《Scientia Horticulturae》:Sodium nitroprusside reduces chilling injury in hami melons by regulating postharvest proline metabolism and energy metabolism
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本研究针对华北半干旱区苹果产业面临的高温胁迫问题,通过设置不同微喷高度(H1: 上层冠层;H2: 中层冠层;H3: 下层冠层)和喷时长(T1: 2.0 h;T2: 1.5 h;T3: 1.0 h;T4: 0.5 h),系统探究了微喷对果园微气候、苹果树光合特性(如Pn、Tr、LWUE)、叶绿素荧光参数(如Fv/Fm、Y(II))及产量品质的调控效应。结合AHP-EWM-RSR综合评价模型,发现H2T2处理(中层冠层,1.5 h)在净光合速率、水分利用效率和产量等方面表现最优,为高温干旱区苹果园节水高产管理提供了有效策略。
随着全球气候变化加剧,高温天气频发,中国北方半干旱地区作为苹果主产区,面临严峻的高温与水资源短缺双重挑战。高温胁迫会抑制苹果的光合作用,影响果实品质和产量,而传统的灌溉方式难以有效缓解高温危害。微喷技术作为一种结合节水与微气候调控的灌溉方式,可通过喷洒微小水滴降低冠层温度、提高湿度,但以往研究多局限于固定时段喷施,缺乏动态策略优化及对苹果生理机制的深入解析。
为突破上述局限,河南科技大学研究团队在《Scientia Horticulturae》上发表论文,以五年生‘烟富8号’苹果树为材料,设计微喷高度(H1: 150 cm;H2: 100 cm;H3: 50 cm)和喷时长(T1–T4)双因子试验,探究微喷对果园微气候、苹果树生长、光合参数、叶绿素荧光及产量品质的影响,并首次构建AHP(层次分析法)-EWM(熵权法)-RSR(秩和比)综合评价模型,筛选最优微喷方案。
研究采用田间定位观测与实验室分析相结合的方法。关键实验技术包括:利用便携式光合作用测量系统(如SC-3051D)测定净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和叶片水分利用效率(LWUE);使用调制荧光仪(MINI-PAM-II)测量叶绿素荧光参数(如Fv/Fm、Y(II)、ETR);通过SPAD-502Plus测定叶绿素相对含量;结合温湿度计监测冠层微气候变化;并采用AHP-EWM主观客观结合赋权,最终通过RSR模型对12个处理进行综合评价排序。
3.1 植物生长性能对微喷的响应
植物株高和生长量随时间呈现动态变化,微喷位置与喷时长交互作用在多个生育期达显著水平。H2T2和H2T3处理在芽萌发早期促进生长,而H3处理在生长后期表现更优,如H3T2在60、90和120 DAB(芽后天数)生长量最高,表明中层喷施利于前期生长,下层喷施在后期优势明显。
3.2 SPAD值对微喷的响应
SPAD值随生育进程波动,H1T1在芽萌发初期较高,但H2T2和H2T3在30–90 DAB维持较高水平,90 DAB时分别较H1T1提高3.5%和4.6%,说明适量微喷有助于生育中后期叶绿素稳定积累。
3.3 光合特性对微喷的响应
H2T2和H2T3处理的Pn、Tr和LWUE在多数测定时期保持较高值。105 DAB时,H2T2的Pn(18.74 μmol CO2m?2s?1)较H2T1提高66.3%,LWUE提高50.2%,表明显著提升光合能力和水分利用效率。
3.4 叶绿素荧光参数对微喷的响应
Fv/Fm、Y(II)等参数在各处理间变幅较小,H2T2的NPQ处于中等水平,有利于光系统II(PSII)在高温下平衡光能利用与耗散,增强抗逆性。
3.5 果园微气候对微喷的响应
所有处理均能降低冠层温度、提高湿度,但T1(2.0 h)较T2(1.5 h)的温湿调节效应增幅有限,H2处理的降温增湿效果略优于H1和H3。
3.6 产量与品质对微喷的响应
H2T2产量最高(5503.16 g/株),较H2T1提高51.3%,同时可溶性固形物含量和果形指数最优,果实硬度适中,综合品质突出。
3.7 指标间相关性
Pn、Tr与LWUE呈极强正相关(r > 0.96),产量与可溶性固形物含量显著正相关(r = 0.86),硬度与Pn、产量负相关(r = ?0.74)。
3.8 综合评价分析
AHP-EWM组合赋权显示,产量(32.692%)、LWUE(11.392%)和Pn(7.990%)权重最高。RSR排序结果为H2T2(RSR = 0.950)和H2T3(0.831)同属最优等级,H2T2为推荐方案。
本研究通过多指标综合评价明确H2T2(中层冠层喷施1.5 h)为华北半干旱区苹果园高温胁迫下的最优微喷策略,能有效改善微气候、增强光合作用、提高产量和品质。在水分受限时,H2T3可作为高效替代方案。研究为果园高温应对提供了理论依据和技术支撑,但结论需经多年试验进一步验证。