玉米/花生间作行比和施磷对玉米光合特性的影响

试验于2014—2015年设玉米/花生间作2∶2(R₁)、2∶4(R₂)和2∶8(R₃)三种间作模式,研究了间作行比和施磷对玉米冠层光照日变化、功能叶的SPAD值、光合-光强响应曲线和光合-CO₂响应曲线的影响,以探究间作玉米适应强光的光合机理.结果表明: 间作玉米冠层日均光照表现为R₃>R₂>R₁;大口期至灌浆期,间作玉米穗位叶的SPAD值、表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、光饱和时的最大净光合速率(LSP_n)、羧化效率(CE)、最大电子传递速率(J_max)、磷酸丙糖利用率(TPU)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)和净光合速率(P_n)均表现为R₃>R₂>R₁,胞间CO₂浓度(C_i) 则为R₁>R₂>R₃;蜡熟期R₃间作玉米的AQY、LSP_n、g_s、CE、J_max和TPU均低于R₂间作玉米;施磷能提高AQY、LSP_n、CE、V_{c max}、J_max和TPU等光合参数.这说明间作玉米g_s、AQY、CE、V_{c max}、J_max和TPU随着光强增加逐渐提高是其增强利用强光能力的关键,但超过一定光强易早衰,施磷肥有助于增强玉米对强光的利用和延缓叶片衰老.     

玉米花生间作和磷肥对间作花生光合特性及产量的影响

揭示玉米(Zea mays)和花生(Arachis hypogaea)间作提高花生对弱光利用能力的光合特点及磷(P)肥效应, 对阐明间作花生适应弱光的光合机理和提高间作花生的产量具有重要意义。该试验于2011-2012年在河南科技大学试验农场分析了间作花生功能叶的叶绿素含量与构成、光响应曲线和CO₂响应曲线特点和荧光参数。结果表明: 与单作花生相比, 施P与不施P条件下玉米和花生间作显著(p < 0.01)提高了花生功能叶的叶绿素b含量, 降低了叶绿素a/b, 显著提高了光系统II最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)、表观量子效率(AQY)和弱光时的光合速率, 显著降低了气孔导度、二磷酸核酮糖羧化酶羧化速率(V_cmax)、电子传递速率(J_max)和磷酸丙糖利用速率(TPU); 与不施P相比, 施P有利于提高间作花生功能叶的叶绿素含量, 显著提高了Φ_PSII、q_P、V_cmax、J_max和TPU, 说明间作花生通过提高功能叶的叶绿素b含量, 改变叶绿素构成, 提高了光系统II的F_v/F_m、Φ_PSII和q_P, 增强了对光能的捕获和转化能力, 提高了对弱光的利用能力, 而并非提高了对CO₂的羧化固定能力; 施P有利于提高间作花生对弱光的利用能力和产量, 土地当量比提高了6.2%-9.3%。     

玉米、花生及其间作茬口与施磷对冬小麦光合特性及产量的影响机制

该试验在玉米单作茬口、玉米-花生间作茬口(间作茬口)、花生单作茬口共3种茬口,以及0 kg P_2O_5·hm~(-2)(P_0)和180 kg P_2O_5·hm~(-2)(P_1) 2个磷水平下,研究了间作茬口与施磷对冬小麦分蘖、叶面积指数(LAI)、干物质积累、光合特性及产量的影响机制,为玉米花生间作与小麦-玉米复种轮作提供理论依据。结果表明:(1)间作茬口较玉米茬口显著提高了冬小麦有效分蘖数、LAI、净光合速率和干物质积累量,并提高了冬小麦旗叶的SPAD值、CO_2饱和点、光饱和点及最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)、最大羧化速率(V_(cmax))、最大RUBP再生的电子传递速率(J_(max))和最大磷酸丙糖利用速率(V_(TPU)),且CE、V_(cmax)、V_(TPU)的增幅均达到显著水平(P0.05),有效改善了冬小麦产量构成,显著提高籽粒产量(P0.05)。(2)间作茬口较花生茬口提高了冬小麦乳熟期的P_(nmax)、AQY、CE,增加了穗粒数和粒重,提高了产量。(3)与不施磷相比,施磷180 kg P_2O_5·hm~(-2)显著促进间作茬口冬小麦生长,显著提高冬小麦旗叶的SPAD值、P_(nmax)、AQY、CE、V_(cmax)、J_(max)、V_(TPU)和籽粒产量(P0.05)。研究发现,间作茬口较玉米茬口能有效增强冬小麦旗叶表观量子效率和CO_2羧化能力,显著提高小麦花后光合能力,促进冬小麦生长,从而增加穗粒数、粒重和籽粒产量,且间作茬口结合施磷180 kg P_2O_5·hm~(-2)效果更好。     

不同有机肥量对旱地玉米光合特性和产量的影响

在渭北旱塬合阳试验基地进行了4年的旱地有机培肥试验, 研究不同有机肥施用量对旱地玉米光合特性和产量的影响.结果表明： 与单施化肥相比,施有机肥处理的玉米各生育时期的叶片光合速率和气孔导度显著增大,胞间CO2浓度显著减小;随着有机肥施用量的增加,玉米叶片各生育时期的叶片光合速率和气孔导度逐渐增大,胞间CO2浓度逐渐减小.玉米各生育时期的光合作用主要受非气孔因素限制,施用有机肥显著降低了非气孔因素对光合的限制.连续4年施用有机肥,改善了土壤养分状况,使养分不再是玉米光合速率和产量的主要限制因子.     

