通过连续的现场热监测揭示不同苹果品种对水分限制的响应


发布时间:

2022-04-18

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  本研究以地中海地区苹果品种为研究对象,在田间表型平台上分析了不同品种对土壤水分亏缺和大气干旱的响应。本研究的主要假设是,通过连续测量冠层表面温度(canopy surface temperature, Ts)作为气孔关闭的代理,可以监测气孔的季节性和每日行为。为实现研究目标,在一个季节内,通过放置在树冠上方1.5 m处的低空热辐射计对6个上市苹果品种同时进行了热监测,如图1。在4周的夏季,对每个品种采用两种水分制度:正常灌溉(WW)和渐进水分亏缺(WS)。在每天的11:00到14:20 GMT之间记录了水分状态之间的最大差异,如图2,WS树的气孔提前关闭。在白天,WS树的茎干水势更负(Ψstem)(图3),日Ts更高(图4,+1◦C到+2◦C),从而显著限制了果实的生长(图5)。中短期土壤干旱和大气干旱是造成树木水分胁迫的主要原因,品种间和制度间的差异突出表现出明显的气孔关闭行为。

 

  图1 放置在苹果树树冠上的IR120热辐射计位置示意图。IR120传感器从天顶视图(半角α = 20◦); 连续测量冠层温度(Ts≈Tbr)。

 

  图2 两种灌溉处理的季节变化分别为控制灌溉(WW)和渐近水分亏缺(WS)。a) 6个苹果品种的累积蒸散量(ET0)和灌溉量(平均值和标准差)。b)土壤水势(Soil WP)在−0.3 m处测量(4个苹果品种3个探针的中值)。实黑线代表WW树上土壤WP的演变,虚线灰色代表WS树上土壤WP的演变

 

  图3 2015年7月,在太阳正午(格林尼治时间12:00)测定了6个苹果品种的茎水势(Ψstem, MPa)(平均值和标准差,每个品种3叶× 2棵树)。实黑线代表对照树(WW)上的Ψstem演化,灰虚线代表增水亏缺(WS)下的Ψstem演化。

 

  (a)

 

  (b)

 

  图4 a.苹果冠层(inor、UEB32642和Dalinette品种)对不同灌溉制度的热响应。细黑实线代表对照灌溉(WW)乔木冠层温度(Ts)的演变过程,粗灰虚线代表渐近水分亏缺(WS)乔木冠层温度(Ts)的演变过程。所示的3个日期对应无云天气下WS树土壤水分亏缺的进展。细灰实线相对于空气蒸气压差(Vapor Pressure Deficit,VPD),细灰虚线相对于空气温度(Ta)。b.苹果冠层(Cripps Pink、Inolov和Gradiyel品种)对不同灌溉制度的热响应。细实心黑线代表对照灌溉(WW)乔木的冠层温度(Ts)演化,粗虚线代表渐近水分亏缺(WS)乔木的冠层温度(Ts)演化。所示的3个日期对应无云天气下WS树土壤水分亏缺的进展。细灰实线是相对于空气蒸气压差(Vapor Pressure Deficit,VPD),细灰虚线是相对于空气温度(Ta)。

 

  图5 三个苹果品种的累积果实生长。实黑线为对照灌溉(WW)果树赤道果径(均值和标准差,n = 30)有关,粗灰虚线为7月受渐近水分亏缺(WS)影响的果树赤道果径。矩形区域对应限水期。

 

  结果表明,在满足灌溉需求的条件下,一些品种能很好地适应夏季的胁迫条件,而其他品种对正午的蒸发需求表现出特殊的敏感性,这可能限制了它们的推广。尽管这些结果不够全面,不足以预测不同胁迫情景下品种的最佳表现,但所提出的方法允许使用非侵入性热传感器评估树木对水分约束的动态响应。通过对非生物胁迫下苹果品种蒸腾通量的定量研究,为非生物胁迫下苹果品种的表型研究开辟了新的前景。这些前景需要进一步的植物测量来分析品种差异。

 

 

  来源:Gómez-Candón D, Mathieu V, Martinez S, Labbé S, Delalande M, Regnard J-L: Unravelling the responses of different apple varieties to water constraints by continuous field thermal monitoring. Scientia Horticulturae 2022, 299:111013.

  

  编辑:王春颖

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