光质对设施切花菊品质形成的调控机理及模拟研究

根据植物对光谱具有选择吸收的特性，拟开展不同红光（R）与远红光（FR）比值（R/ FR）的光质短日处理试验，以切花菊品种'神马'（Jingba）为试材，通过测定和分析菊花花芽分化进程中生理生态指标（包括营养物质及内源激素含量、叶气交换特性、叶绿素荧光动力参数和"源-库"变化动态），试图揭示不同光质(R/FR值）短日处理对切花菊品质形成的影响机理。据此，进一步分析温室菊花发育速率、叶面积扩展、冠层结构、群体光合生产、品质形成等对R/FR值响应的机理，提取建模所需的关键生理生态参数，并利用温室同步气象数据、R/FR值和作物实测数据，改进早先自主研制的温室切花菊生长发育模型，构建并验证基于光质响应的温室切花菊品质模拟模型，以期动态预测不同R/FR值处理下温室单头切花菊的收获期和外观品质。在此基础上，提出光质调控温室切花菊花期和品质的量化指标，为切花菊周年生产及环境优化调控提供决策支持。

设施切花菊生长发育主要受设施环境包括温度、辐射、日长及光质成分的影响，而光质种R:FR对设施切花菊品质形成机理及模拟研究未见报道。我们针对该问题，进行了深入研究，首先，根据菊花对光谱具有选择吸收的特性，设计不同红光（R）与远红光（FR）比值（R: FR）为0.5、2.5、4.5、6.5的光质短日处理试验，以切花菊品种‘神马’（Jingba）为试材，研究了R:FR值对设施切花菊的花芽分化进程及发育速率的影响。提出温室切花菊相对发育速率的概念来描述光质对菊花发育进程，研究发现花芽分化进程随R:FR值增大呈抛物线式增长，R:FR=2.5的促进作用最强，而R:FR=0.5对其抑制作用明显。其次，我们研究了R:FR值对切花菊叶片气孔特性、光合作用特性和叶绿素荧光动力参数、蒸腾规律及叶片衰老特性的影响。研究证实R:FR值在2.5~6.5范围内，随光质中红光成分增加，叶片气孔密度、气孔指数、气孔开度、气孔开张比显著降低。菊花叶片光合能力与R：FR值之间并非线性相关，而是呈抛物线型关系，R/FR=2.5处理菊花叶片光系统活性最高，光合能力最强。在短日处理至收获期间，Fv/Fm、qP、ETR值均呈现先增大后减小的趋势。现蕾期和开花期两个发育阶段，不同处理的菊花日蒸腾量均以2.5处理最高。在短日处理至收获期间，叶片SOD酶活性整体呈现增长趋势，R:FR值6.5处理的SOD值在整个生长过程中最高，2.5的处理最低。最后，首次发现了R:FR值对叶面积扩展、冠层光截获特性、“源-库”变化动态、切花菊品质的影响规律，并提取建模的生理参数。根据温度、辐射及光质对菊花植株生长的影响，提出了温光光质效应的概念。建立基于光质效应的温室切花菊发育模型，模型对从短日处理到现蕾、破蕾和收获期的模拟预测值与实测值的符合度较好。再根据温光光质效对菊花叶面积的影响规律，研究证实不同R:FR值处理下菊花叶面积与光质处理天数之间的关系符合logistic模型，而地上部分干物质生产与积累过程较好符合指数—线性模型，建立了基于温光光质效应温室切花菊干物质生产和分配、外观品质的动态模型。同时，研究建立了不同R:FR值处理的温室切花菊植株蒸腾量的估算模型。提出设施切花菊环境调控的光质指标。