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Effects of elevated rhizosphere CO2 concentration on the photosynthetic characteristics, yield, and quality of muskmelon.

根际CO2浓度升高对网纹甜瓜光合特性及产量和品质的影响


采用雾培植株根际通CO2处理方式,研究了开花结果期根际CO2浓度升高对网纹甜瓜光合作用及产量和品质的影响.结果表明:在网纹甜瓜果实发育期间,与350 μL·L-1(对照)处理相比,根际2500和5000 μL CO2·L-1处理的叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、胞间CO2浓度(Ci)及PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)均不同程度降低,而气孔限制值(Ls)显著提高,且5000 μL CO2·L-1处理的变化幅度高于2500 μL CO2·L-1处理;单株产量、果实中维生素C和可溶性糖含量显著降低,有机酸含量显著提高.可见,网纹甜瓜果实发育期间根际CO2浓度超过2500 μL·L-1时,其光合作用及果实发育会受到显著抑制,从而导致产量和品质降低.

 

By using aeroponics culture system, this paper studied the effects of elevated rhizosphere CO2 concentration on the leaf photosynthesis and the fruit yield and quality of muskmelon during its anthesis-fruiting period. In the fruit development period of muskmelon, as compared with those in the control (350 μL CO2·L-1), the leaf chlorophyll content, net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs), intercellular CO2 concentration (Ci), and the maximal photochemical efficiency of PSⅡ(Fv/Fm) in treatments 2500 and 5000 μL CO2·L-1 decreased to some extents, but the stomatal limitation value (Ls) increased significantly, and the variation amplitudes were larger in treatment 5000 μL CO2·L-1  than in treatment 2500 μL CO2·L-1. Under the effects of elevated rhizosphere CO2 concentration, the fruit yield per plant and the Vc and soluble sugar contents in fruits decreased markedly, while the fruit organic acid content was in adverse. It was suggested that when the rhizosphere CO2 concentration of muskmelon during its anthesis-fruiting period reached to 2500 μL·L-1, the leaf photosynthesis and fruit development of muskmelon would be depressed obviously, which would result in the decrease of fruit yield and quality of muskmelon.


全 文 :根际 CO2 浓度升高对网纹甜瓜光合特性及
产量和品质的影响*
刘义玲1 摇 孙周平1 摇 李天来1**摇 顾丰颖2 摇 何摇 雨3
( 1 沈阳农业大学园艺学院, 沈阳 110866; 2 中国农业科学院农产品加工研究所, 北京 100193; 3 沈阳市棋盘山国际风景旅游
开发区管理委员会, 沈阳 110161)
摘摇 要摇 采用雾培植株根际通 CO2处理方式,研究了开花结果期根际 CO2浓度升高对网纹甜
瓜光合作用及产量和品质的影响. 结果表明:在网纹甜瓜果实发育期间,与 350 滋L·L-1(对
照)处理相比,根际 2500 和 5000 滋L CO2·L-1处理的叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气
孔导度(gs)、胞间 CO2浓度(C i)及 PS域最大光化学效率(Fv / Fm)均不同程度降低,而气孔限
制值(Ls)显著提高,且 5000 滋L CO2·L-1处理的变化幅度高于 2500 滋L CO2·L-1处理;单株
产量、果实中维生素 C和可溶性糖含量显著降低,有机酸含量显著提高.可见,网纹甜瓜果实
发育期间根际 CO2浓度超过 2500 滋L·L-1时,其光合作用及果实发育会受到显著抑制,从而
导致产量和品质降低.
关键词摇 网纹甜瓜摇 根际增施 CO2 摇 光合特性摇 产量摇 品质
文章编号摇 1001-9332(2013)10-2871-07摇 中图分类号摇 Q945. 78摇 文献标识码摇 A
Effects of elevated rhizosphere CO2 concentration on the photosynthetic characteristics,
yield, and quality of muskmelon. LIU Yi鄄ling1, SUN Zhou鄄ping1, LI Tian鄄lai1, GU Feng鄄ying2,
HE Yu3 ( 1College of Horticulture, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China;
2 Institute of Agro鄄product Processing Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sci鄄
ences, Beijing 100193; 3Qipanshan Exploitation Managemenrt Committee, Shenyang 110161, Chi鄄
na) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(10): 2871-2877.
