浓度升高对油松针叶抗氧化系统的影响

利用开顶箱模拟大气O₃与CO₂浓度升高,对油松进行了连续4个月的熏蒸实验,探讨了油松针叶抗氧化系统化系统的响应。结果表明：1）高浓度O₃显著增加了油松针叶过氧化氢的积累,到处理后期过量的过氧化氢显著地抑制了抗氧化酶活性,如SOD和APX,并且抗坏血酸被耗竭,加剧了膜质过氧化,最终导致了严重氧化伤害;2）高浓度CO₂处理中油松针叶抗氧化酶活性普遍低于对照,ASA含量显著高于对照,可能是高CO₂浓度促进ASA合成,或者是ASA的消耗减少,到处理后期使H₂O₂含量比对照降低了15.5%,从而减轻了膜质过氧化产物丙二醛含量,减轻了氧化伤害;3）与O₃单因素相比,在协同处理中油松针叶具有较高的抗氧化酶活性和ASA含量,说明高CO₂浓度减轻了高O₃对抗氧化酶活性的抑制作用,并且提高了针叶内ASA含量,增强了针叶的抗氧化能力,有效地控制了ROS的产生与清除平衡,缓解了高O₃带来的氧化伤害。     

短期CO2加富对凤梨光合作用及生长发育的影响

 研究了CO₂加富对丹尼斯凤梨（Guzmania`Denise’）和吉利凤梨（Guzmania `Cherry’）叶片光合速率、植株生长、开花和光合相关酶活性的 影响。结果表明,处理30 d期间,处理(600±40)、(900±40) μmol CO₂&;#8226;mol^-1的净光合速率分别比同期对照增加了6.24%～31.91%和11.92%～ 41.48%;CO₂加富下促进了叶片中可溶性糖和淀粉的积累, 蒸腾速率和气孔导度下降,Rubisco活性增加,乙醇酸氧化酶活性则明显下降。(600 ±40)μmol CO₂&;#8226;mol^-1处理下的株高、叶面积分别比同期对照下增加了6.94%～14.63%和1.66%～7. 06%,而处理(900±40) μmol CO₂&;#8226;mol^-1下 分别增加了9.71%～20.85%和2.87%～11.62%;CO₂加富下促进了干重和鲜重的积累。此外,CO₂加富提前了吉利凤梨的花期。     

加富对凤梨光合作用及生长发育的影响

研究了CO₂加富对丹尼斯凤梨（Guzmania`Denise’）和吉利凤梨（Guzmania `Cherry’）叶片光合速率、植株生长、开花和光合相关酶活性的 影响。结果表明,处理30 d期间,处理(600±40)、(900±40) μmol CO₂•mol^-1的净光合速率分别比同期对照增加了6.24%～31.91%和11.92%～ 41.48%;CO₂加富下促进了叶片中可溶性糖和淀粉的积累, 蒸腾速率和气孔导度下降,Rubisco活性增加,乙醇酸氧化酶活性则明显下降。(600 ±40)μmol CO₂•mol^-1处理下的株高、叶面积分别比同期对照下增加了6.94%～14.63%和1.66%～7. 06%,而处理(900±40) μmol CO₂•mol^-1下 分别增加了9.71%～20.85%和2.87%～11.62%;CO₂加富下促进了干重和鲜重的积累。此外,CO₂加富提前了吉利凤梨的花期。     

浓度倍增对城市油松抗氧化酶活性的影响

利用OTC（开顶箱）法模拟未来CO₂浓度,于CO₂倍增浓度（700 μmol·mol^-1）和正常空气CO₂浓度(≈350 μmol·mol^-1）条件下,测定了沈阳市区油松（Pinus tabulaeformis）针叶超氧自由基（O^·₂）产生速率、过氧化氢（H₂O₂）含量、超氧化物歧化酶（SOD）与抗坏血酸-谷胱甘肽循环（ASA-GSH cycle）主要酶活性动态变化,探讨高浓度CO₂对油松抗氧化酶活性的影响。结果表明：在短期(60 d)内CO₂浓度倍增使油松超氧自由基（O₂^·）产生速率与过氧化氢（H₂O₂）含量减少,而SOD、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性升高;植株抗氧化能力增强,对活性氧清除能力提高;但长期（70 d以上）CO₂浓度倍增处理则可能使试验结果发生逆转。     

