田间小麦叶片光合作用“午睡”现象的研究

小麦叶片的光合作用有明显的“午睡”(即“中午降低”现象)。 光合作用的“中午降低”只是在较小的程度上与大气CO_2浓度下降有关,而与中午前后颇低的空气相对湿度和较高的温度引起的饱和差的增加有很大的关系。通过增加空气湿度(伴随降温)缩小饱和差,不仅消除了小麦叶片的“午睡”现象,而且显著地提高了净光合作用速率。 提出了一个解释光合作用“午睡”机理的图解。     

科技消息

全世界每天大约要消耗的肥料相当于200万加仑的油。哈佛大学一个生物学小组正在设法使植物直接从空气中得到氮。因在自然界中只有很少几种细菌和绿藻可以固定空气中的氮。副教授F.Ausubel准备给粮食作物玉米和小麦提供固氮基因。     

土壤肥力和施氮量对小麦氮素吸收运转及籽粒产量和蛋白质含量的影响

在不同土壤肥力条件下,研究了施氮量对小麦氮素吸收、转化及籽粒产量和蛋白质含量的影响。结果表明,增施氮肥可以提高小麦各生育阶段的吸氮强度,尤以生育后期提高的幅度为大认为是增施氮肥提高小麦籽粒产量和蛋白质含量的基础,增施氮肥虽提高了小麦植株的吸氮强度。吸氮量增加,但开花后营养器官氮素向籽粒中的转移率降低,增施氮肥不仅促进了小麦植株对肥料氮的吸收,而且也促进了对土壤氮的吸收,并讨论了在高、低土壤肥力条件下氮肥合理运筹的问题。     

大气CO2浓度升高对稻季土壤中麦秸降解及氮素分趋的影响

利用中国唯一的稻麦轮作FACE(free-air carbon dioxide enrichment,开放式空气CO2浓度增高)试验平台,研究大气CO2浓度升高对稻季土壤中小麦秸秆降解速率及其氮素分趋的影响.试验设置Ambient(目前空气对照)和FACE(Ambient+200 μmol·mol-1)两个CO2浓度以及低氮处理(LN,150 kg·hm-2)和高氮处理(HN,250 kg·hm-2)两个氮肥水平,在稻季之初按标记麦秸/土壤重量比0.3%添加15N标记小麦秸秆,根据水稻生长时期依次采样测定秸秆降解速率,并通过分析土壤全氮、植株全氮及其15N丰度来观察已降解秸秆的氮素分趋情况.结果发现,大气CO2浓度升高对高氮处理土壤中小麦秸秆降解速率没有显著影响,但显著促进了低氮处理土壤中小麦秸秆的降解(p < 0.05),使其提高到与高氮处理土壤相当水平;大气CO2浓度升高显著增加了已降解秸秆中氮素的流失,在高氮处理土壤中尤为严重,而对植物吸收已降解秸秆中的氮素没有显著影响.结果表明,大气CO2浓度升高在土壤氮素相对不足时会加速土壤中小麦秸秆的降解,而在土壤氮素相对充足时又会加大降解秸秆中氮素的流失.     

施氮水平对小麦籽粒发育过程中氨基酸含量的影响

施氮能提高小麦籽粒蛋白质氨基酸的含量,并与施氮水平呈正相关;但对普通小麦必需氨基酸与蛋白质氨基酸的比值没有影响,而硬粒小麦4286随施氮水平的提高,该比值下降。在开花后32d以前,籽粒发育过程中游离氨基酸与施氮水平呈正相关,以后,籽粒中游离氨基酸趋于相近,表明施氮增加了游离氨基酸的库源,不同基因型小麦对施氮水平的反应不同,在同等施氮水平和栽培条件下,籽粒中蛋白质氨基酸和游离氨基酸含量为硬粒小麦4286＞小偃6号＞小偃107,不同施氮水平下,籽粒中氨基酸含量为高氮＞中氮＞低氮。     

