根区温度对设施作物生理生态影响的研究进展

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1、专论与综述中国蔬菜CHINAVEGETABLES2016（10）：20-27根区温度对设施作物生理生态影响的研究进展*傅国海　杨其长　刘文科　闫文凯（中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京100081）摘　要：设施作物对根区温度变化的反应较空气温度更加敏感，根区温度的变化能够引起作物生理生态的剧烈变化。本文系统总结了根区温度对设施园艺作物根系和冠层的生理生态影响及作用机制，阐述了设施园艺作物根区温度调控方法与技术研究进展，以及研究中存在的问题，并对未来的研究方向进行了展望。关键词：根区

2、温度；根系；冠层；生理生态；综述设施园艺在作物反季节生产中占有重要地位，气温度适合作物生长时，根区温度胁迫成为抑制根极大满足了人们的生活需求，已逐渐成为我国农区生理活动和植物生长发育的主要因素（王国良业中最有活力的产业之一。截至2015年，我国设等，2001；陈祎，2008；Ambebeetal．，2010；Yan2施播种面积达400万hm以上，产值约9800亿etal．，2013）。因此，根区温度调控在设施园艺作元，约占农业总产值的17.9%（喻景权和周杰，物生产中具有重要意义和研究价值。2016）。温度是影响设施园艺

3、作物生长的重要环本文总结了国内外关于根区温度对设施作物生境因素（Dodd&Critchley，2000），高低温胁迫已理和生态过程影响的研究进展，并对今后的研究方成为设施栽培生理研究的重点（李文等，2013；向进行了展望，以期为设施园艺作物根区温度的研Peteretal．，2014；刘军铭等，2015），但一般侧重究和调控提供参考。于设施内作物冠层温度的研究，而对根区温度的关1　根区温度对设施园艺作物根系生理注和研究较少。在实际生产中，空气温度和根区温生态的影响及作用机制度都会影响作物的生长。不同的是，两者的变化规律及对作物的影

4、响存在差异。由于土壤等的缓冲作1.1　对根系生理代谢的影响用，根区温度较气温变化缓慢（任志雨和王秀峰，1.1.1　根系呼吸　根系呼吸是根区重要的生理活2003）。Miao等（2009）研究表明，温室内空气温动，占根区空间呼吸总量的33%～60%（Pregitzer度在早晨可以从12℃迅速升高到30℃，而根区温etal．，1998），在环境调节和作物生长过程中都起度则维持在10℃左右。此外，根区温度对作物生着重要的作用（Lambersetal．，1996；Atkinetal．，长的影响比空气温度更大，作物对根区温度的响应20

5、00a，2000b）。根区温度与根系呼吸有着密切的比对空气温度更加敏感（Tahiretal．，2008）。当空联系，有研究表明低根区温度抑制了根系呼吸并傅国海，硕士研究生，专业方向：植物营养学，E-mail：最终导致养分吸收和根系生长受到影响（Macduffhaifengzhisheng@126.cometal．，1986；Martinezetal．，2002）；且在低温环*通讯作者（Correspondingauthor）：刘文科，研究员，博士生导师，专境下，随着根区温度的升高，根系呼吸作用会逐渐业方向：设施园艺工程，E-

6、mail：Liuwke@163.com增强（Booneetal．，1998）。Apostol等（2007）在收稿日期：2016-05-20；接受日期：2016-07-26空气温度一致的设施环境中，利用营养液培养红橡基金项目：国家高技术研究发展计划（“863”计划）项目（2013AA103001），“十三五”国家重点研发计划项目（2016YFD0801001）木苗，发现根区温度在10℃时根系对O2的吸收量—20—《中国蔬菜》学术论文下载www.cnveg.org中国蔬菜CHINAVEGETABLES专论与综述仅为25℃时的65

7、%，说明低根区温度抑制了根系大限制（梁建生等，1998），阻碍养分及水分的吸呼吸。收及向上运输。此外，根区温度可以直接影响根区根区温度影响根系呼吸的作用机制主要表现在土壤养分及水分的有效性（闫秋艳等，2013）。研以下几个方面。首先，根区温度会影响根系的气体究表明，根区温度的升高促进了根区土壤矿物质分交换（Kaufmann，1976），较低的根区温度抑制作解、有机质的矿化和铵态氮的硝化作用等物理、化物根系对O2的吸收，导致呼吸过程中O2供应不足，学和生物学过程（王帘里和孙波，2011a，2011b；从而影响根系呼吸（Apostolet

8、al．，2007）；其次，Hussain&Maqsood，2011），从而增加了根区土壤根系呼吸作为一种重要的生理活动需要多种酶的参中速效养分的含量，而低根区温度增加了水溶