栽植密度对黄果柑光合特性的影响及其光响应机制研究

发布时间：2020-05-18 20:38

【摘要】：本试验以石棉黄果柑为材料,研究不同栽植密度对黄果柑果园环境因子、叶片形态生理指标、光合生理指标、叶片差异蛋白质组及果实品质的影响,筛选适宜黄果柑的栽植密度,并探讨黄果柑的光合响应规律及调控机制,为生产栽培管理提供理论和实践支持。主要研究结果如下:(1)随栽植密度降低,黄果柑果园环境整体表现为光照增强,日均温升高,土壤湿度升高。其中,密度处理4X5m比密度处理2X3m有效光合辐射、空气温度、土壤温度和土壤湿度日均值分别提高423.7%、5.5%、2.18%和4.9%,空气C02浓度和空气湿度日均值下降1.8%和4.0%;有效光合辐射、空气温湿度和土壤温湿度日较差增大,空气C02浓度日较差减小。(2)随栽植密度降低,黄果柑冠层叶面积指数减小,叶片向阳生叶片形态转变,叶绿素含量降低,光合关键酶活性升高。相对于密度处理2X3m,密度处理4×5m的冠层叶面积指数降低51.5%,无截取散射值升高4.33倍;叶片叶倾斜角增大7°,叶面积、叶含水量和叶比叶面积分别下降13.2%、6.22%和29.2%,叶片厚度增厚27.6%,气孔形态由小而圆变为大而窄;叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量分别降低3.24%、25.92%和9.99%,叶绿素a/b比值升高30.05%;叶片 RubisCO、RCA 和 PEPC 活性分别升高 19.5%、29.6%和 22.2%,RubisCO/PEPC比值差异不显著。(3)随栽植密度降低,黄果柑叶片光合生理指标整体呈上升趋势。相对于密度处理2X3m,密度处理4X5m的光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别升高115.8%、62.4%和52.7%,胞间C02浓度降低13.1%,在幼果期和成熟期14点左右会出现不同程度的可恢复性光合抑制现象;光饱和点和C02饱和点的最大光合速率分别升高53.0%和24.0%;最小荧光、最大荧光、PS Ⅱ最大光合潜力分别升高17.0%、35.2%和20.6%,PS Ⅱ最大转化效率略有升高,差异不显著。(4)随密度降低,对黄果柑果实内外在品质及经济效益显著提高。相对于密度处理2X3m,密度处理4X5m果实单果重、横径、纵径分别增加70.9%、20.2%和17.2%,果形指数差异不显著;可溶性固形物含量、总糖含量、糖酸比分别升高1.9%、16.9%和47.0%,酸含量下降21.9%,维生素C含量差异不显著;亩产先升后降,单株果数和单株产量升高1.01和2.53倍,亩收入和亩效益分别提高70.6%和 319.1%。(5)黄果柑叶片蛋白质组差异表达结果为:与处密度理2X3m相比,密度处理4X5m叶片蛋白质组有下调蛋白395个,主要定位于核糖体及大分子复合物,主要参与的生物过程为基因表达和核糖体及蛋白酶体的表达等;上调蛋白493个,主要定位于质体和叶绿体,主要参与的生物过程为前体代谢产物及能量产生和光合作用,其中光合作用相关差异蛋白主要富集在pSⅠ、PSⅡ、电子传递、光合磷酸化和碳同化的过程中。(6)黄果柑因密度变化的光合调节机制主要为通过提高叶绿素a/b的比值和增强PS Ⅰ反应中心蛋白的表达,以提高叶片对低密度环境相对更多的长波光照的吸收;通过提高PS Ⅱ的叶绿素a/b结合蛋白和细胞色素b6f复合体等蛋白表达,以加速其光能转化、光能分配和电子传递速率;通过提高ATP酶表达,以加快其光合磷酸化速率;通过提高光合酶活性、提高卡尔文循环和C4途径关键酶蛋白表达,以增强其碳同化能力以应对冠层光强提高后加快的光反应速率;并通过调整叶片形态至阳生状态和提高PS Ⅱ的Psb家族蛋白和热休克蛋白的表达,以增强其叶片的光保护机制,避免受到光破坏。
【图文】：

