不同温度及不同光强条件下草莓叶片的光化学效率

不同温度及不同光强条件下草莓叶片的光化学效率刘永1张云华2明毅强1(1芜湖职业技术学院,芜湖241000;2安徽农业大学摘要在大棚内栽种越冬草莓可保证其生长发育所需的温度条件,但棚内光照不足;棚外虽然光照强,温度却很低。2种不同温度、不同光强条件下使草莓叶片的Fv/Fm、Qp、QN均表现出不同的反应。从光合生理的角度来研究在棚内外不同温度、不同光照条件下草莓叶片的光化学特性,证明在保证棚内温度的同时,改善棚用薄膜的透光性以增加棚内光照强度,可提高棚内草莓光合速率从而提高草莓产量。关键词草莓;设施栽培;光化学效率;叶绿素荧光猝灭;温度;光照温度中图分类号S626.4;S668.4文献标识码A文章编号0517-6611(200202-0177-021材料与方法1.1材料和试验处理试验在江苏省农科院遗传生理所试验地内进行,供试材料为大面积推广的草莓品种(FragariaananassaDuch“宝交早生”。种植于高25cm、直径20cm的盆钵内,基质为砂壤土10kg,按常规栽培技术管理,置于连栋大棚内,再套拱棚。元月1日8:00~16:30将其移至棚外,分别进行棚内、棚外的相关测定。1.2测定方法叶绿素荧光用调制式荧光仪测定,重复4次,取其平均值。叶片经暗适应处理5min后,照射检测光(0.12μmol/(m2・s,600Hz后测初始荧光F0,再照射饱和脉冲光(4000μmol/(m2・s,0.8s,一个脉冲测最大荧光Fm,则可变荧光Fv=Fm-M0;再照射作用光后分别依次照射检测光和脉冲光(1个脉冲测作用光存在时的最大荧光Fm′,关闭作用光后,立即照射远红光(1.67μmol/(m2・s,3s测作用光后初始荧光Fo′,则可变荧光Fv′=Fm′-Fo′。叶绿素的光化学猝灭Qp=(Fm′-Fs′/Fv′,非光化学猝灭QN=(Fm-Fm′/Fm。2结果与分析2.1棚内外温度及光照强度日变化1月1日从8:00~16:30分别测定棚内外温度(℃及光照强度[μmol/(m2・s]。图1说明,棚内外温度均表现由低到高再降低的日变化曲线。当日测定时间内,棚外最低温度为1.5℃,最高温度为10℃;棚内最低温度为7℃,最高温度为25.2℃,说明棚内温度曲线明显高于棚外很多。图2表示,棚内外光照强度也呈现由低到高再降低的日变化,棚外光强最低为87.6μmol/(m2・s,最高为1153.8μmol/(m2・s而棚内光强则相对低得多,最低为27.22μmol/(m2・s,最高为331.2μmol/(m2・s。图1、图2则说明棚外光强高、温度低,棚内温度高、光强低。2.2棚内外草莓叶片光化学效率的日变化PSⅡ的光化学效率是表明光化学反应的一个重要参作者简介:刘永(1959-,男,安徽省桐城市人,高级讲师。收稿日期:2002204208图1棚内外温度日变化数。PSⅡ的光化学效率以叶绿素的可变荧光和最大荧光的比值来表示。利用调制荧光技术可以在非破坏性条件下估测叶绿体PSⅡ的原初光化学效率Fv/Fm。图2棚内外光强日变化图3表示,棚外草莓的Fv/Fm的最大值为0.814,从8:00~16:30,Fv/Fm,呈先上升后下降的曲线变化,其Fv/Fm值在0.801±0.013左右;棚内草莓的Fv/Fm的最大值在0.884,从8:00~16:30,其Fv/Fm呈上升、下降、再上升的曲线变化,Fv/Fm值在0.875±0.017左右。比较棚内外草莓的Fv/Fm变化曲线,可以看出,棚外由于温度低,虽然光照比棚内强,但Fv/Fm值比棚内低;而棚内由于温度相对棚外高,虽光强低,但其Fv/Fm值还是高于棚外近10%,说明棚内草莓在高温低光条件下的光化学效率比棚外草莓在低温高光条件下要高。2.3棚内外草莓叶片叶绿素荧光猝灭的日变化利用调制荧光技术不仅可以估测草莓叶片的Fv/Fm,并可区别叶绿素荧光的光化学猝灭Qp和非光化学猝灭QN值,从而可以了解如温度、光照等不同环境条件下,作物光合反应中心吸收的光能的最终命运。