番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是重要的設(shè)施蔬菜作物,其在生產(chǎn)中對溫室設(shè)施內(nèi)光環(huán)境具有較高的要求。為解決集約化溫室番茄生產(chǎn)中,下部冠層光照不足,導(dǎo)致植株生長光能利用減低、生長發(fā)育受阻的問題,本文以發(fā)光二極管(LED)作為補(bǔ)光光源,首先設(shè)置了紅+藍(lán)(R/B)、白+紅+藍(lán)(W/R/B)、白+紅+遠(yuǎn)紅(W/R/FR),及白+藍(lán)(W/B)四種復(fù)合光質(zhì),分別自株內(nèi)冠層補(bǔ)光(2-3片葉,葉片上表皮受光)和底部冠層補(bǔ)光(最低葉片下表皮受光)兩種補(bǔ)光方向,系統(tǒng)地研究了復(fù)合光質(zhì)及給光位置與番茄生長發(fā)育及光能利用特性的關(guān)系;其次針對經(jīng)濟(jì)性能較優(yōu)的補(bǔ)光方式,進(jìn)一步設(shè)置了 100、200、300和400 μmol·m~(-2)·s~(-1)的4種光強(qiáng)處理,合理補(bǔ)光光強(qiáng)設(shè)置;同時(shí),利用~(13)C示蹤法標(biāo)記了不同葉片碳固定能力及對果實(shí)產(chǎn)量的影響,找出促進(jìn)果實(shí)發(fā)育的高效葉片,探尋合適的補(bǔ)光位置和剪枝方式,最終提出了適合溫室番茄密集栽培的高效補(bǔ)光模式。主要研究結(jié)果如下:1.株間補(bǔ)光能顯著改善密植番茄中下冠層的株間光環(huán)境,顯著提升葉片光合效率,減少氣孔關(guān)閉,從而促進(jìn)植物生長與果實(shí)發(fā)育,且以LED作為補(bǔ)光光源,不會顯著改變株間熱環(huán)境。2.不同復(fù)合光質(zhì)作用效果有顯著差異,W/R/B和W/B處理下的植株株低莖粗、生物量較高、健康指數(shù)及開花數(shù)高,植株生長明顯優(yōu)于R/B及W/R/FR。但W/R/B處理下植株葉片的可溶性糖含量最高,而W/B處理下的植株葉片淀粉含量最高。3.各補(bǔ)光處理間植株葉片葉綠素含量并無顯著差異,不同處理間葉片光合作用表現(xiàn)是由二氧化碳(CO_2)利用的變化引起的。W/R/B和W/B中較高的藍(lán)光含量可以減緩氣孔關(guān)閉,并促進(jìn)光合電子傳遞活性,從而更好地提高光合速率。4.自底部冠層補(bǔ)光處理能維持較低冠層相對穩(wěn)定的光照條件,更好地提高植株葉片CO_2的同化效率和減少過度的能量消耗,從而提高光合作用,促進(jìn)果實(shí)產(chǎn)量的提高,具有較高的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合前面不同光質(zhì)作用效果分析,從底部冠層給光的W/R/B和W/B補(bǔ)光方式具有最佳性能。5.采用株內(nèi)冠層補(bǔ)光方式,光源距離果實(shí)較近,增加果實(shí)的直接曝光量,進(jìn)而促進(jìn)果實(shí)可溶性固體含量的增加,有利于滿足高糖度果實(shí)生產(chǎn)需求。6.補(bǔ)光光強(qiáng)對番茄葉片光合特性、植株生長及果實(shí)發(fā)育有顯著影響:光強(qiáng)在100-200 μmol·m~(-2)·s~(-1)范圍內(nèi),隨光強(qiáng)增加,氣孔打開,氣孔阻力減少,原初光能轉(zhuǎn)化效率提高,用于電子傳遞的光能比例增加,從而促進(jìn)光合產(chǎn)物積累與果實(shí)發(fā)育。