论文部分内容阅读
随着设施农业的发展,番茄生产技术体系不断完善,设施土壤次生盐渍化和CO2亏缺等逆境对番茄的产量和品质造成了严重影响,成为其提质增效的瓶颈问题。通过CO2加富(即CO2施肥)调控栽培设施内的CO2浓度,增强作物光合作用,是实现设施蔬菜提质增效的有效途径。目前,设施土壤次生盐渍化条件下CO2加富对作物生长及生理生化特性的调控机制仍不明确。为此,以番茄栽培品种‘中杂9号’为试材,以80 mmol/L Ca(NO3)2胁迫模拟设施土壤次生盐渍化,以800±40μmol/mol模拟CO2加富环境,研究了CO2加富对Ca(NO3)2胁迫下番茄幼苗生长、水分代谢、光合荧光特性、矿质营养元素、抗氧化特性、渗透调节特性以及叶片内源多胺含量的影响,以期探讨CO2加富对番茄Ca(NO3)2胁迫伤害的缓解机理,为基于CO2施肥应对设施土壤次生盐渍化问题和进行设施蔬菜抗盐栽培提供理论参考。所取得的主要结论如下:1、Ca(NO3)2胁迫显著抑制了番茄植株生长,番茄幼苗生物量积累、叶片水势、叶片相对含水量、根系总长、根系总表面积、根系水力学导度均显著降低。CO2加富显著促进了植株生物量积累,提高了盐胁迫植株的根系总长和总表面积,有效缓解了叶片相对含水量及其水势的下降,促进根系对水分的吸收,一定程度上增强了盐胁迫植株的保水能力、改善了植株水分状况,增强其对Ca(NO3)2胁迫的耐受性。2、Ca(NO3)2胁迫下,番茄叶片光合色素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、PSⅡ实际光化学效率、表观光合电子传递速率、光化学猝灭系数以及K+、Na+、Mg2+含量均降低,水分利用率、PSⅡ最大光化学效率、非光化学猝灭系数和Ca2+含量增加,且盐胁迫对植株的光合限制以气孔因素为主。CO2加富能够提高光化学效率和电子传递效率,保证光合同化力的正常生成,加速PSⅡ原初反应进程,从而减轻Ca(NO3)2胁迫对番茄叶片光合速率降低的气孔限制,维持植株体内主要矿质营养的相对平衡。3、Ca(NO3)2胁迫对番茄叶片和根系细胞膜脂造成了严重的氧化损伤,电解质渗透率、丙二醛、超氧阴离子、过氧化氢含量均显著升高,主要抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)活性显著降低,破坏了植株体内活性氧产生与清除的动态平衡。CO2加富诱导增强了主要抗氧化酶活性,减少了活性氧自由基积累量,缓解了Ca(NO3)2胁迫造成的膜脂过氧化损伤。4、Ca(NO3)2胁迫诱导番茄叶片和根系的可溶性糖、游离氨基酸、脯氨酸等渗透调节物质积累,植株渗透势降低,减轻盐胁迫造成的伤害,Ca(NO3)2胁迫抑制了可溶性蛋白的合成,使叶片可溶性蛋白显著降低。CO2加富显著促进了盐胁迫植株可溶性蛋白、叶片脯氨酸的合成积累,有助于番茄根系功能的恢复,提高了细胞的吸水能力,从而增强番茄植株的耐盐性;CO2促进植株的生长,更多的可溶性糖用于碳骨架的形成,使植株体内可溶性糖含量降低。5、Ca(NO3)2胁迫下,番茄叶片游离态、结合态多胺以及束缚态亚精胺含量均有不同程度降低,束缚态腐胺、精胺均增加,可见盐胁迫诱导番茄植株束缚态多胺含量的积累来抵御其造成的伤害。CO2加富通过促进亚精胺和精胺由结合态向游离态的转化、抑制腐胺由结合态向游离态的转化,降低腐胺对植株的伤害;同时促进束缚态多胺的积累,维持细胞膜结构和功能的完整,增强盐胁迫植株的适应性。综上,CO2加富可通过缓解番茄幼苗细胞膜氧化损伤、提高渗透调节能力、促进光合作用、维持植株体内水分和主要矿质元素稳态,以及调节不同种类、不同形态多胺的积累水平等多个生理生化过程来诱导增强番茄幼苗对Ca(NO3)2胁迫的耐受性。