全 文 ：工厂化黄瓜穴盘育苗昼温适应性*
赵青松摇 李萍萍**摇 王纪章摇 胡永光摇 高摇 蓓
(江苏大学农业工程研究院现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室 /江苏省重点实验室, 江苏镇江 212013)
摘摇 要摇 在人工气候室内以黄瓜穴盘苗为材料,测定不同昼温处理下(昼温分别为 30 益、27
益、24 益、21 益、18 益、15 益,夜温均为 15 益)黄瓜幼苗下胚轴长、下胚轴粗、第一叶片和第二
叶片的长和宽、地上部和地下部干物质积累量、叶片含水率及叶片的叶绿素荧光特性,并用主
成分分析法和聚类分析法对不同昼温处理下的黄瓜穴盘苗质量进行分析.结果表明:不同昼
温处理下黄瓜穴盘苗各生长指标存在显著性差异,幼苗质量的昼温反应表现为 24 益 >21 益 >
27 益>30 益>18 益>15 益;通过主成分分析和系统聚类可以把各温度处理分为:最适温度处
理(24 益 / 15 益)、适宜温度处理(21 益 / 15 益)和不适宜温度处理 3 类;不适宜温度处理又可
分为高温抑制类(27 益 / 15 益,30 益 / 15 益)和低温抑制类(15 益 / 15 益,18 益 / 15 益)2 类.
关键词摇 黄瓜摇 穴盘苗摇 昼温摇 主成分分析摇 聚类分析
文章编号摇 1001-9332(2011)09-2343-05摇 中图分类号摇 S162摇 文献标识码摇 A
Adaptability of cucumber plug seedlings to daytime temperature. ZHAO Qing鄄song, LI Ping鄄
ping, WANG Ji鄄zhang, HU Yong鄄guang, GAO Bei (Ministry of Education and Jiangsu Province
Key Laboratory of Modern Agricultural Equipment and Technology, Institute of Agricultural Engineer鄄
ing, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(9):
2343-2347.
Abstract: Cucumber plug seedlings were cultured in a phytotron to study their responses to different
daytime temperature. The daytime temperature was controlled at 30 益, 27 益, 24 益, 21 益, 18
益 and 15 益, and the night temperature was at 15 益, with the thickness and length of hypocotyl,
length and width of the first and the second leaves, dry matter accumulation of above鄄 and under鄄
ground parts, leaf moisture content, and leaf chlorophyll fluorescence parameters measured. Princi鄄
pal component analysis and clustering analysis were made to analyze the seedling quality under dif鄄
ferent temperature treatment. There existed significant differences in the test growth indices among
different treatments, with the seedling quality decreased at the daytime temperature 24 益 > 21 益
> 27 益 > 30 益 > 18 益 > 15 益 . All the daytime / nighttime temperature treatments could be clas鄄
sified into three groups, i. e. , optimum temperature (24 益 / 15益), appropriate temperature (21
益 / 15 益), and inappropriate temperature, and the inappropriate temperature could be further sub鄄
divided into two groups, i. e. , high鄄temperature inhibition (27 益 / 15 益, 30 益 / 15 益) and low鄄
temperature inhibition (15 益 / 15 益, 18 益 / 15 益).
Key words: cucumber; plug seedling; daytime temperature; principal component analysis; cluste鄄
ring analysis.
*国家自然科学基金项目(31071327)、江苏省高校基础研究重大项
目(08KJA210001)、江苏省农业科技支撑计划项目(BK2010347)和
江苏大学研究生创新计划项目(CX10B_008X)资助.
**通讯作者. E鄄mail: lipingping@ ujs. edu. cn
2010鄄12鄄26 收稿,2011鄄06鄄15 接受.
摇 摇 穴盘育苗是农业生产工厂化育苗的主要方
法[1] .工厂化穴盘育苗具有省工省力、成本低、效率
高,成苗便于远距离运输和机械化移栽,定植后根系
活力好、缓苗快等优点[2-3],正在逐步替代传统的畦
面营养土育苗技术而成为我国主要的育苗方式[4] .
