水氮运筹对膜下滴灌棉花光合特性及产量形成的影响

以不同基因型棉花品种为材料,在土柱栽培条件下研究膜下滴灌条件下水氮运筹方式对新疆棉花光合性能和产量构成的影响.结果表明:播前灌溉+盛花期前限量滴灌+盛花期后充分滴灌,并配合氮肥基施20％+追施80％的水氮运筹方式(W4N2)下,盛花期叶片叶绿素含量、气孔导度(gs)、净光合速率(Pn)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)均显著低于全生育期常规滴灌处理,非光化学猝灭系数(NPQ)增加,地上部干物质累积量受到限制;盛铃期至吐絮期叶绿素含量、gs、Pn、ΦPSⅡ、qP均随水氮供应量的提高而增大,地上部干物质产生超补偿积累,且有利于光合产物向棉铃的运转与分配.在氮肥基施20％+追施80％的施氮方式下,新陆早13号以播前灌溉+全生育期常规滴灌(W3)处理的籽棉产量较高,新陆早43号以播前灌溉+盛花期前限量滴灌+盛花期后充分滴灌(W4)处理籽棉产量最高.因此,在播前灌溉条件下适当减少盛花期前、增加生育中后期水氮供应,可以延长冠层叶片光合功能期,促进光合物质优先向生殖器官分配,充分发挥膜下滴灌棉花的增产潜力.     

不同浓度Ni、Cu处理对骆驼蓬光合作用和叶绿素荧光特性的影响

以骆驼蓬幼苗为材料,采用盆栽试验研究不同浓度（0、50、100、200、400 mg·kg^-1）Ni、Cu处理对骆驼蓬叶片光合作用、叶绿素荧光特性及生长状况的影响.结果表明： 随着Ni浓度的增加,骆驼蓬幼苗叶片的光合色素含量、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ电子传递量子产率（Φ_PSⅡ）、光化学猝灭系数（q_P）及各项生长指标均呈显著下降趋势,而细胞间隙CO₂浓度（C_i）和非光化学猝灭系数（q_N）呈显著增加趋势,其中P_n的下降主要是由非气孔限制所致;骆驼蓬幼苗叶片的光合色素含量、P_n、G_s、T_r、C_i、F_v/F_m、Φ_PSⅡ、q_P及各项生长指标均在50 mg·kg^-1 Cu处理时达到峰值,叶绿素a和b、P_n、G_s、T_r、C_i、F_v/F_m及各项生长指标值在100 mg·kg^-1 Cu处理时仍微高于对照,而后随Cu浓度的增加,光合色素含量、P_n、G_s、T_r、C_i、 F_v/F_m、Φ_PSⅡ、q_P及各项生长指标均呈下降趋势,q_N呈增加趋势,其中P_n的下降主要是由气孔限制所致.     

短期UV-B辐射对青藏高原美丽风毛菊PSⅡ光化学效率的影响

通过短期增补UV-B辐射模拟试验,研究了青藏高原典型天气(晴天、多云、阴天)下高山植物美丽风毛菊叶片的叶绿素荧光参数变化.结果表明: 随天气由晴变阴,美丽风毛菊叶片暗适应3 min的PSⅡ最大光化学量子效率(F_v/F_m)显著升高,实际PSⅡ光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P)也升高,而非光化学猝灭系数(NPQ)则降低,可见光辐射（PAR）是影响PSⅡ光能转化效率的主要因素.增补UV-B辐射后,3种典型天气下,美丽风毛菊叶片的F_v/F_m和NPQ略有降低,Φ_PSⅡ和q_P略微增加,但对光合气体交换过程没有产生负影响.叶片净光合速率P_n和Φ_PSⅡ的增高趋势与增补UV-B辐射下相对较多的UV-A成分有关,同时也得益于叶片厚度的增加. UV-B辐射对叶片光合机构具有潜在负影响.     

