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叶面肥对干旱地区‘烟富3号’苹果植株生长及光合特性的影响

2024-11-07李宇董媛媛李诗美梁国平边志远陈佰鸿毛娟

经济林研究 2024年3期

关键词:苹果;叶面肥;植株生长;光合特性

中图分类号:S663.1 文献标志码:A 文章编号:1003—8981(2024)03—0045—13

苹果Malus domestica L. 是世界上有重要经济价值的水果,也是我国种植面积和产量均位居前列的水果之一。黄土高原位于干旱半干旱地区,是7个苹果最佳生长区域之一,是中国主要的苹果生产区[1]。甘肃省庆阳市属西北黄土高原苹果优势区,资源禀赋独特,地理优势明显,核心竞争力突出,优质苹果生产所必需的7项主要生态指标和6 项辅助指标全部达标,是中国优质红富士苹果最佳适生区[2]。近年来,庆阳苹果产业以发展‘2001 富士’‘长富2 号’‘长富6 号’‘烟富3 号’‘烟富6号’‘红将军’等晚熟品种为主,适当发展‘嘎拉优系’‘元帅优系’‘华冠’‘早熟嘎富’等早、中熟品种为辅[3]。

施肥是果树产量和品质影响关键的因素之一。施肥方式包括土壤根施和叶面喷施。叶面肥,即叶肥、叶面营养液,是施用于叶面的肥料,其所含营养成分高,便于植物吸收利用,且对环境无害,可以更好地促进植株生长,从而达到提高产量与改善品质的目的,已被广泛应用于现代农林业生产中[4]。叶面施肥可改善作物的新陈代谢、品质和产量[5],有研究发现,叶面施肥也是改善树体营养、促进果实品质形成的有效施肥方式[6],植物从外界获取营养物质主要通过根系和叶片,当作物根系因为某种因素无法吸收养分时,就需要通过叶面喷施养分给叶片供给养分,此时叶面施肥成为提高植物组织中养分含量的唯一有效方法[7],许多研究表明,植物通过叶面吸收养分的效率要比从土壤中吸收养分的效率更高[7-8],并且苹果的产量和质量往往与当年所吸收的营养物质种类和含量密切相关。因此果树从土壤中吸取的营养不足时,便可通过叶面施肥来补偿[9]。目前,在庆阳地区苹果园基本以土壤施肥为主,较少应用甚至不用叶面施肥,因此探究适宜‘烟富3 号’苹果的叶面肥很有必要。

复硝酚钠(compound Sodium Nitrophenolate,CSN)是一种新型的植物生长调节物质,可增强植株活力、提高幼苗的质量和壮苗指数,改善作物生理、形态和生产力[10-12],张毅等[13] 研究发现,喷施复硝酚钠对番茄生长有较明显的促进作用,对番茄株高、茎基粗等生物学性状有所提高,许阿飞[14] 研究发现,在苹果园施用复硝酚钠能提高大树根系活力,增加单果质量、单株果数,降低果肉可滴定酸含量。田梦妤[15] 用复硝酚钠浸种和叶面喷施,可促进谷子根系发育,增加根冠比,提高吸收水分、养分的能力,促进地上部分生长,增大谷子株高、茎粗和叶面积。胺鲜酯(diethylaminoethyl hexanoate,DA-6)是一种具有多种外源激素、可进行物质积累改善植株品质的植物生长调节剂[16],周天等[17] 研究发现胺鲜脂可提高植株叶片中的叶绿素含量。王铤等[18] 研究发现,对桃树叶片喷施不同浓度的胺鲜酯,结果表明DA-6处理增加了桃果实的单果质量、横纵径,提高了果实色泽L 值、b值、C值,同时也提高了果实磷、钾和铁含量。黄腐酸钾(PAA-K)具有促进植物生长、缓解植物逆境胁迫的作用。促进植物吸收矿物质营养素,包括铁、锌和锰,和叶片叶绿素含量,增加植株光合能力[19]。有研究发现,对玉米幼苗叶面喷施黄腐酸钾,在一定浓度范围内,随着喷施浓度的增加,玉米幼苗叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和CO浓度均呈现增加的趋势[20],芸苔素内酯(brassinolide,BR),是植物体内一种调节生长发育的甾醇类化合物,芸苔素内酯喷施苹果树后,显著减少苹果畸形、病裂果情况,促进果实膨大,增加了果实含糖量和产量[21]。