施氮对不同抗旱性冬小麦叶片光合与呼吸的调控

在大田条件下对两个不同抗旱特性的冬小麦品种全生育期叶片光合气体交换参数、光合色素含量和呼吸值及其对氮素水平的响应进行了研究.结果表明,施氮180 kg·hm^-2处理旱地品种叶片气孔导度、总光合色素含量、光合速率较不施氮处理在全生育期分别提高了43.75%、18.54%和49.66%,水地品种分别提高了12.12%、20.88%和29.25%;而旱地品种总呼吸速率降低了4.8%,水地品种降低了4.5%.适量施氮,增强了小麦叶片的气体交换能力,提高了光合色素含量,并降低了呼吸速率,从而提高了小麦叶片光合碳同化能力.小麦品种间光合的差异主要由非气孔因素引起.旱地品种呼吸速率较低,吸收的光能较多地用于光合碳同化作用.不施氮处理叶片光合速率较高的生育时期其呼吸速率也高,而施氮处理叶片光合速率高的生育时期呼吸值较低.施氮增加了光能向光合碳同化方向的分配.施氮对提高冬小麦抗旱能力有积极作用,其机理在于氮素改善了叶片气体交换状况,提高了光合色素含量,并优化了叶片对光能吸收的分配.     

冬小麦“午睡”现象田间实验研究

“午睡”现象是干旱、半干旱地区冬小麦增产潜力发挥的一个重要限制因素,据初步估算,小麦由此而使1/3左右的辐射光能未被充分利用。早在本世纪初就有许多学者对“午睡”现象进行了研究,并从不同角度提出了多种解释。许大全等人在华北农田对小麦的“午睡”现象作的较全面的分析研究发现,午间光合作用的降低与气孔午间关闭密切相关,通过增加空气湿度和缩小饱和差,不仅消除了小麦的“午睡”现象,而且显著地提高了     

春性和半冬性小麦植株氮素积累与运转特征差异

以江苏省6个半冬性和9个春性小麦品种为材料,研究两类型小麦品种在大田条件下的氮素积累、运转和分配差异.结果表明: 施氮量相同条件下,半冬性小麦群体植株平均氮素积累量在越冬始期-拔节期低于春性小麦群体,孕穗期-成熟期高于春性小麦群体;氮素阶段累积量在越冬始期-拔节期两类型群体间差异不显著,开花-成熟期半冬性群体显著高于春性群体.半冬性小麦平均总氮素转运量、花后积累量显著高于春性小麦;两种类型小麦总氮素转运率、积累氮贡献率、总转运氮贡献率差异均不显著.半冬性小麦营养器官中叶片氮素转运量、转运率、转运氮贡献率均低于春性小麦,茎鞘氮素转运量、转运率、转运氮贡献率则高于春性小麦,茎鞘氮素转运量差异达显著水平;同一类型内不同品种间植株氮素积累量、总氮素运转量、花后氮素积累量、总氮素转运率、总转运氮贡献率等均存在差异.生产中应根据不同品种吸收、利用、运转氮素能力的差异,合理运筹生育期氮肥用量和施用比例,提高氮肥利用率.     

缓/控释复合肥料对土壤氮素库的调控作用

采用小麦盆栽生物试验、实验室化学分析和仪器分析方法研究了缓/控释复合肥料(SRF)对土壤氮素养分库中不同组分(微生物量氮、固定态铵、NH4+-N、NO3--N、铵离子周转库)动态变化的影响及其与小麦吸收氮素养分的关系。结果表明,在小麦分蘖初期,SRF处理土壤微生物量氮、NH4+-N含量较普通复合肥料(CCF)低,此后整个小麦生育期的土壤微生物量氮、NH4+-N含量的总体变化趋势以SRF处理高于CCF处理,其中SRF处理的小麦土壤NH4+-N含量较CCF处理高108.1%—271.7%;在小麦生长前期,SRF处理土壤固定态铵含量较CCF低;在小麦生长中期,SRF处理土壤固定态铵含量较CCF处理高;与CCF处理比较,SRF处理小麦土壤硝态氮含量经历先升高后降低、在生育后期又升高的趋势。在小麦生育前期,CCF处理土壤"铵离子周转库"由371.3 mg/kg降至259.1 mg/kg;SRF处理土壤"铵离子周转库"由306.5 mg/kg升至324.5 mg/kg。在小麦需氮量较高的拔节期,CCF处理土壤"铵离子周转库"与前一次之差值仅为34.18 mg/kg,而SRF处理则达到77.21 mg/kg,表明小麦生育前期SRF土壤"铵离子周转库"能够固定更多的铵离子,降低铵离子的损失;在小麦需氮量较高的时期,"铵离子周转库"则释放更多的铵离子以供给小麦吸收利用。小麦生长初期CCF处理释放养分速率较快,小麦植株吸氮量高于SRF处理;生长中、后期SRF处理释放养分量较CCF处理高,此阶段小麦吸氮量以SRFCCF。不同处理对小麦吸氮量的影响与对小麦生物量变化是基本一致的,即初期以CCFSRF,中后期以SRFCCF,收获期SRF处理较CCF处理分别提高小麦生物量15.32%、吸氮量13.51%。相关分析表明,小麦生物试验中SRF处理土壤微生物量氮、固定态铵以及"铵离子周转库"的动态变化与小麦吸氮量之间达到显著或极显著负相关关系(r=-0.8728*—-0.9006**),SRF调控土壤氮素库的能力较CCF更强,能更好的协调土壤氮素养分供应与小麦氮素需求间的动态平衡和提高肥料氮素利用效率。     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦产量形成的影响

