生态与土壤管理岗位

李心风 苏一凡 高振 杜远鹏

  摘要：以一年生‘巨峰’葡萄苗为试材，在高湿90 % 下设置不同温度处理5 h （T1：30 ℃； T2：35 ℃； T3：40 ℃），以常温常湿25 ℃、60% RH为对照，结果表明，高湿胁迫下随着温度的升高MDA、 H2O2含量逐渐增加。叶片Fm、Fv/Fm、PI Inst、PI abs、TRo/CSm 、ABS/CSm和ETo/CSm逐渐降低；Fo、φDo和DIo/CSm逐渐升高，以T2、T3处理下较对照差异达显著水平。且T3处理下OJIP曲线的I-P相的荧光值下降明显。高湿胁迫下随着温度的升高叶片荧光猝灭系数Y(Ⅰ)、Y(Ⅱ)，ETR(Ⅰ)、ETR(Ⅱ)和qP逐渐降低；调节性非光化学淬灭的量子产量Y(ND)、Y (NPQ)，非光化学猝灭 NPQ 数值逐渐上升，T3处理的Y(Ⅰ)、Y(Ⅱ)较对照降低了35.06%、52.38%， ETR(Ⅰ)、ETR(Ⅱ) 分别降低了35.15%、49.95%。快速光曲线拟合参数rETRm、Ik随着温度的升高均显著下降。综上所述，短期内30℃、90% RH的高温高湿胁迫对葡萄叶片的伤害不大，但温度提升到35℃、40℃对光合系统的光能捕获、吸收、传递及强光耐受能力的影响较大，40℃、90% RH处理下光反应中心供体侧和受体侧都发生了严重的光抑制，且PSⅡ的损伤要大于PSⅠ。但短期高温高湿下葡萄能够启动保护性的调节机制如热耗散等消耗多余的光能。

  关键词：葡萄；高温高湿；叶绿素荧光

  前言

  葡萄属于喜温性主栽经济果树之一，新梢生长、开花结果适宜的气温为20-30℃，湿度最适为50~70%。我国大陆季风气候雨热同季，且随着设施栽培面积的不断扩大，高温高湿复合胁迫已成为我国葡萄栽培生产面临的主要生态逆境之一。本文以‘巨峰’葡萄为试材，利用叶绿素荧光测定分析技术，探讨高温高湿胁迫下不同空气温度对葡萄叶片PSⅠ与PSⅡ活性的影响，为葡萄的种植管理提供依据。

  1 材料与方法

  1.1 试验材料与处理

  以一年生‘巨峰’葡萄为试材，种植所用双色盆直径17 cm、高15 cm，栽培基质按蛭石：草炭：牛粪：蚯蚓土=1：1：1：1的比例进行混合，放置于山东农业大学园艺实验站日光温室培养，待植株长至8-10片完全叶时进行试验处理。选取长势一致的葡萄植株转移至人工气候箱（型号GZX-500A，济南科益试验设备有限公司），光照强度设定为1000(±100) μmol·m-2·s-1。温湿度共设置三个处理，T1：30℃、90% RH； T2：35 ℃、90 % RH； T3：40 ℃、90%RH，以常温常湿25 ℃、60% RH为对照，处理时间为5 h，每个处理共设置5次生物学重复，其他管理条件均一致。同时安装温湿度监测器（LUGE，L92-1）实时检测。

  1.2 测定指标

  参照《植物生理学实验指导》[17]，采用硫代巴比妥酸显色法测定丙二醛（MDA）含量，硫酸钛显色法测定H2O2含量；测定相应荧光参数指标。

  1.3 数据处理

  试验数据采用Excel 2016和SPSS软件进行统计和差异显著性分析，p＜0.05表示差异显著，用Excel 2016和Origin 2018软件进行作图。

  2 结果与分析

  2.1 高湿胁迫下不同空气温度对葡萄叶片丙二醛、H2O2含量的影响

  由图 1 可见，在高湿胁迫下，随着高温的加剧，叶片中的丙二醛（MDA）、H2O2含量显著增加。其中T1与T2处理的MDA 含量较CK提升31.34%、44.44%；T3时 MDA 含量最高，比 CK 处理高 66.94%； T1 、T2、T3处理下H2O2的含量分别为 CK的1.46倍、1.79倍和 2.40倍，但T1、T2处理间差异不显著。

  2.2 高湿胁迫下不同空气温度对葡萄叶片快速叶绿素荧光动力学曲线及其参数的影响

  由图2可见，CK快速荧光动力学曲线(OJIP)上O-P的荧光值为379.375-2139.125， T1、T2、T3处理分别为391.88-2093.13，395.43-1966.71，396.25-1640.00，即高温条件下P点最大荧光值（Fm）较CK处理逐渐下降，O点初始荧光值（Fo）变化趋势相反。此外，T3处理下K-J、I-P相的荧光值下降最为明显，已经严重丧失了OJIP曲线的典型特征。

  Fv/Fm、 PI Inst和PI abs能反映了叶片的性能指数，由图3可见，随着环境温度的升高，葡萄叶片Fv/Fm、PIInst、PIabs逐渐降低，以T2、T3处理下较CK差异显著。φDo是用于热耗散的量子比率，随着环境温度的升高逐渐上升；T1、T2、T3处理分别较CK提升6.77%、14.44%、36.31%。

  从表1中可以看出，单位面积捕获（TRo/CSm）、吸收的光能（ABS/CSm）及单位面积用于电子传递的能力（ETo/CSm）随着温度的升高降低，用于热耗散的能量（DIo/CSm）逐渐升高。但T1较CK无显著差异，而T3处理TRo/CSm 、ABS/CSm、ETo/CSm较CK分别显著降低了26.08%、20.85%、20.50%，DIo/CSm升高了12.08%。

  2.3 高湿胁迫下不同空气温度对葡萄叶片荧光淬灭的影响

  从表2可知，高温高湿胁迫对PSⅠ、PSII都有显著性的影响，温度从低到高，其光下最大光化学效率Y(Ⅰ)、 Y(Ⅱ)，电子传递速率ETR(Ⅰ)、ETR(Ⅱ)及光化学荧光淬灭系数（qP）逐渐降低，调节性非光化学淬灭的量子产量Y(ND)、Y (NPQ)，非光化学猝灭 NPQ 数值逐渐上升；非调节性非光化学淬灭的量子产量Y(NA)、Y(NO) 无显著差异。其中T3处理的Y（Ⅰ）、 Y（Ⅱ）分别较CK降低了35.06%、52.38%；ETR(Ⅰ)、ETR(Ⅱ)分别降低了35.15%、49.95%。

  2.4 高湿胁迫下不同空气温度对葡萄叶片快速光曲线拟合参数的影响

  在该研究中，通过植物光合作用的另一个有力新技术快速光曲线显示（表3），高温高湿胁迫下的葡萄叶片最大潜在电子传递速率（rETRmax）和半饱和光强（Ik）均呈下降趋势，其中T3处理的PSⅠ、PSⅡ的最大潜在电子传递速率（rETRmax）分别降低了45.53%、55.54%。但T1、T2处理PSⅡ快速光曲线的初始斜率（α）较CK降低不显著，T3处理较CK降低了31.17%。这说明短期30℃、35℃高温胁迫对葡萄叶片的捕光系统未造成伤害，而是降低了电子传递能力和叶片对强光的耐受能力，进而造成植物光合能力下降。

  3 结论

  短期30℃，90%RH的高温高湿胁迫对植株的光系统影响不大，但短期40℃的高温高湿使OJIP曲线丧失的原有的典型形态，对光系统造成的破坏。