【目的】探讨根际CO2浓度对网纹甜瓜生育的影响。【方法】采用雾培植株根际通CO2处理方式,在开花结果期对网纹甜瓜进行不同浓度的根际CO2处理,研究根际CO2浓度对网纹甜瓜植株生长和根系氮代谢的影响。【结果】在网纹甜瓜果实发育期间,根际2500μL·L-1和5000μL·L-1CO2浓度处理同350μL·L-1(对照)处理相比,植株生长受到明显抑制。根系硝态氮(NO3--N)含量、氨态氮(NH4+-N)含量、ATP酶活性、硝酸还原酶(NR)活性和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均表现出先增后降的变化趋势,且5000μL·L-1处理变化的幅度大于2500μL·L-1处理。根系中可溶性蛋白质含量、谷氨酰胺...

为探讨根际CO2浓度对网纹甜瓜生育和矿质营养吸收的影响,采用雾培植株根际通CO2处理方式,在果期对网纹甜瓜进行不同浓度根际CO2处理,研究根际CO2浓度升高对网纹甜瓜矿质营养吸收的影响。结果表明:根际高浓度CO2(2500μL·L-1和5000μL·L-1)处理同对照(350μL·L-1)相比,植株各部分矿质营养吸收受到不同程度抑制。根中氮含量先增后降,磷、钾、钙和镁含量随CO2浓度升高而下降。茎中氮、磷、钾、钙和镁的含量均低于对照。叶中氮和钾含量显著低于对照,磷含量在处理10d时显著低于对照,5000μL·L-1CO2处理的钙含量显著低于对照,镁含量较对照先增后降。5000μL·L-1CO2...

为探究根际CO_2富集对甜瓜果实糖积累及代谢的影响机制,以网纹甜瓜中蜜1号为试材,利用气雾法根际CO_2自动控制系统,研究了网纹甜瓜果实发育过程中不同根际CO_2浓度(370,2000,3000,4000,5000μL·L~(-1))富集对果实糖积累、糖代谢关键酶活性及其基因相对表达量的影响。其中,370μL·L~(-1)(CK1)和2000μL·L~(-1)(CK2)CO_2浓度分别作为模拟大气和根际土壤中CO_2浓度,3000、4000和5000μL·L~(-1) CO_2浓度作为高CO_2富集处理。结果表明,根际高CO_2处理20d后,甜瓜果实中可溶性糖及蔗糖含量开始显著下降,而果糖和葡萄糖含量变化不显著。3000μL·L~(-1) CO_2处理25 d时,蔗糖含量比CK1降低了43%,且CO_2浓度越高,降低幅度越大。果实中酸性转化酶(AI, acid invertase activity)、中性转化酶(NI, neutral invertase activity)、蔗糖磷酸合成酶(SPS,sucrose phosphate synthase activity)及蔗糖合成酶(SS, sucrose synthase activity)活性均随根际CO_2浓度升高而减弱,在处理初期(10～15d),随着果实的发育AI和NI活性逐渐增加,处理15d后开始下降。其中,根际3000μL·L~(-1) CO_2处理15d时AI和NI活性分别比CK1显著降低了16%和14%;SPS活性在根际高CO_2处理前期差异不显著,处理30d时显著降低,比CK1降低了15%;SS合成和分解方向活性分别在处理25d和30 d时开始显著下降。此外,酸性转化酶基因(CmS-AIV1)表达量在处理初期(10～15d)显著降低,处理20d后差异不显著,其中,根际3000μL·L~(-1) CO_2处理15 d时CmS-AIV1的表达量比CK1降低了14%。蔗糖磷酸合成酶基因(Cm-SPS1)和蔗糖合成酶基因(Cm-SS1)的表达量在根际高CO_2处理30d后受到显著抑制,随着处理时间的延长,差异逐渐变大。说明在网纹甜瓜果实发育期间,根际CO_2长期富集会导致果实中蔗糖代谢关键酶基因的相对表达量受到抑制,进而影响了糖代谢相关酶的活性,导致果实糖积累量下降,最终降低了果实的品质。

