全 文 ：应 用 生 态 学 报 20 2 年 4 月 第 13 卷 第 4 期
C H IN ESE JO U RN A L O F A P P L I E D ECO L O G Y
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.
20 02
,
1 3 ( 4 )
: 4 2 9 一 4 3 2
大棚靓瓜 C O : 加富的生理生态效应 关
朱世东” 徐文娟 按徽农业大学园艺系 , 合肥 2 30 03 6)
[摘要】 春季对大棚氛瓜增施 Cq , 可促进植株的生长发育 . 株高 、 茎粗增幅分别达到 3 . 90 % 一 19 . 48 % 和
1 1
.
58 % 一 2 7 . 37 % , 叶片厚度及叶面积也分别增加 3 8 . 4 6 % 一 6 9 . 2 3 % 和 26 . 09 % 一 4 9 . 38 % ; 第一雌花着
生节位平均降低 2 . 6 一 4 . 0 节 . 平均单果重增加 4 . 05 % 一 19 . 62 % , 产量提高 8 . 65 % 一 19 . 47 % . 在
10 0拜mo 卜m o l
一 `范围内 , Cq 浓度每增加 10 尸mol
·
mol
一 ’ , 单果重和产量分别增加 31 . 9 7 9 和 68 . 3 9kg’
667 m
一 2 ;第一雌花着生节位降低 0 . 35 节 . 在 1 00 产m 0 1· m ol 一 `浓度下 , 盔瓜光合速率和竣化速率均达最高
值 . 春季大棚部瓜 Cq 适宜施用浓度为 10 0 产m 0 I· m ol 一 `左右 .
关键词 靛瓜 设施栽培 C O之加富 光合作用 产量
文章编号 1 00 1 一 933 2 (2 00 2 )0 4 一 04 2 9 一 04 中图分类号 56 52 . 9 文献标识码 A
E co p h ys io IOg i e a l
e f f改 st o f C仇 e n r ie h m . t 叨 bo t t le , u r i n p las ti e h osue
.
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, 从脚 23 0 36 )一以 z’n · J . 月扔叫. E由亡. , 20 02 , 13
( 4 )
: 4 29 一 4 32 .
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e t e r , le a f t h ie k n es an d lea f aer
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.
9 0 一 1 9 . 4 8 % , 1 1 . 58 一 2 7 . 3 7 % , 38 . 4 6 一 6 9 . 2 3 % an d 26 . 0 9一
4 9
.
3 8 %
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t os ” t h ies s , Y ie ld .
l 引 言
C O Z 作为作物光合作用原料 , 其浓度直接影响
光合产物的形成 、作物的产量与品质 . 在蔬菜设施栽
培中 , 低温季节棚室常保持封闭状态 , Cq 消耗后不
能得到及时补充 , C姚 缺乏便成为提高蔬菜光合作
用的主要限制因素 . 国外在 2 0 世纪 50 年代就开始
进行人工增施 C 0 2 研究 , 并逐渐在生产上大规模应
用 , 成为蔬菜设施栽培的常规技术 6[, 7 ] . 在国内增施
C 0 2研究仅限于黄瓜 、番茄 、 芹菜等少数蔬菜作物 ,
生产上实际应用较少 . 棚室蔬菜增施 C 0 2 一般在上
午蔬菜见光后半小时左右开始进行 , 通风前半小时
结束 , 约有 2 一 3 h , 揭膜通风后便不再补充 Cq . Cq
施用效果主要取决于施用浓度和时间 、 蔬菜种类和
品种以及其它环境因素 . 浓度过高不但不经济 ,而且
还会使气孔张度减小 、 蒸腾速度降低 、 叶温升高 , 导
致萎蔫 , 降低根系吸收能力 . 本文 旨在研究 COZ 加
富对春季大棚瓤瓜生长的影响 , 探讨瓤瓜增施 C q
的适宜浓度 .
