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关于CO2加富对植物的影响已成为近年研究的热点,报道涉及分子、细胞、物种、群落以及生态系统等各个方面。大部分研究表明,CO2加富促进了植物的生长和发育。然而,与其他植物相比,观赏植物的相关研究则非常有限。因此,本研究以C3植物非洲菊和CAM植物蝴蝶兰两种不同类型的花卉植物为材料,探讨CO2加富对它们的光合及生长发育的影响,为CO2加富技术在花卉产业设施生产中的应用提供理论参考和技术指导。 一、以开顶式塑料温室为试验设施,以大气CO2浓度(~400μmol mol-1)为对照(CK),研究全天(T1,7:00-19:00)和半天(T2,7:00-12:00) CO2加富(800±50μmol mol-1)对非洲菊光合作用和生长的影响。结果表明,在CO2加富条件下,在整个试验过程中,全天CO2加富(T1)和半天CO2加富(T2)非洲菊叶片的净光合速率分别平均增加52±17%和66±8%。在短期处理中,T1的光合速率增加高于T2,在试验的中后期(30-150d),T2的净光合速率显著高于T1; CO2加富显著促进了叶片可溶性糖、淀粉和叶绿素等光合产物的积累,但降低了可溶性蛋白的含量;生物量的测定表明,在试验末期(150d),T1和T2的干重分别增加40±9%和32±6%; CO2加富提升了非洲菊花朵的质量和产量,比如说增大花径、增加花朵数目和花序长度、促进了花瓣花色素苷含量的积累、延长了切花的瓶插寿命。虽然全天CO2加富与半天CO2加富在统计学上并没有显著差异,但半天CO2加富在实际生产中减少了CO2的用量,更利于成本的节约。 二、本文在大气CO2浓度(A:approximately400μmol mol-1)和CO2加富(E:800±50μmol mol-1)条件下,研究氮水平(L:6mM;H:12mM)对蝴蝶兰光合作用、生理生化及叶片结构的影响。蝴蝶兰叶片CO2吸收速率的日变化测定表明,蝴蝶兰叶片的净CO2吸收速率在22:00达到最大值约5.5μmol CO2·m-2·s-1,呈现典型的CAM植物特性。在CO2与N互作条件下,CAM植物蝴蝶兰的具体响应为:(1)光合方面:CO2加富显著提高蝴蝶兰夜间的CO2吸收速率和可滴定酸的积累,在整个试验期间LE和HE分别平均增加了71%,82%和28%,35%;而且在试验末期,HE显著大于LE。同时,CO2加富促进了蝴蝶兰叶片光合电子传递,LE和HE的光合量子产额分别增加12%和14%(240d),但降低了非光化学淬灭。(2)生理生化:CO2加富显著促进了蝴蝶兰叶片中可溶性糖和淀粉含量的积累,但随着试验处理时间的延长,LE的促进作用有所降低,HE则缓解了这一现象;CO2加富对蝴蝶兰叶片中叶绿素、蛋白质和N含量的影响因N水平的不同而有所差异,随着试验的进行,LE蝴蝶兰叶片中叶绿素、蛋白质和N含量有所下降,而HE则没有显著变化。(3)光合酶系统:CO2与N互作显著增加了蝴蝶兰叶片Rubisco、PEPcase和PPDK活性,在试验末期(240d),HE比LE分别增加27%、18%和13%。(4)叶片结构:CO2加富增加了蝴蝶兰叶片的厚度,LE和HE分别增加6%和8%;超微结构的观察表明,CO2加富增加了叶绿体内淀粉粒的个数,LE和HE都增加~60%,从而使LE和HE叶绿体的面积分别增加19%和11%。(5)生长:CO2加富促进了蝴蝶兰的生长,但不同N水平有显著差异,在试验240天,LE的干重比LA增加20%,HE的干重比HA增加31%。(6)开花:CO2加富提前了蝴蝶兰的花期,LE和HE分别比对照提前8.4天和4天;同时,CO2加富增加了蝴蝶兰的花朵数目、增大了花朵、增粗了花梗粗度、增加了花朵花色素苷含量的积累,显著提高了蝴蝶兰的观赏品质。氮素水平对蝴蝶兰开花品质的影响较小。以上数据表明,在蝴蝶兰的工业化生产中,增加CO2浓度的同时,提高N肥的供给是非常必要的。 本文首次进行了CO2加富对不同类型花卉植物的影响研究。不但为C3植物非洲菊的生产探索了一种具有重要经济意义的提高品质的方法,也为CAM植物蝴蝶兰观赏品质的提高提供了一种新的栽培方法。