劉春香,賈玉玲,趙 升

(濰坊學(xué)院,山東 濰坊 261061)

夏季遮蔭對辣椒光合作用的影響＊

劉春香,賈玉玲,趙 升

(濰坊學(xué)院,山東 濰坊 261061)

以辣椒(Capsicum annuum L.)為試材,研究了露地自然光(對照)、露地遮蔭、溫室及溫室內(nèi)遮陰處理對辣椒功能葉片光合速率的影響。結(jié)果表明,全光照條件下辣椒凈光合速率日變化曲線呈“雙峰”型,高峰值出現(xiàn)在10:00和16:00,有較明顯的光合“午休”現(xiàn)象。在溫室及遮蔭處理條件下,辣椒凈光合速率日變化均呈“單峰”曲線。其凈光合速率與光照強(qiáng)度基本保持一致,且凈光合速率下降明顯。遮蔭不當(dāng)會嚴(yán)重影響光合作用,溫室內(nèi)夏季不需要遮陰處理,露地栽培只有晴天中午用較高透光率的遮陽網(wǎng)處理,才有助于辣椒光合作用的提高,緩解光合“午休”現(xiàn)象。

辣椒;遮蔭;凈光合速率;光照強(qiáng)度

光照是影響植物正常生長發(fā)育的主要環(huán)境因子之一,直接影響植物的光合能力和抗病蟲害的能力,進(jìn)而影響到開花坐果及果實的發(fā)育[1]。辣椒是喜光作物,除了種子發(fā)芽階段不需陽光外,其他生育階段都要求充足的光照。幼苗生長期,良好的光照是培育壯苗的必要條件。光照充足,植株健壯,根系發(fā)達(dá),抗逆性強(qiáng),不易感病。當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)不到辣椒的光補(bǔ)償點15klx時,要經(jīng)常通風(fēng)見光,增加光照;當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到光飽和點后,就不能再充分利用光能[2]。辣椒又屬耐弱光果菜[3],在生產(chǎn)上常采用辣椒和玉米、架豆等間作的栽培方式,以減少太陽光對辣椒的直接輻射,從而提高產(chǎn)量。但也常出現(xiàn)因間作密度不適當(dāng)而引起減產(chǎn)的現(xiàn)象。

本研究以辣椒幼苗為試驗材料,研究辣椒在夏季的光合特性及遮陰對辣椒光合作用的影響,旨在探索避開強(qiáng)光下光合“午休”的合理栽培措及適宜的遮光條件,為辣椒栽培提供一定的參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

挑選籽粒飽滿的濰椒118種子,盆栽,常規(guī)管理,選取大小一致、長勢良好的幼苗隨機(jī)分組,以露地自然光條件為對照,分別設(shè)露地黑色遮陽網(wǎng)遮陰、溫室、溫室遮陰三個處理。

1.2 試驗方法

于2007年5月中下旬 (營養(yǎng)生長期,植株尚未現(xiàn)蕾)的晴天對遮蔭和對照辣椒在8:00-18:00,每隔2 h測定1次參數(shù)。測定儀器選用CB-1101光合、蒸騰作用測定系統(tǒng)。開路測量,CO2參考?xì)庠淳嚯x測定地點3 m,前端與一個體積為5 L的塑料瓶相連做緩沖室。葉室面積6.5 cm2,響應(yīng)時間(采樣數(shù)據(jù)的平均時間)10 s,空氣流速為0.60 L/min,手動存貯。每處理從中隨機(jī)選取3株,每株選取1片上部健壯功能葉進(jìn)行測量。葉室水平放置,測量時葉片不脫離植株,重復(fù)測量3次。測定葉片凈光合速率、光照強(qiáng)度、葉面溫度、進(jìn)氣相對濕度、葉片出氣相對濕度等光合作用指標(biāo)。各對應(yīng)數(shù)據(jù)取平均數(shù),繪制散點圖,對散點圖繪制6階趨勢曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 室外辣椒光合速率日變化

在5月中下旬的晴天,露地自然光照下,辣椒幼苗的凈光合速率日變化趨勢為“雙峰”曲線如圖1。由圖1可以看出,有明顯的光合“午休”現(xiàn)象,10:00時左右達(dá)到第一個高峰值(17.10μmo l·m-2·s-1),之后開始緩慢下降,14:00時降到強(qiáng)光下的波谷低值(7.14μmol·m-2·s-1),隨后又緩慢上升,在16:00時左右達(dá)到第二個小高峰(9.88μmol·m-2·s-1),以后凈光合速率隨著光照強(qiáng)度的減弱一直緩慢下降。12:00-14:00時為“午休”期,凈光合速率維持在較低的水平。在這一時間段內(nèi),凈光合速率隨著光照強(qiáng)度的增加反而下降,其他時間段二者的變化趨勢是一致的。即辣椒出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。隨光照強(qiáng)度的減弱,下午4:00左右辣椒的凈光合速率又得到恢復(fù)。