2 材料与方法
2
·
1 C q 加富
供试妞瓜 (及聊灿 2油
~
汕 )品种为 “ 扁蒲” , 2 月下旬
播种 , 3 月下旬定植于塑料大棚 , 密度 18 00 0 株 · h m 一 2 . C 0 2
气源为液态 C q (纯度 9 % 以上 ) , 采用管路施放法 , 通过距
地面 1 . 5m 高处的塑料管道 (上设小孔 , 孔径 0 . s m m , 孔间距
离 Zm ) 向棚 内均匀施放 CO Z , 浓度设里 6 00 、 80 0 、 1 0 00 、
12 0 产m o l
.
mo l
一 `等 4 个处理 , 以不施放 Cq 为对照 . 自 4 月
中旬起晴天早晨见光后 30 m in 施放 C仇 , 9 : 30 左右棚内温度
升高需揭膜通风 ,此前 30 m in 停止施放 , 流速为 20 .L m in 一 ’ ,
共施放 30d . 4 月中旬测定光合速率 .
.2 2 测定方法
2
.
2
.
1 植株生长发育指标 对照和各处理区分别随机取样
20 株 , 定时测定并记载株高 、 茎粗 、 产量等生长指标 叶片组
织结构观察采用石蜡切片法 , 显微镜下观察并照相 .
2
.
2
.
2 光合作用 采用 LI 一6 20 光合作用分析系统测定光合
速率 ,参照郭延平等 21t 的方法计算表观量子效率 ( AQY )和
` 安徽省 “ 九五” 科技攻关资助项 目(9 91 协0 1) .
, , 通讯联系人 .
2 00 2 一 0 1 一 0 9收稿 , 2 0 0 2 一 0 3 一 13 接受 .
DOI : 10. 13287 /j . 1001 -9332. 2002. 0103
应 用 生 态 学 报 13卷
淡化效率 (C E) .
2
.
2
.
3 叶绿素含 t测定 采用乙醇丙酮浸提法 .叶绿素含量
=
[ 20
.
2 (D64
5) +5
.
02 (D6
3) ]
xo一呢 · g 一 1 .
2
.
2
.
4 RB uP校化酶活性侧定 参照李立人等s1[ 方法进行 .
2
.
2
.
5 碳水化合物含量侧定 果糖 、 蔗搪和总搪含公依前法
测定 t,1 .
3 结果与分析
3
.
1 CO Z加富对大棚瓤瓜生长发育的影响
3
.
1
.
1 CO Z加富对大栩毓瓜营养生长的影响 大棚
瓤瓜增施 C OZ 后 , 植株的营养生长旺盛 , 株高和茎
粗增加 , 叶面积增大 , 叶片增厚 (表 1 ) . 各处理株高 、
茎粗 、 叶片厚度与 CK 差异显著 , 其 中株高增幅为
3
.
90 % 一 1 9 . 4 8% , 茎粗 、 叶片厚度 增幅分别达
裹 I C仇 加 , 对扭瓜生长发 , 的形晌
aT b掩 1 E m沈 t o『 C 0 1 eu水加 . 比川 佣 ht e 沙 o wt 血 o f b o t t l e g o l dr
1 1
.
5 8% 一 2 7 . 3 7% 和 3 8 . 4 6% 一 6 9 . 2 3% . 8 0 0 一
12 0 拜咖 1. m o l一 ` CO Z 浓度处理 , 叶面积也显著增
加 , 增幅达 2 6 . 0 9 % 一 4 9 . 3 8 % . 对毓瓜第 15 片叶结
构比较发现 , C K 叶片栅栏组织与海绵组织均较薄 ,
栅栏组织细胞较小 , 而增施 C O Z 的氛瓜叶片 , 栅栏
组织与海绵组织均较厚 , 栅栏组织细胞明显增大 . 本
试验中 , 上述几种营养生长指标 ( Y )与 COZ 浓度
(X )之间的回归方程分别为 : Y株高 二 132 . 45 82 +
6 5
.
3 3 9 4 x 一 2 3
.
7 4 2 2 x 2 ; Y茎粗 = 6 . 4 9 2 9 + 9 . 9 3 l l x
一 4
.
5 7 3 3丫 ; y 叶面积 “ 2 . 1 0 8 5 一 3 . o 4 l l x + 2 . 9 2 6 5
梦 ; Y叶厚二 1 . 2 2 4 0 + 3 2 . 6 s 7 s x 一 26 . 4 z 7o x 2 . 增施
Cq 促进了大棚瓤瓜光合面积的增加 , 提高了植株
对光能和 C O Z 的截获能力 , 利于叶片的 C q 同化 .
3
.
1
.