本试验以6 年生‘烟富3 号’苹果为试材,在果实膨大期,通过叶面喷施加入复硝酚钠、胺鲜酯、黄腐酸钾和芸苔素内酯等生长调节物质的16 种叶面肥,研究不同的叶面肥对‘烟富3号’苹果树体生长和光合特性的影响,为科学地施用复硝酚钠、胺鲜酯等生长调节物质肥,为改善树体生长和光合特性提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与田间管理

试验于2022年6—10月在甘肃省庆阳市宁县生产调度中心苹果园基地进行(35°15′N,107°41′E)。该地区属暖温带大陆性季风气候,海拔1170 m,年均气温8.7 ℃,年均降水量为565.9 mm,年均蒸发量1 442.6 mm,年均日照时数为2369.1 h。田间管理与常规管理一致。

果树:供试苹果品种为6年生的‘烟富3 号’苹果嫁接苗,砧木为M9T337,树形为纺锤形,南北行向,行距3.5 m,株距1.5 m。

肥料:全园沟施以农作物堆沤后的有机肥( 秸秆, 牛粪等), 施200 kg·hm-2, 配施尿素2 kg·hm-2。过磷酸钙5.33 kg·hm-2,追肥在土壤解冻后到萌芽前施磷酸二铵,施2 kg hm-2;在花芽分化及果实膨大期施氯化钾2.6 kg·hm-2 和磷酸二铵0.3 kg·hm-2

1.2 试验设计

将各叶面肥按照施用说明稀释后,按表2所示的配方进行叶面喷施,喷施浓度如表3 所示,其中多组合叶面肥配比,如叶秀美+ 流体钙+ 糖醇硼+ 有机硅+ 矿源黄腐酸钾浓度配比为30 mL/15 L+10 mL/15 L+7.5 mL/15 L+15 mL/15 L+7.5 mL/15 L(按照背式喷雾器15L 规格定容),其他多组合叶面肥浓度配比同上,喷施时间从果实膨大期开始,每隔15 d 喷一次,共喷施4 次。试验按施肥种类共设17 个处理,以喷清水为对照(CK),每个处理9 棵果树。喷施叶面肥原则:叶的正反两面都要喷施;注意喷施时避开高温;选择早晚时间喷施(早上如出现大雾天气,要等雾散后叶片无水滴后再进行喷施);喷施均匀,以不滴水为主。

1.3 测定方法及计算公式

1.3.1 新梢和叶片生长量及生理指标测定

每个处理选取生长良好、长势相同的9 棵果树作为3 个生物学重复。每棵树分为上、中、下3层,随机选择不同层、不同方位的6 枝新梢,选择每枝新梢的60 片叶片,并挂牌标记,在喷施叶面肥7 d 后测定其新梢生长量、新梢基部粗度、叶片SPAD 值和叶面积,每隔15 d 测定1 次。

新梢生长量:用卷尺测量。

新梢基部粗度:用游标卡尺测量。

叶片叶绿素相对含量(SPAD)测定:在晴朗无风天气日的10:00—14:00 进行测定。采用手持托普TYS-B 便携式SPAD 叶绿素含量测定仪(浙江托普云农科技股份有限公司)测量叶片SPAD值,每个叶片避开叶脉测定3 次。

叶面积:参考张新平等[22] 的方法,用作物叶片形态测定仪TPYX-A 测定,并记录数据。

叶片光合作用相关指标:将叶片充分暗适应30min 后,使用托普云农生产的3051D便携式光合测定仪测定叶片光合作用相关指标。

苹果产量测定:果实成熟期,每个处理选取5 棵果树统计单株苹果总数,并在每棵树上随机采摘12 个果实测定单果质量,以每棵树的果实总数乘以其平均单果重,计算各个处理的单株产量,根据单株产量计算出各处理产量,然后计算公顷产量。

1.3.2 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据处理, 采用Origin 2021 软件进行绘图,利用SPSS 22.0软件进行相关分析、单因素方差分析,比较不同处理间的差异显著性(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同叶面肥对‘烟富3 号’苹果植株新梢生长的影响

