耕作方式对东北雨养区玉米光合与叶绿素荧光特性的影响

在东北地区设置大田试验,研究不同耕作方式下玉米全生育期耕层土壤温度、土壤含水量、叶片光合性能及叶绿素荧光参数的变化特征.结果表明： 耕作方式对土壤水热性能的影响主要体现在播种-拔节阶段,2010-2011年平地播种中耕起垄(PL)和全生育期平作(PP)处理0～40 cm土层土壤体积含水量在出苗期、苗期和拔节期比传统垄作(LL)处理平均提高5.6%和5.2%、4.6%和7.3%及3.9%和4.8%,苗期5 cm土壤最低温度分别比LL处理高1.4和1.3 ℃.由于土壤水热条件的改善,拔节期PL和PP处理的叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)等指标显著高于LL处理,而PSII潜在活性(F_v/F_o)和PSII最大光化学效率(F_v/F_m)无显著差异,表明气孔导度和气孔限制值等气孔因素是导致光合作用差异的主要原因;灌浆期叶片P_n和T_r则以LL和PL处理显著高于PP处理,这主要是由于PP处理在强降雨时期经历了涝渍灾害,光合作用受到抑制.可见PL处理通过改善土壤水热条件增强了玉米光合性能,进而提高了籽粒产量.     

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水

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(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PS Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、PS Ⅱ电子传递量子产率(φpsⅡ)、光化学猝灭系数(qp)及各项生长指标均呈显著下降趋势,而细胞间隙CO2浓度(Ci)和非光化学猝灭系数(qn)呈显著增加趋势,其中Pn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、Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm、φpsⅡ、qp及各项生长指标均在50 mg·kg-1Cu处理时达到峰值,叶绿素a和b、Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm及各项生长指标值在100 mg·kg-1Cu处理时仍微高于对照,而后随Cu浓度的增加,光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm、φpsⅡ、qp及各项生长指标均呈下降趋势,qN呈增加趋势,其中Pn的下降主要是由气孔限制所致.     

干旱胁迫对吉首蒲儿根光合机构的影响

为了探讨干旱胁迫对吉首蒲儿根光合机构的影响,通过大棚盆栽实验于7月测量了阴生环境中吉首蒲儿根的叶片相对含水量(RWC)、净光合速率(Pn)等光合作用气体交换参数及初始荧光(F0)等叶绿素荧光参数在土壤自然干旱过程中的变化。结果显示:(1)随着干旱处理时间的延长,吉首蒲儿根叶片相对含水量持续下降;于干旱处理第12天时,叶片相对含水量低于15%,且吉首蒲儿根植株已经死亡。(2)自然干旱处理下,吉首蒲儿根叶片Pn、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)大幅降低,胞间CO2浓度(Ci)增加或与对照接近;非气孔因素是导致其Pn下降的主要原因。(3)停止灌水第9~12天时,吉首蒲儿根叶片PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光量子效率[Y(Ⅱ)]显著降低,PSⅡ非调节性能量耗散[Y(NO)]显著增加,PSⅡ已损伤严重,叶片吸收的光能逐渐向非光化学途径分配增加。研究表明,在夏秋高温季节,吉首蒲儿根对土壤干旱较为敏感,其PSⅡ受到了一定的伤害,光能分配发生改变,严重影响其光合作用和生长发育,这可能是其分布受到限制的重要原因。     

珙桐苗木叶片光合特性对土壤干旱胁迫的响应

通过控制土壤含水量,研究了土壤干旱胁迫对2年生珙桐(Davidia involucrata Baill.)幼苗叶面积、叶绿素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响,以探讨珙桐光合作用对土壤干旱胁迫的响应机理.结果表明,干旱胁迫后,珙桐叶片失水脱落,各干旱胁迫处理叶面积比对照显著降低23%～98%,但单位面积的叶绿素含量却无显著变化;干旱处理的珙桐幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)显著低于对照(P<0.05);干旱胁迫对珙桐幼苗叶片的初始荧光产量(F0)及最大荧光产量(Fm)没有产生显著影响,却显著降低了PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)、电子传递速率(ETR)及光化学淬灭系数(qP),使非光化学淬灭系数(qN)显著升高(P<0.05).研究发现,土壤水分亏缺对珙桐叶片的光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常的光合作用和生长发育;珙桐幼苗对土壤干旱胁迫极为敏感.     

