CO2浓度升高和干旱对春小麦生长和水分利用的生态效应

利用开顶式气室对春小麦进行了一个生长季的CO2倍增盆栽实验,土壤水分控制为3个水平(分别为田间持水量(FWC)的80%、60%、40%).结果显示,CO2倍增显著提高小麦的光合速率.但在相同的CO2测定浓度下, 生长在加倍CO2浓度下的小麦的光合速率比当前CO2浓度下小麦低22%.高CO2浓度显著促进小麦生长,相对增加幅度在适宜水分下最大,为14.8%.80%FWC水分条件下高CO2使植株的干重/高度比增加15.7%.高CO2条件下,小麦的蒸腾速率降低、累积耗水量减少、水分利用效率(WUE)提高,WUE的提高幅度在适宜水分下最大,为30%.干旱(40%FWC)使小麦地上干重和WUE在当前CO2条件下分别降低72%和19%,加倍CO2条件下降低幅度较大,分别为76%和23%.根据以上结果得出结论: (1) 高CO2条件下, 小麦的光合速率、地上生物量和水分利用效率提高;(2) 植物长期生长于高CO2浓度导致光合能力降低;(3) 高CO2对植物侧向生长的促进作用大于垂直生长,即高CO2下植株将相对粗壮;(4) 高CO2对植物的生态效应依赖于土壤水分,在适宜水分下相对较大;(5) 在未来高CO2条件下,干旱引起的减产和水分利用效率减低幅度将会更大.     

干旱和CO2浓度升高对干旱区春小麦气孔密度及分布的影响

 通过对不同土壤水分状况、不同CO2浓度条件下春小麦叶片气孔的观测结果表明：干旱和CO2浓度升高不仅影响叶片气孔密度,而且也影响其分布。随干旱程度的加剧,气孔密度有明显的上升趋势,气孔在叶片上的分布趋向均匀;随CO2浓度的升高,气孔密度有明显的下降趋势,其分布也趋向均匀。水分状况和CO2浓度相同时,气孔密度及分布受不同温度的影响。     

干旱、CO2和温度升高对春小麦光合、蒸发蒸腾及水分利用效率的影响

研究了干旱、CO2 浓度和温度升高对春小麦生育期、光合速率 (Pn)、蒸发蒸腾 (ET)及水分利用效率 (WUE)的影响 .结果表明 ,大气CO2 浓度升高 (5 5 0、70 0 μmol·mol-1)虽可延长抽穗 成熟期 ,但高温 (日平均温度高于正常日平均温度约 4 .8℃ )对生育期的影响远大于高CO2 影响 ,使得高CO2 、高温下抽穗 成熟期缩短 ,且种子提前萌发 ;CO2 浓度升高和高温共同作用使各水分处理的小麦光合增强、气孔阻力增加、叶片水平的水分利用效率 (WUEl)和群体水平的水分利用效率 (WUE)增大 ,但对蒸腾速率影响不显著 .对蒸发蒸腾的影响因不同的土壤水分而不同 ,在高 (田间持水量的 75 %～ 85 % )、中 (田间持水量的 5 5 %～6 5 % )水分条件下 ,高温和高CO2 使蒸发蒸腾增加 ,而在低水分条件 (田间持水量的 35 %～ 4 5 % )下 ,高温和高CO2 使蒸发蒸腾减少     

干旱和CO_2浓度升高对干旱区春小麦气孔密度及分布的影响

通过对不同土壤水分状况、不同 CO2 浓度条件下春小麦叶片气孔的观测结果表明 :干旱和 CO2 浓度升高不仅影响叶片气孔密度 ,而且也影响其分布。随干旱程度的加剧 ,气孔密度有明显的上升趋势 ,气孔在叶片上的分布趋向均匀 ;随 CO2 浓度的升高 ,气孔密度有明显的下降趋势 ,其分布也趋向均匀。水分状况和 CO2 浓度相同时 ,气孔密度及分布受不同温度的影响     

CO2浓度、氮和水分对春小麦光合、蒸散及水分利用效率的影响

研究了不同土壤氮和土壤水分条件下,大气CO2浓度升高对春小麦光合作用、气孔导度、蒸散和水分利用效率的影响。结果表明,CO2浓度升高,干旱处理的春小麦（Triticum aestivum L.）叶片光合作用速率幅度增加大于湿润处理,随着氮肥用量增加光合速率相应增加,而不施氮脂增加有限;干旱处理气孔导度幅度减少大于湿润处理,不施氮肥的大于氮肥充足的CO2浓度升高,干旱处理的蒸散量减少比湿润处理多,不施氮肥的蒸散量减少较为明显;但干旱处理单叶WUE增加大于湿润处理;随着氮肥用量增加,冠层WUE提高,而不施氮肥的冠层WUE最低。因而CO2浓度升高、光合速率增加和蒸散量减少会减缓干旱的不利影响,增强作物对干旱胁迫的抵御能力。     