由表4 可知,同一时期喷施不同叶面肥对新梢生长无太大影响。不同时期喷施后,同一处理间‘烟富3 号’苹果新梢长度与初期相比有明显增长,不同处理间新梢长度差异不显著。花后55 d时,T4 处理新梢长度最大。花后70d 时,T4 处理新梢长度最大,高达49.86 cm,相比花后55 d增长了17%;花后85 d 时,其新梢长度由大到小依次排列为T2 > T4 > T1 > T8 > T10 > T12 >T3 > T11 > T7 > T6 > CK > T16 > T5 > T9 >T14 > T15 > T13。花后100 d 时T2 处理新梢长度最大,较上个时期增长了18%;通过对比花后55 d 与花后100 d 新梢的增长量,发现T1 处理下新梢增长量最高,为25.19 cm,其次为T2 处理,为24.94 cm。综合来看,喷施T1 和T2 显著影响了‘烟富3 号’苹果植株新梢的增长。

2.2 不同叶面肥对‘烟富3 号’苹果植株新梢基部粗度的影响

由表5 可知,不同时期同一处理间‘烟富3号’苹果植株新梢基部粗度与初期相比有明显增长,同一时期不同处理间新梢基部粗度大多差异不显著。花后55 d 时,T2 处理新梢基部粗度显著高于T9、T11 ~ T16 处理,T2 处理与其他处理间差异不显著。花后70、85 和100 d 时,不同处理间新梢基部粗度与对照相比差异不显著。通过对比花后55 d 与花后100 d 新梢基部粗度增长量,发现T1 处理下新梢基部粗度增长量最高,为3.14 mm,其次为T9、T8 处理,分别为2.68 mm和2.60 mm。综合来看喷施T1 使‘烟富3 号’苹果植株新梢基部粗度增加的效果更明显。

2.3 不同叶面肥对‘烟富3 号’苹果植株叶面积的影响

由表6 可知,不同时期同一处理下‘烟富3 号’苹果植株叶面积呈不断增长的趋势,但同一时期各处理间‘烟富3 号’苹果植株叶面积与CK 差异不显著。花后55 d 时,T15 处理的叶面积最大,为3 190.54 mm2,较CK 增加了44.03%。花后70 d时,T16 处理下‘烟富3 号’苹果植株叶面积最大,为3 429.85 mm2,较CK 增加了52%。花后85 d时,T6 处理下‘烟富3 号’苹果植株叶面积最大。花后100 d 时,T6 处理显著高于其他处理,为3 504.82mm2,通过对比花后55 d 与花后100 d 的叶面积大小,发现T6 处理下叶面积增长量最高,为966.59 mm2,其次为T4、T5、T14 处理。综合来看喷施T6 有利于‘烟富3 号’苹果植株叶面积的增长。

2.4 不同叶面肥对‘烟富3 号’苹果植株叶片SPAD的影响

由表7可知,不同时期同一处理‘烟富3 号’苹果植株叶片SPAD 值呈先增后降的趋势,并在花后70 d 或花后85 d 时出现峰值;同一时期大部分处理差异不显著。花后55 d 时,大部分处理叶片的SPAD 值差异不显著。花后70 d 时,CK 处理的SPAD 值最低,叶片的SPAD 值由大到小依次为T12 > T13 > T9 > T15 > T14 > T10 > T16 >T5 > T2 > T11 > T6 > T7 > T8 > T1 > T4 >T3 > CK。花后85 d 时,T5 处理下的SPAD 值最高,为62.58,较CK 处理的SPAD 值(56.12)增加了11.5%。通过对比花后55 d 与花后100 d 叶片的SPAD 值可知,T9-T10 及T12 ~ T16 处理下‘烟富3号’苹果植株叶片SPAD 值在花后70 d 出现峰值, 说明T9、T10、T12、T13、T14、T15、T16 叶面肥喷施后能快速提升叶片的SPAD 值,其中T15 处理叶片SPAD 值增长量最高,此外,T1 ~ T8、T11 处理下‘烟富3 号’苹果植株叶片的SPAD 值在花后85 d 出现峰值,说明喷施T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T11 有利于提升苹果植株叶片的SPAD 值,其中T4 处理叶片的SPAD 值增长量最高。

