光質(zhì)與生姜生長(zhǎng)發(fā)育及光能利用特性的關(guān)系.pdf

1、生姜起源于熱帶雨林地區(qū),生產(chǎn)中多采用遮光栽培。近年來(lái),利用塑料薄膜進(jìn)行生姜小拱棚覆蓋提早保護(hù)栽培,延長(zhǎng)生姜生育期,可顯著提高生姜產(chǎn)量。由于構(gòu)成產(chǎn)量的干物質(zhì)90％以上來(lái)源于光合作用,而光是影響光合作用的重要環(huán)境因素,因此,前人就光強(qiáng)與生姜光合作用的關(guān)系進(jìn)行了較多的研究,但關(guān)于光質(zhì)對(duì)生姜光合作用的影響,尚未見報(bào)道。為此,本文通過(guò)利用有色膜田間遮光及室內(nèi)電光源發(fā)光兩種處理方法,系統(tǒng)研究了光質(zhì)與生姜生長(zhǎng)發(fā)育及光能利用特性的關(guān)系,創(chuàng)造了生姜傳統(tǒng)遮

2、光栽培技術(shù)與提早保護(hù)栽培技術(shù)相融合的生姜有色膜調(diào)光保護(hù)栽培新技術(shù)。主要研究結(jié)果如下： 1.有色膜覆蓋顯著改變了生姜植株受光光質(zhì)環(huán)境,較傳統(tǒng)遮光栽培顯著提高了生姜出苗前的氣溫及地溫,有利于生姜出苗。出苗后,通過(guò)增加有色膜遮光小拱棚通風(fēng)量,有色膜覆蓋不僅起到了降低光照強(qiáng)度的作用,而且還降低了氣溫和地溫。 2.有色膜覆蓋栽培和傳統(tǒng)遮蔭網(wǎng)栽培的生姜生長(zhǎng)勢(shì)均顯著優(yōu)于露地栽培,但不同顏色薄膜覆蓋的效果有顯著差異。藍(lán)膜覆蓋生姜株高稈細(xì)

3、,生物量較低,分枝數(shù)及產(chǎn)量與傳統(tǒng)遮蔭網(wǎng)栽培差異不顯著；紅膜覆蓋雖比藍(lán)膜及傳統(tǒng)遮蔭網(wǎng)栽培的生物量增加,但卻顯著低于白膜和綠膜覆蓋；白膜莖稈較粗,但分枝數(shù)及生物量不及綠膜高；綠膜覆蓋生姜分枝數(shù)較多,產(chǎn)量較高。收獲時(shí)綠膜、白膜、紅膜、藍(lán)膜覆蓋的生姜產(chǎn)量分別達(dá)3560.6、3362.8、3194.3、2901.2 kg·666.7 m-2,分別比露地栽培提高37.7％、30.0％、23.5％、12.2％,但分別比地膜覆蓋加遮蔭網(wǎng)栽培提高18.5

4、％、12.0％、6.3％、-3.4％。 室內(nèi)光質(zhì)處理與田間有色膜覆蓋效果不同,以白光和紅光處理的生姜幼苗生物量較高,綠光處理生姜幼苗生物量較低,但生姜幼苗質(zhì)量以白光和藍(lán)光處理較好。 3.田間不同顏色薄膜覆蓋的生姜葉片葉綠素含量有較大差異。幼苗覆膜期,生姜植株功能葉及幼嫩葉葉綠素含量以藍(lán)膜和綠膜覆蓋較高,白膜覆蓋居中,紅膜覆蓋較低,而隨葉位下降,藍(lán)膜覆蓋生姜葉片葉綠素含量降低較快。 室內(nèi)光質(zhì)處理生姜幼苗葉片葉綠素含

5、量以白光和紅光處理較高,分別達(dá)3.01、2.94mg·g-1FW,藍(lán)光處理居中,綠光處理較低,僅2.17 mg·g-1FW。 4.整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi),綠膜覆蓋生姜葉片的光合速率較高,白膜和紅膜覆蓋次之,藍(lán)膜覆蓋較低。幼苗覆膜期,綠膜覆蓋生姜葉片光飽和點(diǎn)、光飽和時(shí)的光合速率、羧化效率、CO2飽和點(diǎn)及RuBP最大再生速率較高；藍(lán)膜覆蓋葉片雖然光飽和點(diǎn)與綠膜處理差異不顯著,但藍(lán)膜處理光呼吸速率較高,光合同化碳素較多的流向乙醇酸循環(huán),其凈光合

6、速率較綠膜、白膜和紅膜低。旺盛生長(zhǎng)無(wú)膜期,雖然各處理生姜葉片光飽和點(diǎn)無(wú)顯著差異,但光合速率仍以苗期綠膜處理生姜葉片較高,分別比白膜、紅膜、藍(lán)膜覆蓋提高5.8％、9.3％、16.3％,綠膜RuBP最大再生速率較白膜、紅膜、藍(lán)膜覆蓋分別提高4.6％、11.9％、17.0％。 5.有色膜覆蓋可顯著影響生姜葉片的光能利用及分配特性。不同處理葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)日變化動(dòng)態(tài)相似,但葉片F(xiàn)v/Fm、Fv'/Fm'、φPSII、qP和光化學(xué)反射指