Abstract: By using aeroponics culture system, this paper studied the effects of elevated rhizosphere
CO2 concentration on the leaf photosynthesis and the fruit yield and quality of muskmelon during its
anthesis鄄fruiting period. In the fruit development period of muskmelon, as compared with those in
the control (350 滋L CO2·L -1), the leaf chlorophyll content, net photosynthetic rate (Pn), stom鄄
atal conductance (Gs), intercellular CO2 concentration (C i), and the maximal photochemical effi鄄
ciency of PS域(Fv / Fm) in treatments 2500 and 5000 滋L CO2·L-1 decreased to some extents, but
the stomatal limitation value (Ls) increased significantly, and the variation amplitudes were larger
in treatment 5000 滋L CO2·L-1 than in treatment 2500 滋L CO2·L-1 . Under the effects of elevated
rhizosphere CO2 concentration, the fruit yield per plant and the Vc and soluble sugar contents in
fruits decreased markedly, while the fruit organic acid content was in adverse. It was suggested that
when the rhizosphere CO2 concentration of muskmelon during its anthesis鄄fruiting period reached to
2500 滋L·L-1, the leaf photosynthesis and fruit development of muskmelon would be depressed ob鄄
viously, which would result in the decrease of fruit yield and quality of muskmelon.
Key words: muskmelon; increasing application of CO2 to rhizosphere; photosynthetic characteris鄄
tics; yield; quality.
*国家自然科学基金项目 (31101582 )和辽宁省重大科技项目
(2010215003)资助.
**通讯作者. E鄄mail: tianlaili@ 126. com
2013鄄02鄄25 收稿,2013鄄08鄄03 接受.
摇 摇 大气 CO2 浓度增加对陆地生态系统的影响早 已引起科学家们的广泛关注[1-3] . 在农业生产实践
中,由于根系的呼吸作用、根际微生物的活动及植物
残体的分解,根际环境 CO2 浓度过高的问题也时有
发生,经常达到大气 CO2 浓度的 10 倍以上[4] .而诸
如土壤板结、积水、洪涝灾害及无土栽培中根垫的形
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 10 月摇 第 24 卷摇 第 10 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, Oct. 2013,24(10): 2871-2877
成等也是造成根际 CO2 浓度过高的原因. 根际 CO2
浓度对植物生长发育的影响因植物种类、浓度高低、
时间长短而不同[5] .正常 O2 条件下,2%的根际 CO2
处理 24 h后对豌豆根生长有抑制作用,但对其他豆
类及柑桔根和茎的生长无影响[6] . 5%的根际 CO2
抑制了大麦根生长,但 6. 5%的 CO2 并不影响燕麦
根的生长[7] . 0. 36%的根际 CO2 处理 36 d,马铃薯
生长受到抑制[8] .莴苣在根际 CO2 浓度大于 0. 2%
的条件下处理 21 d 光合作用增强, 其光合 CO2 同
化量的增加与体内总氮含量密切相关[9-11] .综上所
述,CO2 作为一种重要的根际气体,对植物的生长发
育也有重要影响,而目前有关根际高浓度 CO2 对果
实发育影响的研究尚少见报道.
网纹甜瓜 ( Cucumis melo L. var. reticulatus
Naud)属葫芦科甜瓜属,是厚皮甜瓜亚种中的一个
变种,在国际上被誉为“水果皇后冶,已被列入世界
十大重要水果之列.随着我国设施园艺的快速发展,
网纹甜瓜的栽培范围和面积不断扩大,在我国东北、
华北地区也得到了广泛种植,并取得了较好的经济
效益.然而,网纹甜瓜是典型的根际气体敏感性植
物,其生育也更易受根际气体环境的制约[12] . 在根
际气体中对植物生育影响最大的主要是 O2 和 CO2,
关于根际 O2 浓度对网纹甜瓜生育及相关生理代谢
的影响研究已较深入[13],而有关根际 CO2 浓度对甜
瓜生育及相关生理代谢影响的系统研究尚少见报
道,特别是对网纹甜瓜光合特性及产量和品质形成
影响的研究更未见报道.为此,本试验采用雾培根际
通 CO2 处理的方式,研究了网纹甜瓜果实发育期间
根际不同 CO2 浓度对植株光合作用及产量和品质
的影响,为进一步探讨根际 CO2 浓度影响网纹甜瓜
产量和品质的机理及设施栽培方式的改进提供理论
依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
试验于 2009 年 3—7 月在沈阳农业大学辽沈玉
型日光温室内进行. 供试网纹甜瓜品种为中国农业
科学院蔬菜花卉研究所选育的‘中蜜一号爷.
