风胁迫对番茄和辣椒的机械损伤及预测模型

论文总字数：14089字

目 录

引言 1

1.材料与方法 2

1.1供试材料 2

1.2测量方法 2

1.2.1倒伏情况划分 2

1.2.2伤口染色目测法 2

1.2.3伤口色泽L值法 3

1.2.4相对电导率法 3

1.3统计处理 3

1.3.1 数据方差分析及相关性析 3

1.3.2 机械损伤综合指标计算 3

2.结果与分析 4

2.1 番茄和辣椒的倒伏情况 4

2.2对番茄和辣椒机械损伤程度的单一方法测定 5

2.2.1伤口染色目测法 5

2.2.2伤口色泽L值法 6

2.2.3 叶片相对电导率 7

2.3多个指标的综合评定 8

2.4 风胁迫机械损伤的预测模型 9

3.讨论 11

4.结论 11

参考文献： 12

致谢 14

风胁迫对番茄和辣椒的机械损伤及预测模型

胡琪

,china

Abstract: To study the effects of gale on tomato and pepper and predict the damage degree of wind damage, this study was conducted by simulating wind tunnel experiments with taking tomato and pepper as experimental materials. This study set 5,10,15min wind stress treatment at wind speed conditions of 10, 15, 25m / s and studied the damage of tomato and pepper by the methods of wound staining visual grades, wound color L values and relative conductivity. The corresponding prediction mathematical model was also established. The results shows: the wind caused mechanical damage on tomato and pepper is significantly impacted by wind speed and stress time and increases with their increasing. Tomatoes are more susceptible to wind damage than peppers. The LogisticCum Fitting Model can fit the degree of mechanical damage of tomato and pepper and the coefficient of determinations (R²) of both are higher than 0.82.That means this can provide theoretical basis for wind damage grade prediction.

Key words: tomato; pepper; wind stress; mechanical damage; model fitting

引言

番茄（Lycopersicon esculentum Mill）和辣椒（Capsicum annuum L.）是茄科（Solanaceae）一年生或有限多年生草本植物，在我国栽培面积极广，广布于热带及温带地区，是在日常生活中常见的两种蔬菜。番茄和辣椒的生长受到温度、湿度、光照等环境因子的影响，除此之外，风害造成机械损伤也不容忽视。由于番茄和辣椒植株普遍较高，且易倒伏，自然生长过程中，风对番茄和辣椒的生长、形态以及产量等产生很大的影响。

强风会对作物和树木造成机械性损伤，使其出现倒伏、落叶、拔根以及落花落果的现象，影响到植物光合作用、蒸腾作用及水分利用率，并且为病虫害的入侵提供了条件。近年来，国内外关于风对植物生长发育的影响及危害研究报道较多。国外Schindler^[1]和Dupont^[2]等人研究了风对树木的影响及危害，结果显示风会影响树木间的气象条件，包括空气成分，湿度和土壤条件，并且强风会对树木造成损伤。除此之外，国内朱教君^[3]等人对国际上10年内的风对林木的影响做了详细的分析归纳总结，掌握了风与林木的空气动力学关系，研究得出了树木在风力荷载下其适应性的生长机理和对风的生理响应，最后对森林风害进行了评估。李霞等人研究发现不同风速条件下，盆栽苋菜蒸腾速率和日蒸腾量无明显差异，但植株鲜重及根冠比有显著不同^[4]。孔云等人对温室厚皮甜瓜的研究表明在增加空气流速的条件下，可以在一定程度上改善甜瓜容器苗质量^[5]。强风会影响到植物光合作用，蒸腾作用，生物量积累以及植物的生理性状，其最主要的作用方式是机械损伤。

近年来国内外对于植物风致机械损伤的研究也有所涉及。Thompson 等^[6]人进行了风对高茅草叶片的机械损伤的研究，结果显示：经过强风胁迫一段时间后，发现高茅草叶片的遭受机械损伤有两个来源，分别是风吹导致叶片折断伤害和在大风中叶片相互摩擦对叶片表面的伤害。王艳红^[7]等研究了植物对风致机械刺激的响应，认为风对植物的大部分影响都是通过机械刺激产生的，并且对植物生长会有 明显影响。曲浩^[8]等对科尔沁沙地的植物进行了风胁迫处理研究，发现风胁迫会使植物的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率下降，这些生理活性的变化会使植物生物量积累减少，可能会对植物的生长发育造成严重破坏。风胁迫情况下，植物会不断调整自身生理特性来适应环境的变化，使之向抗风性更强的方向发展。南江^[9]等对长期大风作用下木本猪毛菜的形态进行了研究，发现长期处于大风胁迫中的木本猪毛菜会通过减小植株的扩张生长，增加空间结构的不对称性，减小枝叶的受力面积来减小来自大风的影响。同样，风胁迫的条件下生长的栎类树木，叶长、叶宽、叶面积、叶周长都显著降低，植株通过调整植株形态和叶片形状，限制叶片的生长空间，来降低风胁迫对其造成的压力^[10]。