重金属对盐生草光合生理生长特性的影响

以盐生草幼苗为试验材料,分别设置0(CK)、50、100、200、400μg?g-1的Ni2+、Cu2+处理,研究重金属Ni2+和Cu2+对盐生草光合生理特性的影响.结果表明:盐生草叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm、非光化学猝灭系数qN及生长指标(株高、地上部干重和鲜重)在50μg?g-1的Ni2+处理时均达到最大值,后随Ni2+浓度继续增加,其叶片叶绿素a、叶绿素b、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、PSⅡ电子传递量子产率ΦPSⅡ、光化学猝灭系数qP、qN及各项生长指标逐步下降并低于对照水平,而细胞间隙CO2浓度(Ci)较对照呈增加趋势.在50μg?g-1的Cu2+处理时,盐生草叶片光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、qN及各项生长指标均达峰值;在100μg?g-1Cu2+处理时,光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qN及各项生长指标较对照仍有增加,而后随Cu2+浓度继续增加,其叶绿素a、叶绿素b、各光合参数、叶绿素荧光参数及生长指标均逐步降低并低于对照.可见,盐生草Pn在Ni2+胁迫下的下降主要是由非气孔限制所致,而Cu2+胁迫下的下降主要是由气孔限制所致;低浓度Ni2+和Cu2+对盐生草生长具有一定促进作用,过高浓度Ni2+和Cu2+则会通过抑制盐生草叶片叶绿素合成,影响其光合作用,从而抑制植株生长.     

土壤极端干旱对金银花光合生理生化特性的影响

为探索金银花(Lonicera japonica Thunb.)光合作用对土壤逐渐干旱的响应过程及其与土壤水分的定量关系,以沂蒙山区3年生金银花苗木为试验材料,测定分析其叶片光合作用、叶绿素荧光及抗氧化酶活性等对土壤水分的响应特征,为进一步研究金银花光合效率响应"极端干旱水分阈值-阈值持续-复水恢复"的机制提供依据。结果显示:(1)当29.7%≤土壤相对含水量(RSWC)≤79.6%时,随着RSWC的降低,叶片的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)降低,胞间CO2浓度(Ci)逐渐减小,Pn降低的主要原因是气孔限制;而其非光化学猝灭(NPQ)及抗氧化酶活性逐渐增大,表明金银花叶片主要通过热耗散消除掉PSⅡ过多激发能,同时抗氧化酶活性提高,清除了细胞内过多的活性氧。(2)当11.4%≤RSWC≤29.7%时,金银花叶片Pn降低伴随着Ci增大和Ls减小,Pn降低的主要限制因素转变为非气孔因素,同时其PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递效率(ETR)、光化学猝灭(qP)及NPQ显著降低,初始荧光(Fo)显著增大,表明此水分范围内PSⅡ遭到破坏,光合电子传递受到抑制;且叶片抗氧化酶活性显著降低,而丙二醛含量显著增大,导致活性氧过量积累,膜系统受到严重破坏。(3)当RSWC为11.4%时,叶片Pn接近0,植物发生萎蔫,光合机构受损伤程度最大。研究表明,金银花光合作用由气孔因素限制向非气孔因素限制转折的水分点(RSWCSL-NSL)、Pn≈0的水分点(RSWCPn≈0)以及植物叶片萎蔫水分点(RSWCwilting)分别为29.7%、11.4%和11.4%。     

