传递最为缓慢,根区温度最低。PF和QF处理的番茄幼苗株高和茎粗显著高于CK,且QF对增加株高和茎粗效果最显著。随着HM、PF和QF处理隔热降温效果的增强,番茄幼苗生物量逐渐增加,其中以QF的地上地下干鲜重最优,番茄幼苗生长最好。综上所述,通过SRSC方法,结合不同类型地膜覆盖,以覆盖强反光地膜的SRSC垄在夏季日光温室生产中能够改善栽培垄根区温热效应,同时有利于番茄苗期的生长。