CO2浓度升高对干旱胁迫下小麦光合作用和抗氧化酶活性的影响

在CO     

大气CO2浓度和温度升高对作物生理生态的影响

论述了大气CO2浓度和温度升高下的植物生长,光合作用,产量以及水分养分利用效率等方面的研究进展,未来高CO2浓度下,光合作用速率有不同程度的提高,生物量和产量增加;气孔导度降低,水分利用效率（WUE）提高,一般地上部分和根系尤其是细根生物量增加,凋落物量随之增加,C/N比率提高,植物残体的腐解速率降低,CO2浓度升高后,会给根际微生物带来更多的底物,从而提高了微生物活性,加速养分的矿化过程,改善植物的养分状况。     

CO2和温度升高及干旱对小麦叶片化学成分的影响

研究了ＣＯ２浓度升高、高温和干旱对干旱区小麦叶片化学成分的影响,结果表明：ＣＯ２浓度升高时各化学成分之间的差异只有在４０％田间持水量时才表现显著,说明未来ＣＯ２浓度升高对干旱区小麦化学成分的影响可能大于在非干旱区的影响;ＣＯ２浓度升高可减小因为土壤水分不同而造成的小麦化学成分之间的差异;高温对小麦化学成分的主要影响是引起Ｎ含量的显著降低;ＣＯ２浓度升高、高温和干旱三因子对干旱区小麦化学成分的复合影     

干旱胁迫和CO2浓度升高条件下白羊草的光合特征

采用盆栽控制试验,研究了黄土丘陵区乡土种白羊草在不同水分水平(80％ FC和40％ FC)和CO2浓度(375和750 μmol·m-2·s-1)处理下的光合生理变化特征.结果表明:干旱胁迫使白羊草的最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQE)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(Tt)、最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/Fo)和光合色素含量降低,丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量升高.水分充足条件下,与正常大气CO2浓度相比,大气CO2浓度倍增下白羊草的PnmaxMDA和Pro含量无显著差异.干旱胁迫下,CO2浓度升高提高了白羊草的最大荧光(Fm)、Fv/Fm、Fv/Fo、叶绿素含量和AQE,Pnmax比正常CO2浓度下高23.3％,差异达到显著水平,而MDA和Pro含量均显著降低.CO2浓度升高对干旱胁迫引起的白羊草光合能力下降有一定的补偿作用,减轻了干旱胁迫对白羊草的伤害.     

大气CO2浓度升高对植物根系的影响

植物长期生长在CO2浓度不断升高的环境中,其结构和功能都将受到影响,这种影响不仅表现在植物的地上部分,同时也表现在植物的地下部分(根系),尤其是细根的长度、直径、产量、周转以及根与枝的分配模式等方面。植物根系结构和功能的改变影响植物地上部分和生态系统物质循环中的碳动态及土壤中碳库的变化。目前有关大气CO2浓度升高对根系动态影响的研究报道主要包括大气CO2浓度升高对根系结构(直径、分枝、长度、数量等)和根系生理(周转率、产量、碳分配模式等)的影响2个方面。目前,该领域研究还存在一些不足,例如在CO2浓度升高条件下,对植物根系内部的调控机制,以及由其引起的物质循环和能量流动的动态变化的了解较少;至今没有令人信服的证据说明大气CO2浓度升高使根系周转升高还是降低。今后应加强研究在CO2浓度升高条件下根系的周转变化和光合产物分配模式变化,CO2浓度升高和外界环境因素的共同作用对根系的影响,以及采用不同研究方法和研究对象在不同立地条件下开展升高CO2浓度对根系影响的对比研究等。     

水分胁迫对冬小麦CO_2同化作用的影响

比较了两个小麦品种陕合6号和郑引1号经受不同程度的水分胁迫处理后,叶片多种光合参数:净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、细胞间隙CO_2浓度(G_i)、表观量子需要量和羧化效率以及Rubis CO蛋白量与活性等的变化。在轻度水分胁迫下,叶片光合速率降低的根本原因在于气孔导度的下降;而在严重胁迫下,非气孔因素起主要作用。     

水稻光合作用对加富CO_2的响应

整个生育期经高Co（600μl／L）处理的5种水稻的PSⅡ原初光化学效率（Fv／Fm）与空气CO2（350μl／L）中生长的对照无明显的差异。高CO2下绿黄占3号,特三矮2号和普通野生稻叶片的平均光合放氧速率分别比各自的对照有所提高,而Ⅱ优4480和药用野生稻的光合速率低于对照。高CO2下生长的水稻叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量降低,生长后期的降解加快,并抑制了水稻的暗呼吸。绿黄占3号、特三矮2号和普遍野生稻的干物重在高CO2下较对照均有所增加,而Ⅱ优4480和药用野生稻的则下降。表明水稻不同种之间和种内的光合作用和生物量对高CO2的响应有一定的差异。     

Dry Matter Partitioning between Plant Organs in Wheat Cultivars Differing in Productivity and Drought Resistance

