【摘 要】
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温室环境因子的精准调控是实现设施农业作物高效栽培的主要技术措施。空气温度和相对湿度是植物生长主要环境参数。空气水汽压差（VPD）可以直观反映空气水分的干燥程度,是植物水分运输的主要驱动力。本研究针对夏季高温干旱、冬季低温高湿等环境造成蔬菜水分运输受阻及生长发育迟缓等问题,以黄瓜、甜瓜、番茄、茄子和辣椒等果菜类蔬菜为材料,研究了不同温度下VPD对果菜类蔬菜水分运移和光合生产力的调控效应;解析了VPD
【基金项目】
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国家重点研发计划项目基金（编号:2019YED1002004）；
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温室环境因子的精准调控是实现设施农业作物高效栽培的主要技术措施。空气温度和相对湿度是植物生长主要环境参数。空气水汽压差（VPD）可以直观反映空气水分的干燥程度,是植物水分运输的主要驱动力。本研究针对夏季高温干旱、冬季低温高湿等环境造成蔬菜水分运输受阻及生长发育迟缓等问题,以黄瓜、甜瓜、番茄、茄子和辣椒等果菜类蔬菜为材料,研究了不同温度下VPD对果菜类蔬菜水分运移和光合生产力的调控效应;解析了VPD调控果菜类蔬菜叶片内CO2传输过程阻力;探究了在番茄全生育内不同生长阶段调控VPD对植株生长及果实品质形成的影响,提出番茄不同生育期最优VPD调控管理指标。主要研究结果如下:（1）明确了不同温度下调控VPD对黄瓜等果菜类蔬菜作物光合生产力的影响。通过分析植物净光合速率、瞬时水分利用率、叶绿素含量变化、植物干物质积累量,结果表明,在高温（35℃）及常温（28℃）环境下降低VPD可以显著提高蔬菜的光合能力和水分利用效率,植株叶面积和干物质积累量显著增加,但叶绿素含量显著下降。低温（18℃）环境下升高VPD促进了光合能力和水分利用能力的提高,植物总干重显著增加。（2）明确了不同温度下调控VPD对黄瓜等果菜类蔬菜作物水分运移系统的影响。通过分析植株水势分布、气孔导度、水力导度等水分运输动力参数和根、茎、叶导水结构参数,发现在高温（35℃）环境下,降低VPD显著提高了植株叶片水势,气孔导度、整株水力导度显著提升,缓解高VPD产生的空气干旱逆境。同时,在高温（35℃）环境下降低VPD显著提高了叶片栅栏组织、海绵组织厚度,增强了叶片的储水能力,同时茎和根维管束导管面积的增加减弱了液态水在维管束中的传输阻力,从水分运移动力及阻力两方面共同优化了植物的蒸腾速率,实现水分的高效运移。常温（28℃）环境下VPD对黄瓜等蔬菜作物水分运移系统的调控模式与高温相同,但是对水分运移动力及阻力的调控幅度小于高温环境。低温（18℃）环境下升高VPD可以提高黄瓜等蔬菜作物的整株水力导度和叶片厚度,其他水分运输参数无显著调控影响。（3）明确了VPD对黄瓜等蔬菜叶肉导度的调控影响。通过分析叶片解剖结构和叶肉导度的关系,发现降低VPD显著提高了黄瓜等蔬菜的叶肉导度。其中气相导度和液相导度的共同提高决定了叶肉导度的显著上调,同时气相导度是液相导度的数十倍,表明气相导度是叶肉导度的主要影响因子。此外叶肉导度的提高来源于叶肉组织细胞间隙和面向细胞间隙叶肉细胞表面积的增加,更大的传输间隙有利于CO2的气相传输过程。同时,在高VPD环境下,三种蔬菜通过降低叶绿体细胞壁的传输阻力和水孔蛋白PIP家族基因上调应对叶肉导度的下降。（4）明确了番茄不同生育期内调控环境VPD对番茄水分生产力及果实挥发性物质的影响。全生育降低VPD和在苗期及果实期降低VPD两种VPD调控方案下,番茄水分运输效率显著优化、光合能力显著提高,单果重显著增加,3-己烯醛、甲基庚烯酮、柠檬醛、香叶基丙酮、β-紫罗兰酮等番茄特征芳香物质含量显著上升,番茄果实风味香气进一步提高。（5）明确了在番茄不同生育期内调控环境VPD对果实初生代谢组的影响。通过代谢组学分析手段共检测到496种代谢物,其中受VPD调控上调的代谢物有327种,下调代谢物169种。全生育降低VPD和在苗期及果实期降低VPD两种VPD调控方案的番茄果实差异代谢物数量显著高于其他处理。全生育降低VPD的番茄果实代谢物主要集中在亚油酸代谢通路、谷胱甘肽代谢通路和ATP转运蛋白通路。苗期及果实期降低VPD的番茄果实代谢物主要集中在次生代谢产物通路和亚油酸代谢通路。此外在番茄全生育期降低VPD加速果实糖酵解-三羧酸循环过程,加快番茄果实的成熟过程。
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