基于Priva 系統(tǒng)的微型月季光合性能分析

蘭 宇， 賀 正， 張 黎， 劉新偉

（1.寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021；2. 銀川愛必達(dá)園藝有限公司，寧夏銀川 750021）

微型月季作為矮化種的現(xiàn)代月季因其植株矮小、花型緊湊、花朵美觀、重瓣率高，被形象地稱為鉆石月季，深受人們喜愛[1]。微型月季近年來逐漸從國際市場傳入國內(nèi)市場。如何選育特定地區(qū)適栽微型月季及其栽培措施等已有較多研究，基于智能溫室的微型月季栽培也有一些報道，但生產(chǎn)過程中依然存在資源利用不足的問題，尤其是氮肥使用往往高于植株正常需求，導(dǎo)致肥料利用率降低，環(huán)境污染，生產(chǎn)成本較高[2]。康紅梅等[3]通過6 個氮素水平試驗確定每株切花月季達(dá)到最佳品質(zhì)的需氮量為110 mg。劉晨等[4]通過不同肥料元素配比發(fā)現(xiàn)，前期多施磷肥和氮肥，后期施鉀肥可提高微型月季生長品質(zhì)及觀賞性狀。智能溫室中Priva 計算機軟件系統(tǒng)及相關(guān)傳感器可實現(xiàn)各種栽培參數(shù)的自動控制，實現(xiàn)水肥循環(huán)利用，能較大程度地提高水肥利用率。目前基于Priva 計算機系統(tǒng)的微型月季氮肥最佳用量研究較少，且有關(guān)研究多集中在株高、葉片數(shù)等指標(biāo)[5]方面，對光合熒光性能影響的試驗較少，而光合作用是植物產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ)，因此本試驗基于Priva 計算機系統(tǒng)，設(shè)置5 個氮肥梯度來研究施氮量對微型月季光合熒光特性的影響，為智能溫室微型月季生產(chǎn)中的最佳施氮量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點設(shè)在寧夏銀川市興慶區(qū)銀川愛必達(dá)園藝有限公司文洛型智能溫室。配備荷蘭Priva 計算機軟件系統(tǒng)，可實現(xiàn)水肥全封閉循環(huán)灌溉，達(dá)到綠色可持續(xù)節(jié)約型循環(huán)生產(chǎn)的目的。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗品種為銀川市常用盆栽微型月季品種小紅帽（Massland），花色為紅色。采取種苗機械采條、人工修剪，保留2～3 對葉。盆栽土壤基礎(chǔ)肥力為w（有機質(zhì)）=9.56 g/kg，pH=7.2，w（全氮）=0.59 g/kg，w（全磷）=0.43 g/kg，w（全鉀）=18.44 g/kg，w（堿解氮）=29.85 g/kg，w（速效磷）=17.73 g/kg，w（速效鉀）=86.32 g/kg。試驗采用單因素隨機區(qū)組方式，設(shè)置5個氮素水平，每處理30 盆90 株，每盆種3 株，總計450 株。施純氮量梯度為 0（CK）、1.5、2.5、3.5、4.5 g/株，分別標(biāo)記為 N1、N2、N3、N4、N5。施肥方式為水肥一體化，各處理在種植后10 d 第1 次澆水施氮肥，之后每天施氮肥1 次，平均分30 次施入。

1.3 指標(biāo)測定

在微型月季盛花期每處理選取有代表性的植株10 株，用卷尺測定株高，游標(biāo)卡尺測定莖粗，所有指標(biāo)測定后用烘干法測定地上部干質(zhì)量，每株上部第1 片成熟葉片相對葉綠素用SPAD-502 便攜式葉綠素儀測定，光合和熒光參數(shù)測試同葉綠素。于天氣晴朗日 10：00—12：00，采用 Li-6400（Li-Cor，USA）便攜式氣體交換系統(tǒng)光合儀，測定葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（T）r、氣孔導(dǎo)度（G）s和胞間二氧化碳濃度（C）i。熒光指標(biāo)測定選在09：00—10：00，先用熒光夾對葉片進(jìn)行20 min 暗處理，通過FMS-2 型便攜式熒光儀（USA Hansatech）測定葉片的初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、可變熒光（F）v，并計算光系統(tǒng) 2（PSⅡ）最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、光系統(tǒng) 2（PSⅡ）潛在光化學(xué)效率（Fv/F）o。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、SPSS 22.0 進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量下微型月季基礎(chǔ)生長指標(biāo)分析