In microplot field experiments conducted over the course of 12 years, the accumulation of dry matter was recorded in the leaves, stems, and ears of the primary shoots of plants of four cultivars of spring wheat (Triticum aestivumL.) differing in productivity and drought resistance. The contribution of organs to the accumulation of dry matter by the shoot from emergence to anthesis was calculated, and relative changes in the weight of the ear after anthesis were assessed. In all the cultivars, the contribution of the leaves was the same; however, the share of the ear was greater in short-stem cultivars of the intensive type in which the leaves were more active during the time of grain filling. Furthermore, this load increased, and the relative increment in the ear weight after flowering decreased in the years of drought, because the contribution of the leaves did not depend on water supply during the growing season. During these years, the contribution of the ear increased in the plants of all the cultivars. The authors conclude that, in arid regions, in addition to drought resistance, the cultivar should display such a ratio between the ear weight and the weight of leaves that would still ensure satisfactory grain filling     

The Activity and Content of Ribulose-1,5-Bisphosphate Carboxylase/Oxygenase in Wheat Plants as Affected by Water Stress and Kartolin-4

The carboxylating activity and content of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBPCO, EC 4.1.1.39), and other soluble proteins in young seedlings and mature leaves of Lutescens-758, a drought-sensitive cultivar of soft spring wheat Triticum aestivum L., were studied under the conditions of drought and subsequent rehydration. Seedlings and mature plants preliminarily treated with the cytokinin-like compound kartolin-4 were compared to untreated plants. Drought-induced decrease in RuBPCO activity should be attributed not only to proteolytic decomposition of the enzyme protein itself but also to a partial inhibition of its catalytic activity. The decrease in RuBPCO activity was larger than that in RuBPCO content. Water stress induced a marked decrease in the soluble protein content. Kartolin-4 increased the resistance to drought.     

黄土高原半湿润区气候变化对冬小麦生育及水分利用效率的影响

利用黄土高原半湿润区1981～2010冬小麦生长发育定位观测资料和对应平行气象观测资料,分析气候变化对冬小麦生长发育的影响,以及冬小麦水分利用效率与气象条件的关系。结果表明:(1)研究区域降水量年际变化呈波动变化,20世纪90年代降水量最少,并存在3年、8年的年际周期变化;气温年际变化呈上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率为0.325℃/10年;作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.069/10年,20世纪90年代至2010年明显趋于暖干化;研究区域冬小麦播种至成熟期间≥0℃积温为2 000℃～2 200℃,降水量为300～350mm,日照时数为1 900～2 100h。(2)受气候变暖的影响,研究区域冬小麦播种期每10年推后2～3d,返青期每10年提前4～5d,开花期和成熟期每10年提前5～6d;冬小麦越冬期每10年缩短5～6d、全生育期每10年缩短7～8d。(3)由于研究区冬春季气温显著升高,越冬死亡率下降,冬小麦水分利用率呈上升趋势;冬小麦播种～出苗期和起身～拔节期气温对冬小麦水分利用效率的影响为负效应,其余时段气温对水分利用效率的影响为正效应,其中的乳熟期～成熟期水分利用效率对气温变化十分敏感;播种～出苗期、分蘖～冬前停止生长期和乳熟～成熟期降水量对冬小麦水分利用效率影响为负效应,且乳熟期～成熟期水分利用效率对降水量变化十分敏感;越冬期和返青～拔节期降水量对冬小麦水分利用效率影响为正效应,并在冬小麦越冬后期和返青期前后水分利用效率对降水量变化十分敏感。     

Growth,abscisic acid content,and carbon isotope composition in wheat cultivars grown under different soil moisture

Changes in dry matter accumulation and allocation, abscisic acid content and carbon isotope composition of three wheat cultivars from dry, middle and wet climate regions were recorded at full maturity after exposure to different watering regimes (100, 50 and 25 % field capacity). Compared with the wet climate cultivar, the dry climate cultivar showed lower stem height, total leaf area, total dry biomass and total grain dry mass, and higher root/shoot ratio, abscisic acid content and carbon isotope composition under all watering regimes. Both water-limited treatments significantly reduced leaf growth and increased dry matter allocation into the roots leading to a significant raise of root/shoot ratio in all cultivars tested. In addition, drought affected morphological and physiological properties more in the dry climate cultivar than in the wet climate cultivar.     

水分胁迫对冬小麦叶片CO_2/H_2O交换参数的影响

水资源严重匮乏已成为华北平原农业可持续发展的主要障碍因素 [1] ,提高有限水资源的利用效率显得十分重要。以前的研究主要注重农田水平作物与水分的关系 [2 ,4 ] ,利用作物生物学进行节水研究不够 [3,4 ] 。Roa等人认为作物适度的水分亏缺可获得高产 [15] ;Jensen等人认为适度水分胁迫甚至能使作物水分利用效率显著提高 [5,6] ,依此发展了调亏灌溉思想 ,对有限水量在作物生育期内时空最优分配制度进行研究 ,目前已为世界各国广泛关注 [6] 。作物 CO2 /H2 O交换参数包括光合速率、蒸腾速率、水分利用效率等 ,这些是确定作物水分高效利用…