7、數(shù)(PRI)均以綠膜處理最高,其次為藍(lán)膜和白膜處理,紅膜處理最低；而PSI和PSII間激發(fā)能分配不平衡偏離系數(shù)(β/α-1)和NPQ則以綠膜處理最低,藍(lán)膜、白膜和紅膜處理依次升高。表明適當(dāng)增加遮光光質(zhì)中綠光比例,生姜葉片午間光抑制程度較輕,PSI和PSII間線性電子傳遞協(xié)調(diào)性較好,激發(fā)能熱耗散較低,光能利用效率較高。旺盛生長(zhǎng)無(wú)膜期,各處理間光能利用特性仍有顯著差異,光抑制較強(qiáng)時(shí),光能利用效率綠膜處理較高,白膜和紅膜處理居中,藍(lán)膜較低。

8、 6.有色膜覆蓋顯著影響了不同葉齡葉片色素含量、光合速率及光能利用特性。 展葉30 d時(shí),不同處理生姜葉片葉綠素含量達(dá)最高值,以藍(lán)膜和綠膜處理較高,白膜居中,紅膜較低,此后藍(lán)膜處理葉綠素含量下降幅度顯著高于其他處理；類胡蘿卜素含量除紅膜處理在生姜展葉30 d達(dá)最大值外,白膜、藍(lán)膜、綠膜處理均在展葉20 d時(shí)達(dá)最大值。 展葉20 d時(shí),各處理生姜葉片光合速率達(dá)最高值,此時(shí)綠膜處理光合速率較白膜、紅膜、藍(lán)膜處理高6.6

9、％、11.5％、17.9％；展葉30 d后,各處理光合速率迅速下降,但下降幅度以藍(lán)膜處理較高。羧化效率變化趨勢(shì)與光合速率相似,展葉20 d時(shí)達(dá)最大值,以綠膜處理較高,白膜和紅膜居中,藍(lán)膜較低；而表觀量子效率以紅膜處理較高,藍(lán)膜處理居中,白膜和綠膜處理較低,且兩者差異不顯著。 各處理生姜展葉5 d時(shí),PSⅡ活性就接近最高值,并且展葉10～50 d內(nèi)Fv/Fm-直較高,Fv'/Fm'、φPSⅡ、qP等在展葉10 d后就近最大值。此外

10、,展葉當(dāng)天,藍(lán)膜處理生姜葉片F(xiàn)v/Fm、Fv'/Fm'、φPSⅡ、qP顯著高于綠膜、白膜和紅膜處理,Fv/Fm、Fv'/Fm'、φPS II、qP達(dá)最大值時(shí)綠膜處理較高,藍(lán)膜和白膜居中,紅膜較低。 7.室內(nèi)光質(zhì)處理生姜幼苗葉片適應(yīng)強(qiáng)光能力、光合能力、固定CO2能力、RuBP最大再生速率以白光處理較高,藍(lán)光和紅光處理居中,綠光處理較低；各處理Fv/Fm雖無(wú)顯著差異,但Fv'/Fm'和φPSⅡ以白光和藍(lán)光處理較高,紅光處理居中,綠光

11、處理較低。 移至室外自然光照條件下,室內(nèi)弱光處理生姜幼苗均出現(xiàn)嚴(yán)重光抑制,且光照減弱時(shí)仍未恢復(fù)到原來(lái)水平,白光、綠光、紅光、藍(lán)光處理生姜葉片17:00 Fv/Fm較7:00分別下降20.4％、42.0％、30.7％、22.5％,且光合日變化呈單峰曲線變化,峰值出現(xiàn)在9:00,但光合速率以白光處理較高,為7.9 mol·m-2·s-1,藍(lán)光和紅光處理居中,綠光處理較低,僅4.1 mol·m-2·s-1。 8.午間高溫、強(qiáng)光

12、條件下,有色膜覆蓋生姜葉片超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率達(dá)最高值,但以綠膜覆蓋生姜葉片超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率較低,白膜、紅膜、藍(lán)膜覆蓋差異不明顯,但13:00時(shí),SOD及APX酶活性以藍(lán)膜覆蓋較高,白膜和紅膜居中,綠膜較低。MDA含量和電解質(zhì)滲漏率在13:00時(shí)達(dá)最高值,但仍以綠膜覆蓋較低,白膜、紅膜和藍(lán)膜覆蓋差異不顯著。 幼嫩葉和功能葉超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率較老齡葉片低,且均以綠膜覆蓋較低。藍(lán)膜處理老齡葉片MDA含量和電解質(zhì)滲漏

13、率顯著高于綠膜、白膜和紅膜處理。 9.生姜生長(zhǎng)的光質(zhì)環(huán)境顯著影響了氣孔形態(tài)特征,綠膜覆蓋生姜葉片上表皮氣孔密度、氣孔寬度、氣孔孔徑寬度較其他處理大。同時(shí),無(wú)論幼苗覆膜期還是旺盛生長(zhǎng)期,綠膜覆蓋生姜葉片較厚,柵欄組織發(fā)達(dá),柵欄組織/海綿組織厚度較高,而藍(lán)膜覆蓋葉片較薄,柵欄組織厚度較小。 室內(nèi)白光和紅光處理的生姜葉片厚度差異不顯著,但較藍(lán)光和綠光處理高,藍(lán)光處理雖然柵欄組織厚度不及白光和紅光處理,但柵欄組織/海綿組織厚度較