株高、莖粗等指標(biāo)可反映月季基本生長狀況。如表1 所示，不同氮肥用量對微型月季生長有較大影響。不施氮處理N1的株高、莖粗、地上部干質(zhì)量和葉綠素值顯著低于各施氮處理。各指標(biāo)隨施氮量增加而增長，而 N5處理有所下降，但降幅較小。N3、N4處理下各生長指標(biāo)無顯著差異。莖粗在N3處理下達(dá)到最大值，較N1顯著提高86.37%。株高、地上部干質(zhì)量和葉綠素在N4處理下達(dá)到最大值，較對照分別顯著提高44.00%、79.17%、68.12%，增幅較大。由表1可知，不施肥造成植株矮小，影響植株生長，施肥過量則造成生長能力出現(xiàn)下降趨勢，所以適量施氮肥可提高微型月季的生長指標(biāo)，提高葉綠素含量，從而為光合作用積累有機物提供基礎(chǔ)，進(jìn)而提高微型月季的干物質(zhì)。綜上，該試驗條件下的最適施氮量為2.5～3.5 g/株。

表1 不同施氮量對微型月季基礎(chǔ)生長指標(biāo)的影響

2.2 不同施氮量下微型月季光合參數(shù)分析

由表2 可知，氮肥用量對微型月季光合氣體交換參數(shù)的影響較大。凈光合速率可反映作物同化有機物的強弱。凈光合速率在N4處理下達(dá)到最高，N3、N4、N5處理下無顯著性差異，N3、N4顯著高于 N1、N2。N2處理凈光合速率較N1顯著提高104.15%。說明微型月季凈光合速率在缺氮脅迫下受到較大抑制。施氮同時可顯著提高月季成熟葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度。蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，N3處理較N5分別顯著提高8.29%、23.08%，而胞間二氧化碳濃度在N3、N4、N5處理下無顯著性差異。蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度在N3處理下達(dá)到最大，而胞間二氧化碳濃度在N4處理下達(dá)到最大。說明施氮提高了月季葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度，從而提高凈光合速率和同化有機物的能力。

表2 不同施氮量對微型月季光合指標(biāo)的影響 μmol/（m2·s）

2.3 不同施氮量下微型月季熒光參數(shù)分析

如表3 所示，不同施氮量處理對月季各熒光參數(shù)的影響較大，不施氮處理的熒光參數(shù)顯著低于各施氮處理。最小熒光可體現(xiàn)外部環(huán)境對作物葉片光系統(tǒng)傷害的強弱。在N4處理下達(dá)到最大，N3、N4、N5處理下變化較小，無顯著性差異，分別較N1處理顯著提高70.83%、79.17%、79.17%。最大熒光可體現(xiàn)熒光通過PSⅡ電子傳遞的狀況，與最小熒光隨施氮量的變化規(guī)律一致，N3、N4、N5處理分別較不施氮處理N1顯著提高87.40%、94.45%、90.55%。Fv/Fm可反映PSⅡ的最大光合活性。Fv/Fm在N3處理下達(dá)到最大值，N3、N4、N5處理下無顯著性差異，顯著高于N1和N2處理。N3處理較N1和N2分別顯著提高21.87%、20.00%。Fo/Fm代表了PSⅡ的熱耗散量比率。Fo/Fm在 N3處理下達(dá)到最大值，N2、N4、N5處理無顯著性差異。N3處理較N1顯著提高40.19%。由表3 可知，施氮量為2.5～3.5 g/株，微型月季熒光參數(shù)達(dá)到最大值，可提高作物光合活性，提高凈同化率。