2 Cq 加富对大棚氛瓜生殖生长的影响 C q
外C O Z浓度。。 n c en t ar t io n ó迥.l4沈(拜m o l . m o l一 l )
株高
P】a n t h e电h t
( e m )
茎粗
S t e 们n d i a m e t e r
(们 n们。 )
叶面积
L ea f ar ea
( c m Z )
叶片厚度
L ea f
t h i e k n e s s
(拌m )
姗栏组织
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海绵组织
S P0 n gy
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10 0 0
120 0
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.
7 of 盯田 in ax i s .
加富对大棚瓤瓜生殖生长也产生很大影响 (表 1 ) .
瓤瓜平均单果重 增加 3 3 . 2 5 9 一 1 6 1 . 1 2 9 , 增 幅为
4
.
0 5% 一 1 9 . 6 2 % , 产量增幅达 8 . 6 5 % 一 1 9 . 4 7% .
本试验中瓤瓜平均单果重 、 产量与 C O Z 浓度 ( X )之
间的回归方程分别为 : Y单果重 二 28 . 5 3 8 6 + 31 · 7 473
X 一 16
.
70
5梦 ;冷t = 0 . 569 5 十 0 . 81 69 x 一。冲《刃梦 .
而第一雌花节位随 以飞浓度的升高而降低 , 其中
10 0 “功01
.耐 一 ’ 以玉浓度下第一雌花节位较对照降
低 4 节 . 以玉加富有利于春季大棚瓤瓜的早熟丰产 .
3
.
2 不同 C O Z 度下氛瓜光合速率和梭化速率的时
间进程
日出后 , 5 种 C马 浓度下抓瓜植株的净光合速
率 ( P n) 均随着光照 、 温度的增强而逐渐上升 (图 2 ) .
c K
、
60 0 和 80 0拌mo 卜 mo l 一 ’ C 0 2浓度下植株 nP 在
8 “ 0 0左右 出现最大值 , 分别为 9 6 . 4 4 、 1 1 2 . 8 6 和
5 8
.
1 4拌mo l
·
m
一 2 · s 一 ’ ;而 1 0 0 0 、 1 2 0 0料m o l · mo 一 ’ C q
浓度下植株 P n此时继续增大 , 至 9 : 0 0左右才出现
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不同 C仇 浓度对妞瓜生殖生长的影响
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圈 2 大栩抓子光合速率和狡化效率的时间进程
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2 C h a昭 es in p加 t. 扣 t h e t i e art e ( P n ) Of `吃 le ale f of 肠 t t le , u dr
in P公 t i c 场叹 .
A : 60 0“ mo l
.
m o l
一 ’ ; B : 加 O拌 m ol · m o l一 1 ; c : 10加“ 加 . · 侧 1一 ’ ; D :
l 2 0() ” m o l
·啪 l一 1 .
4期 朱世东等 : 大拥妞瓜 C Oz 加富的生理生态效应
高峰 , 分别为 1 3 7 . 3 6 和 1 2 6 . 6 4产m o l . m 一 2 · s 一 ` . 此后
温度升高 ( > 35 ℃ ) , 各处理的光合作用均受抑制 . 经
显著性测验 , 1 00 拼mo 卜m o l一 ` C 0 2 处理与 c K 及其
它处理之间 , 瓤瓜 P n 呈极显著差异 . 瓤瓜之后组的
梭化速率在 9 : 0 左右也达最大值 ( n . 34 x lo “ 2
拜m o l · m 一 2 · s 一 ’ ) , 为 6 : 0 0 e K 的 13 . 1 6倍 . 1 0 : 0 0 C K
值较9 : o 下降 38 . 4 % . 由此可见 , 春季大棚氛瓜施
放 CO Z 浓度宜设定为 100 拼mo l
·
m ol
一 ’ . 同时考虑到
棚内温度过高时需进行通风 , 施放时间以上午 9 : o
前为宜 .
3
.
3 不同 C 0 2 浓度下瓤瓜叶片光合作用的差异
3
.
1
.
