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‘糯米糍’是我国最名优的荔枝品种,产量低而不稳是目前生产中的主要问题。水分管理是荔枝生产中重要措施之一,植物器官体积微变化与植物体内的水分状况密切相关,植物远程生理监视技术是当今用于指导园艺作物的灌溉的最先进的技术,并且已成为现代化农业栽培中的一个重要监测手段。目前有关大田情况下荔枝水分胁迫生理的研究很少,至于利用植物远程生理监控技术监控荔枝生产中某些环境因子和生理指标变化来指导荔枝生产的研究更是未见报道。因此,本试验以田间成年‘糯米糍’荔枝品种为试材,设干旱和保湿两个处理,研究长期水分胁迫对荔枝光合、营养和末次梢生长等生理的影响,同时,利用植物远程生理监测系统对与荔枝生长相关的树体生理指标和主要环境因子进行监测,试图找出荔枝器官微变化规律及其与环境因子的相互关系,揭示水分胁迫对荔枝器官微变化的影响。主要研究结果如下:
1.干旱处理1个月后,土壤质量含水量基本维持在10%以下,相当于田间持水量的45%以下,而保湿处理的质量含水量一般维持在18.6%左右,相当于田间持水量的73.8%。处理期间,两处理叶片的黎明前水势和绝对含水量的季节变化以及春夏秋冬每个季节的水势日变化趋势虽然基本相同,但水分胁迫导致叶片含水量和水势值显著下降。因此,本研究干旱处理达到了中等水分胁迫的要求。
2.水分胁迫对光合生理影响的结果表明:保湿处理净光合速率(Pn)日变化在秋、夏季呈单峰曲线,冬、春季为双峰曲线;干旱处理除在冬季出现双峰曲线外,其他季节均呈单峰曲线。两个处理Pn日变化最大值或第1个峰值出现时间基本一致,冬季为09:00h、春季和夏季为10:00h、秋季为12:00h。两处理的气孔导度(Gs)和蒸腾速率(n)的日变化总体趋势也大体相同,且与其Pn的日变化较为一致。保湿处理Pn、Gs及n在多数主要光合作用时间内明显高于干旱处理,其峰值差异显著。胞间C02浓度(Ci)的日变化趋势两处理基本上相同,且差异不明显。说明水分胁迫导致叶片光合速率的降低的主要原因是气孔抑制。
3.分胁迫对叶片中N、P、K含量的影响表现不一,其中干旱处理的N含量在花芽诱导期(12月中旬)至始花期(3月下旬)显著低于保湿处理,P的含量在试验期间显著低于保湿处理,K的含量则差异不显著。叶片中淀粉和可溶性糖含量的变化趋势两处理较为一致,但水分胁迫使末次秋稍叶片中淀粉含量显著下降,而对可溶性糖含量影响不明显。
4.水分胁迫对末次梢发育的主要影响是:保湿处理抽梢时间晚于干旱处理,前者主要抽梢时期集中在9月上中旬,后者则为8月下旬到9月上旬;叶片从淡绿到浓绿的发育过程中,干旱和保湿处理分别平均需要29d和38d;9月上旬和中旬抽生的末次梢从老熟至现白点所需时间干旱处理分别比保湿处理多16d和12d,差异明显。说明水分胁迫使末次梢的萌芽期提前开始并提前结束,加速了叶片的转绿过程,缩短了梢的老熟时间,但延长了从老熟至白点期的时间。
5.植物远程生理监测系统能够准确记录环境因子(大气温湿度、土壤湿度、光辐照度、VPD等)和树体生理指标(如主干和果实直径微变化、叶片温度等)的实时和季节性变化情况。主要结果如下:环境因子如气温日变化监测结果表明日最高气温一般出现在午后14:00h~15:00h,最低气温则在02:00h~04:∞h左右。主干直径微变化(TDMV)的监测结果表明,主干直径季节动态变化周期为24h左右的锯齿状昼缩夜长的规律,不同季节的日变化规律略有不同。春、夏、秋三季主干直径日最大值(MXSD)一般出现在06:00h前后,冬季出现在09:00h,主干直径日最小值(MNSD)则均出现在15:00h左右;日最大直径收缩量(MDC)自大到小的顺序为秋季>夏季>春季>冬季。果实直径微变化的监测结果表明,荔枝果实直径生长的季节动态呈单S型曲线,不同果实发育阶段(I期、IIa期及IIb期)果实直径生长的日变化规律不同,I期、IIa期和IIb期的果实分别呈现“快长一快缩一长缩不明显(早晨至中午一午后至凌晨一凌晨至早晨)”、“慢长一快长一慢缩(下午至次日早晨一早晨至中午一午后至下午)”和“慢长一快长一微缩(下午至次日早晨一上午至近中午一中午前后)”的日变化规律,且一天之内果实的日最大收缩量I期最大,IIb期最小,日净生长量则是IIb期最大,I期最小。此外,试验还发现,主干直径在果实发育期增长缓慢,一旦果实采收后,茎干加粗生长则有一个迅速上升的变化,说明了果实和茎干的生长之间存竞争关系。
6.远程生理监测的结果表明,TDMV可灵敏地反映树体遭受环境因子胁迫的影响。在果实发育期间,土壤湿度的增加能够引起主干及果实直径的增长,其中主干对土壤湿度的变化更加敏感;此外试验还发现,即使夏秋荔枝处于旺盛的营养生长阶段,超过33%(v/v)的土壤湿度对主干的生长会造成明显的抑制作用。大气水分状况也会对树体TDMV造成显著影响,当夜间VPD为0kPa的情况下,主干直径日最大值(MXSD)与昼间VPD呈负相关;当夜间VPD大于0KPa,就会形成所谓的“夜间干燥”,并会对主干夜间恢复生长产生抑制作用。TDMV也会对气温的骤降作出相应的响应,但当气温骤降至15℃以下时,TDMV几乎不作出响应,说明此温度可能是荔枝生长的临界温度。7.土壤水分胁迫对远程监测的树体生理指标的影响结果表明,在秋稍生长期和花芽诱导期,保湿处理主干直径生长明显大于干旱处理,但在花序发育期和开花结果期的结果则正好相反,这种不同的结果可能与大气湿度(RH)有关;干旱处理的果实直径从Ⅱa期始一直低于保湿处理,说明水分胁迫抑制了果实的生长。