麦茬处理方式对夏玉米光合特性的影响

采用两年三点的大田试验,研究了麦茬处理方式（平茬、立茬、除茬）对机播夏玉米光合特性及其产量的影响。结果表明,不同麦茬处理方式的夏玉米光合参数存在明显差异。夏玉米Pn、Gs表现为吐丝期最大,处理间表现为平茬〉立茬〉除茬;Tr在处理间表现为除茬〉立茬〉平茬,叶片水平上的WUE表现为为平茬〉立茬〉除茬;不同麦茬处理夏玉米的产量差异显著。     

不同生育时期断根对花生光合特性及产量的影响

在田间试验条件下,以青花5号花生品种为材料,研究了不同生育时期断根对花生功能叶片光合特性及产量的影响。结果表明:适期断根(花后20d)可促进花生叶片生长,显著提高叶面积指数,且维持较高的叶面积指数和叶绿素含量的时间较长;植株功能叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率较高,胞间CO2浓度较低,光合效率显著提高;可增加花生结果数量和果重,提高单株生产力,显著提高荚果产量和经济系数。过早断根(花后5d至10d)叶面积增长慢、峰值低、后期下降快,叶绿素含量低;功能叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率峰值低且峰值过后下降速度快,而胞间CO2浓度一直维持在较高水平;断根时间越早,产量越低。过晚(花后25d)断根不利于叶面积指数的发展和较高叶绿素含量的维持,基本不影响花生叶片各光合性能指标,对产量影响较少。研究认为,开花后20d断根可作为花生栽培中的一项技术措施。     

不同花生棉花间作模式对花生生育后期生理特性及产量的影响

棉花花生间作是充分利用土地资源、缓解棉油争地矛盾的重要种植方式。在大田栽培条件下,以‘花育25’和‘聊棉19’为试验材料,设置花生和棉花种植比例分别为4∶4(H₄M₄)、6∶4(H₆M₄)和4∶2(H₄M₂)3种间作模式,以单作花生(DH)和单作棉花(DM)为对照,研究不同花生棉花间作比例对花生生育后期生理特性、产量及经济效益的影响。结果表明: 与花生单作相比,棉花花生间作促进了花生茎秆的生长,但降低了叶面积指数、主茎绿叶数和干物质积累总量,易造成花生的旺长和倒伏。不同间作模式相比,H₆M₄和H₆M₄的花生叶片叶绿素含量、净光合速率、硝酸还原酶活性和根系活力显著高于H₄M₄,并提高了超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性,降低了丙二醛含量。不同间作模式显著降低了花生产量和棉花产量,但经济总产值较单作棉花增加。各间作模式间相比,在H₆M₄间作模式中,花生减产幅度最小,经济总产值显著高于其他处理且土地当量比大于1,具有明显的间作优势。说明在花生棉花间作种植体系中,适当减小棉花在间作中所占的比例能够维持花生较高的光合能力,促进根系对养分的吸收,有利于延缓衰老,减弱对花生产量的影响。     

垄作栽培对高产田夏玉米光合特性及产量的影响

试验于2006-2007年在河南省浚县农业科学研究所试验田进行,以传统平作为对照,研究了垄作栽培对夏玉米光合特性和产量的影响.结果表明,垄作提高了夏玉米光合速率Pn、叶片蒸腾速率Tr和气孔导度Gs,且其日变化均呈单峰曲线,12:00达到最大值,而细胞间隙二氧化碳浓度Gi有所降低,其日变化与Pn相反,呈倒抛物线型.垄作栽培夏玉米的最大光化学效率Fv/Fm和实际光化学效率φPSⅡ均有所增加.与平作相比,垄作后期叶面积衰减较慢,籽粒蜡熟期和成熟期垄作比平作叶面积指数分别高6.4％和3.7％,减少了漏光损失,垄作栽培延长了叶片功能期,促进光合产物的积累及向籽粒的转移,有利于后期玉米籽粒充实,千粒重显著高于平作,产量提高9.6％.     