图4显示,草莓在棚内外不同温度及不同光强条件下,其光化安徽农业科学,2002,30(2:177-178JournalofAnhuiAgriculturalSciences图3棚内外草莓叶片Fv/Fm学猝灭Qp的日变化进程之间有较明显的差异。棚内草莓其Qp先升后降,从8:00的0.501升至13:00时的0.912,降至16:30时的0.788,升幅大,降幅小。比较图1、图2与图4,可以看出,温度升高,光照增强。草莓的Qp也随之上升,虽然在16:30棚内光强比8:00低近2/3,但此时棚内温度却是8:00时的2倍达15℃。与此同时,图4还显示了草莓Qp的日变化值,棚外比棚内低的多。虽然棚外草莓Qp日变化曲线趋势也同棚内草莓一样,但其下降值要比棚内大的多。图4棚内外草莓叶片Qp日变化图5显示,棚内外不同温度及不同光照条件下草莓QN的日变化值。从图5可以看出,棚内草莓QN值从8:00的0.633降至10:00的0.259,在16:30又升至0.612;而棚外草莓QN值则从8:00的0.18升至10:00的0.849,平稳上升13:00达0.852。后下降在16:30降至0.598,2条曲线呈现出反方向的变化值。图5棚内外草莓叶片的QN日变化棚内由于温度的大幅升高,而光强相对棚外又非常低,因此其非光化学猝灭QN较低;棚外虽然光强增长幅度大,12:30达1153.8μmol/(m2・s,但此时棚外温度仍然很低,12:30才达当天最高温度10℃。因此,在低温条件下,碳同化速率不高,而提高QN是叶片防止强光损伤光合器官的保护能力措施之一。3小结近代研究已证明植物通过叶绿素所捕获光能,如超过正常光合作用所需的能量,其过剩光能会造成光合器官的伤害,发生光抑制及光氧化现象,从而明显降低叶片的光能转换效率,甚至降低光能捕获能力[1]。这种光能过剩可在逆境条件下发生,如温度的变化影响。植物在不同温度条件下对不同光强的响应会有所改变[2],如PSⅡ的光化学效率,是表明光化学反应状况的一个重要参数,它常常以Fv/Fm来表示。Fv/Fm下降被认为是植物发生光抑制的首要条件[3、4]。在不同温度及不同光照条件下,植物光化学猝灭(Qp和非光化学猝灭(QN均表现不同程度的上升或下降变化。从光合生理的角度进一步说明在冬季提高棚内温度的同时,提高棚内光照强度,以提高植物光能利用率,从而增加棚内植物产量。棚外草莓高QN低Qp,棚内草莓低QN和较高的特性都与草莓在不同温度、不同光照条件下Fv/Fm值的高低相吻合。冬季棚外由于温度低,草莓的光合碳同化速率不高,因此表现出较低的Fv/Fm,而在低温及渐强的光照条件下,其Qp比棚内低,反映出棚外草莓叶绿体中PSⅡ开放的反应中心比例和参与CO2固定的能量都较棚内低,QN值较大幅度上升,反映出在过量光协迫下表现出与热耗散有关的非光学过程加强,以保护光合器官不被损伤。对草莓生长来说,需要适宜的温度和较强的光照。而棚内温度虽比棚外高,特别是中午时分非常适合草莓生长,但由于目前大棚用薄膜透光率还较差,特别是在大棚套小棚的情况下更是如此,造成棚内高温、低光的环境条件,致使棚内草莓光合碳同化速率高,而光化学反应不足,其Fv/Fm比棚外草莓高,Qp值也相对较高。而棚内草莓的QN值表现出随棚内温度上升,光照增强而下降。因此,棚内草莓在冬季保温的同时,必须增强其大棚透光性而增强大棚透光性,最好的途径之一,就是研究开发高透光率的棚用薄膜。4参考文献1屠曾平.水稻光合特性研究与高光效育种[J].中国农业科学,1997,30(3:28-35.2XuKezhang,ShiYaoLin,XuGuimin.Studiesonphotosynthtictemperaturecharcteristicofcucumberleavesinprotectedfields[Jedi].园艺学报,1993,20(1:51-55.3XuDaquan,ShenYungang.TheLimitfactorofphotosynthesis[A].In:YuXuweneds.PlantPhysiologyandMol