長三角地區(qū)設(shè)施作物逆境條件下葉綠素?zé)晒馓匦匝芯?/H1>
發(fā)布時間：2018-01-02 00:20
本文關(guān)鍵詞：長三角地區(qū)設(shè)施作物逆境條件下葉綠素?zé)晒馓匦匝芯?/strong> 出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文 論文類型：學(xué)位論文
更多相關(guān)文章： 溫室 葉綠素?zé)晒?/b> 辣椒 LED補(bǔ)光 Ca(NO_3)_2
【摘要】：我國長三角地區(qū)的設(shè)施農(nóng)業(yè)十分發(fā)達(dá),是我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分。但是,由于其特殊的地理位置,使得該地區(qū)的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著不同的環(huán)境逆境問題。針對這些問題(冬季持續(xù)低溫弱光、夏初梅雨、夏季高溫且設(shè)施土壤鹽漬化問題嚴(yán)重),以溫室甜椒為研究對象,采用葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)分析技術(shù),通過分析熒光特性參數(shù),研究了不同環(huán)境逆境對作物生長發(fā)育和光合作用能力的影響,并通過延時補(bǔ)光等措施,證實(shí)了針對不同的設(shè)施環(huán)境逆境,改善作物光環(huán)境等,可以有效緩解相應(yīng)逆境對作物造成的生長抑制和光合抑制,研究可為長三角地區(qū)的溫室逆境生產(chǎn)提供防護(hù)參考。1.研究了長三角地區(qū)冬季溫室逆境對作物的影響,發(fā)現(xiàn)低溫弱光環(huán)境顯著抑制了作物株高的伸長和莖粗的生長(p 0.05);作物的葉綠素?zé)晒鈪?shù)中有效光電子轉(zhuǎn)移速率ETR顯著降低(p0.05);其他葉綠素?zé)晒鈪?shù)并無顯著變化,但是,在試驗(yàn)過程中作物葉片的實(shí)際光合量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)、有效光電子轉(zhuǎn)移速率ETR、光化學(xué)猝滅系數(shù)qL、非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ和最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,說明作物對逆境存在著一定的適應(yīng)機(jī)制,可以在短時間內(nèi)維持自身的光合作用能力,而當(dāng)長期受到環(huán)境逆境影響時,作物的光合作用能力將會受到抑制,光合作用速率降低。針對冬季溫室低溫弱光的環(huán)境特點(diǎn),設(shè)計了 LED弱光(65μmol m-2s-1)補(bǔ)光試驗(yàn),研究LED補(bǔ)光對溫室逆境下作物生長的影響,試驗(yàn)采用高亮度紅色(R,波長660nm)和藍(lán)色(B,波長460nm) LED燈珠為補(bǔ)光光源,選取紅藍(lán)混合A光質(zhì)(6R3B)、B光質(zhì)(8R1B)兩種LED組合方式,設(shè)置不同的延時補(bǔ)光模式,對冬季持續(xù)低溫弱光逆境生長條件下的辣椒進(jìn)行延時補(bǔ)光。結(jié)果表明,補(bǔ)光可以促進(jìn)逆境下辣椒的生長,提高產(chǎn)量,維持辣椒葉片的光合作用能力穩(wěn)定,增強(qiáng)辣椒葉片的光合作用速率;不同的LED光質(zhì)對辣椒的影響是不同的,采用B光質(zhì)補(bǔ)光有利于促進(jìn)辣椒株高、莖和葉的增長,采用A光質(zhì)補(bǔ)光有利于促進(jìn)辣椒產(chǎn)量的增加和光合作用效率的提高,A光質(zhì)補(bǔ)光6小時(A1),果實(shí)鮮重和干重分別比不補(bǔ)光對照組高出303.3 %和501.3 %,實(shí)際光合量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)、有效光電子轉(zhuǎn)移速率ETR以及光化學(xué)猝滅系數(shù)qL均為最大,分別比不補(bǔ)光對照組高114.38%、114.52 %和211.65%,非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ值為最小,說明對冬季溫室作物進(jìn)行合理的弱光補(bǔ)光,可以有效的緩解低溫弱光逆境所造成的作物生長緩慢的問題,并保護(hù)作物葉片光合作用的有效進(jìn)行。2.