3.1.3 试验过程
分析试验数据,确定作物致灾气象要素临界值,如图3.3所示。
图3.3 酶活性测定
3.1.3.1 设施作物动态低温灾害指标确定技术
4种设施作物黄瓜品种为碧露,甜椒品种为卡迪,番茄品种为靓粉2号,茄子品种为黑旋风一代,设计4种作物的动态低温(-1/25℃、0/25℃、1/25℃)试验方法,确定低温胁迫指数,确定不同低温灾害等级的气象指标。分别在4种蔬菜苗期、花期进行。试验期间,人工气候箱相对湿度控制为75%,光合有效辐射控制为800μmol/(m2·s),以25℃处理为对照,处理结束后置于自然条件下恢复1~3d。通过测定不同处理植株叶片的光合特性、荧光动力参数、叶片保护酶活性等生理特性,利用叶片最大光合速率和光系统Ⅱ的潜在光化学效率判断低温灾害对光系统产生不可逆的伤害的临界气象指标,再结合叶片保护酶活性的变化趋势,确定低温伤害的指标。在此基础上,构建低温胁迫指数:
式中,LTI为低温胁迫指数,Pgmax和P′gmax分别表示最适温度及低温胁迫下的最大光合速率[μmol/(m2·s)],Fv/Fm和(Fv/Fm)′分别表示最适温度及低温状态下的PSⅡ潜在光化学效率。将动态低温试验计算所得的4种设施作物苗期P′gmax、Pgmax、(Fv/Fm)′,Fv/Fm值代入上式,对于4种作物,认为在最适宜温度条件下,LTI值为10,根据LTI值可将低温胁迫分为轻度、中度、重度、特重度灾害4个等级,从而得到不同低温灾害等级的气象指标。
3.1.3.2 寡照灾害指标的确定技术
本技术采用可控玻璃温室,对主要设施品种碧露黄瓜、卡迪甜椒、靓粉2号番茄、黑旋风一代茄子进行控制试验。利用透光率30%的遮阳网遮光,温室温度白天设计25℃,夜间16℃。以不遮阳为对照CK,试验设计寡照处理3d,5d,7d和9d,每处理3盆,在处理后分别恢复1~5d全光照射。测定光合特性和荧光动力参数,利用不同寡照及恢复处理的叶片最大光合速率变化趋势,在恢复期间最大光合速率仍为负值时,可认为光系统活性受到不可逆的伤害,在此基础上构建寡照胁迫指数,利用不同寡照指数范围确定等级指标。
3.1.3.3 低温冻害指标确定技术
技术主要方法是利用取样器抽取4种作物(碧露黄瓜、卡迪甜椒、靓粉2号番茄、黑旋风一代茄子)的叶片样品10片,分别置于信封中在低温冰柜(FYL-YS30,北京)中进行,设置低温处理:-3℃、-2℃、-1℃、0℃、2℃和4℃,持续处理12h,以在25℃处理为对照。将处理后的叶片样品取出解冻并用蒸馏水擦拭干净,晾干。利用仪器(DDSJ 308,上海)测定叶片电导率,测定时取一洁净小烧杯,加入40mL蒸馏水,用数字电导仪测出其电导率R0。选取经过低温处理的叶片,避开主叶脉,每组用打孔器取直径1.5cm叶肉组织3等份(即3次重复),每份5片,置于小烧杯中,加入40mL蒸馏水浸泡5~6h(尽量避免叶片之间重叠),测出其电导率R1。再将小烧杯用保鲜膜封好放入水浴锅中蒸煮30min,取出冷却后再次测定其电导率R2。相对电导率和伤害率的计算方法如下:
式中,R为相对电导率;M为伤害率;Re为对照组相对电导率。
绘制苗期和开花坐果期4种蔬菜叶片相对电导率随处理温度的变化曲线,利用相对电导率突然增加到50%以上,结合伤害率,判定植株的叶片细胞膜均受到严重损伤,电解质大量外渗,蔬菜可能受到严重冻害。