光強(qiáng)繼續(xù)升高,至300 μmol·m~(-2)·s~(-1) ,葉片光合能力、植株物質(zhì)積累、及果實(shí)干鮮重等各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值并不隨光強(qiáng)的增加而顯著變化;而當(dāng)光強(qiáng)繼續(xù)升至400 μmol·m~(-2)·s~(-1)時(shí),各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值反而降低。7.不同果穗發(fā)育狀況不完全一致,隨果穗序數(shù)的增加,植株對高光強(qiáng)的耐受能力減弱,應(yīng)適當(dāng)減少補(bǔ)光光強(qiáng),以防止過度補(bǔ)光。結(jié)合各處理間經(jīng)濟(jì)性比較結(jié)果,底部冠層補(bǔ)光光強(qiáng)為200μmol·m~(-2)·s~(-1)具有較高的經(jīng)濟(jì)性,更有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)施番茄栽培的增產(chǎn)提質(zhì)。8.對植株施以~(13)CO_2,考察各器官內(nèi)~(13)C同化量的結(jié)果顯示,果實(shí)周圍的六片葉子具有較高的碳固定能力。分別以這六片葉為~(13)C接收源,測定~(13)C同化物輸出率及果實(shí)中~(13)C同化物含量顯示補(bǔ)光的受光葉片應(yīng)選擇果實(shí)下面的3片葉,余下葉片可以摘除。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S626;S641.2
【部分圖文】：

（１）光質(zhì)與作物光合作用的關(guān)系逡逑研宄證明，不同波段光針對植物光合作用之下的量子效率所產(chǎn)生的影響也有明顯差異［１］，如逡逑不同光質(zhì)的響應(yīng)曲線（圖１－２）所示，紅光與藍(lán)光具備的相對光合效率相對較高，而綠光則相對逡逑較低。這具體是因?yàn)楣夂献饔靡话闶窃谌~綠體里面完成，經(jīng)過提純的葉綠素有兩個吸收區(qū)的光波逡逑表現(xiàn)得最強(qiáng)，分別是６４０－６６０邋ｎｍ波長之紅光部分與４３０－４５０邋ｎｍ波強(qiáng)之藍(lán)紫光部分。而且在自然逡逑光里面，大約有３０％的綠光（５００－６００邋ｎｍ）以及大約９０％的遠(yuǎn)紅光（７００－８００邋ｎｍ）可以被植物葉逡逑片直接反射ｔ２１。逡逑１００１邐逡逑波長（ｍｒ0逡逑圖１－２不同光譜作物光合作用曲線邐圖丨－３作物光合曲線逡逑Ｆｕｇｕｒｅ邋卜２邋Ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ邐Ｆｉｇｕｒｅ邋卜３邋Ｌｉｇｈｔ邋ｒｅｓｐｏｎｓｅ邋ｃｕｒｖｅ逡逑Ｍ過對Ｌｌ有研宄進(jìn)行歸納整理之后能夠發(fā)現(xiàn)，光質(zhì)影響ｍ物光介作；Ｉ〗ｕ體乜括以ｋ兒點(diǎn)內(nèi)逡逑容：逡逑ａ．

Ｆｉｇｕｒｅ邋１－５邋Ｒｅｌａｔｉｖｅ邋ａｂｓｏｒｂａｎｃｅｓ邋ｏｆ邋ｐｈｙｔｏｃｈｒｏｍｅ逡逑植物生長發(fā)育以及代謝反應(yīng)的調(diào)控。光敏色素是一種蛋白質(zhì)，親水，主要包括紅光吸收型及遠(yuǎn)光逡逑吸收型兩種類型，兩種類型能在遠(yuǎn)光和紅光光照的情況下互相逆轉(zhuǎn)，如圖１－４邋（左［３８］，右［３９］）所逡逑示。通常認(rèn)為Ｐｆｒ是生理活化型，而Ｐｒ是非生理活化型。在研究擬南芥過程中，發(fā)現(xiàn)在光譜范圍逡逑３８０到７００邋ｎｍ之間，Ｐｆｒ和Ｐｒ都在吸收，另外，在７００到８００ｎｍ范圍內(nèi)，Ｐｆｉ？