1 不同 C O Z 浓度下瓤瓜叶片光合指标的差异
随着外界 Cq 浓度的增加 ; 瓤瓜叶片细胞间 C QZ
浓度也 相 应增大 ( 表 2 ) . 当外 界 C 0 2 浓 度 由
60 0拌m o l · m of 一 ’ 升高 1 倍时 , 细胞间 C o Z 浓度增加
2
. 巧 倍 . 在高 CO Z / q 分压比条件下 , 光合碳固定的
关键酶 R u B p 梭化酶的梭化活性增强 , 在 10 0 拜m ol
·
m ol
一 ’ Cq 浓度下达最高值 . 在 1 0 0 拜mo 卜mo l一 ’ 范
围内 , 表观量子产量 、光合速率也与 Cq 浓度 ( X )
之间呈正相关 .
裹 2 不同浓度 C仇 对扭瓜叶细胞间 C 0 2 浓度 、 R uB P 狡化醉活性 、
衰观且子产l 和光合作用的形晌
.T b阮 Z E行“ t s o f d i fet 性 nt C O 二 con
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衰 3 不同浓度 c O I 对妞瓜叶片叶级班、 总 N 及碳水化合物含 , 的
影晌
aT b.l 3 Ef f改 t s ot d l f fe代 nt 姗 .c . tar t io . 朋 比 10叮。 P妙 11, 切扭. . l tor ·罗 n a nd e a r bo h y d ar t e 咖 t e . t s in l。僧
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观 t 子产 t 柳 , 址 e n t q u a n tum iy eI d( C 0 2 . qu an ut m 一 ’ ) ; E . 光合速率
P场 t仍 yn t h et i e ar t e (拌 m o l . m 一 2· s 一 1 ) .
3
.
3
.
2 不同 C OZ 浓度下瓤瓜叶片叶绿素、 总 N 和碳
水化合物含量的差异 氛瓜叶片叶绿素和总 N 含
量随 CQZ 浓度的升高而下降 (表 3) . 60 一 10 0 拌m o l
·
m 0 1
一 ` Cq 浓度下 , 瓤瓜叶片叶绿素含量比 C K 降
低 2 . 9 3% 一 12 . 9 6 % , 总 N 减少 6 . 1 0 % 一 1 4 . 6 8 % .
而蔗糖 、 总糖含量均有所提高, 两者分别增加2 . 46 %
一 1 5 . 5 2% 和 4 . 2 5 % 一 1 6 . 14 % . Y叶缘素 = 4 . 5 4 6 7 -
0
.
0 0 1 0X ( r = 一 0
.
99 53 ) ; Y总抓 = 4 7 . 6 0 3 3 一 0 . 0 0 9 6
X ( r = 一 o
·
9 8 7 3 ) ; Y总箱 = 2 5 . 4 0 0 0 + 0 . 0 0 8 7X ( r =
0
.
9 927 )
. 造成叶绿素和总 N 含量下降的原因可能
是由于增施 COZ 促进了碳水化合物的合成 , 加快了
叶片生长s[] . 总 N 的减少及总糖的增加 , 使氛瓜体
内 c/ N 比增高 , 有利于花芽的分化与发育 .
据测定 , 春季大棚内 C 0 2浓度 6 : 0 0 为 6 84 拜mo l
·
mo l
一 ’ , 至 10 : 0 0 降至 21 0拜m o l . mo l一 ’ , 仅为棚外的
6 0 % 左右 , 造成氛瓜光合作用急速下降 . Cq 缺乏成
为光合作用的关键限制因素 . 本试验结果表 明 , 对
大棚瓤瓜增施 C O Z , 能够提高光合速率 , 促进生长发
育的作用 , 增加产量 , 增进品质 . 其原因有 : l) 增施
CO Z后 , 瓤瓜叶片细胞内 CO Z 浓度升高 , 光合作用
底物增加 , 导致光合速率的增加 ; 同时作为 R ub is co
的底物 , C 0 2 浓度的高低还影响到 R ub is co 催化活
性和方向 , 调节电子传递速率和不同支路之间的 比
例 . R ub is co 具有梭化 、 氧化两种相反的生理 功能 ,
C q 与 q 竞争 R ub isc 。 的同一位点 4[] . 在高 C q /
q 分压比条件下 , R ub isco 表现为梭化作用 ; 相反 ,
则表现为氧化作用 . 增施 CO Z , 可增强 COZ 对 q 的
竞争 ,抑制加氧酶活性 , 提高淡化酶的梭化效率 . 2)
细胞内 CQZ 浓度升高后 , C O Z溶于水而降低溶液的
p H 值 , 释放 H 十 . 细胞壁中 H 十 的提高 , 能激活软化
细胞壁的酶类 , 解除细胞壁中多聚物的联结 , 进而使
细胞壁松弛 , 膨压下降 , 促进细胞的吸水膨大 s[] , 叶
片增厚 、叶面积增大 ; 3) 光合速率增加促进光合碳素
代谢 , 使 C/ N 提高 , 促进花芽形成与发育 .