在设施基质栽培条件下,低浓度营养液不利于网纹甜瓜植株的生长;高浓度营养液使植株营养生长过旺,产量品质变劣。过高或过低浓度的营养液对网纹甜瓜叶片净光合速率的影响主要是由与叶肉细胞光合活性下降有关的非气孔限制因素造成的。为改善品质,提高产量,基质栽培网纹甜瓜的最适营养液浓度的EC值为:定植-授粉1.40 mS/cm,授粉-网纹形成1.56 mS/cm,网纹形成-果实成熟2.63 mS/cm。在生产中,应按生育期分期施肥,定植-营养生长期N∶K为1.05∶1,座果期-采收为0.53∶1。

在水培条件下,研究了营养液低氧胁迫对网纹甜瓜幼苗生长指标、光合作用和生理代谢物质含量的影响。结果表明,低氧处理显著抑制了幼苗的生长,鲜重、干重等生长指标和叶绿素含量、净光合速率等光合指标均显著降低;低氧胁迫诱导幼苗不定根和根系活力显著增加;低氧胁迫下幼苗MDA、H2O2含量显著增加,但是幼苗体内可溶性糖、氨基酸、游离态多胺和热稳定蛋白含量也显著提高。与西域一号相比,星光生长较快,较高的光合速率、根系活力和生理代谢物质含量,缓解了低氧胁迫对幼苗的伤害。

以薄皮甜瓜品种清雅白玉为研究对象,通过对薄皮甜瓜从苗期开始施用4种不同浓度CO_2后在伸蔓期对植株的光合及生长的影响,来揭示光合提高的初步机制,同时确定北方地区冬春季温室薄皮甜瓜栽培最适的CO_2浓度,为薄皮甜瓜的冬春季设施内栽培的精准施肥提供理论依据。甜瓜植株分别设(400±12)μmol/mol(CK)、(800±24)μmol/mol(T1)、(1 200±36)μmol/mol(T2)、(1 600±48)μmol/mol(T3)共4种CO_2浓度,测定甜瓜植株伸蔓期干鲜质量、叶绿素含量、光合参数、光响应曲线、CO_2响应曲线、叶绿素荧光参数。结果表明,T3处理相对于CK使植株鲜质量增加116.03%、地上部分鲜质量增加118.66%、干质量增加78.70%、干鲜比降低17.28%、根冠比减少50.12%、净光合速率提高221.55%、气孔导度提高208.85%、胞间二氧化碳浓度提高429.74%、蒸腾速率提高394.49%、最大净光合速率提高71.52%、光饱和点提高64.07%、表观量子效率提高16.9%、光补偿点减少40.0%、RuBP的最大再生速率提高78.43%,PSⅡ实际量子产量提高44.3%,光化学淬灭qP、qL提高32.79%,43.14%,光合电子传递速率ETR提高41.1%;T1处理相对于CK使叶绿素a含量提高6.28%、Rubisco酶的最大催化速率提高52.8%和磷酸丙糖的运输速率(VTPU)提高35.13%,Fo降低11.69%、Fo′降低14.09%、Fm降低16.01%、Fm′降低18.92%、Ft降低22.03%。因此得出,CO_2施肥可以有效提高植株生长,提高光合作用、电子传递效率,提高光饱和点、CO_2饱和点,降低光补偿点,增大植物的生物产量,综合来说,T3((1 600±48)μmol/mol)处理效果最显著。光合作用提高的原因在低浓度是由于叶绿素含量的提高、磷酸丙糖的运输速率提高的结果,高浓度主要是由于PSⅡ实际量子产量、光合电子传递速率以及光化学淬灭提高的结果。

在根际低氧胁迫下,采用喷叶处理的方法,研究了外源Ca2+及其质膜Ca2+通道抑制剂La3+和Ca2+螯合剂EGTA对网纹甜瓜幼苗根系和叶片抗氧化酶活性、H2O2和MDA含量以及产生速率的影响。结果表明,外源喷施Ca2+处理显著提高了幼苗根系和叶片SOD、POD、CAT活性,降低了H2O2、MDA含量和的产生速率,提高了幼苗的耐低氧能力;而叶面喷施La3+和EGTA处理,幼苗SOD、POD、CAT活性显著降低,加重了活性氧的积累和膜脂过氧化,幼苗耐低氧能力下降。

