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甜瓜(Cucumis melo L.)对根际气体环境变化的响应非常敏感。根际气体主要由O2和CO2组成,土壤通气不良而导致植株根际O2不足和CO2富集是影响其产量和品质形成的主要因素之一。因此,在生产上如何调控根际气体环境变化、提高甜瓜产量和品质具有十分重要的意义。目前,有关根际低O2对一些植物生长发育、产量、根系营养吸收吸的研究已较深入,但有关根际CO2富集对甜瓜营养生长期碳氮代谢变化规律的系统研究目前少有报道。本试验采用薄皮甜瓜品种‘彩虹7号’作为试材,通过气雾栽培,利用本课题组研制的根际CO2自动控制系统对薄皮甜瓜幼苗进行1000μL·L-1和5000μL·L-1两个不同浓度的根际CO2处理(对照处理浓度为380μL·L-1),研究不同浓度的根际CO2对薄皮甜瓜幼苗生长发育、叶片光合作用、糖代谢、氮吸收代谢、碳氮含量与积累以及C/N比的影响。探讨了根际CO2富集影响薄皮甜瓜营养生长及碳、氮平衡的相关生理因素。为进一步研究其相关机制奠定了基础,同时也为生产上设施栽培方式的改进提供了理论依据。主要研究结果如下:1.长期1000μL·L-1或5000μL·L-1根际CO2处理显著抑制了薄皮甜瓜幼苗的生长发育和植株各部分生物量的积累。具体表现为1000μL·L-11 CO2处理第15 d时薄皮甜瓜株高、茎粗和地上部、地下部的鲜重与干重较对照比均显著下降。处理第5 d时,5000μL·L-1 CO2处理的薄皮甜瓜株高、茎粗、地下部鲜重和干重显著降低,而地上部鲜重和干重在处理第10 d时已经较对照相比显著下降,5000μL·L-11 CO2处理对甜瓜生长发育的抑制程度大于1000μL·L-11 CO2处理。2.1000μL·L-1和5000μL·L-1根际CO2处理显著影响了叶片叶绿素含量、光合作用和光合产物积累。随着处理时间的延长叶片中的叶绿素含量(叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b))、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)和气孔导度(Gs)均显著下降,但气孔限制值(Ls)增高,且5000μL·L-11 CO2处理的影响最大。1000μL·L-1和5000μL·L-1根际CO2处理分别在处理第15 d、第10 d时显著降低了甜瓜根系伤流量和伤流液中可溶性总糖含量,根际CO2浓度越高,根系伤流量和伤流液中可溶性总糖含量降低幅度越大。1000μL·L-1和5000μL·L-1根际CO2处理造成薄皮甜瓜叶片中果糖、葡萄糖和蔗糖含量均先增高后下降。3.1000μL·L-1和5000μL·L-1根际CO2处理薄皮甜瓜叶片中蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性分别在处理第10 d、第5 d时较对照相比显著升高。1000μL·L-11 CO2处理的叶片蔗糖合成酶(SS)活性较对照比变化趋势基本相同,处理之间差异不明显。而5000μL·L-11 CO2处理的叶片SS活性先增后降,处理15 d时显著低于对照。根际CO2富集导致叶片的转化酶(AI、NI)活性均呈先降低后升高变化趋势。4.1000μL·L-11 CO2处理薄皮甜瓜叶片中NH4+-N和NO3--N含量、硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性逐渐升高并且较对照比差异较小。而5000μL·L-11 CO2处理NH4+-N和NO3--N含量、NR、GS、GOGAT和GDH活性均表现为先升高后下降,处理第5 d时均显著高于对照,随着处理时间的延长叶片的氮吸收代谢均受到了显著抑制。1000μL·L-1和5000μL·L-1根际CO2处理显著降低了叶片中可溶性蛋白质含量,且5000μL·L-11 CO2处理下降幅度较大。5.1000μL·L-1和5000μL·L-1根际CO2处理均显著降低了薄皮甜瓜根、茎和叶片的碳、氮积累量。碳氮代谢的协调程度可以通过碳氮比(C/N)直观反映。根系中的C/N比呈逐渐下降的变化趋势,而叶片中的C/N比与根系相反,其比值逐渐升高。6.1000μL·L-1和5000μL·L-1根际CO2处理甜瓜根系的碳含量呈先升高后下降最后趋于稳定的变化趋势。处理第5 d时,1000μL·L-1和5000μL·L-1根际CO2处理均显著提高了根系的碳含量,处理结束时各处理之间的差异不显著。5000μL·L-11 CO2处理甜瓜根系的氮含量较对照比先增后降,而1000μL·L-11 CO2处理甜瓜根系的氮含量呈不断升高的变化趋势。5000μL·L-11 CO2处理甜瓜叶片的碳含量处理第5 d时显著低于对照,而1000μL·L-11 CO2处理叶片的碳含量与对照比差异不显著。随着处理时间的延长各处理的碳含量之间差异均不显著。处理第10 d时,1000μL·L-1和5000μL·L-1根际CO2处理的薄皮甜瓜叶片的氮含量均显著低于对照。