水分胁迫下大丽花光合及叶绿素荧光的日变化特性

以大丽花品种‘粉西施’为试验材料,采用盆栽方法,研究了不同土壤含水量处理对‘粉西施’叶片光合及荧光特性日变化的影响。结果表明:随着水分胁迫程度的加深,大丽花叶片的Pn、Tr和Gs日平均值均降低,Ci日平均值在轻度和中度胁迫下降低,在重度胁迫下升高;在轻度和中度水分胁迫下大丽花Pn降低的主要原因是气孔限制,而重度水分胁迫下是非气孔因素;Pn在水分胁迫下的日变化曲线由单峰型变成双峰型,出现"午休"现象,且Tr和Gs在水分胁迫下的日变化曲线和Pn一致,但Ci日变化较平稳,与Pn相反。随着水分胁迫程度的加深,大丽花叶片的初始荧光(F0)日平均值升高,日变化曲线呈倒"V"型,PSⅡ反应中心可能破坏或可逆失活;Fm、Fv/Fm和ΦPSⅡ日平均值均降低,日变化曲线呈"V"型。水分胁迫使大丽花光抑制程度加深,抑制了PSⅡ的光化学活性,致使用于光化学反应的光能及实际光化学效率降低。研究结果发现,大丽花品种‘粉西施’在不同水分胁迫下都产生了光合作用的光抑制而使净光合速率降低;光合机构可适应轻度和中度水分胁迫而发生可逆失活,没有受到不可恢复的伤害,而重度水分胁迫降低了叶片的光合机构活性,加剧了光抑制程度,严重限制了光合作用;适宜大丽花生长的土壤含水量应为田间最大持水量的30%以上。     

土壤干旱胁迫对沙棘叶片光合作用和抗氧化酶活性的影响

在半干旱黄土丘陵区,采用盆栽控水试验,通过测定3年生沙棘苗木在8个土壤水分梯度下的光合速率、叶绿素荧光、抗氧化酶活性等光合生理生化指标,探讨沙棘叶片光合作用在土壤干旱逐渐加重过程中的变化过程、机制及其与土壤水分的定量关系.结果表明:(1)土壤相对含水量(RWC)在38.9％-70.5％范围内,随干旱胁迫加重,沙棘的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)明显下降,而气孔限制值(Ls)显著上升,即Pn下降主要是由气孔限制造成的;当RWC＜38.9％时,干旱胁迫继续加剧,Pn和Ls都降低,而Ci显著上升,即Pn下降的主要原因已经转变为非气孔因素的限制.(2)土壤适度水分胁迫能够提高沙棘叶片的水分利用效率(WUE),维持沙棘Pn和WUE处于较高水平的RWC范围为58.6％-82.9％和48.3％-70.5％.(3)土壤干旱加重过程中,沙棘的最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率ΦPSⅡ,光化学猝灭(qP)均表现出逐渐降低的趋势,而初始荧光(Fo)显著升高,非光化学猝灭(NPQ)则表现出先上升后下降的趋势;RWC在38.9％-70.5％的范围内,热耗散是沙棘重要光保护机制;RWC＜38.9％时,PSⅡ受到损伤,电子传递受阻.(4)土壤干旱加重过程中,沙棘叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性表现出先升高后降低的趋势,丙二醛(MDA)含量则表现出逐级递增趋势;土壤干旱程度在RWC为48.3％-70.5％时,对沙棘叶片的抗氧化酶系统活性有诱导作用;而土壤干旱到严重胁迫(RWC＜38.9％)时,沙棘叶片的抗氧化酶系统损伤,抗氧化酶活性下降,细胞膜遭到破坏.土壤干旱程度在RWC为48.3％-70.5％时,沙棘叶片可以通过热耗散和酶活性调节协同作用,稳定光合机构的正常功能,Pn下降的主要原因是气孔限制;而干旱到严重胁迫(RWC＜38.9％)时,PSⅡ系统和抗氧化酶系统损伤,是光合作用发生非气孔限制的主要原因.在半干旱黄土丘陵区,沙棘生长所允许的最大土壤水分亏缺在RWC为38.9％,维持沙棘具有较高WUE和Pn的土壤水分阈值为RWC在58.6％-70.5％之间.     

土壤水分对温室盆栽番茄叶片生理特性的影响及光合下降因子动态

以温室盆栽番茄(Lycopersicon esculentum Mill．)为试验材料,研究了土壤水分对叶水势(LWP)、细胞液浓度(CSC)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)和叶片光合特性的影响,以及引起光合下降的因子动态。结果表明,随着土壤水分胁迫程度的增加,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、LWP明显下降．Gs具有相同的趋势,而CSC显著升高。土壤水分胁迫和高水分处理的Pn与Tr日变化呈双峰曲线,但在适宜土壤水分下为单峰曲线。随着土壤含水量的增加,光合下降的非气孔限制出现的时间具有滞后现象。本文对非气孔限制出现的临界点动态作了进一步的探讨。     