利用农田开放式空气CO₂浓度增高(FACE)系统平台,以弱筋小麦宁麦9号为供试品种,研究大气CO₂浓度增高和不同施氮水平对小麦生育期、株高、产量和产量构成因素的影响.结果表明：FACE处理的小麦播种至抽穗期、抽穗至成熟期及全生育期天数分别比对照缩短1.3、1.3和2.6 d,但均未达到显著水平;FACE处理的小麦穗长、穗下第1和第2节间长度显著变长,成熟期株高显著增加,比对照增加4.0%;低、中、高氮条件下,FACE处理小麦的籽粒产量分别比对照提高15.2%、21.4%和35.4%,平均增产24.6%,均达极显著水平;FACE处理小麦的单位面积穗数极显著增加,比对照增加17.8%,使穗粒数和粒重显著增加,分别比对照增加了2.9%和4.8%.FACE处理使小麦显著增产主要是由于单位面积穗数显著增加,而单位面积穗数的增加主要是由于小麦的分蘖能力明显增强所致.     

水分胁迫下白杨派双交无性系主要生理过程研究

以白杨双杂交杂种新无性系为主要试验材料,在４种水分胁迫条件下对各无性系生理和生长指标进行分析,结果表明,土壤干旱胁迫对无性系净光合速率,蒸腾速度,气孔导度,叶温与气温差,细胞间ＣＯ２浓度等生理指标均产生显著影响。不同指标对水分胁迫的敏感性不同,无性系间在各项生理指标值及随水分胁迫发展而下降幅度均存在着显著差异。     

花后干旱或渍水下氮素供应对小麦光合和籽粒淀粉积累的影响

防雨池栽条件下,设置渍水、干旱和对照3个土壤水分处理,每水分处理下再设置两个施氮水平,研究了花后渍水和干旱逆境下氮素水平对两个蛋白质含量不同的小麦品种光合特性和籽粒淀粉积累的影响.结果表明,与对照相比,花后渍水和干旱处理显著降低小麦旗叶净光合速率和SPAD值,干物质积累量下降.干旱处理下,增施氮肥提高旗叶光合速率和SPAD值,渍水处理下则相反.水分逆境明显降低籽粒可溶性总糖含量,且渍水处理下增施氮肥降低小麦叶片和籽粒可溶性总糖含量,干旱状态下规律相反.渍水处理下增施氮肥降低淀粉积累速率.水分逆境明显降低小麦粒重、产量和淀粉产量,且干旱处理下增施氮肥有利于籽粒重、产量和淀粉产量的提高,而渍水下增施氮肥使粒重和产量进一步降低.试验结果表明,花后渍水和干旱逆境下施用氮肥对小麦旗叶光合速率和籽粒淀粉积累有明显的调节效应.     