为了高度集约化生产、降低成本及培育壮苗,必需对
育苗温室的环境条件进行精确调控,才能达到资源
的合理利用[5] .工厂化育苗是在不适宜的外界环境
条件下,冬季通过加温设施对温室进行加温,夏季通
过降温措施对温室进行降温,为幼苗提供适宜的生
长环境,生产出适合茬口安排的优质幼苗,以达到生
产需求[6-7] .育苗设施内温度条件是穴盘幼苗生长
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 9 月摇 第 22 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2011,22(9): 2343-2347
的基础,而育苗温室的温度调控支出是工厂化穴盘
育苗最大的经济投入项目.因此,研究工厂化穴盘育
苗植物的适宜温差条件具有重要意义. 前人对园艺
植物幼苗适宜昼夜温差的研究认为,夜间适温有利
于株高的生长[8],白天适宜高温和光照条件适合茎
粗的生长[9-10],幼苗的生长与绝对昼夜温度密切相
关[11] .上述研究为穴盘育苗的温度管理提供了很好
的借鉴,但不同的园艺植物对温差的反应存在差异,
而关于黄瓜工厂化穴盘育苗最适温度及最佳温差的
试验研究还未见报道. 本文在人工气候室内研究了
黄瓜穴盘苗生长的适宜温差条件,以期为黄瓜工厂
化穴盘育苗生产的温度调控提供理论和试验依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
供试蔬菜为黄瓜,品种为津优 1 号. 用 50 孔穴
盘育苗,育苗基质为江苏大学研制的经过堆制发酵
后的醋糟与草炭混合物,醋糟与草炭比例为
1 颐 1[12-13] .
1郾 2摇 试验设计
2009 年 7 月 6 日播种,2009 年 10 月 21 日结
束,共分 3 次试验,每次试验 2 个处理,每个处理 3
盘,每盘 50 株,苗龄 30 d.试验在江苏大学人工气候
室进行,人工气候室设定光照强度为 45000 lx,光周
期为 12 h.为保障试验处理幼苗生长一致,穴盘苗发
芽统一在催芽室内进行,条件为:夜温 /昼温为 25
益 / 30 益,相对湿度 90% ,光照强度 45000 lx. 待黄
瓜两片子叶完全展开时,进行不同温度处理.根据前
人研究结果[14]及黄瓜对夜温的适宜情况,将夜温固
定在 15 益,设置 6 个不同昼温处理,分别为 30 益、
27 益、24 益、21 益、18 益和 15 益 .
1郾 3摇 项目测定与方法
1郾 3郾 1 植株生长势 摇 在不同温度处理的第 24 天测
定穴盘苗的下胚轴高度、下胚轴粗及叶片长宽等指
标,每处理均选取生长一致的植株 5 株.
1郾 3郾 2 干物质积累摇 在不同温度处理的第 24 天(即
植株 2 叶 1 心时)进行取样.取样后先称量黄瓜幼苗
的根系和地上部鲜质量,然后用自来水冲洗 2 ~ 3
次,再用蒸馏水冲洗 2 次,于 100 益下杀青 15 min
后,在 60 益下烘干,计算根冠比、质量含水量、壮苗
指数和干物质积累速度(G).
质量含水量 = (鲜质量 -干质量) /鲜质量 伊
100%
壮苗指数 = (地下部干质量 /地上部干质量+茎
粗 /株高)伊全株干质量
G=全株干质量 /育苗天数
1郾 3郾 3 叶绿素荧光测定 摇 在不同温度处理的第 24
天黄瓜幼苗 2 叶 1 心时,测定第 1 片展开叶的叶绿
素荧光特性. 叶绿素荧光采用德国 Heinz Walz Gm鄄
bH公司生产的 IMAGING鄄PAM Mini 型调制式荧光
仪进行测定,应用 IMAGING鄄PAM 软件—Imaging
Win进行叶绿素荧光参数的测定和计算.步骤:首先
将待测植株暗适应 20 min后,测定初始荧光(Fo)和
最大荧光(Fm),计算最大光化学量子产量(椎PS域),
然后在 Kinetics窗口下测定叶片的叶绿素荧光动力
学曲线、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数
(NPQ)等.每处理测定 3 株,取平均值.
