输氧灌溉对黄瓜特征的影响
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Bhattarai等［1－2］研究认为，不通气的土壤或者土壤的氧气不足是作物生长的主要限制因子，土壤通气能促进作物根部的新陈代谢，增加作物的含叶绿素量，改善作物的品质，增加作物的产量。郭志敏［3］、朱练峰［4］、陈新明［5］、谢恒星［6］等分别以马铃薯、水稻、菠萝、甜瓜为研究对象，研究了输气灌溉的作用机理及其增产效果，差异显著。利用增氧灌溉原理，对秋黄瓜分阶段进行不同根际通气环境处理，研究秋黄瓜叶片各阶段主要农艺性状和生理生化特性，探讨其叶片的各项生理指标在根际不同气态环境影响下的变化规律，为优化和改善秋黄瓜的土壤生长环境和科学栽培提供科学依据。
1 材料与方法
试验于2010年8—11月在湖南农业大学耘园基地玻璃大棚内进行，供试土壤为大棚周围的大田土壤，为第四纪红土发育的红黄泥，肥力较好，供试黄瓜品种为山东省新泰市新甫山蔬菜研究所提供的“露地生金”。采用盆栽试验，随机区组设计，3次重复，单盆直径23cm，高30cm，每盆装土6kg，共60盆。根据秋黄瓜的生长特性，将其生育期分为幼苗期（8月24日—9月14日）、初花期（9月15日—10月7日）、结瓜期（10月8日—11月12日）3个阶段。采用排气量50L／min的空气泵通过土壤中埋设的PVC塑料软管向土壤根际输氧10min，每个生育阶段设3个通气处理：1天3次，即早、中、晚各1次（T1）；1天1次，即早上1次（T2）；常规栽培，即对照处理（CK）。8月22日播种，随即开始进入土壤根际不同氧气环境控制期，增氧灌溉方式采取调亏灌溉根据秋黄瓜不同生育时期的需水特点，进行适度的亏水调节灌溉，灌溉一般安排在输气前进行，即灌溉后立即进行输气。其他田间管理与当地露天栽培相同，11月12日收获。根质量、株质量、单果质量采用Setra－EL－4100电子秤称量，根长、茎长采用直尺测量。采用日本生产的SPAD－502叶绿素仪测定SPAD 值，在幼苗期、初花期、初瓜期分别取完全展开的叶片进行测定，每片叶测定3个点、每盆测3片叶取平均值。可溶性蛋白用考马克斯蓝 G－250法测定；可溶性糖用蒽酮法测定。光合特征参数包括叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Cond）、蒸腾速率（Tr）、胞间 CO2浓度（Ci），采用LI－6400便携式光合作用测定系统（美国LICOR公司）测定，于上午09：00—11：00，在幼苗期、初花期、结瓜期分别取完全展开的叶片进行测定，每片叶测定3个点、每盆测3片叶取平均值进行分析。测定过程中光强设定为1 000μmol／（m2•s）。
2 结果与分析
2．1 输气灌溉对大棚秋黄瓜产量及其构成因素的影响
由表1可知，在输气灌溉条件下，处理 T1和处理 T2的产量明显高于对照（CK），分别增加30．38％和43．02％，且处理T2略高于处理 T1。从产量的构成因素来看，输气灌溉条件下，处理 T1和处理 T2的植物学性状特征明显优于对照，黄瓜根茎比（根长／茎长）T1＞T2＞CK，单株瓜数处理 T1、处理 T2分别比对照增加43．75％、68．75％。由此可见，输气灌溉促进了秋黄瓜植株的生长，增强了植株根、茎、叶的整体功能，并提高了结实率，最终实现产量显著增加。
