苗期昼温效应对番茄幼苗生长和产量的影响

苗期昼温效应对番茄幼苗生长和产量的影响

0调苗期对番茄生长发育的影响苗期温度管理显著影响了幼苗物质积累，以及早芽分化和质量。一般来说,番茄幼苗从2叶1心期开始花芽分化,正常情况下每10d分化一穗花,60d的苗龄大约已经完成了3穗花的分化。所以,幼苗定植后,前3穗花的开花、坐果、产量等除与当时的环境条件有关外,更与苗期的温度管理密切相关。适温范围内,番茄生长发育主要受平均温度的影响,然而,平均温度一致时,昼夜温差对番茄的物质积累、形态特征(节间长度,特殊叶面积(specialleafarea))、花芽分化[7-8和产量形成都有显著影响。因此,研究苗期昼夜温差对番茄定植后产量的影响,并为番茄育苗的温度管理提供科学依据,都有着非常重要的意义。前人研究表明,在作物快速生长阶段,昼夜温差对株高的影响最显著。与昼夜逆温差(昼低夜高)相比,正昼夜温差可增加番茄、黄瓜、甜椒的节间长度。平均温度17℃时,9℃昼夜温差比4℃温差处理,番茄苗期物质积累和相对生长速率(relativegrowthrate)显著增加,这主要是由于LAR(leafarearatio)的降低,而不是由于NAR(netassimilationrate)的降低造成的。在平均温度一致时,适当减小昼夜温差,番茄总产量和平均单果质量增加;适当加大昼夜温差,座果率增加,果实成熟加快,前期产量增加,但平均单果质量降低。Papadopoulos研究认为,番茄成株期的昼夜温差与总产量显著负相关。昼夜温差对黄瓜、甜椒等蔬菜的前期产量和总产量也有很大影响。上述文献表明,对幼苗质量的评价大多以幼苗单株物质量为指标,难以反应对后期产量的影响;国外侧重于温差对定植后番茄产量和品质的影响。而有关育苗期间的温差对番茄花芽分化和后期的物质积累、产量和品质的影响,国内外均未见详细报道。本研究拟在平均温度一致情况下,设定3个不同昼夜温差处理,通过测定幼苗物质积累、观察花芽分化,以及定植后的开花、坐果和产量形成状况,明确苗期昼夜温差对番茄成株期生长发育的影响,以期为番茄育苗中温度的精准化管理提供科学依据。1材料和方法1.1不同夜温、湿度控制试验在山西省农业科学院蔬菜研究所进行。供试番茄为本单位选育的“晋番茄4号”,无限生长型,适宜露地和保护地栽培。共进行了2批试验。考虑到番茄正常生长的适宜平均温度为18~22℃,并且昼夜温差过大相应昼温偏高而夜温偏低)会对番茄造成极端温度的逆境伤害,为了研究昼夜温差(而不是逆境伤害)对番茄生长发育的影响,本试验设定平均温度20℃、昼夜温差0~12℃进行试验。试验1,2010年3月5日育苗,3月18日出苗,3月30日(2叶1心期)分苗于9cm×9cm营养钵中,4月2日选取生长一致的幼苗进行2个不同昼夜温差处理,即为0(昼温20℃,夜温20℃)和12℃(昼温26℃,夜温14℃),5月5日(处理33d)定植于露地,9月1日拉秧。试验2,2010年5月8日播种,5月19日出苗,5月30日(2叶1心期)分苗于9cm×9cm营养钵中,6月2日进行3个不同昼夜温差处理,即为0(昼温20℃,夜温20℃)、6(昼温23℃,夜温17℃)和12℃(昼温26℃,夜温14℃),7月4日(处理32d)定植于露地,10月15日拉秧。2批试验均采用青州市广裕农业有限公司生产的苗旺牌基质、128穴盘育苗。试验昼夜温差处理采用微电脑人工气候箱(SPX-250IC,上海博讯实业有限公司生产)进行温、湿度控制(温度波动范围为±1℃)。光周期为白天14h,夜间10h,光照为10000Lux,相对湿度为65%。每处理3次重复,每重复35株幼苗。期间每周浇灌1次荷兰营养液,1次清水。营养液配方(荷兰温室园艺研究所,1989)为硝酸钙质量浓度l216mg/L,硝酸铵质量浓度42.1mg/L,磷酸二氢钾质量浓度208mg/L,硫酸钾质量浓度393mg/L,硝酸钾质量浓度395mg/L,硫酸镁质量浓度466mg/L。环境数据(温度、湿度等)用HOBO(H08-007-02HOBO)测定,每10min自动记录一次。1.2树苗、花芽分化、无砂坐果的检测物质积累:处理28d中,每7d取幼苗9株(每重复3株,下同),清水洗去幼苗根部基质,105℃杀青15min,85℃烘至恒质量,用万分之一电子天平称质量。