《Scientia Horticulturae》：Influence of nocturnal water dynamics on gas exchange and biomass accumulation in hydroponic basil
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植物生长依赖于水分状况，这可通过改变根区水势或调节地上部周围大气湿度来调控。先前的研究已表明，通过在根区施加较低负水势或减少夜间蒸腾来改变叶片水分状况，可能提升生物量产量。然而，类似策略是否有利于叶菜类作物的营养生长仍不清楚。本研究旨在探究植物水分关系的昼夜调
植物生长依赖于水分状况，这可通过改变根区水势或调节地上部周围大气湿度来调控。先前的研究已表明，通过在根区施加较低负水势或减少夜间蒸腾来改变叶片水分状况，可能提升生物量产量。然而，类似策略是否有利于叶菜类作物的营养生长仍不清楚。本研究旨在探究植物水分关系的昼夜调控如何影响泰国罗勒的水分状况和生物量产量。研究人员在白天或夜间对泰国罗勒施用低电导率（EC）营养液（EC 0.6 dS m?1），以增加叶片水分状况。同时，还通过在夜间用塑料覆盖植株来抑制夜间蒸腾，作为提高叶片水分状况的方法。提高叶片水分状况并未刺激生物量产量，但显著增加了白天的气体交换速率，并导致次日早晨叶片水势（Ψleaf）的负值减小。此外，抑制夜间蒸腾导致株高和叶面积显著降低，凸显了夜间水分通量在维持生长中的重要性。尽管观察到生长减少，但抑制夜间蒸腾促进了叶片中钙的积累。与罗马生菜相比，泰国罗勒对渗透胁迫表现出更高的耐受性。总体而言，研究人员的发现表明，提高叶片水分状况并不一定导致泰国罗勒生物量产量的变化。
# 论文解读：夜间水分动态对水培罗勒气体交换和生物量积累的影响
## 研究背景
植物生长依赖于水分状况，而水分状况可通过改变根区水势或调节地上部大气湿度进行调控。先前研究已表明，在根区施加较低负水势或减少夜间蒸腾可提升某些作物的生物量产量。然而，这一策略是否对叶菜类蔬菜的营养生长同样有效尚不明确。本研究旨在探究植物水分关系的昼夜调控如何影响泰国罗勒的水分状况和生物量积累，并评估夜间水分动态对气体交换、养分积累及渗透胁迫耐受性的作用。
## 研究内容与结论
研究人员对泰国罗勒（*Ocimum basilicum* L. var. *thyrsiflora*）进行了一系列处理，包括恒定低电导率（EC 0.6 dS m
?1）、恒定中EC（EC 2.3 dS m
?1）、恒定高EC（EC 12 dS m
?1），以及动态处理（白天低EC/夜间高EC、白天高EC/夜间低EC）和夜间套袋处理（抑制夜间蒸腾）。研究发现，提高夜间叶片水分状况并未促进生物量积累，但显著增加了白天气体交换速率（如净光合速率A、气孔导度g
s、蒸腾速率E）并导致次日早晨叶片水势（Ψ
leaf）负值减小。抑制夜间蒸腾显著降低了株高和叶面积，但促进了叶片中钙（Ca）的积累。与罗马生菜相比，泰国罗勒对高渗透胁迫（EC 12 dS m
?1）表现出更强的耐受性，干物质仅减少5%（不显著），而生菜减少34%。该研究发表在《Scientia Horticulturae》。
## 主要关键技术方法
研究人员采用水培系统，通过调节营养液电导率（EC）改变根区水势（Ψ
solution = EC × ?0.036），并利用夜间套袋（聚乙烯塑料薄膜包裹地上部，内置湿纸巾以维持100%相对湿度）抑制夜间蒸腾。气体交换使用CIRAS-4便携式光合系统测量，叶片水势使用WP4C水势仪测定，养分含量使用单色X射线荧光（XRF）分析仪测定。样本为泰国罗勒和罗马生菜，在气候室中生长，光照周期16 h，光合光子通量密度（PPFD）300 μmol m
?2 s
?1（罗勒）或200 μmol m
?2 s
?1（生菜），温度23°C（罗勒）或22°C（生菜），相对湿度77%或76%。
## 研究结果
### 3.1 植物生长
恒定EC处理中，高EC 12 dS m
?1促进了茎伸长（12天后株高最大），但限制了茎粗和叶面积，同时降低了比叶面积（SLA）。动态EC和夜间套袋处理显著改变了茎形态：与恒定EC 2.3相比，降低夜间EC或夜间套袋显著降低了株高（约7%和9%），夜间套袋显著降低了总叶面积（约11%）。全株鲜质量（FM）在高EC 12和动态处理D0.6/N12下显著降低，但全株干质量（DM）在所有处理间无显著差异（p = 0.5989），表明处理主要影响组织含水量而非生物量积累。
### 3.2 植物水分状况
恒定高EC 12 dS m
?1导致叶片水势（Ψ
leaf）最负，叶水含量最低。与恒定EC 2.3相比，夜间降低EC（D2.3/N0.6）或套袋（D2.3/N2.3+Bag）使次日Ψ
leaf负值减小。动态处理D0.6/N12（白天低EC/夜间高EC）产生的Ψ
leaf负值显著小于恒定EC 0.6和12，可能归因于再水化机制。
### 3.3 气体交换
处理7天后，恒定高EC 12显著降低了净光合速率（A）、气孔导度（g
s）和蒸腾速率（E），而其他处理无差异。处理14天后，恒定高EC 12仍抑制这些参数；与恒定EC 2.3相比，D2.3/N0.6和D2.3/N2.3+Bag表现出显著更高的A，g
s分别增加32%和37%，E增加18%和22%。恒定高EC 12的水分利用效率（WUE）最高（约4.4 μmol mol
?1），其他处理约3 μmol mol
?1。
### 3.4 养分
恒定高EC 12导致叶片磷（P）、硫（S）、钾（K）浓度最高，钙（Ca）浓度最低。夜间套袋处理显著增加了叶片Ca浓度，P、S、K也有增加趋势但不显著。动态D0.6/N12处理（夜间高EC）使P、S、K浓度高于恒定EC 0.6，但P和S的差异不显著。
### 3.5 罗勒与生菜对比
在高渗透胁迫（EC 12 dS m
?1）下，泰国罗勒的鲜质量（FM）减少34%，干质量（DM）减少仅5%（不显著）；而罗马生菜FM减少66%，DM减少34%，表明泰国罗勒对渗透胁迫的耐受性显著高于生菜。
## 讨论与结论
讨论部分指出，提高夜间叶片水分状况虽能改善次日气体交换和水分状态，但未转化为生物量积累，可能与光合增强仅限于光周期早期或光合产物优先分配于次生代谢物（如精油）有关。抑制夜间蒸腾导致株高和叶面积减少，表明夜间水分通量对细胞扩张至关重要。钙积累的增强可能归因于根压促进的木质部运输或蒸腾受限导致的局部累积。泰国罗勒在高渗透胁迫下维持干物质积累，部分由于累积更多无机离子（如P、K）进行渗透调节，表现出中度耐盐性。
研究结论：提高白天或夜间叶片水分状况并未增强泰国罗勒的生物量产量，但显著提高了气体交换参数并降低了叶片水势的负值。夜间水分状态的操纵对白天的水分关系和气体交换产生可测量的残留效应，但对植物生长无影响。抑制夜间蒸腾促进了叶片钙积累，但伴随株高和叶面积减少。与罗马生菜相比，泰国罗勒对渗透胁迫表现出更高的耐受性。