1郾 2摇 试验设计
1郾 2郾 1 栽培系统 摇 试验采取气雾法栽培方式,供气
装置参见李天来等[14]研制的半封闭系统(图 1).栽
培床长 120 cm、宽 80 cm、高 40 cm,用角铁作骨架,
四周用苯板维护,黑色 PVC 塑料膜覆盖. 栽培床四
周密封,在床一侧距上沿 10 cm 处和床底部分别打
取直径为 1. 5 cm 的孔,安装进水管和回水管,进水
管与床同长,在其上均匀安装雾化喷头.在盖板上均
匀打两排孔(每排 6 个)作定植孔.本系统中栽培床
与盖板之间是密封的,植株茎基部与盖板定植孔之
间用胶条进行密封,虽然随着植株的生长也会有微
量气体漏出,但测定结果表明漏出的微量气体并没
有造成地上部温室内 CO2 浓度的变化.
1郾 2郾 2 定植与管理摇 2009 年 3 月 30 日播种育苗,育
苗基质组成为草炭 颐 蛭石 = 2 颐 1. 待幼苗长到三叶
一心时(4 月 30 日)选取长势一致的幼苗,洗净根系
定植在栽培床上,每床 6 株. 定植后 6 d 内挂遮阳
网,单干整枝,吊蔓栽培,人工授粉,单株留瓜 1 个.
营养液采用日本山崎甜瓜配方营养液,水泵供给,通
过定时器和电磁阀控制,每隔 300 s 供给营养液
40 s.雾化喷头的流量为 1 L·min-1,管道营养液压
力在 0. 2 Pa左右.营养液循环利用,每周更换 1 次,
图 1摇 网纹甜瓜根际气体处理系统示意图
Fig. 1摇 Sketch of root鄄zone gas treatment system of muskmelon.
2782 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 24 卷
保持营养液 pH 6. 5 ~ 6. 8,温度保持在 21 ~ 25 益 .
其他管理同常规生产.
1郾 2郾 3 气体处理 摇 根据一般土壤中 CO2 浓度在
1000 ~ 5500 滋L·L-1的研究结果[15-16]及本课题组测
得的盆栽(大田土壤)网纹甜瓜果实发育期根际
CO2 浓度范围为 2000 ~ 5000 滋L·L-1的结果. 本试
验共设置 3 个根际 CO2 浓度处理,即:350 滋L·L-1
(350依30 滋L·L-1,室外大气处理)、2500 滋L·L-1
(2500 依 100 滋L· L-1 ) 和 5000 滋L · L-1 ( 5000 依
100 滋L·L-1).各处理根际 O2 浓度均保持在 21% ,
每个处理 3 次重复.
根际不同浓度 CO2 的处理方法:350 滋L·L-1处
理由位于温室顶部的空气压缩机通过 PVC 导管直
接供给;2500 和 5000 滋L·L-1处理由室外正常大气
与钢瓶中 CO2 气体通过气体流量计,在气体混合器
内混合后,经 PVC 导管通入栽培槽中,各小区均自
处理之日起至处理结束不间断通气,同时通过橡皮
软管用 PCO2 / 10 型手持式 CO2 分析仪和 XPO鄄318
型数字式 O2 浓度计持续监测栽培槽内 CO2 和 O2
浓度变化,及时调整流量计的流量使植株根际 CO2
气体浓度保持在设定范围内. 自第 1 雌花开放当天
(5 月 30 日)开始连续处理,直至果实成熟结束.
1郾 3摇 测定指标与方法
于处理 0、10、20、30、40 d 时测定留瓜部位(第
12 节位)功能叶片光合色素含量[17] . 采用美国 Li鄄
Cor公司产 Li鄄6400 型光合仪在 9:00—11:00 测定
留瓜部位(第 12 节位)功能叶片光合参数. 测定时
采用开放气路,CO2 气体采自相对稳定的 3 ~ 4 m的
空气中,光强 700 滋mol·m-2·s-1,叶室温度 25 益 .
叶绿素荧光参数采用 Handy PEA 便携式植物荧光
仪(英国 Hansatech 公司生产)于清晨日出前测定
(测定部位同光合参数).
产量测定采用单瓜称量法,果实完全成熟时不
同处理各取 3 个,测其单瓜质量,取平均值. 可溶性
固形物采用手持折光测糖仪测定;Vc 采用分光光度
计法测定;蛋白质采用考马斯亮蓝 G鄄250 法测定;有
机酸采用酸碱滴定法测定;可溶性总糖采用蒽酮比
色法测定[17] .所有指标测定均重复 3 次.