1郾 4摇 数据处理
数据采用 SPSS 软件进行处理和统计分析[15],
采用 Duncan法进行差异显著性检验.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同温度处理对黄瓜穴盘苗生长势的影响
由表 1 可以看出,在相同夜温下,随白天温度的
提高,黄瓜幼苗下胚轴长和粗都表现出先上升后下
降的趋势.在24 益 / 15 益时,下胚轴长和粗都为最
表 1摇 不同温度处理对黄瓜穴盘苗生长势的影响
Table 1摇 Effects of different temperature treatments on growth potential of cucumber plug seedlings
处摇 理
Treatment
下胚轴长
Hypocotyl length
(mm)
下胚轴直径
Hypocotyl diameter
(mm)
第 1 叶长
First leaf length
(mm)
第 1 叶宽
First leaf width
(mm)
第 2 叶长
Second leaf length
(mm)
第 2 叶宽
Second leaf width
(mm)
15 益 / 15 益 31郾 6e 3郾 5c 65郾 7b 81郾 1b 57郾 1b 62郾 2d
18 益 / 15 益 39郾 1d 3郾 6c 66郾 6b 81郾 2b 68郾 1b 80郾 6bc
21 益 / 15 益 52郾 9b 4郾 4a 77郾 3a 97郾 0a 91郾 9a 106郾 7a
24 益 / 15 益 58郾 9a 4郾 3a 66郾 8b 76郾 8bc 76郾 5b 71郾 3cd
27 益 / 15 益 45郾 1c 4郾 2ab 65郾 3b 69郾 1c 74郾 2b 83郾 8b
30 益 / 15 益 46郾 4c 3郾 8bc 62郾 7b 76郾 2bc 68郾 9c 81郾 6bc
不同小写字母表示同列不同处理差异达显著水平(P<0. 05) Different small letters in the same column meant significant difference among treatments
at 0. 05 level. 下同 The same below.
4432 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 2摇 不同温度处理对黄瓜穴盘苗干物质积累及评价指标的影响
Table 2摇 Effects of different temperature treatments on dry matter accumulation and evaluation indices of cucumber plug
seedlings
处摇 理
Treatment
地上部干质量
Shoot dry mass
(g)
地下部干质量
Root dry mass
(g)
全株干质量
Total dry mass
(g)
根冠比
Root鄄shoot
ratio
壮苗指数
Seedling
index
G值
G value
(mg·d-1)
15 益 / 15 益 0郾 33b 0郾 047b 0郾 38bc 0郾 142b 0郾 035b 0郾 019b
18 益 / 15 益 0郾 32bc 0郾 040b 0郾 36c 0郾 126b 0郾 034b 0郾 018b
21 益 / 15 益 0郾 47a 0郾 062a 0郾 53a 0郾 133b 0郾 045a 0郾 026a
24 益 / 15 益 0郾 39b 0郾 069a 0郾 46ab 0郾 180a 0郾 034b 0郾 023a
27 益 / 15 益 0郾 249cd 0郾 021c 0郾 271d 0郾 088c 0郾 031b 0郾 014c
30 益 / 15 益 0郾 220d 0郾 019c 0郾 240d 0郾 088c 0郾 019c 0郾 012c
大,显著高于其他温度处理;在 21 益 / 15 益时,下胚
轴长和粗也较大,除与 24 益 / 15 益处理无显著差异
外,显著高于其他温度处理;在 15 益 / 15 益时,下胚
轴长和粗均为最小.表明在昼温为 24 益和 21 益时
黄瓜下胚轴发育最为健壮.
叶长与叶宽和黄瓜叶面积呈显著性相关[16],在
21 益 / 15 益时,第 1 叶与第 2 叶的叶长和叶宽均显
著高于其他处理;除 21 益 / 15 益处理外,第 1 叶与
第 2 叶的叶长在其他温差处理间差异不显著;随白
天温度的升高,第 2 叶的叶长表现出先上升后下降
的趋势,其中昼温为 21 益时,第 2 叶的叶片最宽,显
著高于其他温度处理,在昼温为 15 益时,第 2 叶的
叶宽最小,显著小于其他处理,表明此温度下不利于
黄瓜穴盘苗的发育.
2郾 2摇 不同温度处理对黄瓜穴盘苗干物质积累及评
价指标的影响
温度的变化会通过植株对矿质元素的吸收与分
配及光合产物的积累与分配来影响植株干物质的积
累与分配.从表 2 可以看出,夜温相同条件下,随白
天温度的升高,黄瓜穴盘苗的干物质积累也表现出
先上升后下降的趋势:在白天温度为 21 益时,黄瓜
穴盘苗干物质积累最多,其次为 24 益处理,随白天
温度的上升(27 益和 30 益),黄瓜干物质积累减少.
这可能是由于温度的上升一方面增加了植物的呼吸
消耗,另一方面抑制了光合作用的进行,最终导致植
株干物质积累量下降.