CO2浓度倍增对城市银杏（Ginkgo biloba）叶片膜脂过氧化与抗氧化酶活性的影响

以生长在沈阳市区内的银杏为试材,使用开顶箱模拟法对倍增CO₂浓度（700μmolmol^-1）和正常空气CO₂浓度(≈350μmolmol^-1）条件下银杏生长参数,超氧阴离子自由基（O₂^-•）产生速率,丙二醛（MDA）含量,抗坏血酸（ASA）含量,超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）及谷胱甘肽还原酶（GR）活性动态变化进行分析,探讨高浓度CO₂对银杏膜脂过氧化与抗氧化酶活性的影响。结果表明,在短期(60d)内CO₂浓度倍增使银杏细胞内O₂^-•产生速率与H₂O₂含量减少,而ASA含量与SOD、APX、GR活性升高。与对照相比,大多数测定显示出显著差别。但较长期（70d以上）CO₂浓度倍增处理则使试验结果发生逆转,活性氧O₂^-•产生速率略有升高,SOD、APX、GR活性略有下降,ASA含量仍略高于对照（但与对照相比差异并不显著）,长期CO₂浓度倍增处理可能使试验结果发生逆转。     

遮光处理对西葫芦幼苗形态特征及光合生理特性的影响

研究了不同遮光处理对西葫芦幼苗形态及光合生理特性的影响.结果表明,在60%透光率条件下,西葫芦幼苗具有较高的相对生长率、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、单叶水分利用效率、饱和蒸汽压、表观量子效率和叶绿素含量,而胞间CO₂浓度较低;西葫芦幼苗具有较高的光饱和点(1 125 μmol·m^-2·s^-1)、较低的光补偿点(15.2 μmol·m^-2·s^-1).弱光下西葫芦幼苗较耐低浓度CO₂,而强光下的幼苗较耐高浓度CO₂.60%透光率下西葫芦幼苗叶片丙二醛和脯氨酸含量最低,而过氧化物酶和过氧化氢酶活性则最高.     

CO2浓度升高对红松和长白松土壤呼吸作用的影响

以开顶箱法研究了CO₂浓度升高对红松和长白松土壤呼吸作用的影响.结果表明,500 μmol CO₂·mol^-1使红松和长白松土壤呼吸速率明显降低,土壤表面CO₂浓度升高导致CO₂扩散受阻可能是土壤呼吸受到抑制的主要原因.500 μmol CO₂·mol^-1下两树种土壤表面CO₂浓度明显高于对照箱和裸地条件下的CO₂浓度,增加幅度在40～150 μmol·mol^-1之间;对照箱内长白松土壤表面CO₂浓度略高于裸地,差异不显著,红松差异显著500 μmol CO₂·mol^-1下的长白松土壤全氮及总有机碳含量略高于对照组,差异不显著,红松裸地的碳氮含量明显低于500 μmol CO₂·mol^-1 及对照箱内土壤碳氮含量;500 μmol CO₂·mol^-1 及开顶箱的微环境对地下3 cm处土壤温度没有明显影响.     