以网纹甜瓜为试材,研究了不同基质水分含量对甜瓜幼苗生长及相关光合指标的影响,并对幼苗总光合速率进行了模拟。结果表明,T80%处理(子叶展平～两叶一心期平均基质水分含量为0.1772 m3.m-3)的幼苗在生长量、叶面积、叶绿素含量和净光合速率等方面优于其他处理。模拟结果表明,适宜基质水分含量条件下的幼苗,初始光合效率和最大光合速率高,对强光和弱光的利用能力强。

嫁接技术在甜瓜生产上的应用在一定程度上缓解了施肥和产量之间的矛盾,并可有效地防治土传病害,缓解土壤连作障碍。以白籽南瓜圣砧1号嫁接的网纹甜瓜幼苗为处理,以自根网纹甜瓜幼苗为对照,测定接穗生物量、氮素含量、氮代谢关键酶活性、氮代谢关键基因及其转运蛋白相关基因表达变化,并对氮代谢和转运蛋白相关基因上游的调控因子CmHY5转录因子时空表达特性进行分析,以期进一步探析嫁接影响网纹甜瓜幼苗叶片氮素代谢的生理和分子机制。试验结果表明:嫁接能够显著提高接穗生物量和叶片中NO3--N和NH4+-N含量。嫁接网纹甜瓜幼苗叶片氮代谢关键酶NR与GS的酶活性及其相关基因CmNR和CmGS相对表达量显著增加,硝酸转运蛋白基因NRT(CmNRT2.4、CmNRT2.5)和铵盐转运蛋白基因AMT(CmAMT2、CmAMT3)相对表达量显著上调。自然光照条件下,嫁接处理显著促进CmHY5表达,其相对表达量为对照的2.68倍;但在弱光和黑暗条件下,嫁接处理与对照间无显著差异。嫁接处理能够显著提高CmHY5在网纹甜瓜幼苗根、茎、叶中表达,嫁接处理叶片中的CmHY5相对表达量是对照的5.98倍。可见,转录因子CmHY5在嫁接促进网纹甜瓜幼苗叶片氮素代谢及其转运过程中具有重要调控作用。

1997～1998年对温室甜瓜施用CO_2的研究结果表明,在砂壤质土壤上,温室甜瓜施用CO_2后主茎增粗,抗病力增强,促进生长,成熟提早 2～4 d,甜度提高2.3度。产量增加25％～77.8％。

【目的】揭示干旱条件下黄瓜幼苗对CO2浓度升高的生理响应及调节机制,为设施CO2施肥或未来大气CO2浓度升高及水分亏缺等逆境胁迫下,黄瓜的优质高效栽培提供理论依据和技术参数。【方法】以黄瓜(Cuc-umis sativusL.)品种津优1号三叶期幼苗为试材,在水培条件下研究CO2浓度倍增与聚乙二醇(PEG 6000)模拟干旱胁迫对黄瓜幼苗叶片转化酶活性表达及葡萄糖、果糖和蔗糖代谢的影响。【结果】CO2浓度倍增显著提高了75 g/kg和100 g/kg PEG 6000胁迫条件下黄瓜幼苗叶片的可溶性酸性转化酶和碱性转化酶活性及葡萄糖、果糖和蔗糖含量,而且CO2浓度倍增对50 g/kg PEG 6...

迄今针对CO2浓度和氮肥对刺吸式口器昆虫的影响研究出现截然不同的结论。本研究旨在检验假说:CO2浓度升高和氮肥增加将不利于褐飞虱的个体发育和生殖。利用智能人工气候箱设置CO2水平(390和780μL.L-1)和氮肥水平(20、40、80、120和160 mg.L-1),观察其对褐飞虱发育和繁殖的影响。结果表明:CO2浓度和氮肥量对褐飞虱卵和若虫历期、若虫存活率、雌虫生殖力以及雌虫寿命等生物学特性具有显著的影响。与当前CO2浓度(390μL.L-1)相比,在CO2浓度升高处理下褐飞虱生长和生殖随氮肥量的增加表现为:1)卵历期显著延长;2)若虫存活率降低,从低氮肥水平(20 mg.L-1)下的77...

