水汽压差（VPD）与钾素对不同温度下番前营养吸收与光合生理的影响
作者单位：西北农林科技大学
学位级别：硕士
导师姓名：李建明
授予年度：2020年
学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090202[农学-蔬菜学]
摘 要：水汽压差(VPD)是指在一定的温度下饱和水汽压与实际水汽压的差值,是空气水势的反映,对作物水分蒸腾蒸发有显著影响。钾素是植物生长发育中需求量最多的的大量元素,参与了植物体内众多的生理生化过程。本试验以番茄品种‘金棚14-6’为材料,在温室和人工气候室内进行,设置了高低两个VPD水平和三个钾素水平(2、4、8 mmol·L)处理,观察分析了高温和低温下VPD与钾素对番茄营养吸收、干物质分配、气体交换参数、光合响应、叶绿素荧光及气孔导度等参数的影响,旨在探索番茄在不同VPD下的营养吸收机制及光合生理,以期为温室番茄栽培的营养管理与平衡施肥提供理论依据。主要结果如下:在夏季温室试验中,与高VPD相比,低VPD显著增加了植株的总根长,平均根直径,总根体积,总根表面积,根尖数和根叉数;其中根叉数的增幅最大,在2、4、8 mmol/L的钾素水平下分别增加了105.8、172.6和37.7%;同时,降低VPD显著增加了直径0-0.5mm的细根占比,在中钾水平下,细根根长占总根长的比值最高,达78.4%。低VPD显著降低了叶片的钾含量,但伴随着根系形态的增加及干物质的快速积累,一定程度上补偿了低VPD下由蒸腾驱动的质量流减少对钾素吸收的影响,其钾素积累量显著高于高VPD。VPD×K对净光合速率(A)、叶片相对含水量(RWC)和叶水势(ψ)均表现出显著的的交互作用;且低VPD下各钾素水平的净光合速率,气孔导度和胞间CO浓度均显著高于高VPD,RWC和ψ也表现出类似的趋势。低VPD提高了叶片的干物质分配率,同时降低了茎部的干物质分配率,相反,低VPD促进了钾素在茎和根中的分配,而减少了在叶片中的分配。在人工气候室高温试验中,在高VPD下,干物质和氮磷钾的积累量会随着钾素水平的提高而逐渐增加;在低VPD下,中钾水平更有利于干物质和氮磷钾元素的积累,其叶片的氮素积累量和叶片水势显著高于其他5个处理。与高VPD相比,降低VPD对番茄植株各器官的氮磷钾含量产生稀释效果,但氮磷钾的积累量显著增加,且低VPD下的植株具有较大的光照、CO浓度适应区间和高光合及相关参数,包括光合速率A、气孔导度gs、光饱和点LSP、表观量子效率AQY、暗呼吸速率R和初始羧化效率CE等,且均在中钾水平时取得最大值;同时蒸腾速率E、光补偿点LCP与光呼吸速率Rp等均显著降低。总体认为,高VPD下高钾水平和低VPD下中钾水平提高了番茄的光合性能、氮磷钾元素吸收量和干物质积累量,可作为夏季高温施肥与环境管理指标。在人工气候室低温试验中,低VPD增加了植株的气孔导度(gs)和叶肉导度(gm),前者主要与气孔密度和气孔大小的显著增加有关,而后者则与VPD和钾素改善了叶肉解剖结构,减少了CO的扩散阻力有关;增加的gs和gm有利于CO的扩散,提高了胞间与叶绿体CO浓度,增强了植株的光合作用。低VPD显著增加了叶片的钾含量,而对根、茎的钾含量无显著影响;与高温试验结果类似,降低VPD也显著增加了各器官的钾素积累量。低VPD下增施钾素也提高了植株的光合性能,这主要与增加的光能利用与降低的热耗散有关,具体表现为光合色素、叶绿素荧光参数(F/F、F’/F’、Φ、ETR和q P)以及相关抗氧化酶(SOD与CAT)活性的增加,Car/Chl比值、活性氧(HO与O)含量以及NPQ的降低。总之,在低温环境下,降低VPD并增施钾素可以缓解气孔限制,改善植株光合性能,减轻番茄的低温胁迫。
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