研究了長三角地區(qū)夏初溫室梅雨逆境對作物的影響,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),直接暴露在溫室梅雨逆境環(huán)境下的辣椒,其株高和冠層幅寬生長明顯(p 0.05),而莖粗并無顯著變化,表明辣椒出現(xiàn)了徒長現(xiàn)象;而辣椒的葉綠素?zé)晒鈪?shù):實(shí)際光合量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)、有效光電子轉(zhuǎn)移速率ETR、光化學(xué)猝滅系數(shù)qL、非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ和最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm均隨著試驗(yàn)的進(jìn)行呈緩慢下降的趨勢,其中ETR在試驗(yàn)后期明顯下降(p 0.05),說明溫室梅雨逆境會抑制辣椒葉片的光合作用能力,顯著降低葉片的光合作用速率。根據(jù)溫室梅雨逆境的特點(diǎn),對溫室辣椒進(jìn)行了補(bǔ)光試驗(yàn),研究采用了高亮度紅色(R,波長660nm)和藍(lán)色(B,波長460nm) LED燈珠作為補(bǔ)光光源,選取紅藍(lán)混合L1光質(zhì)(6R3B)和L2光質(zhì)(8R1B)兩種LED組合方式,補(bǔ)光強(qiáng)度為150 μmol m-2 s-1,通過設(shè)置不同的補(bǔ)光模式,對處于梅雨季節(jié)生長環(huán)境下甜椒的生長發(fā)育和光合作用能力進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,補(bǔ)光可以促進(jìn)葉片葉綠素含量的增加,緩解溫室梅雨逆境對辣椒葉片光合作用的抑制;兩種補(bǔ)光光質(zhì)對辣椒的促進(jìn)作用不同,采用L2光質(zhì)補(bǔ)光更有利于促進(jìn)辣椒株高、莖和葉的增長,但是由于作物已經(jīng)出現(xiàn)徒長趨勢,所以不建議采用L2光質(zhì)對作物進(jìn)行補(bǔ)光:采用L1光質(zhì)補(bǔ)光有利于促進(jìn)辣椒產(chǎn)量的增加和光合作用效率的提高,L1光質(zhì)補(bǔ)光2小時(L1-1),辣椒的果數(shù)、果實(shí)干重和果實(shí)干重比分別比不補(bǔ)光對照組高出7.84 %,47.69 %和3.57 %;L1光質(zhì)補(bǔ)光4小時(L1-2),實(shí)際光合量子產(chǎn)量Y (Ⅱ)、電子轉(zhuǎn)移速率ETR以及光合猝滅系數(shù)qL均為最大,分別比不補(bǔ)光對照組高25.53 %,23.73 %和44.12 %,說明了,對梅雨季節(jié)的溫室作物進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)光可以維持作物光合作用能力的穩(wěn)定。3.針對我國長三角地區(qū)夏季溫室作物生產(chǎn)所面臨的持續(xù)高溫和Ca(N03)2鹽分雙重逆境問題,結(jié)合葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)分析技術(shù),以開花期甜椒為試材,研究了溫室內(nèi)高溫環(huán)境下不同濃度外源Ca(N03)2處理(OmM,50mM, 100mM, 150mM, 200mM)對甜椒生長、前期產(chǎn)量和光合作用能力的影響。結(jié)果表明:50mMCa(NO3)2處理下甜椒的單株果重和單株坐果數(shù)顯著高于其他處理組,分別比對照組高出了 55.85 %和12.90%。脅迫21d后,OmM,150mM和200mM鹽分處理下的Fv/Fm顯著降低,Fo顯著升高,作物葉片PSⅡ系統(tǒng)受到損壞;50mM和100mM Ca (N03)2處理組甜椒的Fv/Fm始終保持穩(wěn)定。50mMCa(NO3)2處理組甜椒的Y(Ⅱ),qL,ETR均優(yōu)于其他處理組,35d后分別高于對照組15.22 %、12.36%、50.00%; NPQ低于其他處理組,35d后比對照組低14.08%。說明在高溫鹽分雙重影響下,低濃度Ca(N03)2可以有效維持甜椒葉片光合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,確保光合作用有效進(jìn)行;濃度過高則會加重高溫逆境對甜椒生長、產(chǎn)量和光合作用能力的抑制。研究認(rèn)為0-50mM的外源Ca(N03)2濃度范圍為最優(yōu)鹽閾,最高不宜超過100mM,并且可以通過檢測甜椒葉片的Y(Ⅱ)、ETR、qL和Fv/Fm值,判斷實(shí)際生產(chǎn)中營養(yǎng)液Ca(N03)2含量的合理性,指導(dǎo)營養(yǎng)液灌溉。4.