5-氨基乙酰丙酸对NaCl胁迫下番茄幼苗光合特性的影响

为探讨5-氨基乙酰丙酸（ALA）对NaCl胁迫下番茄光合特性的调控作用,以‘金鹏一号’番茄幼苗为试材,研究叶面喷施50 mg·L^-1或根施10 mg·L^-1 ALA对100 mmol·L^-1 NaCl胁迫下番茄幼苗光合及叶绿素荧光参数的影响.结果表明： NaCl胁迫下,番茄幼苗光合气体交换参数（净光合速率P_n、气孔导度g_s、胞间CO₂浓度C_i、蒸腾速率T_r）及叶绿素荧光参数（实际光化学量子产量F_v′/F_m′、F_m′、PSⅡ反应中心实际光化学效率Φ_PSⅡ、表观光合电子传递效率ETR、光化学淬灭q_P、光化学反应Pc）均显著降低,根施或叶施ALA均可以提高NaCl胁迫下番茄叶片的光合能力,但两种处理方式之间存在一定差异.叶面喷施50 mg·L^-1ALA或根施10 mg·L^-1ALA处理均显著提高了番茄叶片P_n、T_r、g_s和C_i,提高了水分利用效率（WUE）,显著增加了NaCl胁迫下叶片的最大净光合速率,减轻了光抑制.根施ALA对叶绿素含量的作用效果较好,而叶施ALA对光合参数的作用效果较好,两处理叶绿素荧光参数差异不显著.叶面喷施或根施ALA可以提高番茄幼苗的耐盐性,其调控作用与促进叶绿素合成与稳定、维持正常气孔开闭、降低气孔限制,进而提高NaCl胁迫下番茄叶片的光合能力和PSⅡ光化学效率有关.
     

施氮和大气CO2浓度升高对小麦旗叶光合电子传递和分配的影响

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO₂浓度（正常：400 μmol·mol^-1;高：760 μmol·mol^-1）、2个氮素水平（0和200 mg·kg^-1土）的组合处理,通过测定小麦抽穗期旗叶氮素和叶绿素浓度、光合速率（P_n）-胞间CO₂浓度（C_i）响应曲线及荧光动力学参数,来测算小麦叶片光合电子传递速率等,研究了高大气CO₂浓度下施氮对小麦旗叶光合能量分配的影响.结果表明：与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,高氮处理的小麦叶片叶绿素a/b升高.施氮后小麦叶片PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ反应中心最大量子产额（F_v′/F_m′）、PSⅡ反应中心的开放比例（q_p）和PSⅡ反应中心实际光化学效率（Φ_PSⅡ）在大气CO₂浓度升高后无明显变化,虽然叶片非光化学猝灭系数（NPQ）显著降低,但PSⅡ总电子传递速率（J_F）无明显增加;不施氮处理的F_v′/F_m′、Φ_PSⅡ和NPQ在高大气CO₂浓度下显著降低,尽管F_v/F_m和q_P无明显变化,J_F仍显著下降.施氮后小麦叶片J_F增加,参与光化学反应的非环式电子流传递速率(J_C)明显升高.大气CO₂浓度升高使参与光呼吸的非环式电子流传递速率(J₀)、Rubisco氧化速率（V₀）、光合电子的光呼吸/光化学传递速率比（J₀/J_C）和Rubisco氧化/羧化比（V₀/V_C）降低,但使J_C和Rubisco羧化速率（V_C）增加.因此,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,而增施氮素使通过PSⅡ反应中心的电子流速率显著增加,促进了光合电子流向光化学方向的传递,使更多的电子进入Rubisco羧化过程,P_n显著升高.     

新疆北部棉花冠层结构特征对滴灌定额的响应

在新疆北部地区自然生态条件下,采用棉花品种‘新陆早45号’为试验材料,设置5种滴灌定额处理(W₁:600 m³·hm^-2,W₂:540 m³·hm^-2,W₃:480 m³·hm^-2,W₄:420 m³·hm^-2,W₅:360 m³·hm^-2),研究了棉花叶面积指数、冠层开度、群体光吸收率、群体光合速率和产量对不同滴灌定额的响应.结果表明: 随着滴灌定额减少,棉花叶面积指数、群体光吸收率、群体光合速率均呈现降低趋势,其中W₁与W₂处理间的上述参数在盛蕾期至吐絮期均无显著差异;冠层开度则随滴灌定额减少呈增加的趋势.籽棉产量和皮棉产量均以W₁处理最高,分别为6549和2677 kg·hm^-2;W₂处理籽棉产量仅比W₁处理低6.5%,灌溉水利用效率较W₁处理高3.9%.相关分析表明,盛花期至盛铃期叶面积指数、群体光吸收率和群体光合速率均与籽棉产量呈显著或极显著正相关.因此,控制滴灌定额在540 m³·hm^-2有利于棉花在盛花至盛铃期保持较高的叶面积指数、增加冠层开度、保证光吸收率,进而增强群体光合速率,在不显著降低产量前提下提高灌溉水利用效率.     

