湿度和养分供应对温室番茄生长及营养摄取的影响外文翻译资料

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湿度和养分供应对温室番茄生长及营养摄取的影响

Mami Suzuki ^a,b, , Hiroki Umeda ^c , Seiji Matsuo ^d , Yasushi Kawasaki ^a , Donghyuk Ahn ^c , Hiroshi Hamamoto ^a , Yasunaga Iwasaki ^a

^a NARO Institute of Vegetable and Tea Science, Taketoyo, Chita 470 2351, Japan

^b Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University, Chikusa, Nagoya 464 8601, ^cJapan c NARO Institute of Vegetable and Tea Science, Tsukuba, Ibaraki 305 8666, Japan

^d Department of Geosystem Engineering, School of Engineering, University of Tokyo, Bunkyo, Tokyo 113 8656, Japan

摘要：CO₂充足时，空气湿度较高对番茄的气孔导度和光合生长有促进作用，但产量增加往往并不稳定。因此，我们在CO₂充足的条件下，研究了湿度和养分对温室番茄生长及营养摄取的影响。我们分别在两个种植番茄的温室中，设置两种电导率（EC）水平处理（低电导率处理：0.8-1.2 dS m^-1，高电导率处理：1.6-1.9 dS m^-1）。其中一个温室，我们安装了加湿系统，另一个则不处理作为对照。通过研究发现，番茄植株的干重（DW）往往随着空气湿度的增加而增加，但差异不显著：叶面积受空气相对湿度的影响不大，而高电导率处理的番茄植株的叶面积比低电导率大：低电导率处理中，湿度较高的的植株的水分吸收率比湿度较低的植株低；空气湿度高能够提高水分利用率，而在低电导率的处理中，叶片的营养摄取会受到高湿度的抑制。在这两种处理方法中，高电导率和低电导率湿度低的处理的植株的养分中均会增加N,K和P元素的含量，但不增加Ca和Mg的含量。这些结果表明，电导率的营养液并不能使茎叶中Ca和Mg的含量增加。在CO₂ 时可以通过提高空气湿度来增加番茄的产量，关键是要监测植株的蒸腾速率并严格控制空气湿度。

关键字：充足CO₂ ，雾化系统，空气湿度，养分摄取，果实生长，番茄

1. 介绍

空气湿度是温室环境控制的关键组成部分。但目前在日本，空气湿度对番茄生长发育的重要性还没有充分的研究，高湿度通常被认为会使植株遭受危害的可能性提高。Yabuki和Miyagawa（1970）认为光合速率会随着湿度的增加而增加，因为较高的湿度会降低叶片的水分胁迫并增加气孔导度。因此，植株叶片中的CO₂浓度保持在较高水平。另外，Talbott等人（2003）研究表示，在高湿度条件下，采取适当的干旱胁迫，CO₂吸收速率和气孔导度均增加。 Bakker（1991a，1991b）指出，通过增加气孔导度，可以在高湿度条件下提高植株的光合速率。根据研究，番茄的产量随着相对湿度的增加而增加（Leonardi et al.，2000; Guichard et al.，2005）。因此，构建与空气湿度相适应的CO₂浓度控制技术是实现番茄高产和优产的关键。

荷兰每平方米温室番茄的产量是日本的两倍（Takakura，2008）。光合作用适宜，而温室中的相对湿度的差异，是荷兰与日本温室番茄产量出现差异的主要因素之一（Heuvelink and Dorais，2005）。近期日本，许多研究人员和种植者对温室环境控制方面产生了浓厚的兴趣，一些研究者已经使用了能够同时控制湿度和CO₂浓度的系统，包括雾化和CO₂的组合。有些人按预期获得了高收益，但有些则没有。其中原因之一认为是营养不足。高湿度和CO₂能够促进植物生长，但植物需要更多的养分供应来更好的提高产量或增加干重（Itani et al.，1998）。我们应重新思考，温室中番茄受温度影响的营养物质管理和控制。另一方面，一些研究表明，蒸腾作用的减弱会导致植物营养不良（Bakker，1990; Holder and Cockshull，1990）。另一项研究发现，蒸腾速率较低时，导致叶片温度无法达到最适的光合作用的温度范围（Ushio，2008）。因此，加湿对光合作用和营养摄取有很多影响;然而，只有少数研究讨论了这些影响。产量不稳定的原因以及在CO₂浓度升高的条件下，空气湿度、养分供应和番茄生长及营养摄取之间的关系等有待研究。因此，我们对CO₂充足时，湿度和营养供应对温室番茄生长及营养摄取的影响进行了研究。