于花后 30 d 收集伤流液,每处理取 3 株,连续
收集 14 h.在植株茎基部离床面约 4 ~ 5 cm处切断,
套上橡皮管,然后将引流玻璃管插入橡皮管中,再将
刻度指形管套在引流管上.装好后开始计时,一定时
间后取出引流管,根据刻度指形管的刻度计算伤流
液流出的速率(mL·h-1). 电导率(EC)用 FL鄄91 型
便携式电导率仪测定,并用蒸馏水作空白,用测定值
减去空白值,即为伤流液的电导率;pH值用 pH M95
测定.
1郾 4摇 数据处理
采用 DPS和 Microsoft Excel 2003 软件进行数据
处理与分析,图表中数据均为 3 次重复的平均值±标
准误,采用 DPS统计分析软件对数据进行差异显著
性检验(LSD法),显著性水平设置为 琢 = 0. 05. 采
用 Microsoft Excel 2003 软件作图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 根际 CO2 浓度升高对网纹甜瓜叶绿素含量与
荧光参数的影响
由图 2 可以看出,在不同根际 CO2 浓度处理
下,随着植株生长和果实发育,网纹甜瓜植株叶片叶
绿素含量和最大光化学效率(Fv / Fm)均表现先增后
降的变化趋势,且 CO2 浓度越高,下降的幅度越大.
5000 滋L CO2·L-1处理期间叶绿素 a、叶绿素 b含量
和 Fv / Fm均显著低于对照,在处理 10 d 时分别较
对照下降27 郾 7% 、14 郾 2% 和1 郾 1% ( P <0 郾 05 ) .
图 2摇 根际 CO2 浓度对网纹甜瓜叶绿素含量和荧光参数的影响
Fig. 2摇 Effects of root鄄zone CO2 concentration on the chlorophyll content and fluorescence parameter of muskmelon.
378210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘义玲等: 根际 CO2浓度升高对网纹甜瓜光合特性及产量和品质的影响摇 摇 摇 摇 摇
图 3摇 根际 CO2 浓度对网纹甜瓜光合指标的影响
Fig. 3摇 Effect of root鄄zone CO2 concentration on photosynthetic parameter of muskmelon.
2500 滋L CO2·L-1处理的叶绿素 a 含量在处理 10 d
时较对照下降 21. 8% (P<0. 05),叶绿素 b 含量在
处理 10 d时与对照差异不显著,处理 20 d时显著低
于对照;2500 滋L CO2·L-1处理 Fv / Fm与对照差异
不显著.表明网纹甜瓜根际处于 2500 滋L CO2·L-1
浓度 10 d及其以上时叶片对光能的捕获能力下降,
对光能的吸收减少,当 CO2 浓度达到 5000 滋L·L-1
时对 PS域产生显著抑制.
2郾 2摇 根际 CO2 浓度升高对网纹甜瓜光合指标的影

从图 3 可以看出,随着果实的发育和叶片的逐
渐衰老,在不同根际 CO2 浓度下,网纹甜瓜叶片净
光合速率(Pn)、气孔导度(gs)和胞间 CO2 浓度(C i)
均表现先增后降的变化趋势,且 CO2 浓度越高下降
的幅度越大,而气孔限制值(Ls)却随着 CO2 浓度的
升高而增加.根际 2500 和 5000 滋L CO2·L-1处理期
间 Pn和 gs均显著低于对照.在处理 10 d时,Pn、gs和
C i均达到最大值,2500 滋L CO2·L-1处理 C i与对照
差异不显著,5000 滋L CO2·L-1处理显著低于对照.
处理 10 d 时,5000 滋L CO2·L-1处理 Pn、gs和 C i分
别较对照下降 27. 5% 、37. 9%和 13郾 2% (P<0. 05).
说明根际 CO2 浓度长期达到 2500 滋L·L-1及其以
上时显著加剧了网纹甜瓜叶片光合作用的下降,且
Pn 的下降受气孔因素的影响.