圖1 辣椒凈光合速率日變化

圖2 遮蔭辣椒凈光合速率日變化

2.2 遮陽網(wǎng)處理對露地辣椒光合作用的影響

在黑色遮陽網(wǎng)處理下,辣椒幼苗的凈光合速率日變化趨勢為“單峰”曲線如圖2,無光合“午休”現(xiàn)象,說明遮蔭可以解除5月午間的高光強(qiáng)脅迫。凈光合速率受光照強(qiáng)度降低的影響很大,光合作用降低明顯,光合速率在14:00的最大值剛能和露地“午休”時的光合速率相當(dāng)(圖2,圖5),盡管葉面溫度有所下降(圖6),但同化產(chǎn)物大幅度降低,得不償失。

本研究所采用的遮陰處理下辣椒的凈光合速率下降顯著,峰值由17.10μmol·m-2·s-1下降為4.27 μmol·m-2·s-1。這種處理方式顯然不合適,中午的強(qiáng)光可以通過其他手段處理來緩解,溫室表面覆蓋物也是可以選擇的方式。

圖3 溫室辣椒凈光合速率日變化

圖4 溫室遮蔭辣椒凈光合速率日變化

2.3 溫室辣椒光合速率日變化及遮蔭對其的影響

夏季上屋面為PVC板的溫室內(nèi)辣椒的凈光合速率日變化趨勢為“單峰”曲線(圖3),無光合“午休”現(xiàn)象,凈光合速率與光照強(qiáng)度變化趨勢一致。12:00左右光照強(qiáng)度達(dá)到最大值(圖5),同時凈光合速率也達(dá)到了高峰14.07μmol·m-2·s-1。從8:00到12:00凈光合速率逐漸上升,繼而緩慢下降。與露地對照相比,光照強(qiáng)度下降較大,但卻克服了“午休”現(xiàn)象,10:00-14:00時溫室內(nèi)辣椒的光合作用最高。但溫室的缺點是下午的光照受后墻影響,射入溫室內(nèi)的光強(qiáng)度減少,如果是大棚,就可以克服下午的采光問題。兩者都可以通過透明覆蓋物來降低光強(qiáng)以克服光合“午休”現(xiàn)象。

對溫室辣椒進(jìn)行遮蔭處理,光照強(qiáng)度下降更多,辣椒的凈光合速率也隨著顯著下降,由最高峰14.07 μmol·m-2·s-1下降到5.10μmol·m-2·s-1,比室外辣椒凈光合速率下降了75%。遮蔭后溫室內(nèi)溫度(圖6)比不遮蔭低,相對濕度比室外高,表明此時影響溫室內(nèi)辣椒光合速率的因素主要是光照強(qiáng)度。

圖5 辣椒在不同遮蔭條件下的光照強(qiáng)度日變化

圖6 辣椒葉面溫度日變化

2.4 溫度、光照強(qiáng)度和凈光合速率的綜合分析

遮蔭相對于不處理的露地辣椒,可以降低葉面溫度,使其處于較適宜的溫度環(huán)境,但是受光照強(qiáng)度的影響光合速率并不上升而是下降。溫室內(nèi)雖然溫度偏高,但濕度較大,總體上光合速率較高,也不存在“午休”現(xiàn)象,遮蔭降溫的辣椒盡管溫度有所下降,但是由于光強(qiáng)變?nèi)?光合速率下降得顯著(圖5、6),以至于很難滿足健壯生長的需要。因此,夏季辣椒的栽培緩解高溫不應(yīng)以降低光照為手段,而應(yīng)考慮其他的辦法。

3 討論

孫廣玉[4]認(rèn)為,光照強(qiáng)度在1500μmol·m-2·s-1-1800μmol·m-2·s-1時會大大超過植物光合作用對光能的需要。對辣椒光合條件的研究報道[5]認(rèn)為,當(dāng)光合有效輻射達(dá)1 300-1500μmol·m-2·s-1、氣溫達(dá)34-38℃、葉溫達(dá)38-44℃、蒸騰作用旺盛時,影響凈光合速率的首要環(huán)境因子是相對濕度,其次是CO2濃度,再次是溫度,最后是光照強(qiáng)度和氣孔導(dǎo)度。曹振木[6]認(rèn)為不同耐熱性的辣椒品系夏季晴天均存在光合午休現(xiàn)象。本研究也發(fā)現(xiàn)辣椒在夏季晴天“午休”現(xiàn)象明顯,時間持續(xù)較長。露地自然光下,光照強(qiáng)度達(dá)到1600μmol·m-2·s-1時辣椒光合“午休”嚴(yán)重,此時光強(qiáng)和露地的濕度可能是抑制光合作用的主要因素。露地栽培條件下,為了緩解午休現(xiàn)象,中午可以適當(dāng)遮光,但遮陽網(wǎng)應(yīng)有較高的透光率,最好不是黑色較密的,而宜采用淺灰色網(wǎng)孔較大的遮陽網(wǎng),而且遮陽的時間應(yīng)該為晴天10:00-14:00的區(qū)間內(nèi)。遮蔭程度以光強(qiáng)維持在1300μmol·m-2·s-1左右為好。本實驗中露地的相對濕度只有30%,而溫室中可達(dá)70%,溫度和濕度可能也是產(chǎn)生“午休”的原因之一,遮陰在降低光照的同時,也在一定程度上緩解了高溫危害。

