不同二氧化磷浓度、氮肥施用和温度处理对草莓(Fragaria×ananassa Duch.)生长、果实产量和果实品质的影响

摘要

本实验研究了不同CO2浓度、氮素水平和温度条件对CO2光照培养箱内生长的草莓(Fragaria×ananassa Duch.)植株的叶片光合及叶绿素荧光特性，根系生长状态，植株氮素分配水平，果实产量和果实品质的影响。本实验测定了不同实验条件下草莓叶片的光合作用、叶绿素荧光、根系建构和植株各器官氮素含量。同时，测定草莓植株的果实总数，果实大小，果实干物质含量，果实表面瘦果总数和总败育瘦果数。此外，还测定果实品质相关参数，包括果实总氮含量，非结构性碳水化合物（果糖，蔗糖和葡萄糖）含量，总抗氧化活性和各种抗氧化物质含量。
　　 结果表明，在高浓度CO2和低氮条件下，草莓叶片出现光合速率和气孔导度的适应性下调，而这两个适应性下调过程是相对独立的。在高浓度CO2和低氮条件下，叶片光合速率的适应性下调主要是由CO2羧化，电子传递链和光和磷酸循环相关酶活性降低引起的，推测可能与进入相应酶及结构蛋白的氮素含量减少相关。高浓度CO2促使草莓根系复杂化，并对低氮条件下生长的草莓根系的干物质积累有显著的促进作用，这可能与根部皮层通气组织的形成有一定关联。从器官氮素分配来看，高浓度CO2促使草莓各器官氮素含量下降，这在低氮供应条件下尤为显著。器官氮素含量下降可能与果实发育阶段高浓度CO2促进相关营养器官的氮素利用效率，促进这些营养器官的氮素再动员并转移到果实中有关。温度升高对草莓产量有显著的不利影响，而这种不利影响在高浓度CO2条件下变得更为严重。高温高浓度CO2条件下，草莓成花诱导受抑制甚至失败是引起草莓果实产量下降的主要原因。另外，氮肥施用导致草莓果实数目减少，这可能是花期氮肥施用减少了叶片输送往茎顶端分生组织的蔗糖总量造成的。在果实品质方面，高浓度CO2提高了叶片的光合速率，增加了果实非结构性碳水化合物（果糖、葡萄糖和蔗糖）和干物质含量，最终促使果实甜度明显增加。然而，高浓度CO2降低了果实氮素含量，果实总抗氧化活性和果实抗氧化物质含量。这些组分的下降与果实干物质含量的增加呈比例相关，说明这些物质含量的下降是由干物质积累后所产生的稀释作用引起的。
　　 在生殖阶段，高浓度CO2加速草莓植株营养器官的氮素转移，进一步导致叶片光合速率适应性下调。对繁殖阶段的植物而言，高浓度CO2通过促进植株氮素转移，以降低母本植株的生长能力为代价增加了种子的竞争能力。此外，虽然高浓度CO2可能对果实品质有一定的促进作用，但是气候变化带来的温度波动及冬季高温可能会对水果产量造成极大的不利影响，特别是对那些生长在低温环境中需要经过严格寒冷处理才能开花结实的水果种类。因此，选育对温度变化不敏感或耐受冬季高温的水果品种，建立能够精密调控各种环境因素的温室条件是今后在气候变化条件下水果作物高产的保证。

目录

摘要

第一章 综述

1．1 全球气候变化概述

1．2 大气CO2浓度升高对作物叶片光合作用的影响

1．3 大气CO2浓度升高对作物根系生长的影响

1．4 大气CO2浓度升高对作物氮素分配的影响

1．5 大气CO2浓度升高对作物产量的影响

1．6 大气CO2浓度升高对作物果实或种子品质的影响

1．7 本研究的目的

第二章 材料与方法

2．1 植物材料与实验设计

2．2 草莓果实的营养品质测定

2．3 草莓各器官总氮素含量测定

2．4 草莓叶片的光合作用测定

2．5 草莓叶片的叶绿素荧光参数测定

2．6 草莓叶片解剖学参数及相对叶绿素含量测定

2．7 草莓根系相关参数测定

2．8 数据统计与分析

第三章 结果与分析

3．1 光合速率及气孔导度对不同CO2浓度，氮素浓度及温度处理的响应

3．2 草莓根系生长对不同CO2，氮素及温度处理的响应

3．3 草莓植株氮素分配对不同CO2，氮素及温度处理的响应

3．4 草莓果实产量对不同CO2，氮素及温度处理的响应

3．5 草莓果实口感及健康相关成分对不同CO2，氮素及温度处理的响应

第四章 讨论

4．1 草莓叶片的光合速率和气孔导度对不同CO2，氮素及温度处理的响应

4．2 草莓根系生长对不同CO2，氮素及温度处理的响应

4．3 草莓植株氮素分配对不同CO2，氮素及温度处理的响应

4．4 草莓果实产量对不同CO2，氮素及温度处理的响应

4．5 草莓果实口感及健康相关成分对不同CO2，氮素及温度处理的响应

第五章 总结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文

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