2郾 3摇 根际 CO2 浓度升高对网纹甜瓜伤流液的影响
根际高浓度 CO2 处理显著或极显著地降低了
伤流液的流出速率、电导率和 pH 值.从伤流液的流
出速率和电导率看,根际 5000 滋L CO2·L-1浓度处
理极显著低于 2500 滋L CO2 · L-1 和对照 ( 350
滋L CO2·L-1)处理. 2500 滋L CO2·L-1处理显著低
于对照处理,且 2500 滋L CO2·L-1处理伤流液的电
导率与对照差异达极显著水平. 伤流液的 pH 值则
表现为根际 5000 和 2500 滋L CO2·L-1浓度处理显
著低于对照处理,根际 5000 和 2500 滋L CO2·L-1
(表 1).表明根际高浓度 CO2 会显著或极显著影响
网纹甜瓜根系对矿质营养的吸收与运输,从而影响
根系及地上部的生长发育.
2郾 4摇 根际 CO2 浓度升高对网纹甜瓜产量和品质的
影响
从表 2 可以看出,不同浓度的根际 CO2 连续处
理40 d后,网纹甜瓜的单株产量产生了极显著差
表 1摇 根际 CO2 浓度对网纹甜瓜伤流液流出速率、电导率及
pH值的影响
Table 1 摇 Effects of root鄄zone CO2 concentration on flow
rate, conductivity and pH in xylem sap of muskmelon
CO2 浓度
CO2 concentration
(滋L·L-1)
流出速率
Flow rate
(mL·h-1)
pH 电导率
Conductivity
(mS·cm-1)
350 3. 26依0. 25aA 7. 08依0. 14aA 2. 89依0. 11aA
2500 2. 83依0. 11bA 6. 39依0. 12bA 2. 59依0. 09bB
5000 1. 98依0. 47cB 6. 26依0. 08bA 2. 09依0. 13cC
同列不同小、大写字母分别表示处理间差异显著(P<0. 05)和极显著
(P<0. 01) Different small and capital letters in the same column meant
significant difference among treatments at 0. 05 and 0. 01 levels, respec鄄
tively. 下同 The same below.
4782 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 24 卷
表 2摇 根际 CO2 浓度对网纹甜瓜产量和品质的影响
Table 2摇 Effects of root鄄zone CO2 concentration on yield and quality of muskmelon
CO2 浓度
CO2
concentration
(滋L·L-1)
单瓜质量
Mass of
single fruit
(g)
可溶性固形物
Soluble solid
matter
(% )
维生素 C
Vc
(滋g·g-1 FM)
蛋白质
Protein
(滋g·g-1 FM)
可溶性糖
Soluble sugar
(mg·g-1 FM)
有机酸
Organic acid
(mg·g-1 FM)
350 1016. 6依22. 19aA 14. 7依0. 11aA 60. 5依4. 73aA 21. 56依1. 41aA 78. 02依2. 86aA 8. 22依1. 84aA
2500 864. 2依16. 25bB 13. 5依0. 08bB 39. 7依2. 2bB 19. 57依1. 01aA 51. 81依3. 46bB 10. 90依1. 99bA
5000 747. 6依21. 41cC 13. 1依0. 12bB 21. 1依1. 7cC 17. 65依1. 03bA 47. 85依2. 14cC 11. 85依1. 62abA
异. 2500 和 5000 滋L CO2·L-1处理单瓜质量分别比
对照下降了 14. 5%和 26. 5% (P<0. 05). 表明网纹
甜瓜根系长期生长在高浓度 CO2 条件下,其产量会
受到严重的影响. 网纹甜瓜果肉中可溶性固形物、
Vc、蛋白质及可溶性糖含量也随着根际 CO2 浓度的
升高而降低,且可溶性糖和 Vc 含量达到了显著性
差异水平.有机酸含量与其他品质指标的变化趋势
相反,随着 CO2 浓度的升高,果肉中有机酸含量增
加,酸度提高,从而导致其果实品质下降. 说明根际
长期高浓度 CO2 条件会损害网纹甜瓜果实品质.