2.5 不同叶面肥对‘烟富3号’苹果植株叶片光合作用的影响

2.5.1 不同叶面肥对‘烟富3 号’苹果植株叶片胞间CO 浓度(Ci)的影响

由图1A 可知, 花后55 d 时,T3 处理胞间CO 浓度(C) 显著高于其他处理, 浓度为366.13 μmol·mol-1;T4、T9、T11、T14 及CK 处理间胞间CO 浓度差异不显著。图1B显示花后70 d,其胞间CO 浓度从大到小排列为T3 >CK>T14>T4>T12 >T10 >T16>T11>T6 >T15 >T8>T7>T2 > T9 > T5 > T13。花后85d 时,T1、T3、T12 及T14 处理下的胞间CO 浓度显著高于其他处理,较CK 分别增加了23.29%,29.15%,22.41% 和28.44%(图1-C)。由图1-D 可知,T3处理显著高于其他处理;综上所述,T3、T12、T14 处理对叶片胞间CO浓度的影响更显著。

2.5.2 不同叶面肥对‘烟富3 号’苹果植株叶片气孔导度(Gs)的影响

由图2A 可知,花后55 d 时,T5 处理下的叶片气孔导度(Gs)显著高于其他处理,各处理的叶片气孔导度(Gs)依次排列为T5 > T6 > T8 >T10 > T16 > T12=T9 > T11 > T7 > T4 > T2 >T1 > T14 > CK > T13 > T3 > T15。花后70 d 时,T5、T6 处理显著高于其他处理,分别为CK 的3.32倍、3.26 倍。另外,T1、T2、T4 处理间差异不显著;T8、T10、T11、T15 处理间的差异不显著(图2B)。由图2C 可知,T5、T6 处理气孔导度(Gs)显著高于其他处理,叶片气孔导度(Gs)由大到小依次为T5 > T6 > T8 > T10 > T11 > T15 >T7 > T9 > T4 > T2 > T1 > T12 > T16 > T13 >CK > T14 > T3。由图2D 可知,T5 处理明显高于其他处理,其次是T6 和T8 处理并且两者差异不显著,较CK 相比,分别增加了1.43%,1.06%和1.06%。综上所述,T5、T6 处理对叶片气孔导度的影响更显著。

2.5.3 不同叶面肥对‘烟富3 号’苹果植株叶片净光合速率(P)的影响

由图3-A 可知,花后55 d 时,烟富3 号’苹果植株叶片T5 处理叶片净光合速率(P)最高,T6、T8 处理次之,T2 和T14 处理间差异不显著,CK 处理的净光合速率最低;由图3B 可知T1、T5、T6、T8 处理间差异不显著;CK 处理低于其他处理。较CK 相比,此四个处理分别是对照的6.9倍、6.89 倍、7.03 倍、6.42 倍。花后85 d 时,T5处理的净光合速率最高,T3 处理最低;较CK 相比,T5 处理净光合速率增加了8.88%,T3 处理净光合速率降低了17.69%(图3C)。花后100 d 时,T5 处理下叶片净光合速率(P)最高,T6 次之,叶片净光合速率(P)从大到小依次排列为T5 >T6 > T8 > T10 > T16 > T1 > T11 > T2 > T14 >T15 > T9 > T4 > T3 > T12 > T13 > CK >T7。综上所述,T5、T6、T8 处理下叶片净光合速率显著增加。

2.5.4 不同叶面肥对‘烟富3 号’苹果植株叶片蒸腾速率(Tr)的影响

花后55 d 时,‘烟富3 号’苹果植株叶片蒸腾速率(T)由大到小依次排列为T5 > T8 > T6 >T2 > T4 > T7 > T1 > T12 > T9 > T14 > T11 >T13=T16 > T10 > CK > T15 > T3;图4A 所示,T5 与T8 处理显著高于其他处理,T3 处理的叶片蒸腾速率最低,T9-T16 与CK 处理间差异不显著。由图4B 可知,花后70 d 时,T5、T9、T12 显著高于其他处理,T3、T13 处理低于其他处理,且差异不显著;花后85 d 时,T10、T11、T15 处理显著高于其他处理;T10、T11、T15 处理较CK分别增加了41.16%,40.19%,43.09%(图4C)。由图4D 可知,花后100 d 时,T8 处理下的蒸腾速率(T)值最高,为5.62 mmol·m-2·s-1;T6 次之;T3 处理下最低,为1.91 mmol·m-2·s-1,综上所述,T5、T6、T8 处理对‘烟富3 号’苹果植株叶片蒸腾速率的影响最大。

