不同基质相对含水量对黄瓜穴盘苗叶片水分生理与光合特性的影响

陈俊琴+赵瑞

【摘要】以黄瓜品种‘山东密刺为试材，采用沈阳农业大学无土育苗营养基质，研究不同基质相对含水量对黄瓜穴盘苗叶片水分生理与光合特性的影响。结果表明：T1（20%）、T2（40%）和T5（100%）处理相比T3（60%）和T4（80%）处理显著降低了黄瓜叶片的羧化效率，从而抑制了黄瓜植株的光合能力。试验结果证实，黄瓜穴盘育苗中基质的相对含水量维持在60%～80%的范围内为宜。

育健壮幼苗是黄瓜高产的重要措施，在现代蔬菜产业化育苗条件下，穴盘的集约化设计使黄瓜育苗中的水分管理成为培育壮苗的一大重要难题。基质含水量变化不仅会直接表现在植株的生长状态上，还会通过影响植株的水分状态进而影响到其他的生理活动，如光合特性等。本文通过研究不同基质相对含水量对黄瓜穴盘苗叶片水分生理与光合特性的影响，以期为黄瓜基质穴盘育苗水分管理提供一定的理论依据。

材料和方法

试验材料

供试黄瓜品种为‘山东密刺（Cucumis sartius L）；育苗基质为沈农无土育苗营养基质；供试穴盘为72孔穴盘。

试验设计

试验于春季在沈阳农业大学园艺学院温室内进行。黄瓜种子干籽直播，播后随机摆放在育苗床上。待子叶展平后进行处理，即设定5种不同的基质持水量，分别为基质最大持水量的20%（T1）、40%（T2）、60%（T3）、80%（T4）、100%（T5），采用称重法控制持水量，每天上午8：00开始测水补水，其后分别在10：00、12：00、14：00、16：00和20：00进行补水，使各处理的灌水高底限在±5%之内（100%为充分饱合灌水），一直到成苗。每个处理设置6盘穴盘苗。成苗标准为根系全部包裹基质成团，可轻易从穴盘穴孔中取苗而不散坨为宜。按完全随机取样法取样，从每个处理中选取20株黄瓜，测定相关指标。

项目测定

叶片水势采用HR-337型露天水势仪测定[1]。净光合速率（Pn）采用LI-6400XP光合作用仪测定；叶绿素含量采用丙酮乙醇混合法[2]测定。

羧化效率通过CO2响应曲线求得，CO2响应曲线的测定方法：密闭气路，叶温25℃，内置LED光源设定光照强度为600 μmol/（s·m2）通过样品室的气体流速为500 μmol/s，利用符合本试验所用光合作用仪规格的CO2钢瓶（LI-COR，12 g，Japan）设置7个CO2浓度梯度（0～140 μmol/mol），测定各浓度下的Pn值，然后利用CO2响应曲线中Pn对Ci进行线性回归分析求得羧化效率（CE）。

结果与分析

不同处理对叶片水分状况的影响

基质含水量不同反映到叶片的水分状况上，从表1看出，叶片水势随基质含水量的增加而增加。基质含水量在20%～60%，叶片相对含水量随基质含水量的增加而增加，且增加幅度较大，而饱和亏缺随基质含水量的增加而降低，降低幅度也较大。当基质含水量达到60%（T3）以上，基质中水分差异对叶片相对含水量增加的影响很小，此时的供水就已经基本满足。T4、T5处理与T3处理相比，叶片含水量没有显著变化，这是由于基质水分过多反而影响根系吸水。

總体上干旱胁迫对水分含量的影响较大，而湿涝对水分含量的影响较小，但其中自由水/束缚水的变化较大。自由水参与植物体内的各种代谢，它的强度制约着植物的代谢强度，其所占比例越大，植物的代谢就越旺盛。束缚水不参与代谢，其含量同植物的抗性密切相关[3-5]。随着水分胁迫的增加，尤其是在干旱处理时，叶片自由水含量下降，束缚水含量增加，均与其他处理呈显著差异，说明抗性最高，其他处理则表现抗性逐渐减弱。上述结果表明，适宜灌水量在T3～T4之间即基质最大持水量的60%～80%。