外源Ca2+对高温强光下西葫芦幼苗形态特征、光合特性及荧光参数的影响

选用西葫芦(Cucurbita pepo)品种“阿兰”一代为试验材料,研究了外源Ca²⁺处理对高温强光交叉胁迫下西葫芦幼苗生长特征、光合特性及叶绿素荧光参数的影响.结果表明：高温强光胁迫下,5～20 mmol·L^-1 Ca²⁺处理的西葫芦幼苗具有较高的株高和较大的叶面积,其叶绿素、类胡萝卜素含量及光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P)均较高,而胞间CO₂浓度（C_i）和非光化学猝灭系数（NPQ）较低,其中以10 mmol·L^-1Ca²⁺处理效果最好.说明5～20 mmol·L^-1Ca²⁺处理能有效缓解高温强光对西葫芦光合机构的不可逆伤害,使其保持较快的光合电子传递速率和较高的PSⅡ电子传递活性.Ca²⁺处理浓度超过40 mmol·L^-1时对高温强光胁迫没有缓解效应.     

内蒙古西部旱区机采棉膜下滴灌水氮耦合效应

为探明内蒙古西部旱区机采棉膜下滴灌水氮耦合对棉花生长发育、产量、品质,以及水分与氮素利用效率的影响,在内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗,设置3种灌溉定额(216、288、360 mm,分别记为W₁、W₂、W₃)和3种施氮水平(127.5、195、262.5 kg·hm^-2,分别记为N₁、N₂、N₃)的完全组合处理,进行了大田棉花膜下滴灌试验.结果表明: 水分是膜下滴灌棉花生长的决定因素,增加灌水量可以促进棉花株高增加,提高棉花各部分干物质积累量,但降低生殖器官与地上部干物质比例.W₃处理单株成铃数较W₁和W₂分别提高25.4%和17.5%,单铃质量分别降低5.8%和4.6%,籽棉产量分别增加18.1%和11.9%;单株成铃数提高是籽棉产量增加的主要因素.水氮调控对籽棉产量的互作效应显著,W₁与W₂灌水量下N₁处理籽棉产量最高;W₃灌水量下N₂处理较N₁、N₃籽棉产量分别增加8.5%和31.9%.水氮调控对纤维品质整体无显著影响.W₁N₁处理水分利用效率最高,为1.37 kg·m^-3,与W₃N₂处理差异不显著;W₃N₁处理氮肥偏生产力最高,为51.35 kg·kg^-1.在本试验条件下,灌水增产效应显著,施氮则在水分充足条件下对籽棉产量形成有促进作用.其中,灌水360 mm、施氮195 kg·hm^-2处理显著促进地上部干物质积累,籽棉产量最高,水分利用效率和氮肥偏生产力分别达1.30 kg·m^-3和36.41 kg·kg^-1,节水增产效果显著,是内蒙西部旱区较理想的机采棉水氮调控模式.     

脱落酸对低温下雷公藤幼苗光合作用及叶绿素荧光的影响

以1年生雷公藤扦插苗为试材,研究低温胁迫下不同浓度外源脱落酸（ABA,0、5、10、15、20、25 mg·L^-1)叶面喷施处理对雷公藤叶片光合作用及叶绿素荧光参数的影响.结果表明：喷施20 mg·L^-1的ABA能显著提高雷公藤幼苗的抗冷性,减缓低温下雷公藤叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)、胞间CO₂浓度(C_i)的下降幅度,提高幼苗叶片的光合能力.低温处理6 d后,随着ABA浓度上升,雷公藤叶片的初始荧光(F_o)下降,最大荧光(F_m)和PSII最大光化学效率(F_v/F_m)上升,PSII实际光化学量子产量(Φ_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)先下降后上升,而非光化学猝灭系数(q_N)呈下降－上升－下降趋势.P_n、g_s、q_P、F_m和F_v/F_m均在20 mg·L^-1ABA处理时达到峰值.不同浓度ABA的相对电子传递速率(rETR)随着光化光强度增加呈先上升后下降的趋势,当光化光强度(PAR)达到395 μmol·m^-2s^-1时,各处理的rETR达到最高值,其中25 mg·L^-1和20 mg·L^-1ABA处理分别比对照高17.1%和5.2%.雷公藤叶片Φ_PSⅡ的光响应曲线均随光化光强度升高而下降,q_N的光响应曲线则呈相反趋势.     