在白天温度为 24 益时,黄瓜穴盘苗的根冠比最
大;白天温度为 21 益、18 益和 15 益次之,三者之间
差异不显著;当白天温度为 27 益和 30 益时,根冠比
最小.这可能是白天温度的上升使温差拉大,抑制了
植株地下部的生长.白天温度为 24 益处理的壮苗指
数最大,显著高于其他处理,其他处理间差异不显
著.白天温度为 21 益和 24 益处理的植株干物质积
累速度(G)最大,显著高于其他处理.
2郾 3摇 不同温度处理对黄瓜穴盘苗叶片叶绿素荧光
特性的影响
由表 3 可知,椎PS域和 qP以昼温为 24 益时最大,
其次是昼温为 21 益处理,昼温为 15 益和 30 益时最
小.昼温为 21 益和 24 益的 NPQ显著小于其他温度
处理.由不同温度处理的叶绿素荧光指标可以看出,
昼温为 21 益和 24 益可以有效提高 PS域的实际光
化学效率,促进植株同化力的形成,导致光合电子传
递能力增强,NPQ 的降低,表明光合作用用于热耗
散部分的光能降低,从而促进了黄瓜穴盘苗光合能
力的提高.
2郾 4摇 不同温度处理下黄瓜穴盘苗质量的综合评价
利用主成分分析法得到幼苗各指标的特征值和
贡献率.由表 4 可知,前 3 个主成分的累计得分为
90. 7% (>85. 0% ),故前 3 个主成分能代表黄瓜穴
盘苗质量 90. 7%的信息.与第 1 主成分密切相关的
穴盘苗指标有下胚轴粗、下胚轴长、NPQ、qP、第 2 叶
的长和宽,与第 2 主成分密切相关的指标为第 1 叶
的长和宽、地上部干质量和 G 值,与第 3 主成分密
切相关的指标为根冠比和地下部干质量.
由表 5 可知,昼 /夜温为 21 益 / 15 益处理的综
合得分最高,排名第一,昼 /夜温为 24 益 / 15 益的处
理次之,昼夜温度均为 15 益的处理综合得分最低,
说明在夜间温度均为15益的条件下,白天温度为
表 3摇 不同温度处理对黄瓜穴盘苗叶绿素荧光特性的影响
Table 3 摇 Effects of different temperature treatments on
chlorophyll fluorescence traits of cucumber plug seedlings
处摇 理
Treatment
椎PS域 NPQ qP
15 益 / 15 益 0郾 743c 0郾 266a 0郾 634d
18 益 / 15 益 0郾 769a 0郾 173c 0郾 793c
21 益 / 15 益 0郾 776a 0郾 081d 0郾 842b
24 益 / 15 益 0郾 765a 0郾 041e 0郾 876a
27 益 / 15 益 0郾 756b 0郾 177c 0郾 776c
30 益 / 15 益 0郾 726c 0郾 184b 0郾 569d
54329 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 赵青松等: 工厂化黄瓜穴盘育苗昼温适应性摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 主成分载荷矩阵
Table 4摇 Principal component loading matrix
指 标
Index
主成分 Principal component
Y1 Y2 Y3
下胚轴直径 Hypocotyl diameter 0郾 943 0郾 182 0郾 088
下胚轴长 Hypocotyl length 0郾 930 0郾 052 0郾 123
NPQ -0郾 885 -0郾 220 -0郾 297
第 2 叶长 Second leaf length 0郾 850 0郾 507 -0郾 108
qP 0郾 675 0郾 263 0郾 586
第 2 叶宽 Second leaf width 0郾 599 0郾 591 -0郾 481
第 1 叶宽 First leaf width 0郾 049 0郾 993 -0郾 003
第 1 叶长 First leaf length 0郾 395 0郾 889 0郾 097
地上部干质量 Shoot dry mass 0郾 293 0郾 808 0郾 502
G值 G value 0郾 302 0郾 743 0郾 586
椎PS域 0郾 476 0郾 515 0郾 499
根冠比 Root鄄shoot ratio 0郾 077 0郾 282 0郾 888
地下部干质量 Root dry mass 0郾 246 0郾 561 0郾 742
特征值 Eigenvalue 8郾 157 2郾 689 1郾 857
贡献率
Contribution percentage (% )
58郾 3 19郾 2 13郾 3
累计贡献率
Accumulative contribution percentage (% )
58郾 3 77郾 5 90郾 7
表 5摇 主成分得分
Table 5摇 Principal component scores
处 理
Treatment
主成分 1
得分
1st
principal
component
scores
主成分 2
得分
2nd
principal
component
scores
主成分 3
得分
3rd
principal
component
scores
总得分
Total
scores
排名
Ranking
15 益 / 15 益 -1郾 698 0郾 201 0郾 599 -12郾 206 6
18 益 / 15 益 -0郾 485 0郾 146 0郾 177 2郾 919 3
21 益 / 15 益 0郾 794 -0郾 572 -1郾 527 4郾 602 2
24 益 / 15 益 0郾 956 -1郾 051 -0郾 333 4郾 996 1
27 益 / 15 益 0郾 563 1郾 798 -0郾 347 2郾 531 4
30 益 / 15 益 -0郾 130 -0郾 522 1郾 431 -0郾 328 5
21 益和 24 益时最适合黄瓜穴盘苗生长.