3摇 讨摇 摇 论
光合速率是反映植物正常代谢的重要生理指
标.光合作用受到影响,通常对植物整个生理代谢都
会产生制约.光合色素是光合作用的物质基础,在光
合作用中将光能转换为化学能,其含量高低与光合
作用密切相关[18] .本试验表明,根际 CO2 浓度达到
2500 滋L·L-1时,叶片光合色素含量下降、净光合速
率受到抑制.有研究发现,叶片光合速率的变化还受
叶片气孔阻力、胞间 CO2 浓度、蒸腾速率及抗逆性
等的影响[19] .史春余等[20]研究发现,改善土壤通气
性可以提高甘薯光合作用和产量.孙周平[21]研究表
明,在根际正常 O2 浓度下,降低根际 CO2 浓度,可
提高叶片中叶绿素含量,增加气孔导度和胞间 CO2
浓度,降低 CO2 补偿点和光补偿点,提高植株光合
速率,同时增强叶片中 ATPase 活性,提高 PS域的光
化学 效 率. 本 试 验 结 果 表 明, 根 际 2500 和
5000 滋L CO2·L-1处理期间,网纹甜瓜叶片净光合
速率下降,气孔导度和胞间 CO2 浓度降低,而气孔
限制值增加. 说明在根际高浓度 CO2 条件下,网纹
甜瓜净光合速率的下降主要由气孔因素引起. 在高
浓度 CO2 条件下,根系活力下降也会引起甜瓜吸收
水分和矿质营养的动力不足,影响矿质营养的吸收
和代谢[14] .而矿质营养直接或间接地影响植物的光
合作用:N、P、S、Mg是叶绿体结构的组成部分,Fe 是
电子传递链的主要组成部分,而 K 和 Ca 与气孔的
开度有关,K 和 P 与光合产物的运输相关[22] . 因此
在根际高 CO2 浓度条件下,网纹甜瓜根系对矿质营
养吸收及运输能力下降(表 1)也是其光合作用下降
的原因之一. 在根际高 CO2 浓度处理期间,网纹甜
瓜叶片 Fv / Fm低于对照. 说明在网纹甜瓜果实发育
期间根际 CO2 浓度达到 2500 滋L·L-1以上时,叶片
PS域活性中心受到影响,光合作用原初反应过程受
到抑制,Pn下降也存在非气孔限制因素.
在高浓度 CO2 条件下,产量的降低可能与分配
到果实中的干物质减少有关. 提高干物质分配到果
实中的比例,有利于获得更高的果实产量[23] .因此,
高浓度 CO2 处理下网纹甜瓜光合产物向果实中的
分配明显减少是造成甜瓜产量降低的直接原因.
Cramer等[24]研究表明,随根际可溶性无机碳(CO2 +
HCO3 -)的增加,番茄幼苗光合速率、气孔导度和水
分利用率下降. Hank等[25]研究表明,土壤中 CO2 浓
度直接影响根系的生长及物质代谢.当根际 CO2 浓
度过高时,抑制根系的呼吸作用和土壤微生物的活
动,降低根系对养分、水分的吸收和向地上部的运输
能力,导致生长受到抑制[26-28] .本研究中,根际 CO2
浓度升高使网纹甜瓜净光合速率下降,所以“源冶叶
片制造的光合产物减少也可能导致光合产物在各器
官中的积累与分配降低. 本试验中的产量主要是由
单果质量来决定的,高浓度 CO2 条件下,网纹甜瓜
的生长发育受到阻碍,果实中积累的干物质减少,进
而导致果实发育不充分,生长和膨大受到抑制,产量
降低.
果实品质会直接影响果实的商品价值.本试验
结果表明,在高浓度 CO2 条件下,网纹甜瓜的果实
发育受到影响,糖含量降低而酸度增加.矿质营养的
吸收是影响作物果实品质的重要因素[29],适当的钾
水平能提高果实中可溶性固形物、总糖、维生素 C
含量[30] .作为品质元素的钾的吸收减少时,甜瓜果
实的含糖量在一定程度上也会降低[31] .同时光合同
578210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘义玲等: 根际 CO2浓度升高对网纹甜瓜光合特性及产量和品质的影响摇 摇 摇 摇 摇
化产物进入果实中的代谢也决定了果实糖分积累的
高低和成熟果实的品质. 果实糖代谢和糖积累也受
到环境因素的影响[32] .糖代谢相关酶对环境条件很
敏感,外界条件可能通过影响糖代谢参与酶的活性
来改变网纹甜瓜果实的糖分构成[33] .根际气体环境
也是影响果实糖分的重要因素之一. 本试验中高浓
度 CO2 处理下果实品质下降,可能是由于根系对矿
质营养吸收能力下降,地上部光合作用受影响及光
合产物向果实的运输受抑制,也可能是由于高浓度
CO2 条件下碳水化合物代谢发生了改变,导致果实
产量和品质降低,其作用机制还有待于进一步研究.
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作者简介摇 刘义玲,女,1975 年生,博士,副研究员. 主要从
事设施蔬菜栽培生理及根际气体环境研究. E鄄mail: liuyil鄄
ing2008@ 126. com
责任编辑摇 张凤丽
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