根系温度对蕃茄的影响_
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BU LL ET IN O F BOT A NI CAL RESEARCH第16卷第1期1996年1月Vol.16No.1Jan.,1996根系温度对蕃茄的影响(Ñ))))根温对蕃茄生长的影响冯玉龙刘恩举张宝友¹INFLUENCE OF TEMPERATURE OF ROOT SYSTEM O NTOMATO(Ñ))))INFLUENCE O F ROOT TEMPERATUREO N GROWTH O F TOMATOFeng Yu-long Liu En-ju Zhang Bao-you1摘要2 30e根温时蕃茄干物质积累和叶面积增长速率最大。
根温升高或降低蕃茄生长减慢,高根温对其危害最大,且对根的伤害重于地上部。
根温对叶片生长的影响与压力势关系不大,而与其弹性模量直接相关。
30e根温时根系总吸收面积增加最快,25e根温时根系活性吸收面积增加最快,40e根温时最慢。
25e根温时单位重根吸收面积最低,40e根温时最大。
低根温时根的活性吸收面积百分比变大,根系所占比重变大,根系生长受根温影响相对较小,蕃茄通过功能补偿作用对不良根温做出了适应性反应。
关键词蕃茄,根温,生长,适应温度是一非常重要的生态因子,与其它生态因子不同,温度直接影响到植物地上、地下部。
自然条件下,根冠所经历的温度不同,根系内部温度也不一样。
气温的生态生理功能受到普遍的重视,积累了大量的资料,但对根系温度的研究相对较少。
然而,植物的生长发育可能对根温更为敏感,这在前文已有了较详细的讨论13、42。
根温影响植物的生长模式、地上、地下部干物质积累和根冠比。
根温对植物地上部生长发育的影响是一重要的农林业问题。
随着科技的进步,对地温的控制也成为可能132。
因此,人们越来越需要了解根温对植物生长发育的影响及其生理机制。
为此,我们在人工控制条件下研究了不同根温对蕃茄的影响。
1、材料和方法1.1植物材料及其培养¹本文作者单位:黑龙江,哈尔滨,东北林业大学(Northeast Forestry Universi ty,Harbi n150040,Hei longjiang) 1995年2月收到本文134植物研究16卷植物材料为中国农业科学院培育的75-90蕃茄(Lycopersicon esculentum)品种。
种子发芽、幼苗培养及根温处理均在生长箱(Conviron,Canada)中进行。
程序控制为:08:00,气温25e,空气湿度60%,光强250L molm-2s-1;20:00,气温20e,湿度80%,无光。
种子萌发后第十一天选大小一致的幼苗移植到埃塔蕃茄培养液中112,第二十五天换一次培养液,第三十二天08:00更换培养液,进行5天的不同根温处理。
1.2根温处理采用自制的控温系统控制根温,在保温瓶中以电热线做加热系统,以循环水做冷却系统,用自动温度控制仪控制根系温度恒定。
所用温度为15、20、25、30、35、40e。
1.3实验方法烘干法测干重,TTC法测根系活力172,亚甲基兰法测根系吸收面积162,叶面积仪(LI-3000)测叶面积,植物水势测定仪(Model-3005Press Bomb,USA)测叶片水势,PV技术求得叶片弹性模量122。
2、实验结果与结果分析2.1根温对蕃茄干物质积累的影响根温对干物质积累速率有显著的影响,根温为30e时,蕃茄生长最快,地上部、地下部及总干物质积累速率分别是7.488、1.724和9.215毫克株-1小时-1,根温降低或升高时,三者均降低(图1)。
根温为15e时,地上部、地下部及总干物质积累速率分别是30e根温时的39.95%、60.01%和43.06%。
根温为40e时,地上部、地下部及总干物质积累速率分别是30e根温时31.86%、4.10%和26.70%,根系生长几乎停止。
#)#总干物质积累速率O)O地上部干物质积累速率@)@根部干物质积累速率图1根温对蕃茄干物质积累速率的影响根温也影响到根/冠比,根、冠部干物质含量(表1)。
30e 根温时,根部干物质含量最低,25e 根温时,根部干物质含量次之,其它根温时,根部干物质含量相差不大,均为百分之七点几。
40e 根温时,地上部干物质含量最高,随根温降低,地上部干物质含量也降低,25e 根温时最低,根温再降低时,地上部干物质含量上升。
蕃茄地上、地下部干物质含量随根温的变化规律不同,因此,以鲜重、干重为基础时,根冠比不同。
以鲜重为基础时,30e 根温时根/冠比最大,根温高于或低于30e 时,根/冠比均降低,40e 根温时最低。
以干重为基础时,25e 根温时,根/冠比最大。
15、20和30e 根温时,根/冠比相差不大,稍低于25e 根温时的值。
35、40e 根温时,根/冠比最低。
表1根温对干物质含量及根/冠比的影响根温(e )根/冠比(干重)根/冠比(鲜重)地上部干物质含量(%)根干物质含量(%)150.17760.22799.527.42200.19610.23078.677.37250.21480.24727.94 6.90300.18510.318410.03 5.83350.12680.181910.307.18400.11910.170010.627.48低根温时,根/冠比大,这可以说成是植物的一种适应性反应,也可以说成是低根温造成的一种必然结果。