2材料和方法

2.1.植物材料和生长条件

实验从2012年9月至2013年2月，将日本番茄品种（“Rinka409”，Sakata有限公司，日本）放在在日本爱知县赤竹市武丰（34°85 N，136°91 E）的两个温室中栽培。在2012年9月24日,将种子播种在72孔的托盘中（Na Tera，Mitsubishi Plastics Agri Dream Co.，Ltd.，Japan）。它们发芽后放在在温度控制室中生长（Nae Terrace,Mitsubishi Plastics Agri Dream Co.，Ltd.Japan）。将该室环境控制在900ppmCO₂浓度，12小时光周期，25℃/ 20℃日/夜温度的条件下。每天用电导率（EC）为1.0dS m^-1的营养液（Haitenpo Cu and Haitenpo Ar，Mit-subishi Plastics Agri Dream Co.，Ltd.，Japan）向托盘上进行灌溉。三周后，将这些幼苗移栽到岩棉板中，分成四列，横列间隔18厘米，长160厘米，植株密度为2.3株m^-2（四层） （8mtimes;16mtimes;3.6m;南北导向）。其中一个温室（高湿度温室，G_m）安装了加湿系统，另一个温室（控制温室，G_c）作为为对照。选择两种营养液（低电导率; 0.8-1.2 dS m^-1和高电导率; 1.6-1.9 dS m^-1）。在每个温室中，选择两个交替排列的行，作为低电导率实验处理组。另外两排作为高电导率处理组。 营养液供应频率是根据实际天气来控制的。 每天排放量保持在营养液供应总量的20-50％。

2.2. 环境控制

用数据记录仪（TR-72U，T＆D Corporation Co.，Ltd.，Japan）测量并记录下温度和相对湿度。 使用CO₂控制器（ZFP9AB11，Fuji Electric，Japan）在1.5m高度处测量CO₂浓度，并用电压记录仪（VR-71，T＆D Corporation Co.，Ltd，Japan）自动记录。 开始通气和加热的空气温度分别设定在30°C和12°C。通过相对湿度和温度计算可得出饱和水汽压差（VPD）。

通过放置在植物上方的穿孔塑料管提供液化CO，在每天06:00至16:00时，当打开通风窗口，CO₂浓度为400 ppm时将CO₂浓度提高至800 ppm。CO₂从11月20日开始供应。

在G_m中，使用可喷出水汽的喷嘴（BIMV 45 04，Ikeuchi.，Japan）的雾化系统来控制相对湿度。每天08:00至15:00时，当相对湿度低于75％，室温高于25℃时，间隔喷雾（喷雾1分钟，停止1分钟）不断重复。

温度，相对湿度和CO₂浓度的随时间变化的关系如图1所示。

图1 2013年1月26日（左）和2月10号（右）湿度（黑线），温度（灰线）和CO₂浓度（淡灰色线）在G_m（实线）和G_C（虚线）的时间变化。

2.3.叶面积和干重（DW）

在2013年2月20日，我们对每个处理的四株植株（每行两株）进行了采样，测量了植株的干重（DW），叶面积测量和营养分析。用叶面积测量计（AAC-400，Hayashi Denko，Japan）测量叶面积。除去叶，茎和未成熟果实，并在100℃的干燥箱中烘烤3天以上，测量干重（DW）。2月18号之前，每周从10株植物摘取成熟果实，并通过鲜重和干重比计算得出干重。

2.4水分吸收量和利用率

水分吸收量的估算，是从岩棉板中排出的水分中收集。用流量计和数据记录仪（RTR-505-P，T＆D Corporation Co.，Ltd.，Japan）自动记录排水量。我们选择晴朗的天气（当太阳辐射量大于10 MJ m^-2时）的数据来计算每月的吸水量。晴朗天气的日期为，12月11日，10月20日，2月18日。在实验过程中，水分利用率认为是总干重与总吸水量的比值。

2.5矿物元素分析

粉碎研磨50株叶片，茎和果实的干燥样品。用CN Corder（JM1000CN，J-Science Lab Co.，Ltd.，Japan）测量N。粉碎研磨100mg干燥的样品并溶解在5-硫酸和4-过氧化氢中的溶液中，并在80℃的温度下加热6小时。

P,K,Ca和Mg通过电感耦合等离子体原子发射光谱法（SPS7700，日立高新技术科技有限公司）测得。在蒸馏水中稀释后，使用玻璃纤维过滤器（GA- 100，Advantec Co.，Ltd.，USA）测量。

2.6统计分析

使用统计软件JSTAT 7.1版（http：// www。ocn.ne.jp/ jstat / index.html）来计算双向方差分析（ANOVA）和t检验。

3.结果

3.1环境

图1显示了2013年1月26日（左）和2013年2月10日（右）天气为晴天的G_m和G_c温度，湿度和CO₂浓度变化。在表1中，我们总结了实验期间G_m和G_c的相关数据。在10：00~13：00时，G_m和G_c之间的差异最大，G_m相对湿度比G_c高4-9%。 G_m中的饱和水汽压差比G_c中低1.2-1.9 百帕。两个温室的平均气温接近。11月份的CO₂浓度保持在450 ppm左右，12月至2月份的CO₂浓度为600 ppm。而通过控制，温室的CO₂浓度始终在高于外界的CO₂浓度，温室的浓度在12月至2月几乎保持不变。

表1 白天（8:00-16:00）在温室高湿度（ M），低湿度（minus;m）的平均温度、相对湿度（在10:00和13:00 H）和CO2浓度