形态指标测定:处理28d中,每7d每处理取幼苗9株,用直尺测量株高,用游标卡尺测量茎粗,茎粗为子叶靠下的平行子叶和垂直子叶方向的茎粗平均值。壮苗指数计算:壮苗指数(%)=干质量×茎粗/株高×100。花芽分化:开始昼夜温差处理后,每周取9株幼苗的茎尖,卡诺固定液固定,按照山西省农科院生物中心细胞学实验室的方法进行染色、脱色、包埋、切片(Reichert:Jung牌)、镜检,记录形成花芽的数量。开花坐果:每1d(试验1)或2d(试验2)调查每株番茄前3个花序的现蕾数、开花数和坐果数。开花以花瓣展开45°角为准,坐果以果实直径3cm并且果实光泽度较好为准。采用Curveexpert1.3曲线模拟软件模拟每日开花、坐果数,逆推不同果穗、不同小花开花坐果时间。产量统计:采收期,每3~5d采收一次,用电子秤称质量,记录单株果实数量与质量。1.3数据计数试验数据用SPSS软件进行方差分析,Curveexpert1.3曲线模拟软件模拟,Excel软件作图。2结果与分析2.1温度对夜温的影响试验期间对试验1最后5d和试验2前18d的人工气候箱内昼夜温度进行了测定(见图1)。从图中结果计算可知,试验1中,0(昼温20℃,夜温20℃)和12℃(昼温26℃,夜温14℃)2个处理的实际控制昼夜温度分别为20.1和19.5、25.2和13.9℃,昼夜温差分别为0.7和11.3℃;试验2中0(昼温20℃,夜温20℃)、6(昼温23℃,夜温17℃)和12℃(昼温26℃,夜温14℃)3个处理的实际控制昼夜温度分别为:19.6和19.0、22.9和16.7、25.0和14.1℃,昼夜温差分别为0.6、6.2、10.9℃。温度控制基本达到试验要求。2.2不同夜光照对12夜发酵剂干物质量的影响由表1可知,随昼夜温差加大,番茄幼苗的单株干物质积累增加。试验1在处理21d、试验2在处理14d时,不同昼夜温差处理的单株干物质量开始出现显著差异。在处理28d时,12℃昼夜温差处理的单株干物质量比0℃处理(CK),在试验1、2中分别增加了48.77%和55.73%;6℃(试验2)比CK增加了26.20%。2.3高差处理的第1穗花第1、2展小球物理单元5的形成时间番茄花芽分化情况见表2。加大昼夜温差时,番茄花芽分化显著提前,但最后所形成的完整小花数显著减少。试验2中,12℃温差处理的第1穗花第1、2朵小花的形成时间分别为昼夜温差处理后10.8、17.4d,分别比CK平均提前2.3和1.2d,6℃温差处理同比提前0.5和1.3d。处理28d时(6片叶),12℃昼夜温差处理比CK所形成的小花数减少0.5~0.6个,减少了17.0%~18.2%,6℃昼夜温差处理比CK减少0.25个,减少8.1%。2.4试验2不同春末期葡萄对3穗花开花的影响由图2可知,番茄(前3穗花的)同期单株开花数随昼夜温差加大而增加,相应的开花时间随昼夜温差加大而提前。试验1中,12℃温差处理的第1穗花第1、2朵小花的开花时间分别为定植后13.8和15.7d,比CK提前1.7和2.7d,前3穗花开花时间平均比CK提前2.4d;试验2中,12和6℃昼夜温差处理第1穗花第1朵小花开花时间分别为定植后10.5和11.7d,分别比CK提前2.4和1.2d,第2朵小花同比提前2.7和2.2d;前3穗花的开花时间分别比对照平均提前2.2和1.3d。随昼夜温差加大,番茄前3穗花总现蕾数和开花数递减(表3)。其中,12℃昼夜温差处理的现蕾数、开花数分别比CK减少9.2%~19.7%、12.4%~23.3%;6℃昼夜温差处理同比减少9.2%和6.9%。2.5不同植物生长期树高对番茄前3穗果稳定性的影响由图3可知,随昼夜温差加大,番茄坐果时间提前。试验1中,12℃温差处理第2穗花第1、2果的坐果时间分别为定植后40.8、44.2d,比CK提前2.9和2.1d,前3穗果平均坐果时间比CK提前1.9d;试验2中,12、6℃温差处理的前3穗果的平均坐果时间分别比对照提前1.9和1.0d。随昼夜温差加大,番茄前3穗花的单株坐果数递减(表3);其中12℃昼夜温差处理比CK减少1.5%~29.3%,6℃处理同比减少13.8%。