針對以上試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的利用葉綠素?zé)晒鈨x測定作物的熒光誘導(dǎo)參數(shù)耗時較長的問題,依據(jù)葉綠素?zé)晒鈭D像獲取具有快速、便捷、直觀等優(yōu)點(diǎn),研究嘗試通過自行搭建的葉綠素?zé)晒鈭D像采集平臺,在獲取熒光圖像的基礎(chǔ)上,擬運(yùn)用支持向量機(jī)(SVM)算法快速預(yù)測葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)參數(shù)。該平臺通過配有460-480 nm濾光片的CCD相機(jī)獲取熒光圖像,激發(fā)光源為473nm LED的藍(lán)紫光,激發(fā)強(qiáng)度為9.5 mW,相機(jī)的曝光時間為200 ms,相機(jī)與光源距離載物臺的高度為20 cm。研究對MINI-PAM Ⅱ測得辣椒的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)參數(shù)與該葉綠素?zé)晒鈭D像采集平臺獲取的相應(yīng)位置的熒光圖像分量進(jìn)行建模分析,結(jié)果表明:以RGB和GRAY作為輸入,SVM算法對Y(Ⅱ)、ETR、qL、NPQ和Fv/Fm預(yù)測結(jié)果較好,優(yōu)于以HSV和GRAY作為輸入時的效果,其中以RGB和GRAY作為輸入時Y(Ⅱ)、ETR、qL、NPQ和Fv/Fm的預(yù)測值與實(shí)測值之間的相關(guān)系數(shù) R 為:0.935、0.941、0.994、0.987 和 0.991,均方根誤差 RMSE 為:0.100、0.036、0.013、0.025和0.023,說明設(shè)想具有一定的可行性。
[Abstract]:In this paper , the effects of different environmental adverse conditions on crop growth and photosynthetic inhibition were studied . The effects of different environment stress on crop growth and photosynthetic inhibition were studied . In this paper , the effects of photosynthetic quantum yield Y ( 鈪，
本文編號：1366873
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【摘要】：我國長三角地區(qū)的設(shè)施農(nóng)業(yè)十分發(fā)達(dá),是我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分。但是,由于其特殊的地理位置,使得該地區(qū)的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著不同的環(huán)境逆境問題。針對這些問題(冬季持續(xù)低溫弱光、夏初梅雨、夏季高溫且設(shè)施土壤鹽漬化問題嚴(yán)重),以溫室甜椒為研究對象,采用葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)分析技術(shù),通過分析熒光特性參數(shù),研究了不同環(huán)境逆境對作物生長發(fā)育和光合作用能力的影響,并通過延時補(bǔ)光等措施,證實(shí)了針對不同的設(shè)施環(huán)境逆境,改善作物光環(huán)境等,可以有效緩解相應(yīng)逆境對作物造成的生長抑制和光合抑制,研究可為長三角地區(qū)的溫室逆境生產(chǎn)提供防護(hù)參考。1.研究了長三角地區(qū)冬季溫室逆境對作物的影響,發(fā)現(xiàn)低溫弱光環(huán)境顯著抑制了作物株高的伸長和莖粗的生長(p 0.05);作物的葉綠素?zé)晒鈪?shù)中有效光電子轉(zhuǎn)移速率ETR顯著降低(p0.05);其他葉綠素?zé)晒鈪?shù)并無顯著變化,但是,在試驗(yàn)過程中作物葉片的實(shí)際光合量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)、有效光電子轉(zhuǎn)移速率ETR、光化學(xué)猝滅系數(shù)qL、非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ和最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,說明作物對逆境存在著一定的適應(yīng)機(jī)制,可以在短時間內(nèi)維持自身的光合作用能力,而當(dāng)長期受到環(huán)境逆境影響時,作物的光合作用能力將會受到抑制,光合作用速率降低。