对特征根累计贡献率为 90. 7%的 3 个主成分
进行系统聚类分析.以欧氏平方距离为度量准则,类
间采用离差平方和ward算法进行分类 . 由图1可以
图 1摇 不同温度处理的黄瓜穴盘苗主成分得分聚类图
Fig. 1摇 Cluster diagram of principal component scores of cucum鄄
ber under different temperature treatments.
1)15 益 / 15 益; 2)18 益 / 15 益; 3)21 益 / 15 益; 4)24 益 / 15 益; 5)
27 益 / 15 益; 6)30 益 / 15 益 .
看出,不同温差处理对黄瓜穴盘苗的影响可以划分
为 4 个类群:最适温度处理(21 益 / 15 益)、适宜温
度处理(24 益 / 15 益,)和不适宜温度处理 3 类,不
适宜温度处理又可分为高温抑制类(27 益 / 15 益,
30 益 / 15 益)和低温抑制类(15 益 / 15 益,18 益 / 15
益).其中昼 /夜温差处理为 24 益 / 15 益的处理生长
最好,21 益 / 15 益次之,温差处理为 15 益 / 15 益表
现最差.
3摇 讨摇 摇 论
温度处理为 15 益 / 15 益和 18 益 / 15 益时(即
聚类分析的低温抑制区),黄瓜穴盘苗 qP显著低于
其他处理,表明在此温度段,叶片吸收的光能中用于
光化学传递的份额降低,用于热耗散的份额(NPQ)
上升,导致其光能利用效率(椎PS域)降低,叶片的光
合能力受到抑制,说明在低温条件下,黄瓜穴盘苗主
要以降低光能利用率,增加热耗散来抵御低温造成
的伤害.这与其他研究结果相一致[17-20] . 由于叶片
对低温的保护,影响了穴盘苗的光合作用,最终导致
其干物质积累量减少,叶片发育延后,这些影响表现
在植株的下胚轴粗及叶片发育上,特别是第 2 叶的
叶长和叶宽显著小于其他温度处理,最终导致穴盘
苗质量下降,所以此温度区穴盘苗生长不良,难以形
成壮苗.
温度处理为 27 益 / 15 益和 30 益 / 15 益时(即
聚类分析的高温抑制区),黄瓜穴盘苗光化学猝灭
系数(qP)显著低于适宜温度处理(21 益 / 15 益,24
益 / 15 益),表明在此温度区域内,高温胁迫导致
椎PS域降低,这与其他研究相一致[21-25] . 这是由于高
温逆境使光合器官活性降低或光合酶钝化,植物对
碳的固定和同化减少,进而使过剩光能 NPQ 增加,
导致黄瓜穴盘苗干物质积累量减少,最终使穴盘苗
质量降低.因此,在此温度区域内不适合黄瓜穴盘苗
的生长.
在昼温为 21 益和 25 益时,黄瓜穴盘苗 椎PS域最
高,说明在此温度下,叶片利用光能效率最高,热耗
散最小,干物质积累量最多,穴盘苗质量最好. 因此
可以认为,此温度区域为黄瓜穴盘苗适宜生长的温
度区域.
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作者简介摇 赵青松,男,1983 年生,博士.主要从事设施园艺
工程与技术研究. E鄄mail: zhaoqs1983@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
74329 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 赵青松等: 工厂化黄瓜穴盘育苗昼温适应性摇 摇 摇 摇 摇 摇