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番茄是喜温植物,是我国冬春设施栽培的主要蔬菜之一,生长过程对温度反应敏感,在深冬和早春生产中,低温胁迫成为限制番茄高产高效栽培的一个关键因子。因此研究番茄受低温胁迫的温度指标和找出其适宜的气候空间显得尤为重要。本项目来源于国家自然科学基金项目“番茄叶片低温胁迫气象指标的气候空间列线研究”。由于传统的农业气象学三基点温度理论是将气温与植物体温同等看待,且不考虑辐射、风因素影响,不科学。本文采用德国Walz公司生产的调制式荧光仪Mini-PAM、CID公司生产的热点偶测温仪及拓普瑞触控数据记录仪,并采用Logistic模拟分析方法对数据进行分析,确定低温胁迫叶片体温指标,在此胁迫下,画出辐射、风及温度复合指标下的番茄温度列线,找出番茄适宜生存的气候空间下限。主要研究结果如下: (1)室外试验观测发现,叶温不等于气温,气温作为植物的体温不准确。在风和辐射的影响下,叶温和气温关系复杂。一天内,叶温有时高于气温,有时低于气温。00-06时叶温低于气温;12时夜温高于(或等于)气温;18时夜温高于气温。 (2)在不同温度,不同处理时长的低温环境影响下,1-4℃温度处理7d,番茄实际量子产量 Y(Ⅱ)值的变化,呈现倒着的“L”形曲线,且随时间增加而降低,初期迅速下降然后缓慢下降的规律。最大量子产量Fv/Fm,1℃处理下,Fv/Fm下降迅速,胁迫4d最大量子产量Fv/Fm就降到50%。2-4℃处理下,Fv/Fm下降趋势缓慢,但在低温处理6d后最大量子产量Fv/Fm均降到50%。即呈现降低趋势,且温度越低下降越快。 (3) Y(Ⅱ)实际量子产量和最大量子产量Fv/Fm均表现为下降趋势,使用Logistic生长曲线模拟,都呈现“S”型曲线。即初期降低速度慢,然后加快,处理一段时间又变慢的规律。 (4) NPQ在1℃这个较低的低温胁迫下,番茄的NPQ值均小于其他温度处理的,到7d处理时几乎达到0,这说明低温胁迫下番茄叶片受到严重的损伤,失去了自我保护的能力,植株死亡。也说明了番茄对于低温的协调机制不强。2-3℃温度处理下,处理初期都是先上升而后逐渐降低,到7d时趋近于0,而4-5℃温度处理下,处理初期都是先下降而后上升,待达到一定的时间后又下降的趋势。 (5)在无风条件下,结合气温和辐射平衡数据,画出4度叶温下的列线,这个界线是番茄气候空间的下限,在该列线上面是适宜的气候空间,以下则死亡,即随吸收辐射增加,所需要的气温减少。这与Gates的气候空间图解下限列线规律一致。 (6)番茄适宜生存的复合指标的确定:将不同温度,辐射平衡下番茄受胁迫的区域范围与室内番茄叶绿素荧光实际量子产量 Y(Ⅱ)模拟的T50结果结合,分析得出:当辐射平衡值在0-200 W/m2这个范围内,温度1℃情况下,极短的时间,番茄植株就会死亡;2℃的温度下,辐射平衡值在0-100 W/m2时,不到1d的时间内,就对番茄造成低温危害;3℃、4℃情况下,辐射平衡值为0 W/m2时,需要持续这样的低温3d,6d以上才会导致番茄植株受害,死亡。在温度为5℃,辐射平衡在0-1000W/m2范围内,持续9d以上的时间,番茄有可能会受损害。