栽培方式对夏直播花生叶片光合特性及产量的影响

在田间试验条件下,以青花7号花生品种为材料,研究了不同栽培方式对麦后夏直播花生叶片光合特性及产量的影响.结果表明:与传统栽培方式相比,采用夏直播高产保护性栽培方式可促进花生叶片生长,显著提高叶面积指数,且维持较高的叶面积指数和叶绿素含量的时间较长;植株功能叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率较高和胞间CO2浓度较低,光合效率显著提高.夏直播高产保护性栽培方式下花生单株生产力较高,荚果产量显著增加,经济系数明显提高.地膜覆盖和秸秆还田均可改善夏直播花生叶片光合特性,提高花生产量.夏直播高产保护性栽培方式能够有效缓解夏直播花生生育期较短、单株生产力低等不利因素,是一项实用的夏直播花生高产栽培方法.     

施氮时期对高产夏玉米光合特性的影响

选用登海661(DH661)和郑单958(ZD958)为试验材料,研究了高产条件下施氮时期对高产夏玉米光合特性、产量和氮素利用率的影响.结果表明,分次施氮尤其是增加花后施氮较拔节期一次性施氮可提高产量9.3％-18.2％,氮肥偏生产力提高10.9％-17.5％.拔节期、大喇叭口期、花后10d按2∶4∶4施氮,DH661产量可达14188.9 kg/hm2;基肥、拔节期、大口期、花后10d按1∶2∶5∶2施氮,ZD958产量可达14529.6 kg/hm2.分次施氮较一次性施氮可延长灌浆期LAI高值持续期.花后施氮20％-40％较一次性施氮穗位叶Pn、φPSⅡ、NPQ和ETR分别提高了10.8％-24.1％,16.6％-25.1％、29.2％-45.3％和14.4％-25.8％,并保持了灌浆期RuBPCase和PEPCase较高活性,延缓了叶片衰老,提高了光能利用率.DH661较ZD958在相同的施氮方式下花后具有更高的光合性能.分次施氮及花后施氮可显著改善两个高产夏玉米品种光合特性,提高氮素利用率,提高产量.     

The temperature acclimation of photosynthetic responses to CO2 in Zea mays and its relationship to the activities of photosynthetic enzymes and the CO2-concentrating mechanism of C4 photosynthesis

Abstract Associations between photosynthetic responses to CO₂ at rate-saturating light and photosynthetic enzyme activities were compared for leaves of maize grown under constant air temperatures of 19, 25 and 31°C. Key photosynthetic enzymes analysed were ribulose bisphosphatc (RuBP) carboxylase, phosphoenolpyruvate (PEP) carboxylase, NADP-malic enzyme and pyruvate, P_i dikinasc. Rates of CO₂-saturated photosynthesis were similar in leaves developed at 19°C and 25°C but were decreased significantly by growth at 31°C. In contrast, carboxylation efficiency differed significantly between all three temperature regimes. Carboxylation efficiency was greatest in leaves developed at 19°C and decreased with increasing temperature during growth. The changes of carboxylation efficiency were highly correlated with changes in the activity of pyruvate, P_i dikinase (r= 0.95), but not with other photosynthetic enzyme activities. The activities of these latter enzymes, including that of RuBP carboxylase, were relatively insensitive to temperature during growth. The sensitivity of quantum yield to O₂ concentration was lower in leaves grown at 19°C than in leaves grown at 31°C. These observations support the novel hypothesis that variation in the capacity for CO₂ delivery to the bundle sheath by the C₄ cycle, relative to the capacity for net assimilation by the C₂ cycle, can be a principal determinant of C₄ photosynthetic responses to CO₂.     

油菜叶片气体交换对O３浓度和熏蒸方式的响应

运用CIRAS-1型便携式光合作用测定系统,在田间原位比较研究了不同O3浓度(CF,50 nl.L-1和100 nl.L-1)和熏蒸方式(恒定和动态)油菜叶片的气体交换特征及其对光强、CO2浓度升高的响应。结果表明(1)恒定熏气下,O3浓度增加导致叶片的蒸腾速率降低,水分利用效率提高,但动态熏蒸则引起蒸腾速率增加,水分利用效率下降,而且明显导致光合速率和气孔导度的降低;(2)高浓度的O3(100 nl.L-1)引起叶片的表观量子产额、暗呼吸饱和光强和最大净光合速率显著降低,光呼吸和CO2补偿点显著升高;熏蒸方式对叶片的暗呼吸、光补偿点、饱和光强、最大光合速率、羧化效率的影响差异显著;(3)不论何种熏蒸方式,高浓度的O3都引起下叶位的Fv/Fo、Fv/Fm显著降低,对上叶位没有影响。相同剂量下,动态熏蒸对叶片气体交换的影响更大,不利于植物生长和干物质的积累。     