干旱胁迫对金花茶幼苗光合生理特性的影响

以金花茶一年生实生苗为材料,采用盆栽控水试验,研究不同水分处理(CK、T1、T2、T3,土壤含水量分别为田间持水量的85%~90%、65%~70%、50%~55%、35%~40%)对金花茶幼苗光合生理指标的影响。结果显示:(1)在重度干旱胁迫(T3处理)下,金花茶植株都因干旱而死亡,表明金花茶幼苗对干旱胁迫的耐受极限为田间持水量的50%~55%(土壤含水量为15.04%~16.54%)。(2)随着干旱胁迫程度的加剧,金花茶幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)和PSⅡ实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)均显著降低,胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)无显著变化,干旱胁迫下金花茶光合速率降低的主要原因是由非气孔因素所致。(3)与CK相比,T1处理下叶片初始荧光(F0)、最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和丙二醛(MDA)含量均无显著变化,而T2处理下F0、MDA含量显著升高,Fm、Fv/Fm显著降低;T1处理下金花茶的PSⅡ反应中心还未受到伤害,而T2处理下其光合机构发生了不可逆的破坏。(4)叶片叶绿素总量(Chl)、叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)含量、Chl a/Chl b、Car/Chl、叶片相对含水量(RWC)均随干旱胁迫的增强而降低,脯氨酸(Pro)含量随干旱胁迫的加剧呈现出先升高后降低的趋势。研究表明,金花茶对干旱胁迫极为敏感,水分稍有亏缺,便会明显抑制其光合作用;金花茶不耐干旱的生理特性可能是限制其种群扩散的一个重要原因。     

不同耕作措施对土壤真菌群落结构与生态特征的影响

以传统耕作（T）为对照，研究了免耕秸秆覆盖（NTS）、免耕（NT）、秸秆还田（TS）3种保护性耕作措施对黄土高原西部雨养农业区耕层土壤真菌数量、垂直分布及群落结构的影响。结果表明：不同耕作措施对土壤真菌数量有一定影响，耕层土壤真菌总数．TS〉T，NTS〉NT，T〉NT；耕作措施对真菌群落结构的影响比较明显，3种保护性耕作处理其土壤均以绿僵菌属（Metarrhizium）、腐霉属（Phythium）、曲霉属（Aspergillus）占绝对优势，B-P优势度指数三者之和都在0．6左右；而T处理占绝对优势的菌属是绿僵菌属（Metarrhizium）和镰刀菌属（Fusarium），B—P优势度指数二者之和在0．7左右；土壤真菌群落的多样性指数和均匀性指数均呈现NTS〉TS〉T〉NT。因此，在黄土高原西部雨养农业区实施NTS和TS耕作措施，既有利于土壤有益真菌数量的增加，提高养分转化率，又有利于促进该区农业的可持续发展。     

不同耕作方式对茶园土壤物理性状及茶叶产量的影响

研究了免耕、旋耕和深松3种耕作方式对茶园土壤紧实度、土壤含水率、土壤容重、茶叶产量构成因素及茶叶产量的影响.结果表明: 3种耕作方式对土壤容重和土壤紧实度的影响效果为深松>旋耕>免耕.旋耕和深松能够打破粘盘层,降低深层土壤紧实度.0～30 cm耕层深松土壤容重较免耕下降16.4%,土壤紧实度下降13.4%～27.5%;深松可以显著增加土壤的储水空间,进而增强土壤持水能力,扩大土壤水库容,深松15～30 cm层含水量与免耕相比增加7.7%.不同耕作方式对土壤孔隙度影响不大.旋耕和深松方式下土壤比表面积增加,土壤气体和液体的比例均明显升高.茶叶的光合速率和蒸腾速率的日变化曲线均为“双峰”型,气孔因素是导致“午休”的主要原因.在深松方式下,茶树叶片蒸腾速率降低,芽叶密度增加,百芽干质量和水分利用效率升高,茶叶产量分别比免耕和旋耕增加17.6%和6.8%.深松是皖东地区茶园较为适宜的耕作方式.     