依然可以吸收，然逡逑而這兩種情況下的吸光峰值具有一定不同（見圖１－５［４（）］）。逡逑最近幾年，在對光敏色素的研宄中免疫學(xué)和生物物理學(xué)等應(yīng)用范圍越來越廣，對其生理功能逡逑光逡逑／邐（＇＂邋ｐｆ邋＇；邐細(xì)胞質(zhì)逡逑——二…一？？？？？邐－細(xì)胞壁擴(kuò)張逡逑’邐！邐ＨＹ５彡，花色素生成逡逑光含作用逡逑Ｐｆｉ＊邋＊邋ＰＩＦ３邋！邋￣…．邋．．．？晝夜節(jié)律逡逑、、一、、？＿邐／逡逑＼邐．．邋ＴＯＣＩ－Ｌ＊／逡逑ｆ邋＾邐＇邋一邋ＤＯＦ＊邋一邋ＧＤＣ：Ｈ邋＿邋光呼吸逡逑細(xì)胞核、？邐）－＊０0＊邐—邋ＦＩ邋——開花逡逑＼邋＼邐、一’、、ＲＰＴ２＊邋？？一—向光性逡逑Ｖ、邐：二 ７邐ｙ逡逑圖１－６光敏色素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控植物生長發(fā)育ｆ３４＞ｌ逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－６邋Ｐｈｙｔｏｃｈｒｏｍｅ邋ｒｅｇｕｌａｔｅｄ邋ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑虛箭頭表示含有Ｇ－ｂ0Ｘ可能受ＰＩＦ３的調(diào)控

邐？ｍ逡逑波長（釀）逡逑圖１－５光敏色素吸收光譜［４０】逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－５邋Ｒｅｌａｔｉｖｅ邋ａｂｓｏｒｂａｎｃｅｓ邋ｏｆ邋ｐｈｙｔｏｃｈｒｏｍｅ逡逑植物生長發(fā)育以及代謝反應(yīng)的調(diào)控。光敏色素是一種蛋白質(zhì)，親水，主要包括紅光吸收型及遠(yuǎn)光逡逑吸收型兩種類型，兩種類型能在遠(yuǎn)光和紅光光照的情況下互相逆轉(zhuǎn)，如圖１－４邋（左［３８］，右［３９］）所逡逑示。通常認(rèn)為Ｐｆｒ是生理活化型，而Ｐｒ是非生理活化型。在研究擬南芥過程中，發(fā)現(xiàn)在光譜范圍逡逑３８０到７００邋ｎｍ之間，Ｐｆｒ和Ｐｒ都在吸收，另外，在７００到８００ｎｍ范圍內(nèi)，Ｐｆｉ？依然可以吸收，然逡逑而這兩種情況下的吸光峰值具有一定不同（見圖１－５［４（）］）。逡逑最近幾年，在對光敏色素的研宄中免疫學(xué)和生物物理學(xué)等應(yīng)用范圍越來越廣，對其生理功能逡逑光逡逑／邐（＇＂邋ｐｆ邋＇；邐細(xì)胞質(zhì)逡逑——二…一？？？？？邐－細(xì)胞壁擴(kuò)張逡逑’邐！邐ＨＹ５彡，花色素生成逡逑光含作用逡逑Ｐｆｉ＊邋＊邋ＰＩＦ３邋！邋￣…．邋．．．？晝夜節(jié)律逡逑、、一、、？＿邐／逡逑＼邐．．邋ＴＯＣＩ－Ｌ＊／逡逑ｆ邋＾邐＇邋一邋ＤＯＦ＊邋一邋ＧＤＣ：Ｈ邋＿邋光呼吸逡逑細(xì)胞核、？邐）－＊０0＊邐—邋ＦＩ邋——開花逡逑＼邋＼邐、一’、、ＲＰＴ２＊邋？？一—向光性逡逑Ｖ、邐：二 ７邐ｙ逡逑圖１－６光敏色素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控植物生長發(fā)育ｆ３４＞ｌ逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－６邋Ｐｈｙｔｏｃｈｒｏｍｅ邋ｒｅｇｕｌａｔｅｄ邋ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑虛箭頭表示含有Ｇ－ｂ0Ｘ可能受ＰＩＦ３的調(diào)控

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本文編號：2832824