基于Priva 系统的微型月季光合性能分析

兰 宇， 贺 正， 张 黎， 刘新伟

（1.宁夏大学 农学院，宁夏银川 750021；2. 银川爱必达园艺有限公司，宁夏银川 750021）

微型月季作为矮化种的现代月季因其植株矮小、花型紧凑、花朵美观、重瓣率高，被形象地称为钻石月季，深受人们喜爱[1]。微型月季近年来逐渐从国际市场传入国内市场。如何选育特定地区适栽微型月季及其栽培措施等已有较多研究，基于智能温室的微型月季栽培也有一些报道，但生产过程中依然存在资源利用不足的问题，尤其是氮肥使用往往高于植株正常需求，导致肥料利用率降低，环境污染，生产成本较高[2]。康红梅等[3]通过6 个氮素水平试验确定每株切花月季达到最佳品质的需氮量为110 mg。刘晨等[4]通过不同肥料元素配比发现，前期多施磷肥和氮肥，后期施钾肥可提高微型月季生长品质及观赏性状。智能温室中Priva 计算机软件系统及相关传感器可实现各种栽培参数的自动控制，实现水肥循环利用，能较大程度地提高水肥利用率。目前基于Priva 计算机系统的微型月季氮肥最佳用量研究较少，且有关研究多集中在株高、叶片数等指标[5]方面，对光合荧光性能影响的试验较少，而光合作用是植物产量和品质形成的基础，因此本试验基于Priva 计算机系统，设置5 个氮肥梯度来研究施氮量对微型月季光合荧光特性的影响，为智能温室微型月季生产中的最佳施氮量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点设在宁夏银川市兴庆区银川爱必达园艺有限公司文洛型智能温室。配备荷兰Priva 计算机软件系统，可实现水肥全封闭循环灌溉，达到绿色可持续节约型循环生产的目的。

1.2 试验设计

本试验品种为银川市常用盆栽微型月季品种小红帽（Massland），花色为红色。采取种苗机械采条、人工修剪，保留2～3 对叶。盆栽土壤基础肥力为w（有机质）=9.56 g/kg，pH=7.2，w（全氮）=0.59 g/kg，w（全磷）=0.43 g/kg，w（全钾）=18.44 g/kg，w（碱解氮）=29.85 g/kg，w（速效磷）=17.73 g/kg，w（速效钾）=86.32 g/kg。试验采用单因素随机区组方式，设置5个氮素水平，每处理30 盆90 株，每盆种3 株，总计450 株。施纯氮量梯度为 0（CK）、1.5、2.5、3.5、4.5 g/株，分别标记为 N1、N2、N3、N4、N5。施肥方式为水肥一体化，各处理在种植后10 d 第1 次浇水施氮肥，之后每天施氮肥1 次，平均分30 次施入。

1.3 指标测定

在微型月季盛花期每处理选取有代表性的植株10 株，用卷尺测定株高，游标卡尺测定茎粗，所有指标测定后用烘干法测定地上部干质量，每株上部第1 片成熟叶片相对叶绿素用SPAD-502 便携式叶绿素仪测定，光合和荧光参数测试同叶绿素。于天气晴朗日 10：00—12：00，采用 Li-6400（Li-Cor，USA）便携式气体交换系统光合仪，测定叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（T）r、气孔导度（G）s和胞间二氧化碳浓度（C）i。荧光指标测定选在09：00—10：00，先用荧光夹对叶片进行20 min 暗处理，通过FMS-2 型便携式荧光仪（USA Hansatech）测定叶片的初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、可变荧光（F）v，并计算光系统 2（PSⅡ）最大光化学效率（Fv/Fm）、光系统 2（PSⅡ）潜在光化学效率（Fv/F）o。

1.4 数据处理

采用Excel 2016 进行数据整理、SPSS 22.0 进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量下微型月季基础生长指标分析

株高、茎粗等指标可反映月季基本生长状况。如表1 所示，不同氮肥用量对微型月季生长有较大影响。不施氮处理N1的株高、茎粗、地上部干质量和叶绿素值显著低于各施氮处理。各指标随施氮量增加而增长，而 N5处理有所下降，但降幅较小。N3、N4处理下各生长指标无显著差异。茎粗在N3处理下达到最大值，较N1显著提高86.37%。株高、地上部干质量和叶绿素在N4处理下达到最大值，较对照分别显著提高44.00%、79.17%、68.12%，增幅较大。由表1可知，不施肥造成植株矮小，影响植株生长，施肥过量则造成生长能力出现下降趋势，所以适量施氮肥可提高微型月季的生长指标，提高叶绿素含量，从而为光合作用积累有机物提供基础，进而提高微型月季的干物质。综上，该试验条件下的最适施氮量为2.5～3.5 g/株。