2.6 不同处理对‘烟富3 号’苹果植株新梢和叶片生长及光合特性影响的综合评价

按照测定的指标值建立评价体系,选定各个处理,各个时期的相关指标进行评价,将各评价指标值利用模糊隶属函数公式(U(X)=(X-X)/(X-X)),式中:U(X) 为隶属函数值,X 为品种某项指标测定值,Xmax、Xmin 为所有参试品种某一指标(因子)的最大值和最小值。进行定量转换,获得各指标对应的数据在[0,1] 区间的隶属函数值(表8),综合评价排为T6 > T8 > T5 > T1 > T2 > T10 >T4 > T12 > T9 > T11 > T16 > T14 > T15 > T7 >T3 > T13 > CK。

2.7 不同叶面肥对‘烟富3 号’苹果产量的影响

由图5 可知,T12 处理的产量最大,苹果产量为327.44 kg·hm-2,T1、T2、T3、T4、T5、T6、T9、T10、T12、T13、T14、T15、T16 苹果产量均高于CK,增产率分别为9%、0.59%、4.70%、5.20%、15.60%、7.50%、1.30%、1.50%、22.40%、11.20%、5.80%、16.60% 和18.10%。而T7、T8 和T11 产量相比于CK,苹果产量出现减产,增产率为负值,分别为-9.10%、-15.10%和-10.60%。综上所述,T12 处理的苹果产量最大。

3 讨论

叶面肥可直接、更快地供给果树所需的营养物质,还可促进和调节苹果树叶片光合特性、果树叶片生长、代谢等重要指标。作为一种高效的植物营养补充方式,叶面肥在促进植物生长和提高光合效率方面具有显著优势。然而,不同种类的叶面肥对植物生长和光合特性的影响可能存在差异,因此,在选择叶面肥时需要根据作物的需求和土壤条件进行合理搭配。苹果树叶片发育良好不仅可使苹果树高产、稳产优质苹果,而且可以促进树体健壮生长、加强果树的代谢活动。通过喷施叶面肥可促进茄子幼苗生长和提高品质,喷施不同浓度的腐殖酸、复合有机酸叶面肥,茄子幼苗根、茎、叶中的干物质含量均有显著提升,对植株高度与叶面积大小也有促进作用[23]。叶面施肥是作物施肥的重要方式之一,是对土壤施肥不足的有效补充。陈亚萍等[24] 研究发现,喷施含钾有机水溶肥,显著促进了油菜的生长发育。吴文明等[25] 研究发现,喷施有机叶面肥能增加柑橘叶片面积和叶绿素含量。古超峰等[26] 研究发现,叶面喷施镁肥可以调节酿酒葡萄叶片叶绿素含量以及光合特性,增加果实酚类物质的含量,改善浆果品质,提高酿酒葡萄的产量。表明氨基多糖硒肥具有增强植株叶片光合作用和植株长势, 提高叶片抗氧化酶活性和渗透调节能力, 以及提高产量和改善果实品质的功效[27]。马红等[28] 研究发现,喷施外源激素可提高灵武长枣果实的单株产量。曹琦等[29] 研究发现玉米叶片叶绿素随生育时期呈先增后降的趋势并在抽穗期叶片中叶绿素达到峰值,其次在0.3 kg·hm-2、1 kg·hm-2、1.3 kg·hm-2 的施钾水平下抽穗期叶片中叶绿素含量最高0 kg·hm-2、0.6 kg·hm-2 的施钾水平下在喇叭口期达到高峰。

本试验发现,喷施叶秀美可显著提升‘烟富3 号’苹果新梢生长量及新梢基部粗度生长量,喷施叶秀美+ 流体钙+ 糖醇硼后‘烟富3 号’苹果叶片叶面积显著增加。另外,不同时期同一处理下‘烟富3 号’苹果叶片值呈先增后降的趋势,这与曹琦等[29] 的研究结果一致。