土壤水分状况对花生和早稻叶片气体交换的影响

通过田间测坑试验研究了长期处于不同土壤水分状况下花生和早稻叶片气体交换的一些特点.结果表明,花生分枝期轻度和中度水分胁迫使气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)略有下降,净光合速率(Pn)和叶片水分利用效率(WUE)减小,轻度水分胁迫Gs/Tr略有上升而中度胁迫Gs/Tr变小.花生结荚期轻度和中度水分胁迫都使Gs、Tr、Gs/Tr和Pn显著降低,WUE大幅度上升.花生结荚期明显受土壤水分胁迫影响.早稻灌浆期轻度和中度水分胁迫Gs、Tr和Gs/Tr变化不显著,Pn和WUE增加,并且轻度水分胁迫下籽粒产量增加.Gs和Gs/Tr变化情况相结合可以作为作物水分胁迫程度的一个参考指标,即如果Gs和Gs/Tr同时下降则作物已经受到水分胁迫影响.     

Effects of Nitrogen Nutrition Level on Photosynthesis of Wheat Under Rapid Water Stress

Effects of nitrogen (N) nutrition level on photosynthesis of wheat were studied using method of quick drying of detached leaves, under rapid water stress. The results showed that in the case, leaf water potential (Ψw), net photosynthetic rate (Pn) and stomatal conductance (Gs) of high N (HN) leaves decreased more quickly than that of low N (LN) leaves. Therefore, the difference of Pn between HN and LN leaves became less and less with increasing water stress. Under severe water stress, the Pn of HN leaves were lower than that of LN leaves. The intercellular concentration of CO2 (Ci) of HN leaves were lower than that of LN leaves, and the value of stomatal limitation of photosynthesis (Ls) of HN leaves were higher during rapid water stress. However, the mesophllous conductance of CO2 (Gm) and photosynthetic activity of mesophyll of HN leaves were still higher than that of LN leaves.     

青海高原小麦叶片净光合速率日变化的中午降低现象对环境中生态因素的响应

以土培盆栽和大田栽培小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ）为研究材料,探讨了青海高原小麦在正常生长的自然条件下,出现的土壤水分含量（ＳＷＣ）的变化所引起的植物叶片相对含水量（ＲＷＣ）和叶水势（ｗｌ）的变化以及自然强光（ＰＦＤ;Ｑ）导致的高温（Ｔａ）所产生较低的空气相对温度（ＲＨ）对小麦叶片净光合速率（Ｐｎ）日变化的中午降低现象的影响。结果表明,在大田小麦正常生长的自然条件下,当ＳＷＣ等于或低干３０％时,小麦叶片的ＲＷＣ和ｗｌ下降,气孔导度（Ｇｓ）变小,气孔阻力增大,ＣＯ＿２的供给受到了限制,从而也引起了小麦叶肉细胞进行光合作用的能力下降,Ｐｎ日变化就出现了明显的中午降低现象。当ＳＷＣ在８０％左右时,小麦叶片的ＲＷＣ和ｗｌ升高,Ｇｓ增大,气孔阻力变小,ＣＯ＿２供应充分,小麦叶肉细胞进行光合作用的能力增强,Ｐｎ日变化就没有出现中午降低现象（图１）,而青海高原偶然出现的自然强光（ＰＦＤ）导致较高的Ｔａ所产生较低的ＲＨ％和较低的ＳＷＣ一样也是晴天中午,小麦叶片Ｐｎ日变化产生中午降低现象的直接原因。所以说,晴天中午,青海高原大田ＳＷＣ的高低和ＲＨ％的大小是引起小麦叶片Ｐｎ日变化出现中午降低现象轻重与否的主要生态因素     

峰丛洼地恢复演替系列优势种光合生理生态特征日变化研究——以广西马山弄拉峰丛洼地为例

运用LI-6400便携式光合测定系统,测定弄拉峰丛洼地不同演替阶段优势种白茅、黄荆、红背山麻杆、黄杞和青冈的光合生理生态特性,并比较它们的净光合作用速率、蒸腾作用速率、气孔导度、水分利用效率、表观量子效率等生理生态指标及其生境中对应的光合有效辐射、大气CO2浓度、气温、相对湿度的日变化。结果表明,峰丛洼地生态环境因子日变化复杂,黄杞有明显的"午休"现象,先锋种黄荆、红背山麻杆的净光合作用速率、蒸腾速率和气孔导度较大,先锋种中C4植物白茅水分利用效率最高,演替后期优势种青冈和黄杞的表观光量子效率、利用岩溶区水分的效率和适应性更强。对净光合作用速率与生理生态影响因子进行相关性分析,表明生理和生态因子共同影响植物的光合作用,不同演替优势种的影响因子有差异。以逐步回归方式建立净光合作用速率和影响因子之间的回归方程模型,5个方程均有显著性意义和良好的预测性。     