日变化,栽植密度,光合有效辐射,果园

４．１栽植密度对果园环境因子的影响逡逑栽植密度对果园光合有效辐射（ＰＡＲ）、Ｃ０２浓度、空气和土壤温湿度影响逡逑如图１－图３所示。由图１可知，果园内ＰＡＲ日变化呈先升后降趋势，１２点最高；逡逑Ｃ０２浓度与之相反，呈先下降后上升趋势，１０？１４点较低。不同栽植密度的ＰＡＲ逡逑和Ｃ0２浓度均存在明显差异，ＰＡＲ日均值表现为４＞＜５ｍ邋＞邋３＞＜４ｍ邋＞邋４＞＜４ｍ邋＞邋３＞＜３．５ｍ邋＞逡逑３ｘ３ｍ邋＞邋２ｘ３ｍ，依次为邋８７７．８９、６９５．５４、６６９．９６、５４９．７０、３２５．８９邋和邋１６７．６２逡逑ＰＡＲ邋日较差表现出相同规律，依次为邋１５６６．９８、１４５９．８８、１３１２．７３、８９８．５５、７３５．７５逡逑和５２４．１２ｐｍ0ｌ邋ｉｉｒ２＿Ｓ＇可见随密度降低ＰＡＲ显著增强，有利于光合作用，但曰逡逑变化相对剧烈。空气Ｃ0２浓度均值表现为４＞＜５ｍ＜４ｘ４ｍ＜邋３＞＜４ｍ＜邋３＞＜３．５ｍ＜邋３＞＜３ｒｎ＜逡逑２ｘ３ｍ，依次为邋４０９．００、４０８．１０、４１１．４３、４１２．５１、４１６．７３邋和邋４１６．６１邋叫ｎｏｌ邋ｍｏｌ－１；逡逑Ｃ０２日较差表现出相同规律，依次为４１．６７、２８．２１、２７．９７、２５．９８、２２．７９和１３．５８逡逑ｐｍｏｌｍｏｒ１

日变化,果园,温湿度,栽植密度

不同密度果园的温湿度变化呈现相反规律，果园行间温度呈现逡逑先上升后下降趋势，１４点左右出现峰值；空气湿度的日变化趋势与之相反。低逡逑密度果园的温湿度变化较高密度果园迅速且剧烈，株行距为３Ｘ３．５ｍ、３Ｘ４ｍ、４逡逑Ｘ４ｍ和４Ｘ５ｍ的果园在１２点时气温己达到较高水平，而２Ｘ３ｍ和３Ｘ３ｍ仍在逡逑不断上升且峰值较低，，株行距４ｘ５ｍ的果园最高气温为３３．５°Ｃ，气温日较差为逡逑１６．７°Ｃ，空气湿度日较差为３５．７０％，而株行距２ｘ３ｍ的果园最高气温仅２９．０°Ｃ，逡逑温差仅９．０°Ｃ，湿度差仅２８．３９％。因为高密度处理果园枝叶密集，叶片间遮阴严逡逑重，且透风性差，与外界热交换缓慢［２３］，固升温较慢，温湿度日变化相对较小。逡逑３Ｓ逦Ａ逦十４如逡逑Ａ逦Ｄ邋－？－４ｘ４ｍ逡逑｜５邋逦；逦邋１５邋逦逡逑８点逦１０点逦丨２点逦１４点逦１６点逦丨８点逦ｇ点逦丨０点逦１２点逦丨４戍逦丨６点逦１８点逡逑时丨用Ｔｉｎｓ逦＿邋Ｔｉｍｅ逡逑图２不同栽植密度黄果柑果园空气温湿度日变化逡逑２－Ａ：空气温度日变化；２－Ｂ：空气湿度日变化逡逑Ｆｉｇ．２邋Ｄｉｕｒｎａｌ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｉｒ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｈｕｍｉｄｉｔｙ邋ｉｎ邋ｈｕａｎｇｇｕｏｇａｎ邋ｏｒｃｈａｒｄ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ逡逑ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ逡逑２－Ａ：邋Ｄｉｕｒｎａｌ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｉｒ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；邋２－Ｂ：邋Ｄｉｕｒｎａｌ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｉｒ邋ｈｕｍｉｄｉｔｙ；逡逑由图３可知
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S666.1

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