表1 不同施氮量对微型月季基础生长指标的影响

2.2 不同施氮量下微型月季光合参数分析

由表2 可知，氮肥用量对微型月季光合气体交换参数的影响较大。净光合速率可反映作物同化有机物的强弱。净光合速率在N4处理下达到最高，N3、N4、N5处理下无显著性差异，N3、N4显著高于 N1、N2。N2处理净光合速率较N1显著提高104.15%。说明微型月季净光合速率在缺氮胁迫下受到较大抑制。施氮同时可显著提高月季成熟叶片蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度。蒸腾速率和气孔导度，N3处理较N5分别显著提高8.29%、23.08%，而胞间二氧化碳浓度在N3、N4、N5处理下无显著性差异。蒸腾速率和气孔导度在N3处理下达到最大，而胞间二氧化碳浓度在N4处理下达到最大。说明施氮提高了月季叶片蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度，从而提高净光合速率和同化有机物的能力。

表2 不同施氮量对微型月季光合指标的影响 μmol/（m2·s）

2.3 不同施氮量下微型月季荧光参数分析

如表3 所示，不同施氮量处理对月季各荧光参数的影响较大，不施氮处理的荧光参数显著低于各施氮处理。最小荧光可体现外部环境对作物叶片光系统伤害的强弱。在N4处理下达到最大，N3、N4、N5处理下变化较小，无显著性差异，分别较N1处理显著提高70.83%、79.17%、79.17%。最大荧光可体现荧光通过PSⅡ电子传递的状况，与最小荧光随施氮量的变化规律一致，N3、N4、N5处理分别较不施氮处理N1显著提高87.40%、94.45%、90.55%。Fv/Fm可反映PSⅡ的最大光合活性。Fv/Fm在N3处理下达到最大值，N3、N4、N5处理下无显著性差异，显著高于N1和N2处理。N3处理较N1和N2分别显著提高21.87%、20.00%。Fo/Fm代表了PSⅡ的热耗散量比率。Fo/Fm在 N3处理下达到最大值，N2、N4、N5处理无显著性差异。N3处理较N1显著提高40.19%。由表3 可知，施氮量为2.5～3.5 g/株，微型月季荧光参数达到最大值，可提高作物光合活性，提高净同化率。

表3 不同施氮量对微型月季荧光指标的影响

3 结论与讨论

3.1 讨论

3.1.1 氮素对微型月季生长的影响 氮素作为植物生长所需的重要元素，直接参于几种代谢酶和氨基酸的合成，在植物生长发育中起到重要作用[6-7]。康红梅等[3]研究表明，在每10 天施氮一次的情况下，营养液浓度从10 mg/株提高到140 mg/株，施氮肥可显著提高微型月季花枝长度、粗度和干质量等生长指标，当施肥量达到140 mg/株时这些指标显著降低。赵林萍等[8]研究认为，土壤施氮量从0.30 g/kg 提高到0.45 g/kg，月季茎粗和干质量等显著提高，当土壤氮素质量比达到0.6 g/kg 时茎粗和干质量出现降低的趋势。以上研究表明月季生长存在最佳施氮量，生产上因为不同地区、不同土壤条件月季生长存在差异，所以宁夏银川市微型月季最佳施氮量的探索具有一定意义，本试验结果表明该地区温室微型月季株高、茎粗、地上部干质量和叶绿素等生长指标在施氮量为2.5～3.5 g/株时达到最佳，超过和减少都出现下降趋势，尤以不施氮最为明显。

3.1.2 氮素对微型月季光合机制的影响 光合作用是作物积累有机物，形成产量的基础，氮肥与作物光合作用具有耦合作用[9]，在最适氮素用量下可使作物光合作用达到最佳，了解氮素对微型月季光合作用的影响，可为月季光合生理的研究提供理论依据。关于微型月季光合方面，张勇等[10]通过遮阴试验发现，微型月季的光合能力随遮阴程度的增加（全光照100%—全光照25%）表现出下降趋势，但综合光抑制等情况，认为全光照75%月季的光合作用效率及成花率和长势最佳。本试验通过施氮与光合作用的关系，找出微型月季光合作用最佳施氮量为2.5～3.5 g/株，此用量下微型月季的光合参数（蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度）达到最大值，从而提高净光合速率，有利于提高同化有机物的能力，进而提高月季品质与产量。

3.1.3 氮素对微型月季荧光机制的影响 由于叶绿素荧光包含较多光合变化信息，荧光参数可进一步研究作物光合作用，可以反映植物叶片在光合作用下光系统对光能的吸收、传递、耗散及分配[11]。在不同施氮量条件下，通过分析作物叶绿素荧光特性的变化，可研究植物生长发育及受氮素胁迫的生理机制。本试验表明，Fo和Fm在施氮量为2.5 g/株时达到最大值，Fv/Fm、Fv/Fo在施氮量为3.5 g/株时达到最大值。过高或过低都会影响叶片光系统2 PSⅡ活性，造成荧光参数下降，导致光合作用降低。

3.2 结论

本试验通过微型月季生长指标、光合指标和荧光指标相互印证，表明在基于Priva 系统的智能温室条件下，微型月季最佳生长发育的施氮量为2.5～3.5 g/株。在最佳处理下干物质为2.58 g/株，净光合速率为7.42 μmol（/m·2s），最大光化学效率为0.78。