針對冬季溫室低溫弱光的環(huán)境特點(diǎn),設(shè)計了 LED弱光(65μmol m-2s-1)補(bǔ)光試驗(yàn),研究LED補(bǔ)光對溫室逆境下作物生長的影響,試驗(yàn)采用高亮度紅色(R,波長660nm)和藍(lán)色(B,波長460nm) LED燈珠為補(bǔ)光光源,選取紅藍(lán)混合A光質(zhì)(6R3B)、B光質(zhì)(8R1B)兩種LED組合方式,設(shè)置不同的延時補(bǔ)光模式,對冬季持續(xù)低溫弱光逆境生長條件下的辣椒進(jìn)行延時補(bǔ)光。結(jié)果表明,補(bǔ)光可以促進(jìn)逆境下辣椒的生長,提高產(chǎn)量,維持辣椒葉片的光合作用能力穩(wěn)定,增強(qiáng)辣椒葉片的光合作用速率;不同的LED光質(zhì)對辣椒的影響是不同的,采用B光質(zhì)補(bǔ)光有利于促進(jìn)辣椒株高、莖和葉的增長,采用A光質(zhì)補(bǔ)光有利于促進(jìn)辣椒產(chǎn)量的增加和光合作用效率的提高,A光質(zhì)補(bǔ)光6小時(A1),果實(shí)鮮重和干重分別比不補(bǔ)光對照組高出303.3 %和501.3 %,實(shí)際光合量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)、有效光電子轉(zhuǎn)移速率ETR以及光化學(xué)猝滅系數(shù)qL均為最大,分別比不補(bǔ)光對照組高114.38%、114.52 %和211.65%,非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ值為最小,說明對冬季溫室作物進(jìn)行合理的弱光補(bǔ)光,可以有效的緩解低溫弱光逆境所造成的作物生長緩慢的問題,并保護(hù)作物葉片光合作用的有效進(jìn)行。2.研究了長三角地區(qū)夏初溫室梅雨逆境對作物的影響,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),直接暴露在溫室梅雨逆境環(huán)境下的辣椒,其株高和冠層幅寬生長明顯(p 0.05),而莖粗并無顯著變化,表明辣椒出現(xiàn)了徒長現(xiàn)象;而辣椒的葉綠素?zé)晒鈪?shù):實(shí)際光合量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)、有效光電子轉(zhuǎn)移速率ETR、光化學(xué)猝滅系數(shù)qL、非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ和最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm均隨著試驗(yàn)的進(jìn)行呈緩慢下降的趨勢,其中ETR在試驗(yàn)后期明顯下降(p 0.05),說明溫室梅雨逆境會抑制辣椒葉片的光合作用能力,顯著降低葉片的光合作用速率。根據(jù)溫室梅雨逆境的特點(diǎn),對溫室辣椒進(jìn)行了補(bǔ)光試驗(yàn),研究采用了高亮度紅色(R,波長660nm)和藍(lán)色(B,波長460nm) LED燈珠作為補(bǔ)光光源,選取紅藍(lán)混合L1光質(zhì)(6R3B)和L2光質(zhì)(8R1B)兩種LED組合方式,補(bǔ)光強(qiáng)度為150 μmol m-2 s-1,通過設(shè)置不同的補(bǔ)光模式,對處于梅雨季節(jié)生長環(huán)境下甜椒的生長發(fā)育和光合作用能力進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,補(bǔ)光可以促進(jìn)葉片葉綠素含量的增加,緩解溫室梅雨逆境對辣椒葉片光合作用的抑制;兩種補(bǔ)光光質(zhì)對辣椒的促進(jìn)作用不同,采用L2光質(zhì)補(bǔ)光更有利于促進(jìn)辣椒株高、莖和葉的增長,但是由于作物已經(jīng)出現(xiàn)徒長趨勢,所以不建議采用L2光質(zhì)對作物進(jìn)行補(bǔ)光:采用L1光質(zhì)補(bǔ)光有利于促進(jìn)辣椒產(chǎn)量的增加和光合作用效率的提高,L1光質(zhì)補(bǔ)光2小時(L1-1),辣椒的果數(shù)、果實(shí)干重和果實(shí)干重比分別比不補(bǔ)光對照組高出7.84 %,47.69 %和3.57 %;L1光質(zhì)補(bǔ)光4小時(L1-2),實(shí)際光合量子產(chǎn)量Y (Ⅱ)、電子轉(zhuǎn)移速率ETR以及光合猝滅系數(shù)qL均為最大,分別比不補(bǔ)光對照組高25.53 %,23.73 %和44.12 %,說明了,對梅雨季節(jié)的溫室作物進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)光可以維持作物光合作用能力的穩(wěn)定。