不同水分处理对叶片光合特性的影响

○ 对植株叶片光合色素含量的影响

不同处理对植株光合色素含量的影响如图1所示。从图1可知，不同水分处理对黄瓜幼苗植株叶片中光合色素含量产生了明显的影响，其中特别表现在总含量和叶绿素a和b比值上，处理T1～T5的光合色素总含量依次为3.42?2.98、2.88、2.95、2.85，其比值分别为0.38、0.42、0.49、0.53、0.46，干旱处理虽然绝对含量最多，但其叶绿素a和b比值最小，湿涝处理则表现总含量降低，这都是直接影响叶片光合速率的主要因素，总体来看处理T3～T4的水分管理较为适宜，T4处理最好。

○ 对光合指标和羧化速率的影响

叶片光合能力对外界的环境条件非常敏感，不同水分处理对穴盘苗叶片的光合和羧化速率的影响如图2～3所示。

由图2～3可见，水分胁迫处理中叶片的光合速率显著降低，尤其是干旱胁迫降低的幅度较大，与T4相比，T1降低了2倍以上，但T5只降低了29.2%，其余2个处理分别降低了12.4%和39.3%，水分胁迫对光合速率的抑制作用与羧化速率的变化趋势相同，由此说明光合速率的变化可能是由于羧化效率引起的。

结论与讨论

水分供给量的不同必然造成植株尤其是主要同化器官叶片水分状况的差异。叶片水势随供水量不同有明显差异，说明供水量同叶片水势有着密切的关系，水势的高低可以反映叶片的水分状况[6-7]。在本试验条件下，基质最大持水量为20%的干旱处理中的植株虽然生长量较小，但该处理显著提高了束缚水所占比例，其余处理则相差不大，说明在干旱处理条件下虽然植株的代谢水平有所降低，但抗逆性却增强了。

试验证明，水分胁迫（干旱和湿涝）都明显抑制了植株的光合特性。光合速率的降低是由于光合系统遭到不同程度的破坏而造成的。试验结果表明，水分胁迫条件（尤其是干旱胁迫条件）严重抑制了光合保护色素——类胡萝卜素的合成，从而间接影响了光合色素的含量，使得叶绿素（尤其是主要光合色素叶绿素a）含量、叶绿素a/b值的显著下降，影响光合系统II效能的发挥，使CO2作用中可利用的“库”减少，从而导致植株光合作用下降、干物质积累减少。

水分胁迫包含干旱胁迫和湿涝胁迫2种，其危害程度有所差异。试验证实，湿涝胁迫的危害程度小于干旱胁迫。从蔬菜的需水特性和水分由于蒸散作用而速度变化较快的特点上来看，现代无土育苗对水分的要求应以“促”为主，因此种植者掌握的原则应该是“宁湿不干”，基质理想状态的相对含水量应维持在60%～80%。

参考文献

[1] 黄占斌.干湿变化与作物补偿效应规律研究[J].生态农业研究，2000，8（1）：30-33.

[2] 郝建军，刘延吉.植物生理学实验技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2001：54-56.

[3] 鲁从明.水分胁迫对光合作用影响的研究进展[J].植物学通报，1994，11（增）：9-14.

[4] 张宪法，于贤昌，张凌云，等.水分对蔬菜生长动态和生理活动的影响[J].中国蔬菜，2000（4）：48-50.

[5] 肖颖.水分胁迫对小麦旗叶光合特性的影响[J].河北农业大学学报，2002，25（4）：7-10.

[6] Deng Xiping， Shan Lun， Inanaga Shinobu， et.al. Highlyefficient use of limited water in wheat production of semiaridarea[J].Progress in Natural Science：Materials International：2003，13（12）：881-888.

[7] 夏江宝，张光灿，孙景宽，等.山杏叶片光合生理参数对土壤水分和光照强度的阈值效应[J].植物生态学报，2011，35（3）：322-329.

*项目支持：“十三五”国家重点研发计划项目“东北寒区设施蔬菜化肥农药减施技术模式建立与示范”（2016YFD0201004）。

作者简介：陈俊琴（1974-），女，山西交城人，助理研究员，主要从事设施蔬菜栽培生理生态的研究。