當(dāng)光合有效輻射只有200-400μmol·m-2·s-1、氣溫31-33℃、葉溫34-36℃、蒸騰作用弱時,影響辣椒凈光合速率的首要環(huán)境因子是光照強(qiáng)度、其次是溫度,再次是相對濕度[5]。本試驗也發(fā)現(xiàn)當(dāng)黑色遮陽網(wǎng)大大降低了溫室內(nèi)光照強(qiáng)度后,光合作用下降顯著。溫室內(nèi)栽培一般不存在午休現(xiàn)象,最高凈光合速率由露地的17.94μmol·m-2·s-1下降到14.07μmol·m-2·s-1,說明PVC透光板覆蓋物可以降低光強(qiáng),尤其是老化和上面有灰塵時降低得尤為嚴(yán)重,對光合作用有不利影響,栽培上應(yīng)注意上屋面的清潔透光。溫室內(nèi)不出現(xiàn)辣椒的光合“午休”現(xiàn)象,因而也不宜采用遮光措施,即便為了降溫,應(yīng)采用水簾、風(fēng)機(jī)等其它方式。

遮蔭對作物光合特性的影響眾說不一。Cohen S等[7]認(rèn)為,不同程度的遮蔭使柑桔樹中午葉片凈光合速率增加,吳雪霞[8]則認(rèn)為遮蔭對茄子的光合作用有不利影響。無論是從生產(chǎn)踐中出現(xiàn)的問題還是前人的研究結(jié)果看,都足以證明辣椒對光照強(qiáng)度的變化較為敏感,遮蔭可能會提高產(chǎn)量,但遮蔭不當(dāng)也會導(dǎo)致減產(chǎn)。本研究認(rèn)為,濰坊地區(qū)夏季露地栽培辣椒,中午采用透光率較高的遮陽網(wǎng)可緩解光合“午休”現(xiàn)象,而溫室內(nèi)是不必要的。

[1]侯國強(qiáng),胨端生,劉步洲.遮光和整枝對甜椒生長產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].園藝學(xué)報,1987,14(4):251-256.

[2]盧育華,申玉梅,陳利平.黃瓜單個葉片光合特性研究[J].園藝學(xué)報,1994,21(1):54-58.

[3]張志剛,尚慶茂.低溫、弱光及鹽脅迫下辣椒葉片的光合特性[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,43(1):123-131.

[4]孫廣玉.兩個大豆品種光合作用日變化的研究[J].大豆科學(xué),1994,(4):184-187.

[5]鄒學(xué)校,侯喜林,劉榮云.辣椒雜種一代生化特性與農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].植物學(xué)研究,2004,22(4):349-354.

[6]曹振木,詹園鳳,劉維俠,等.營養(yǎng)生長期不同耐熱辣椒葉片光合特性比較研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2006,22(11):436-439.

[7]Cohen S,Moreshet S,Guillou L.Response of citrus trees to modified radiation regime in semi-arid conditions[J].J Exp Bot,1997,48(306):35-44.

[8]吳雪霞,查丁石.遮陰對茄子幼苗生長和光合特性的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2010,25(3):102-107.

(責(zé)任編輯:劉乃生)

The Effects of Shading on Photosynthesis of Hot Pepper

L IU Chun-xiang,JIA Yu-ling,ZHAO Sheng
(Weifang un iversity,Weifang 261061,China)

Effectsof photosynthetic characteristics under natural light,shading,greenhouse,and shading in p lastic greenhousewas studied on hot pepper functional leaves.The results showed as follow s:the diurnal variations of photosynthetic rate(Pn)are“tw in-peaked”curve,and the peak value occurred at 10:00 and 16:00.There is an obvious“midday dep ression”phenomenon under full light.While it do not occur under shading or under greenhouse.And the changes of the net Pn of shading in the daytime decreased dramatically w ith the decreasing of light intensity.Imp roper Shading effects Pn seriously,and shading is not need under greenhouse in summer.Proper shading at midday w ith high euphotic net on sunshine day can relief photosyntheic“midday dep ression”phenomenon,it is useful to increase the Pn of hot pepper.

hot pepper,shading,photosynthetic rate,light intensity

2010-09-26

山東省教育廳項目資助(J09LC53)

劉春香(1974-),女,黑龍江望奎人,濰坊學(xué)院生物工程學(xué)院副教授,博士。

S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-4288(2010)06-0099-04