长江中下游地区暴雨特征及洪涝淹没风险分析

利用1961—2012年长江中下游区域73个气象站日降水量数据,分析了长江中下游暴雨强度和最大连续降水的特征、空间分布和年际变化趋势,获取了不同暴雨重现期的暴雨强度。在此基础上,利用改进的Wet Spa Extension模型,模拟了长江中下游不同潜在暴雨发生频率和连续强降水情景下的长江干流和出口断面的产汇流和洪水演进过程,分析了不同暴雨重现期的暴雨强度和连续性强降水对长江中下游干支流、湖泊、沼泽地和农田的洪涝潜在淹没范围、深度空间分布。结果表明:沿长江的湖北、安徽、江西和江苏是长江中下游地区暴雨多发区;近50多年来,暴雨日数和最大日暴雨量表现为不显著性增加趋势;研究区\"百年一遇\"、\"五十年一遇\"和\"十年一遇\"等暴雨重现期的暴雨强度分别为220、190和120 mm·d~(-1);最大连续强降雨量超过400 mm;\"百年一遇\"暴雨形成的洪涝对研究区低洼区淹没深度1.0±0.5 m的面积可达4.3×10~4km~2,其中农田淹没面积占83.7%;\"五十年一遇\"的暴雨形成的洪涝对研究区淹没深度1.0±0.5 m的面积可达2.6×10~4km~2,其中农田的淹没面积占74.1%;\"十年一遇\"暴雨形成的洪涝对研究区淹没深度1.0±0.5 m的面积可达1.6×10~4km~2,其中,农田淹没面积占65.1%;大于400 mm连续性强降水形成的洪涝对研究区农田、湿地等低洼区平均淹没深度1.0±0.5 m的区域面积可达到6.7×10~4km~2,其中,农田的受淹面积占88.1%。暴雨洪涝淹没空间分布结果有助于长江中下游地区不同暴雨强度下暴雨洪涝的防控、风险分析和灾后评估。     

地毯草的光合特性研究

地毯草是一种典型的暖季型草坪草。用Li 6400便携式光合分析仪测定地毯草的光合特性。地毯草的光合日进程呈单峰型,无\"午休\"现象且受非气孔限制,最大净光合速率出现在14∶00,变化趋势与光合有效辐射(PAR)、气温(Ta)、蒸腾速率(Tr)等因子相同,与空气相对湿度(RH)、胞间CO2浓度(Ci)等相反;其光饱合点超过2000μmol.m 2s 1,最大净光合速率达22μmol.m 2s 1,暗呼吸速率为1.34μmol.m 2s 1,CO2补偿点为0.97μmol.mol 1,光补偿点为22.2μmol.m 2s 1,羧化效率为0.2539μmol.m 2s 1,表观光量子效率高达0.0592μmol.mol 1;表明地毯草是一种具有较强耐荫性的C4型阳性的暖季型草坪草,除了在园林中可以广泛用作草坪地被外还可以在一些较荫湿的特殊地带作为绿化和防护之用。     

6个不结球白菜品种光合作用特性的研究

对6个不结球白菜品种的光合作用特性进行了研究。结果表明,在800μmol·m-2·s-1的光强下,不结球白菜的净光合速率以‘正大抗热青3号’最高,达16.37μmol CO2·m-2·s-1,其光合作用表观量子效率、羧化效率和水分利用效率也最高,分别为0.0442、0.0854mol·m-2·s-1和6.20μmol CO2·mmol-1H2O;暗呼吸速率以‘绿星’最低,为2.24μmol CO2·m-2·s-1;Pn-PFD响应曲线显示,在光强300μmol·m-2·s-1以下,各品种的净光合速率差异较小,在光强为300~1000μmol·m-2·s-1区段时,净光合速率随着光照强度增加而迅速增加。‘正大抗热青3号’光饱和点最高,达1910.3μmol·m-2·s-1,其光饱和点的净光合速率也最高,达20.2μmol CO2·m-2·s-1;不结球白菜不同品种净光合速率日变化进程相似,不论数值高低均呈双峰曲线型,有明显的“午休”现象。     

Photosynthetic Response of Vigna radiata to Pre-Sowing Seed Treatment with 28-Homobrassinolide

Surface sterilised seeds of mungbean (Vigna radiata L. Wilczek cv. T-44) were soaked in 0, 10⁻⁸, 10⁻⁶, or 10⁻⁴ M aqueous solution of 28-homobrassinolide (HBR) for 4, 8, or 12 h. The treated seeds were grown in sandy loam soil filled in earthen pots and sampled at 30, 40, and 50 d. Net photosynthetic rate, leaf chlorophyll content, carbonic anhydrase activity (E.C. 4.2.1.1), carboxylation efficiency, stomatal conductance, and seed yield at harvest were enhanced by the HBR treatment. The best combination was the pre-sowing seed treatment with 10⁻⁶ M HBR for 8 h. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.