花铃期土壤持续干旱对棉铃对位叶气体交换参数和叶绿素荧光特性的影响

在盆栽条件下,以杂交棉泗杂3号为材料,以花铃期正常灌水\[土壤相对含水量(SRWC)(75±5)%\]为对照,设花铃期SRWC(60±5)%和SRWC(45±5)%持续干旱50 d两个处理,研究棉铃对位叶气体交换参数和叶绿素荧光参数在持续干旱过程中的动态变化和响应机制.结果表明: SRWC (60±5)%处理0～21 d棉铃对位叶的净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、胞间CO₂浓度(C_i)下降,气孔限制值(L_s)上升,叶绿素荧光参数无显著变化,P_n下降的主要原因是气孔限制;处理21～49 d棉铃对位叶P_n持续下降,C_i上升,L_s下降,同时最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P)显著降低,非光化学猝灭系数(NPQ)先升后降,P_n下降的主要原因是非气孔限制;此时叶片PSII系统受到损伤,光合机构及光合酶系统被破坏,同时成铃强度急剧下降,成铃数降低,导致产量下降.SRWC(45±5)%处理0～14 d棉铃对位叶P_n、g_s、C_i显著下降,L_s急剧上升,F_v/F_m、Φ_PSII、q_P无显著变化,P_n下降主要由气孔限制引起;处理14～49 d,棉铃对位叶P_n缓慢下降,C_i上升,L_s下降,F_v/F_m、Φ_PSII和q_P不断降低,而NPQ先升后降,表明P_n下降主要由非气孔限制引起,同时成铃强度急剧下降,成铃数减少,产量降低.本试验条件下,SRWC(60±5)%和SRWC(45±5)%处理下棉花生长的临界胁迫时间分别为21和14 d.     

滴灌方式对‘赤霞珠’葡萄幼苗根冠功能的调控效应

研究地下穴贮滴灌(自主设计)、膜下滴灌、地表滴灌3种滴灌方式对酿酒葡萄品种‘赤霞珠’幼苗根冠功能的影响.结果表明： 膜下滴灌和地下穴贮滴灌较地表滴灌更促进植株生长,其中地下穴贮滴灌主要促进根系的生长,膜下滴灌主要促进地上部的生长;在20～60 cm土层,地下穴贮滴灌处理根表面积、根体积、根系活力和超氧化物歧化酶活性均高于地表滴灌和膜下滴灌处理,表明地下穴贮滴灌可有效促进根系下扎,提高土壤深层根系的生理活性;同一灌水周期后期地表滴灌处理较早受到干旱胁迫的影响,地下穴贮滴灌和膜下滴灌处理叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(g_s)均高于地表滴灌处理,灌水7 d后膜下滴灌处理12:00—14:00实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)低于地下穴贮滴灌处理,表明叶片荧光日进程中膜下滴灌受到的光抑制程度大于地下穴贮滴灌;对植株根冠功能的相关分析表明,有效增加20~40 cm土层根系的根量指标,保持根系生理活性在较高水平,可促进整体植株地上部生物量的增加和总生物量的积累.综合分析表明,地下穴贮滴灌较膜下滴灌、地表滴灌对植株根冠生长及功能调控有一定优势,可作为果树节水灌溉技术的潜在替代技术.     