2．2 输气灌溉对大棚秋黄瓜叶片SPAD 值的影响
输气灌溉对秋黄瓜不同生育阶段叶片含叶绿素量（SPAD 值）的影响表现出相同的趋势。处理 T1和处理 T2与CK 相比，在秋黄瓜的不同生育时期均提高了其叶片的SPAD 值，在幼苗期分别增加了3．77％（T1）和2．28％（T2），在初花期分别增加了2．18％（T1）和0．89％（T2），在结果初期分别增加了5．28％（T1）和4．77％（T2），但差异均未达显著水平。在结果初期增幅最大，其次为幼苗期，初花期增幅最小。综合分析表明，输气灌溉可提高秋黄瓜叶片SPAD 值。
2．3 输气灌溉对大棚秋黄瓜叶片可溶性蛋白质和可溶性糖的影响
从表2可知，初瓜期处理 T1和处理 T2叶片中醇溶性蛋白质、碱溶性蛋白质以及总可溶性蛋白质质量分数均比CK高，总可溶性蛋白质质量分数分别比CK增加19．48％（T1）和30．65％（T2），说明输气灌溉有利于增加秋黄瓜叶片内可溶性蛋白质，从而增强叶片和植株的代谢活力。初瓜期处理 T1和处理 T2叶片中可溶性糖质量分数分别比 CK 增加274．91％和197．51％，说明输气灌溉有利于增加秋黄瓜叶片内可溶性糖，从而增强叶片和植株的功能和干物质的积累。
2．4 输气灌溉对大棚秋黄瓜叶片光合特性的影响
由表3可以看出，幼苗期的光合速率处理 T1高于处理 T2和 CK，但在初花期处理 T2和 CK 明显高于处理 T1；随着黄瓜的不断成熟和衰老，3个处理的光合速率均明显降低，但是 CK 降低的速度明显高于处理T1和处理T2，虽然处理T2保持相对较高的水平，但从下降的速率来看，处理T1要略低于处理T2，说明在输气灌溉能一定程度上增强秋黄瓜的光合速率，从而提高产量。 在幼苗期，黄瓜叶片的胞间CO2浓度3个处理略有差别，CK＞T2＞T1，在初花期和初果期差别明显，初花期 T1＞T2＞CK，初果期T1＞ CK＞T2。在3个生育期内，处理T1的胞间CO2浓度值均高于处理T2和CK，且变化呈逐渐下降的趋势，而处理T2和CK表现出先降后升的趋势。各处理的气孔导度和蒸腾速率的变化趋势均呈现为一致性，仅有细微差别。幼苗期气孔导度的值，处理T1略高于处理 T2和CK；初花期和初果期气孔导度的值，处理 T2略高于处理 T1和 CK；蒸腾速率的值，3个阶段处理 T1均略高于处理 T2和CK。
3 结 论
输气灌溉能促进秋黄瓜植株的生长，提高叶片的光合速率，增强植株的整体功能，最终使得输气灌溉条件下秋黄瓜的产量显著增加。从叶片功能的角度分析其原因：一是输气灌溉改善了植株根际土壤生长环境，提高了植株根茎叶的整体功能；二是增加了叶片内的叶绿素，使秋黄瓜单位叶面积吸收和转化光能的能力得到增强，从而提高了叶片的光合速率；三是提高了叶片内的可溶性蛋白质，从而有更多的 Rubisco同化 CO2以合成碳水化合物，并以此为原料合成各种多糖等有机物，从而提高植物干物质的产量；此外，可溶性蛋白质的质量分数提高也说明活性酶的增多，从而促进光合产物的运输以防止碳水化合物积累抑制光合系统的功能；四是增强了叶片的气孔导度，有利于提高叶肉细胞内的CO2浓度，从而增强叶片光合作用合成更多的碳水化合物。通过叶片各项生理指标和黄瓜产量的比较分析，3次输气灌溉与1次输气灌溉相比，黄瓜产量和叶片的各项指标没有显著增强，可能与频繁输气对黄瓜根系生长的扰动影响有关，相关的研究还需要进一步深入研究。