低根温影响了根系对水和矿质的吸收,使植物处于胁迫状态,根系可以优先利用有限的水、肥,使其受到的影响要远小于地上部,这可以图1看出。
25、20、15e 根温时,根部干物质积累速率分别是30e 根温时的90.1%、65.1%、61.1%;而地上部干物质积累速率分别是30e 根温时的42.9%、42.5%、39.0%。
高根温时,根/冠比低,是根系直接受害的结果。
高根温可使某些酶活性降低,影响水肥吸收。
高根温也可能直接抑制与根生长有关的酶而抑制根生长。
高根温也可能使根呼吸消耗增多,根生长可利用底物不足,生长减慢。
高根温时,根系活力低,40e 根温时最低,甚至完全丧失活力(此结果未列出)。
35、40e 根温时,根部干物质积累速率分别是30e 根温时的32.0%、41.0%;而地上部干物质积累速率分别是30e 根温时44.5%、31.9%(图1),可见,根系受高根温的影响更大。
我们给出的根/冠比并不能完全代表其对根温的反应,因为在做5天根温处理之前,已在相同的条件下(25/20e )培养了32天,植株已具有了相同的根/冠比。
我们把不同根温处理期间地下部与地上部干物质积累速率之比做为根/冠比,此值可能更真实地反应了根温对根/冠比的影响。
从表2可以看出,根/冠比的理论值变幅更大,低根温时根/冠比高。
高根1351期 冯玉龙等:根系温度对蕃茄的影响(Ñ))))根温对蕃茄生长的影响136植物研究16卷温时根/冠比低的趋势也看得更明显。
表2不同根温下蕃茄根/冠比的理论值根温(e)152025303540根/冠比(地下、地上部干物质积累速率之比)0.3600.3520.4830.2300.1650.029根温过高对蕃茄的危害更大,根部受害大于地上部。
40e根温处理的第三天,根系变成土红色,短小且粘在一起,叶片变黄、萎蔫、脱落,第五天即有一株表现出死亡特征。
2.2根温对根系吸收面积及其活力的影响不同根温时,我们测定了单位重根的吸收面积、活性吸收部位百分比和根系吸收面积增加速率(见图2、图3)。
根温为25e时,单位重根的吸收面积最低,根温升高时、单位重根吸收面积增大,40e根温时最大;根温降低时,单位重根的吸收面积也增大,但变化不明显(图2)。
25e根温时,根的活性吸收部位百分比最大,20、15e根温时根活性吸收部位百分比变大,根温升高时,活性吸收部位百分比减小,40e根温时最低。
在不良根温条件下,单位重根的吸收面积变大,低根温时,根的活性吸收部位百分比变大。
可见,蕃茄通过功能补偿作用对不良根温做出了适应性反应,以减小不良根温对植物的危害。
图2根温对蕃茄单位重根吸收面积的影响根温为30e 时,根总吸收面积增加最快,40e 根温时最慢,25、20、15e 根温时,根总吸收面积增加速率变化不大。
25e 根温时根系活性吸收面积增加速率最大,40e 根温时最小。
我们也同时测定了根系活力,发现根温为25、30e 时,根系活力相似,且最大,40e 根温时根系活力最低,很弱或完全丧失活力。
图3 根温对蕃茄根系吸收面积增加速率及活性吸收部位百分比影响2.3 根温对蕃茄叶片压力势和弹性模量的影响照光前叶片的压力势在25e 根温时最大,为0.591MPa,其次为20e 根温时的0.410MPa,15e 根温时,压力势最低,为0.348MPa(表3)。
叶片弹性模量在30e 根温时最低,为4.20MPa,其次为35e 根温时的8.96M Pa,低根温时,叶片弹性模量增大,15e 根温时最大,为39.84M Pa 。
表3根温对蕃茄叶片生长速率和光照前压力势和弹性模量的影响根温(e )152025303540叶片生长速率(厘米2#株-1#小时-10.280.320.350.700.430.31压力势(M pa)0.3480.4100.5910.3870.3700.359弹性模量(M pa)39.8431.179.61 4.208.9611.092.4 根温对蕃茄叶片生长速率的影响30e 根温时叶片生长最快,为0.70厘米2#株-1小时-1,根温升高或降低时叶片生长都减慢(表3)。
15e 根温时为0.28厘米2株-1小时-1,仅为30e 根温时的40%。
40e 根温时为0.31厘米2株-1小时-1,是30e 根温时的44%。
1371期 冯玉龙等:根系温度对蕃茄的影响(Ñ))))根温对蕃茄生长的影响138植物研究16卷叶片是植物的主要光合器官,叶片大小(多少)对光合产物的积累有重要的影响152。
人们早就注意到了根温对叶片生长的影响,发现叶片生长对根温最为敏感132。
本试验的结果排除了文献中所报导的根温通过对叶片生长区温度的影响而影响叶片生长的观点,因在各种根温处理时,蕃茄叶温与环境温度最多相差0.5e,这不大可能改变叶片的生长速率。
比较根温对叶片压力势(W p)和生长速率的影响(表3),可以看出,二者随根温的变化趋势并不一致。
我们认为虽然不能象Burstrom18,92那样得出压力势不影响叶片生长的结论,但至少可以认为此时压力势不是控制叶片生长的主要因素。
从根温对叶片弹性模量(E)的影响可以看出E在控制叶片生长上起主导作用(表3)。
30e根温时E最低,15e根温时E最高,根温对E的影响与对叶片生长的影响基本一致。
E 是叶片生长所遇阻力的一部分,E越大,细胞壁的扩展性(<)越小,阻力就越大,叶片生长就越慢。