但是 , CO Z 浓度过高 , 也会导致瓤瓜净光合速率
的下降 . 12 0 0拌mo l · mo l一 ’ Cq 与 1 0 0 0拌m o l · mo l一 ’
COZ 相 比 , 大棚瓤瓜光合速率下降 13 . 9 % , 产量减
少 9 . 24 % . COZ 浓度增高 , 尤其是较长时间高浓度
COZ 处理 , 会导致 R ub isco 活性降低9[] . 环境 Cq 浓
度升高后 , 植物体内磷酸的再生能力会成为植物体
充分利用 C 0 2 的限制因子 , 使竣化酶催化 CO Z 和
R` B p 的能力受阻 , P n 也随之下降「’ , 3 〕 . 因此 , 增施
COZ 需要适宜的浓度 . 本试验结果表明 , 1 0 0 0拜mo 卜
mo l
一 ` c q 浓度对春季大棚氛瓜的株高 、 茎粗 、 叶面
应 用 生 态 学 报 13卷
积 、 叶片厚度 、光合速率等指标增加幅度最大 , 故在
实际生产中增施 C 0 2 以 100 拜mo 卜mo l一 `为宜 . `
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作者简介 朱世东 , 男 . 19 63 年生 , 硕士 , 副教授 . 主要从事
设施园艺学及蔬菜生理生态学研究 , 发表论文 50 余篇 . E -
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致 读 者 · 作 者
《应用生态学报》系中国科学院沈阳应用生态研究所和中国生态学会主办的国内外公开发行的学术性期
刊 , 科学出版社出版 . 国际标准刊号为 I S S N 10 0 1一 9 332 . 专门刊载有关应用生态学 (主要包括森林生态学 、 农
业生态学 、 草地牧业生态学 、渔业生态学 、 自然资源生态学 、 景观生态学 、 全球生态学 、 城市生态学 、 污染生态
学 、 化学生态学 、 生态工程学等 )的具有创新性的综合性论文 、 研究报告和研究简报等 .
本刊创刊于 19 90 年 , 现为月刊 , 采用国际标准开本 ( Z 10 m m x 285 ~ )
,
1 28 面 , 每期 28 万字 . 本刊系中
国 自然科学核心期刊 , 曾荣获全国优秀科技期刊和中国科学院优秀期刊称号 . 本刊整体质量和水平已达到相
当高度 , 在国内外应用生态学界的影响 日益扩大 . 《中国科学引文索引》 、 《中国生物学文摘》 、 美国《生物学文
摘) ( B A ) 、 美国 (化学文摘》 ( CA ) 、 英国《生态学文摘》 ( E A ) 、 日本 (科学技术文献速报) ( CB S T )和俄罗斯《文摘
杂志》 ( P袱 )等数十种权威检索刊物均收录本刊的论文摘要 (中英文 ) .
据悉 , 您们正在从事有关生态与环境科学研究项目 (如国家基础科学人才培养基金项目 、 国家杰出青年
科学基金项 目、 国家自然科学基金重大和重点项目 、 国家攀登计划项 目、 国家“ 86 3 ” 和 “ 97 3’ 计划项 目、 国家重
点科技攻关项 目、 “ 百人计划 ” 项 目、 “ 长江学者计划 ” 项目和国际合作研究项目等 ) , 并有望取得重大研究成果
和产生一系列创新论文 , 本刊编辑同仁热切希望您及您的同行们充分利用这一科学园地 , 竭诚为您们提供优
质跟踪服务 , 本刊将在 6 一 , 月内发表您们的创新成果论文 (或以特刊 、 专刊及增刊等形式发表 , 或以专刊形
式发表优秀英文创新论文 ) . 我们相信这一承诺一定能得到您们的积极响应 , 愿我们迎着新世纪的曙光 , 为应
用生态学的发展协同奋进!
我们的目的 :
读者— 广泛订阅这一优秀期刊作者— 充分利用这一科学园地编者— 精心编制这一信息精品
(应用生态学报》编辑部