施氮量对超高产冬小麦灌浆期旗叶光响应曲线的影响

为冬小麦超高产栽培的氮肥管理提供技术支撑,在大田条件下研究了施氮量对超高产冬小麦灌浆期旗叶光响应曲线的影响.采用开放式气路测定了小麦旗叶的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率等相关指标,并运用"米式方程"对旗叶净光合速率进行了模拟,计算了光响应曲线的特征参数.结果表明,在0～300kg/hm2施氮范围内,随着光照强度的增加,各处理的旗叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均随之增加,而胞间二氧化碳浓度却随之降低,但是在375kg/hm2施氮水平下旗叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率的增加和胞间二氧化碳浓度的降低反而低于300kg/hm2施氮水平,表明合理的氮素水平对超高产小麦灌浆期旗叶的光响应曲线有明显的调节作用.在合理的施氮范围内,增施氮肥小麦旗叶在整个灌浆期内的最大净光合速率随之增加.在本试验条件下,超高产麦田的适宜施氮量为300kg/hm2.     

水分胁迫下天然次生灌木山桃和山杏光合气体交换特征

以半干旱黄土丘陵区3年生天然次生灌木山桃(Prunus davidiana)和山杏(Prunus sibirica)为试验材料,采用充分供水、正常供水、轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫5种水分处理,比较了水分胁迫对山桃和山杏光合气体交换参数的影响.结果表明:山桃和山杏的净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE)在不同水分处理之间差异显著.随着水分胁迫的缓解,山桃和山杏的Pn日变化曲线逐渐从单峰型转变成不明显的双峰型;重度水分胁迫下,Pn受到明显抑制,一直维持在较低水平;Pn在轻度或中度水分胁迫下出现最大值,且山桃的日均Pn要高于山杏;Pn降低的原因上午表现为气孔限制因素,而下午则以非气孔限制因素为主.山桃和山杏的Ci日变化规律与Pn基本相反,它们的Tr日变化在轻度和中度水分胁迫下为双峰曲线,并以正常供水条件下日均Tr最大;不同程度水分胁迫下,山桃、山杏的Gs日变化表现出相似的变化规律,且气孔都出现了过早关闭的现象.适度的水分胁迫能够提高山桃、山杏的水分利用效率,同时也降低了Pn和Tr.研究发现,山桃和山杏在水分胁迫下能通过较大幅度降低蒸腾速率来提高其水分利用效率,从而增强其适应干旱环境的能力,它们在黄土丘陵区具有较广阔的发展潜力.     

桂林岩溶区青冈栎光合速率与环境因子关系初步研究

在自然条件下,对桂林岩溶区青冈栎光合速率与环境因子的关系研究表明,初夏季节青冈栎蒸腾速率日变化为"单峰"曲线,光合速率日变化为"双峰"型曲线,午间光合速率明显降低。青冈栎光合"午休"主要由气孔导度降低引起;通径分析表明,环境因子中空气相对湿度和空气温度对青冈栎光合速率直接影响最大;光合有效辐射对青冈栎光合速率直接影响不显著,而主要是通过其它因子间接影响光合速率。     

水分胁迫对小麦叶片光合作用的影响及其与抗旱性的关系

在水分胁迫初期,两个小麦品种叶片光合速率,气孔导度和细胞间隙CO_2浓度降低,气孔限制值增加,光合速率的降低主要是气孔因素的限制。中度到严重水分胁迫使叶片光合速率、气孔导度和气孔限制值降低,细胞间隙CO_2浓度明显增加,且叶圆片放氧能力,叶绿体Hill反应、叶绿素荧光强度和表观量子产额降低,此时光合速率的降低主要是叶肉细胞光合活性的下降引起的。抗旱性弱的郑引一号叶肉细胞光合活性比抗旱性强的丰抗13更容易受到水分胁迫的影响。