利用开顶式气室(OTC)组成的CO_2浓度自动调控平台,以冬小麦为试验材料,设置CK(对照,环境大气CO_2浓度)、T_1(CO_2浓度比CK增加40μmol/mol)和T_2(CO_2浓度比CK增加200μmol/mol)3个CO_2浓度水平;在每个OTC内设置不施氮(N_0,0 kgN/hm~2)、中氮(N_1,220 kgN/hm~2)和高氮(N_2,400 kgN/hm~2)3个氮肥处理水平,分析冬小麦光合作用、生物量和产量结构变化,探讨CO_2浓度升高和施氮水平对冬小麦光合与生长的影响。结果表明,在较低光强(PAR≤200μmol/(m~2·s))和CO_2浓度(C_i≤300μmol/mol)水平下,各处理的净光合速率(P_n)值均呈直线上升,随后趋于平缓。与CK相比,T_2处理下P_n增加了19.93%(P=0.013),但对最大净光合速率(P_(nmax))、暗呼吸速率(R_(day))、光呼吸速率(R_p)等无显著影响。在拔节—开花期,不同CO_2浓度处理下N_1、N_2与N_0相比显著增加了株高、叶片和茎鞘干重;在抽穗—开花期,T_2N_1与CKN_1相比显著增加了茎鞘干重,增幅为37.4%(P=0.035)。与T_1N_0相比,T_1N_1、T_1N_2显著增加了籽粒数,增幅分别为29.69%(P=0.006)和42.27%(P=0.001);与T_2N_0相比,T_2N_1、T_2N_2显著增加了籽粒数,增幅分别为16.66%(P=0.011)和19.19%(P=0.005)。与T_2N_0相比,T_2N_1、T_2N_2显著增加了千粒重,增幅分别为7.79%(P=0.004)和6.23%(P=0.015)。T_1N_2与CKN_2相比显著增加了小麦经济系数,增幅为3.70%(P=0.025)。研究表明,CO_2浓度升高显著增加了冬小麦光响应曲线的P_n;CO_2浓度升高与施氮处理促进了冬小麦干物质的积累,其中施氮对生长前期物质积累的促进作用相对更大;CO_2浓度升高与施氮处理主要通过增加籽粒数和千粒重共同影响小麦产量结构,其中T_1N_2处理对籽粒数的促进作用最大。

采用摘除果实周围目标叶片的方法,研究目标叶片对嫁接网纹甜瓜果实生长发育和产量的影响。结果表明:在甜瓜果实成熟过程中,摘叶处理较对照的果实鲜质量、干质量、横径、纵径、果肉厚度、边糖、中心糖和产量低。其中摘除上位叶处理的果实鲜重、干重,果实横、纵径的增大速度以及果实的边糖和中心糖的含量方面均低于摘除下位处理。摘除上位叶处理的产量也明显低于摘除下位叶处理,其中以处理3的产量最低,仅为1378.18 kg.667m-2,比对照低25.60%。可见上位叶对嫁接网纹甜瓜果实发育和产量形成贡献大于下位叶处理。

为了研究CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放通量变化,选择三江平原典型草甸化小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地系统为对象,利用开顶箱进行CO2浓度升高模拟试验。试验结果表明,CO2浓度升高促进了湿地生态系统CO2排放量,不施氮、常氮和高氮处理分别增加23.78%、23.14%和34.18%.CO2浓度升高增加了小叶章地上、地下生物量的积累,且当氮素供应充足时增加显著。土壤微生物量碳和水溶性有机碳在CO2浓度升高条件下有增加的趋势。回归分析表明小叶章生物量、土壤活性有机碳与湿地生态系统CO2排放量显著相关。CO2浓度升高和施氮通过影响植物生物量和土壤...