短期深旋松对黄淮海沙姜黑土耕层结构及小麦生长的影响

针对黄淮海平原由于连年旋耕所导致的犁底层加厚上移、耕层变浅的问题,引入一种全新的耕作技术——深旋松耕,以改良耕层障碍因素,提高冬小麦产量.设置深松20 cm(SS₂₀)、深旋松30 cm(DVR₃₀)两个处理,以深松20 cm为对照,研究深旋松耕作对土壤物理特性及小麦开花期光合特性的影响.结果表明: DVR₃₀处理能够充分破除犁底层,DVR₃₀处理10～20和20～30 cm土层容重分别较SS₂₀处理降低了9.5%和11.2%,DVR₃₀处理20～30 cm穿透阻力较SS₂₀处理降低了42.3%.DVR₃₀能够增强水分入渗能力,提高土壤深层贮水量.随着深度的增加,DVR₃₀处理土壤含水量显著增加,30～40和40～50 cm土层含水量分别较SS₂₀处理提高16.9%和10.6%,且差异达到显著水平,0～50 cm土壤贮水量提高3.3%.DVR₃₀处理创造了良好的耕层环境,促进了小麦开花期光合能力的提高,与SS₂₀处理相比,DVR₃₀处理小麦开花期叶片相对叶绿素含量(SPAD)及净光合速率分别提高1.3%和15.5%,小麦地上部、地下部干物质累积量亦有显著增加,同时DVR₃₀处理通过提高小麦有效穗数,提高了产量,实际增产12.4%.综上,短期深旋松耕作能够充分破除犁底层、深松活土,为构建合理耕层结构、充分挖掘耕层潜力提供了一种新的技术手段.     

长期耕作方式对小麦光合特性和产量的影响

以济麦22为供试材料,在大田条件下,9年定位设置旋耕(R)、翻耕(P)、间隔2年深松+条旋耕(SRS)、间隔2年深松+旋耕(RS)4种耕作方式,在2014—2015年和2015—2016年小麦生长季研究不同耕作方式对小麦旗叶光合特性、干物质积累与分配和产量的影响.结果表明: SRS处理小麦旗叶净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)在开花后21～35 d均显著高于其他处理.灌浆期SRS处理平均冠层光合有效辐射(PAR)截获率显著高于RS和P处理,R处理最低.成熟期SRS处理干物质积累量、开花后干物质向籽粒的分配量和对籽粒的贡献率最高,均显著高于其他处理.SRS处理小麦籽粒产量和水分利用效率均显著高于其他处理;总耗水量与RS处理无显著差异,显著高于P和R处理.在本试验条件下,间隔2年深松+条旋耕的耕作方式是节水高产高效的最佳耕作处理.     

Impact of Conservation Tillage on Nematode Populations

Literature reporting the development of conservation tillage and the research that has been conducted on nematode control in crops grown in conservation tillage systems is reviewed. Effects of different types of conservation tillage on population densities of various nematode species in monocropping and multicropping systems, effects of tillage on nematode distribution in the soil profile, effects of conservation tillage on nematode control, and the role of nematology in conservation tillage research are discussed.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅰ.华南地区农业气候资源时空变化特征

基于华南地区1961-2007年66个气象台站的地面观测资料,对华南地区全年及温度生长期内热量、光照和水分的时空变化特征进行了分析.结果表明：1961-2007年,华南地区年均气温以0.20 ℃·（10 a）^-1的趋势上升,温度生长期内积温的气候倾向率［平均为98 ℃·d·（10 a）^-1］由北向南递增;1981-2007年,6200～7500 ℃·d和7500～8000 ℃·d积温带面积分别较1961-1980年增加了1.5×10⁴和4.7×10⁴ km².研究期间,华南地区全年和温度生长期日照时数分别以-57和-38 h·（10 a）^-1的速率递减;与1961-1980年相比,1981-2007年全年和温度生长期内≥1800 h日照时数的区域面积均呈减少趋势.全年和温度生长期降水量均呈略微增加趋势,但不同地区的增减幅度明显不同.全年及温度生长期分别有62%和52%站点参考作物蒸散量的气候倾向率为负值;与1961-1980年相比,1981-2007年全年和温度生长期参考作物蒸散量均表现为高值区缩小、低值区扩大.全年湿润指数的平均气候倾向率为0.01·（10 a）^-1,70%站点的年湿润指数呈上升趋势;与1961-1980年相比,1981-2007年温度生长期内湿润指数增加了0.02,53%站点的气候倾向率为正值.研究期间华南地区气候变化总体表现为暖湿趋势,这将对该地区作物种植制度、作物产量和农业结构等产生影响.