表3 不同施氮量對微型月季熒光指標(biāo)的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

3.1.1 氮素對微型月季生長的影響 氮素作為植物生長所需的重要元素，直接參于幾種代謝酶和氨基酸的合成，在植物生長發(fā)育中起到重要作用[6-7]。康紅梅等[3]研究表明，在每10 天施氮一次的情況下，營養(yǎng)液濃度從10 mg/株提高到140 mg/株，施氮肥可顯著提高微型月季花枝長度、粗度和干質(zhì)量等生長指標(biāo)，當(dāng)施肥量達(dá)到140 mg/株時這些指標(biāo)顯著降低。趙林萍等[8]研究認(rèn)為，土壤施氮量從0.30 g/kg 提高到0.45 g/kg，月季莖粗和干質(zhì)量等顯著提高，當(dāng)土壤氮素質(zhì)量比達(dá)到0.6 g/kg 時莖粗和干質(zhì)量出現(xiàn)降低的趨勢。以上研究表明月季生長存在最佳施氮量，生產(chǎn)上因為不同地區(qū)、不同土壤條件月季生長存在差異，所以寧夏銀川市微型月季最佳施氮量的探索具有一定意義，本試驗結(jié)果表明該地區(qū)溫室微型月季株高、莖粗、地上部干質(zhì)量和葉綠素等生長指標(biāo)在施氮量為2.5～3.5 g/株時達(dá)到最佳，超過和減少都出現(xiàn)下降趨勢，尤以不施氮最為明顯。

3.1.2 氮素對微型月季光合機制的影響 光合作用是作物積累有機物，形成產(chǎn)量的基礎(chǔ)，氮肥與作物光合作用具有耦合作用[9]，在最適氮素用量下可使作物光合作用達(dá)到最佳，了解氮素對微型月季光合作用的影響，可為月季光合生理的研究提供理論依據(jù)。關(guān)于微型月季光合方面，張勇等[10]通過遮陰試驗發(fā)現(xiàn)，微型月季的光合能力隨遮陰程度的增加（全光照100%—全光照25%）表現(xiàn)出下降趨勢，但綜合光抑制等情況，認(rèn)為全光照75%月季的光合作用效率及成花率和長勢最佳。本試驗通過施氮與光合作用的關(guān)系，找出微型月季光合作用最佳施氮量為2.5～3.5 g/株，此用量下微型月季的光合參數(shù)（蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度）達(dá)到最大值，從而提高凈光合速率，有利于提高同化有機物的能力，進(jìn)而提高月季品質(zhì)與產(chǎn)量。

3.1.3 氮素對微型月季熒光機制的影響 由于葉綠素?zé)晒獍^多光合變化信息，熒光參數(shù)可進(jìn)一步研究作物光合作用，可以反映植物葉片在光合作用下光系統(tǒng)對光能的吸收、傳遞、耗散及分配[11]。在不同施氮量條件下，通過分析作物葉綠素?zé)晒馓匦缘淖兓裳芯恐参锷L發(fā)育及受氮素脅迫的生理機制。本試驗表明，F(xiàn)o和Fm在施氮量為2.5 g/株時達(dá)到最大值，F(xiàn)v/Fm、Fv/Fo在施氮量為3.5 g/株時達(dá)到最大值。過高或過低都會影響葉片光系統(tǒng)2 PSⅡ活性，造成熒光參數(shù)下降，導(dǎo)致光合作用降低。

3.2 結(jié)論

本試驗通過微型月季生長指標(biāo)、光合指標(biāo)和熒光指標(biāo)相互印證，表明在基于Priva 系統(tǒng)的智能溫室條件下，微型月季最佳生長發(fā)育的施氮量為2.5～3.5 g/株。在最佳處理下干物質(zhì)為2.58 g/株，凈光合速率為7.42 μmol（/m·2s），最大光化學(xué)效率為0.78。