3.針對我國長三角地區(qū)夏季溫室作物生產(chǎn)所面臨的持續(xù)高溫和Ca(N03)2鹽分雙重逆境問題,結(jié)合葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)分析技術(shù),以開花期甜椒為試材,研究了溫室內(nèi)高溫環(huán)境下不同濃度外源Ca(N03)2處理(OmM,50mM, 100mM, 150mM, 200mM)對甜椒生長、前期產(chǎn)量和光合作用能力的影響。結(jié)果表明:50mMCa(NO3)2處理下甜椒的單株果重和單株坐果數(shù)顯著高于其他處理組,分別比對照組高出了 55.85 %和12.90%。脅迫21d后,OmM,150mM和200mM鹽分處理下的Fv/Fm顯著降低,Fo顯著升高,作物葉片PSⅡ系統(tǒng)受到損壞;50mM和100mM Ca (N03)2處理組甜椒的Fv/Fm始終保持穩(wěn)定。50mMCa(NO3)2處理組甜椒的Y(Ⅱ),qL,ETR均優(yōu)于其他處理組,35d后分別高于對照組15.22 %、12.36%、50.00%; NPQ低于其他處理組,35d后比對照組低14.08%。說明在高溫鹽分雙重影響下,低濃度Ca(N03)2可以有效維持甜椒葉片光合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,確保光合作用有效進(jìn)行;濃度過高則會加重高溫逆境對甜椒生長、產(chǎn)量和光合作用能力的抑制。研究認(rèn)為0-50mM的外源Ca(N03)2濃度范圍為最優(yōu)鹽閾,最高不宜超過100mM,并且可以通過檢測甜椒葉片的Y(Ⅱ)、ETR、qL和Fv/Fm值,判斷實(shí)際生產(chǎn)中營養(yǎng)液Ca(N03)2含量的合理性,指導(dǎo)營養(yǎng)液灌溉。4.針對以上試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的利用葉綠素?zé)晒鈨x測定作物的熒光誘導(dǎo)參數(shù)耗時較長的問題,依據(jù)葉綠素?zé)晒鈭D像獲取具有快速、便捷、直觀等優(yōu)點(diǎn),研究嘗試通過自行搭建的葉綠素?zé)晒鈭D像采集平臺,在獲取熒光圖像的基礎(chǔ)上,擬運(yùn)用支持向量機(jī)(SVM)算法快速預(yù)測葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)參數(shù)。該平臺通過配有460-480 nm濾光片的CCD相機(jī)獲取熒光圖像,激發(fā)光源為473nm LED的藍(lán)紫光,激發(fā)強(qiáng)度為9.5 mW,相機(jī)的曝光時間為200 ms,相機(jī)與光源距離載物臺的高度為20 cm。研究對MINI-PAM Ⅱ測得辣椒的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)參數(shù)與該葉綠素?zé)晒鈭D像采集平臺獲取的相應(yīng)位置的熒光圖像分量進(jìn)行建模分析,結(jié)果表明:以RGB和GRAY作為輸入,SVM算法對Y(Ⅱ)、ETR、qL、NPQ和Fv/Fm預(yù)測結(jié)果較好,優(yōu)于以HSV和GRAY作為輸入時的效果,其中以RGB和GRAY作為輸入時Y(Ⅱ)、ETR、qL、NPQ和Fv/Fm的預(yù)測值與實(shí)測值之間的相關(guān)系數(shù) R 為:0.935、0.941、0.994、0.987 和 0.991,均方根誤差 RMSE 為:0.100、0.036、0.013、0.025和0.023,說明設(shè)想具有一定的可行性。
[Abstract]:In this paper , the effects of different environmental adverse conditions on crop growth and photosynthetic inhibition were studied . The effects of different environment stress on crop growth and photosynthetic inhibition were studied . In this paper , the effects of photosynthetic quantum yield Y ( 鈪，
本文編號：1366873
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