远红光与蒸汽压亏缺对黄瓜幼苗光合性能及水分利用效率的协同调控机制

本研究通过调控远红光(FR)和蒸汽压亏缺(VPD)的组合条件，揭示FR-与高VPD(2.3 kPa)协同增强黄瓜幼苗光合性能的非气孔因素机制，发现LMA(单位叶面积质量)与Pnn400呈正相关，但FR-条件下气孔导度(gs)增加导致水分利用效率(WUEi)降低，为人工光育苗环境优化提供理论依据。

　　

在设施农业蓬勃发展的今天，如何通过精准环境调控提升幼苗移栽后的适应性一直是园艺生产的核心难题。传统人工光源如LED常缺乏远红光(FR)成分，而蒸汽压亏缺(VPD)作为表征大气干燥度的关键指标，二者如何协同影响作物生理特性尚不明确。日本Ikeya Co.的研究团队在《Scientia Horticulturae》发表的最新研究，首次系统解析了FR与VPD互作对黄瓜(Cucumis sativus)幼苗光合性能的调控机制。

研究采用四组处理组合（FR+/FR- × 低VPD 0.8 kPa/高VPD 2.3 kPa），通过LI-6800光合仪测定CO₂响应曲线，结合叶形态计量分析。结果显示：FR-与高VPD协同使净光合速率(P_n400)提升31%，LMA增加19%，证实其通过增强叶肉光合能力（非气孔因素）实现；但FR-使气孔导度(g_s400)在高VPD下激增147%，导致水分利用效率(WUE_i)降低48%。

【气体交换特性】
• P_n-C_i曲线证实FR-/高VPD组在相同胞间CO₂浓度下Pn最高，表明光合增强主要依赖叶肉羧化效率提升
• 高VPD下FR-组的g_s仍显著高于FR+组，推测与低FR光诱导的叶片水力导度改善有关

【形态特征】
• LMA与Pn_n400显著正相关(r=0.60)，高VPD使FR-组LMA提升1.19倍
• FR-使气孔密度增加21-44%，但g_s增幅更大，表明气孔开度扩大是主因

讨论指出，该发现揭示了光质-湿度互作的新机制：低FR光通过提高LMA增强光合能力，但同时通过改善水力传导促进气孔开放，形成"高光合-低WUE"的权衡关系。这为人工光育苗系统参数优化提供了关键阈值——在水分充足时采用FR-光源可提升幼苗光合适应性，但在干旱风险地区需谨慎平衡VPD设定。研究团队特别强调，后续需探究FR强度梯度与VPD的精细调控，以建立作物特异性环境管理模型。

这项研究首次从气孔与非气孔因素双重维度解析了光质-湿度互作机制，为设施农业"光-温-水"协同调控提供了理论基石。其揭示的LMA与水力传导调控规律，对开发抗逆育苗技术具有重要指导价值。