2.6采用日夜温差法对番茄产量和产量形成因素进行了影响3讨论3.1温度对花芽分化的影响温度对番茄生殖生长的影响主要表现在花芽分化、开花期和座果期的早晚上,最终影响产量的形成。有关花芽分化的研究表明,在适温范围内,昼夜温差相同时,平均温度越低,番茄花芽分化越晚,在昼温25℃、夜温20℃温差区花芽分化最早,昼温20℃、夜温l5℃温差区约推迟2~3d,昼温15℃、夜温10℃温差区花芽分化显著延迟。而本试验结果表明,平均温度相同时,随昼夜温差加大,番茄的花芽分化提前,但后期所形成的花蕾数减少(表2)。如12℃温差处理的、2朵小花的开花时间比0℃处理平均提前2.3和1.2d,花蕾数减少9.2%~19.7%。内在激素水平和营养状况对花芽分化早晚和质量起主导作用,温度、光照、水分、第1穗花第1CO2浓度等外界因子通过营养生长和激素水平来干预花芽的形成。试验中,加大昼夜温差,物质积累增加(表1),这在一定程度上促进了幼苗花芽分化的提前。同时,昼夜温差可以影响植株激素水平,加大昼夜温差,植物茎间赤霉素(GA和GA1)含量增加。因此,加大昼夜温差,番茄物质积累增加的同时GA1含量增加,二者共同促进了番茄幼苗的花芽分化。但是,花芽开始分化后,细胞代谢水平增高,有机物发生剧烈转变,消耗大量养分;加大昼夜温差(如12℃)促进了花芽分化的提前,随后很可能由于营养生长与生殖生长的竞争,优先进行花芽分化的材料(大温差),由于营养物质消耗过多而积累相对不足,不利于后期花芽进一步分化,导致最后形成的花芽数减少。3.2对番茄高产的影响通常衡量幼苗质量是以单株幼苗质量为指标。本试验中,12℃昼夜温差比CK单株干物质增加了48.77%~55.72%,这与Gent有关番茄昼夜温差的研究结果一致,但产量不仅没有增加反而大幅降低,12℃昼夜温差处理的成熟果产量比CK减少了14.3%~16.3%(6℃温差处理减少了7.6%)。这与通常所认为的壮苗获得高产看似相互矛盾。保持番茄营养生长与生殖生长的最佳平衡,是获得高产的关键因素之一。研究表明,在高温和大温差条件下,番茄的营养生长和生殖生长失去平衡,总产量下降。高温条件下,番茄生长发育加快,开花坐果提前,但随后由于同化物优先分配到果实中,造成营养生长和后分化的花及果实的同化物供应不足,甚至落花落果,致使总产量下降。Gent(2000)研究表明,大温差下,番茄提早成熟,单果质量减小;前期果实产量增加,但单株物质积累降低。所以,通过高温和大温差管理获得前期高产都是以牺牲营养生长为代价的。本试验中,苗期加大昼夜温差促进了花芽分化,使番茄幼苗较早地进入了生殖生长,可能破坏了营养生长与生殖生长的平衡,造成营养短缺,导致花芽分化数量减少、质量降低,后期单果质量降低。所以,加大昼夜温差促进花芽分化也是以牺牲营养生长为代价的。加大昼夜温差(如12℃)促进了花芽分化和物质积累,但由于破坏了营养生长与生殖生长的平衡,降低了前3穗果的产量。但温差过小(如0)不利于番茄干物质积累和后期的持续高产。所以,为了获得番茄高产,就得保证适宜的苗期昼夜温差。本试验中,6℃温差处理下,既可以比0温差处理增加番茄幼苗单株干物质量,又可以比12℃温差处理增加定植后番茄植株前3穗花开花数和坐果数、单株采收果实数,进而增加单果质量和产量。6℃温差是番茄幼苗物质积累和花芽分化以及后期产量形成的平衡点。4不同设施处理对成熟果数和整株产量的影响加大昼夜温差可使番茄幼苗的干物质量增加、花芽分化提前,但是,由于营养生长与生殖生长失去平衡,造成分化的花芽数、开花数、坐果数都减少,最后单株采收果实数和单果质量降低、前期产量极显著降低。温差过小时,不利于苗期物质积累和持续高产。平均温度20℃时,6℃左右的昼夜温差(昼温和夜温分别为23和17℃)是番茄幼苗物质积累和花芽分化以及后期产量形成的平衡点,有利于植株营养生长和产量形成。试验2的单株采收的成熟果实数比试验1大幅减少(表4),这主要是由于第2、3穗花坐果较晚(8月中旬,图3),太原地区气温逐渐下降,积温不足导致番茄果实生长发育速度减慢,到拉秧时未能完全成熟的原因。由表4可知,随苗期昼夜温差加大,成熟果和未成熟果的单株采收果实数、单果质量都显