光合作用是苹果树生长的重要过程,它涉及光能转换为化学能,并生成有机物质,为苹果树的生长和发育提供能量和物质基础。叶面肥的施用能够直接影响叶片的生理状态和营养水平,进而影响光合作用。光合作用主要受胞间CO 浓度、气孔导度、净光合速率、蒸腾速率的影响。赵会娥[30] 等认为光合速率的增强减弱影响着气孔导度增大减小,两者呈现一定的线性关系。纪道丹等[31]与申明等[32] 研究表明,认为叶面肥均能提高所喷施物种叶片的叶绿素含量,显著提升净光合速率,这与本试验研究结果基本一致,本研究结果表明,喷施叶面肥有利于提高叶片的叶绿素含量,进而提高叶片的光合速率。杜洋文等[33] 研究发现,不同施肥量的薄壳山核桃净光合速率日变化曲线呈不规则抛物线,对气孔导度、水分利用率、气孔限制值、蒸腾速率和胞间CO 浓度等因子起到促进作用,浇施1.1% 和0.9% 尿素溶液能显著提高净光合速率,本试验研究表明,T15(白砂糖+ 酵素+尿素)处理下叶片的叶绿素含量有明显的增长,说明喷施含有尿素的叶面肥有利于叶片提高叶片的SPAD值,耿增超等[34] 研究发现,喷施叶面肥能够明显地提高和改善富士苹果的产量与品质。在尿素、磷酸二氢钾、葡萄糖配方的基础上,分别添加黄腐酸钾、黄腐酸钾与复硝酚钠,显著提高黄瓜幼苗叶绿素含量,显著提高黄瓜幼苗的气孔导度、胞间CO 浓度和蒸腾速率;本试验的结果表明,喷施有机硅+ 酵素钙、叶秀美+ 流体钙+糖醇硼、叶秀美+ 流体钙+ 糖醇硼+ 有机硅+ 矿源黄腐酸钾喷施叶面肥可明显调节植株光合作用,有利于提高蒸腾速率、净光合速率和气孔导度,降低胞间CO浓度,可推测发现喷施含有叶秀美的叶面肥可促进‘烟富3 号’苹果树体生长,李欣欣等[35] 研究发现,在尿素、磷酸二氢钾、葡萄糖配方的基础上,分别添加黄腐酸钾、黄腐酸钾与复硝酚钠,均能明显促进黄瓜幼苗茎粗的生长,增加黄瓜幼苗的叶面积,提高幼苗地上部的鲜重,显著提高黄瓜幼苗叶绿素含量,显著提高黄瓜幼苗的气孔导度、胞间CO 浓度和蒸腾速率;本研究结果表明,喷施含有矿质黄腐酸钾的叶面肥可显著提高叶片的叶绿素含量,提高苹果植株叶片的光合特性。

通过对17 个不同叶面肥处理下‘烟富3 号’苹果新梢和叶片生长及光合特性等8 个相关指标进行隶属函数分析,综合评价了不同种类和浓度的叶面肥对‘烟富3 号’苹果的影响,最后得出不同叶面肥处理对‘烟富3 号’苹果的效果有所不同,在对叶片新梢和叶片生长及光合特性方面,T6 >T8 > T5 > T1 > T2 > T10 > T4 > T12 > T9 >T11 > T16 > T14 > T15 > T7 > T3 > T13 >CK。由于短期内叶面肥可能对‘烟富3号’苹果的生长和光合特性有积极影响,但长期使用的效果还需进一步观察和验证。因此,下一步将会对使用叶面肥的苹果‘烟富3 号’进行长期跟踪观察,了解其生长和光合特性的长期变化,以及是否存在潜在的负面影响。

4 结论

喷施叶秀美(T1)新梢增长量和新梢基部粗度的增加。喷施叶秀美+ 流体钙+ 糖醇硼(T6)有利于‘烟富3号’苹果叶面积的增长。T4、T15处理下叶片SPAD 值增长量显著增加。T5、T6、T8 处理可显著提升‘烟富3 号’苹果的G、P、T,降低C,其中P 总体呈现先增后降的趋势。喷施复硝酚钠(T12)对‘烟富3号’苹果产量有明显的增长,说明部分叶面肥有利于促进‘烟富3号’生长发育,提高光合特性。