强风还对农林业生产造成重大损失，导致严重的农业气象灾害。中国东南沿海地区属于亚热带海洋季风气候，在夏季和秋季容易受台风影响，全年8级以上大风能达到50天以上，甚至有时能达到100天^[11]。而在全球变暖的大气候背景下，近十几年大风发生频率逐渐增加，在未来大风的发生频率还将进一步增加^[12]。随着风害对农林业的危害日益加剧，相关研究显得越来越有必要。近些年国内与风害有关的研究有很多。孙洪刚等对沿海地区的森林风害进行了研究，认为风害会导致森林结构的异质性增强，影响森林的生态过程，同时森林的生态功能也受到损害^[13]。在夏玉米抽雄期前后，大风会造成大面积倒伏，干物质累积显著降低，百粒重显著降低，产量造成损失^[14]。翟志宏等在香蕉品种“巴西香蕉”研究过程中发现，由于香蕉树植株比较高，叶片面积很大，而且树木在土壤中扎根浅，在抽蕾期或者挂果初期，香蕉受到大风影响，容易造成倒伏或者蕉蕾、蕉串断裂，蕉叶出现大量伤口，易引起病害的发生，对香蕉种植造成重大经济损失^[15]。但是风害对蔬菜尤其是茄科植物番茄和辣椒造成的机械损伤的相关研究较少。由于番茄和辣椒的植株较高，且易倒伏，在自然条件下，强风对番茄和辣椒的生长、形态及产量造成很大影响。为了能够提前预测强风对番茄和辣椒的机械损伤程度，风胁迫对番茄和辣椒造成机械损伤情况的研究以及风害的影响预测模型就显得很有必要。本文研究探讨不同风速下不同胁迫时间，番茄和辣椒受到的风致机械损伤程度，并建立相对应的数学预测模型，为预测实际环境下的风胁迫对番茄和辣椒的机械损伤提供参考。

1.材料与方法

1.1供试材料

试验于2017年4月在农业气象实验站温室完成。南京，亚热带季风气候，地处北纬32°，东经118°，四季分明，雨水充沛。南京4月的平均气温为15°C，相对湿度为70%。选取番茄品种“金顶一号”和辣椒品种“美国牛角”两种茄科植物为研究材料，于2017年3月20日定植于40cm（高）40cm（直径）的塑料花盆内，每盆一株，试验用土取自农业气象实验站，为黄色黏性土。定植40天后，分别选取长势、生长情况相同的30株番茄和辣椒，番茄的平均株高为56cm，辣椒的平均株高为41cm。将植株置于简易风洞内进行风胁迫处理。

简易风洞设施为角铁制成的矩形直筒,侧面用金属板与框架粘牢后用地膜将连接处密封，长为1.5m，截面为边长0.7m正方形。风洞装置进风口处放置一台高速型大功率风机，通过手持风速仪（NK3500D）测量和控制风速^[4]。风速设置分为3个梯度水平，为10m/s、15m/s和25m/s，分别相当于5、7和10级风（此风速在东南沿海地区发生比较频繁）^[16-18]；每个风速下胁迫时间设置3个时长，分别为为5min、10min和15min；同时设置一组无风胁迫处理作为对照，共计10个处理，每个处理设置3组重复。

1.2测量方法

1.2.1倒伏情况划分

根据番茄和辣椒风胁迫后的茎杆倒折的部位和角度情况进行归类分析。

1.2.2伤口染色目测法

将每个重复中风胁迫处理过的叶片浸没在5%（w/v）的酸性品红溶液中静置15min后，用蒸馏水冲洗干净，然后通过目测，判断叶片机械损伤程度。然后综合风胁迫过程中落花落果情况评价所受机械损伤情况。按落花落果情况和叶片受损程度分别评定等级，落花落果情况分为以下等级0——无、1——较少、2——较多；叶片受损程度分以下标准1——不明显（伤口面积小于叶片的5%或无伤）、2——较明显（伤口面积大于叶片5%但小于20%）、3——很明显（伤口面积大于叶片的20%）。二者相加得到番茄和辣椒所受机械损伤的感官等级^[19]。

1.2.3伤口色泽L值法

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