不同水势对黄瓜花后叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响

研究不同水势（SWP）对温室黄瓜花后叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响.结果表明： -10和-30 kPa分别为黄瓜开始产生干旱胁迫和干旱胁迫由气孔限制转向非气孔限制的水势临界值.在无干旱胁迫阶段(-10 kPas)、胞间CO₂浓度(C_i)、净光合速率(P_n)、表观量子效率(ε)、蒸腾速率(T_r)、羧化效率(CE)、Rubisco限制下的最大羧化速率(V_{c max})、最大电子传递速率(J_max)、磷酸丙糖利用速率(V_TPU)、PSⅡ的潜在和实际量子效率(Φ_PSⅡ和F_v/F_m)以及光化学淬灭系数(q_P)下降,光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(R_d)、CO₂补偿点(CCP)、气孔限制值(L_s)、瞬时水分利用效率(WUE_i)和非光化学淬灭系数(q_N)上升,气体交换参数随水势的变化速度快于叶绿素荧光参数,各处理间差异显著;在非气孔限制阶段(-45 kPa≤SWP≤-30 kPa),随着SWP下降,光饱和点(LSP)、R_d、CE、V_{c max}、V_TPU、L_s、WUE_i、Φ_PSII、F_v/F_m和q_P下降,CCP、C_i和q_N上升,叶绿素荧光参数随水势的变化速度快于气体交换参数,各处理间差异显著.设施黄瓜生产中,当土壤或基质的水势下降到-10 kPa时应及时灌溉,灌溉到水势上升为-5 kPa时停止;水势下降到-30 kPa之前的灌溉可有效恢复作物的气孔性限制,水势降到-30 kPa以下,干旱胁迫会对作物造成不可恢复的伤害.     

外源GSH对NaCl胁迫下番茄幼苗光合特性及碳同化关键酶基因表达的影响

对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片分别喷施还原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)和谷胱甘肽合成抑制剂(BSO)构建不同氧化还原水平的番茄植株,研究外源GSH介导的氧化还原状态对NaCl胁迫下番茄幼苗光合作用的影响.结果表明: 外源喷施GSH诱导NaCl胁迫下番茄幼苗叶片的还原力水平提高,叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)及最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)、非光化学猝灭系数(NPQ)值均提高,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性及大亚基(RbcL)、小亚基(RbcS)和Rubisco活化酶(RCA)的基因表达水平上调,从而有效保护了光合系统,促进了(光系统Ⅱ)PSⅡ光化学反应活性、降低了NaCl胁迫对光合暗反应的抑制,缓解了NaCl胁迫对番茄植株的危害.喷施GSSG显著降低了NaCl胁迫下番茄幼苗叶片还原力水平,造成叶片光损伤和光抑制加剧,但RbcS和RbcL的基因表达水平上调可能是导致NaCl+GSSG处理下叶片P_n未下降的原因.喷施BSO对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片氧化还原状态、CO₂传导能力和PSⅡ反应中心无显著影响,但BSO上调碳同化关键酶Rubisco初始活性、总活性及RCA和RbcS表达水平是导致P_n提高的原因.     

棉花苞叶光呼吸和PSII热耗散对土壤水分的响应

在新疆气候生态条件下, 采用膜下滴灌植棉技术, 设置不同滴灌水分处理, 研究了不同滴灌量条件下棉花(Gossypium hirsutum)苞叶和叶片碳同化、光呼吸作用、光系统II (PSII)热耗散作用及其光破坏防御机制的差异, 以揭示滴灌节水条件下棉花苞叶缓解光抑制的机理及与棉花抗旱特性的关系。结果表明: 棉花开花后苞叶及叶片在高温强光下实际光化学效率(Φ_PSII)显著降低, 发生明显的光抑制现象, 但苞叶的光抑制程度较叶片轻; 与正常滴灌量处理相比, 节水滴灌条件下棉花水分亏缺, 叶片净光合速率(P_n)、Φ_PSII、光呼吸(P_r)、光化学猝灭系数(q_P)降低, 非光化学猝灭系数(NPQ)升高, 叶片光抑制程度加重, 而苞叶P_n、Φ_PSII、P_r、q_P、NPQ变化不大, 与正常滴灌量处理相比, 光抑制程度无显著差异。苞叶光呼吸速率与光合速率的比值(P_r/P_n)显著高于叶片; 滴灌节水条件下棉花适度水分亏缺对苞叶光呼吸及P_r/P_n无显著影响。高温强光下, 棉花节水滴灌对叶片PSII量子产量的转化与分配影响显著, 但对苞叶的影响不显著; 苞叶非调节性能量耗散的量子产量(Y(NPQ))高于叶片, 因此能有效地将PSII的过剩光能以热的形式耗散。综上所述, 与叶片相比, 苞叶对轻度水分亏缺不敏感, 是棉花适应干旱逆境较强的器官, 苞叶光呼吸和热耗散作用对光破坏防御具有重要意义。