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二氧化碳培养箱番茄生长模拟实验 番茄(Solanum lycopersicum)作为一种重要的经济作物,其生长和产量受到多种环境因素的影响。二氧化碳(CO2)作为植物光合作用的主要原料,其浓度的变化对植物的生长发育具有显著影响。本实验旨在通过二氧化碳培养箱模拟不同CO2浓度环境下的番茄生长,探究CO2浓度对番茄生长特性的影响。 一、实验材料与方法 1.实验材料: 番茄种子 二氧化碳培养箱 CO2自动释放控制系统 LI-6400便携式光合仪 丙酮、冰壶等化学试剂和设备 2.实验设计: 实验在二氧化碳培养箱内进行,模拟温室环境。培养箱被分为四个独立的隔间,每个隔间面积为52平方米。实验设置了四个不同的CO2浓度水平:400 μmol/mol(对照组)、600 μmol/mol、800 μmol/mol和1000 μmol/mol。CO2通过CO2自动释放控制系统进行调节,确保CO2浓度的准确性和稳定性。 3.实验过程: 种子准备:将番茄种子在25℃的温水中浸泡24小时,以促进发芽。 培养箱准备:在培养箱内设置好CO2浓度,并调节温度至25℃,湿度保持在95%左右。 播种:将发芽的种子播种在培养基中,每个隔间播种相同数量的种子。 CO2增施:从播种后一周开始,每天在9:00—11:00和14:00—16:00期间通过CO2自动释放系统增施CO2。 数据采集:在番茄的苗期、开花期、幼果期和成熟期,分别采集植株的生长数据和光合特性参数。 4.实验方法: 光合色素含量测定:采用80%丙酮浸提法测定番茄叶片中的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量。 光合特性参数测定:使用LI-6400便携式光合仪测定番茄叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)。 产量测定:在收获期,每隔4-5天采收一次成熟度一致的番茄,记录单果重和单株产量。 二、实验结果 光合色素含量: 增施CO2显著增加了番茄叶片中的光合色素含量。在开花期和幼果期,叶绿素a和叶绿素b的含量增幅最大,类胡萝卜素含量在开花期以800 μmol/mol CO2处理增幅最大,其他生育期均以1000 μmol/mol CO2处理增幅最大。 光合特性参数: 随着CO2浓度的升高,番茄叶片的净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)和水分利用率(WUE)均显著增加。气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)则随着CO2浓度的升高而显著降低。具体数值显示,1000 μmol/mol CO2处理下的增幅最大,800 μmol/mol CO2处理次之。 产量: 增施CO2显著提高了番茄的产量。与对照组相比,增施CO2处理的番茄分别增产10.8%、26.4%、33.9%。其中,1000 μmol/mol CO2处理下的增产效果最为显著。 光响应曲线: 增施CO2能够降低番茄叶片的光补偿点,提高光饱和点和最大净光合速率。这表明增施CO2能够增强番茄叶片对不同光照强度的适应能力,尤其是在开花期和幼果期。 三、结论 本实验结果表明,增施CO2对番茄的生长具有显著的促进作用。在800至1000 μmol/mol的CO2浓度下,番茄的光合色素含量、净光合速率、胞间CO2浓度和水分利用率均显著提高,从而促进了番茄的生长发育和产量增加。这些发现为温室番茄的栽培提供了重要的理论依据和实践指导,有助于优化温室环境管理,提高番茄的产量和品质。
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