不同密度红桦幼苗苗冠结构与竞争对CO2浓度升高的响应

研究了两个种植密度下,红桦 (Betula albosinensis)苗冠结构特征对CO₂浓度的响应,在此基础上探讨了CO₂浓度升高对植物竞争压力的影响。结果表明,冠幅、冠高、苗冠表面积和苗冠体积均受CO₂浓度升高的影响而增加,但是受密度增加的影响而降低。CO₂浓度升高对苗冠的促进效应在低密度条件下大于高密度处理,高密度条件下苗冠基本特征部分地受到CO₂浓度升高的促进作用;升高种植密度的效应则在高CO₂浓度条件下大于现行CO₂浓度处理。高CO₂浓度和高密度条件下,LDcpa（单位苗冠投影面积叶片数）、LDcv（单位苗冠体积叶片数） 和苗冠底部枝条的枝角均低于相应的现行CO₂浓度处理和低密度处理,这主要是由于冠幅和冠高的快速生长所造成的。升高CO₂浓度对枝条长度的影响与枝条在主茎上所处位置有关。总之,升高CO₂浓度有利于降低增加种植密度对苗冠所带来的负效应,而增加种植密度降低了升高CO₂浓度的正效应。LDcpa和LDcv的降低表明,红桦在升高CO₂浓度和种植密度的条件下,会作出积极的响应,从而缓解由于生长的增加所带来的竞争压力的增加。     

农田冬小麦生长和产量对臭氧动态暴露的响应

 评估臭氧(O₃)污染对农田冬小麦生长和产量的影响是污染生态学和生理生态学研究的重要内容之一。该研究运用开顶式气室(OTC),对冬小麦‘ 嘉403’(Triticum aestivum cv. Jia 403)进行了O₃动态暴露的田间原位试验。实验设置过滤空气组(CF)、自然大气组(NF)和两个不同浓度的 O₃动态暴露组(DO100和DO150)。结果表明：1) O₃浓度增加,一方面可以改变灌浆期冬小麦叶片气体交换参数的日变化规律;另一方面引起表观 光量子产额、光饱和点和光补偿点等光响应参数的显著降低。这表明灌浆期叶片光合能力的下降是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果。2) O₃暴露可以改变小麦形态特征,如植株变矮、叶片衰老加速、 叶面积变小,并最终导致产量大幅下降。     

大气二氧化碳浓度升高对银杏叶片内源激素的影响

采用开顶箱系统,研究了银杏叶片内源激素脱落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)、玉米素核苷(ZR)和赤霉素(GA₃)对大气CO₂浓度升高(环境CO₂浓度+350 μmol·mol^-1,EC)的响应.结果表明,EC处理能使ABA含量降低,与对照(CK)相比, ABA含量最大降低63.0%(处理后120 d).EC处理使叶片IAA和ZR含量增加,而且随着处理时间的延长,差异均达显著水平;IAA含量在处理后100 d为CK的2倍,ZR含量在处理后80 d时为CK的2.5倍.EC处理使叶片GA₃峰值提前出现. (IAA+GA₃+ZR)/ABA比值随着银杏的生长逐渐降低,在处理后期(处理后40～120 d)明显高于CK,表明大气CO₂浓度升高可促进银杏的生长发育.     

植物多糖类复合制剂对大豆光合性能和干物质的影响

大田栽培条件下,在大豆始花期叶面喷施以植物多糖(P1)、植物多糖和5-氨基乙酰丙酸(P2)以及植物多糖、5-氨基乙酰丙酸和缩节胺(P3)为有效成分复配的3种制剂,研究不同植物多糖类复合制剂对大豆叶绿素含量、光合蒸腾特性、干物质积累与分配以及籽粒产量的影响.结果表明:喷施3种制剂35 d内,大豆叶片叶绿素含量与对照相比明显增加,且随生育进程下降的趋势有所延缓;喷施P1和P3使大豆叶片光合速率和水分利用效率分别提高13.2％和10.3％以上.与对照相比,喷施3种制剂促进了大豆地上部于物质积累量的增加、提高了叶片干物质向荚的分配比例,花后干物质同化量对籽粒的贡献率增加17.1％以上;喷施P1和P3后,大豆单株荚数、单株粒数和百粒重显著增加,喷施P2后变化不显著;喷施3种制剂使大豆增产5.9％以上.3种植物多糖类复合制剂可促进大豆叶绿素合成、延缓叶片衰老、改善叶片光合潜能和水分状况,有效调控大豆干物质积累和花后同化物分配,进而实现增产.     

Respective and interactive effects of doubled CO2 and O3 concentration on membrane lipid peroxidation and antioxidative ability of soybean

Effects of doubled CO2 and O3 concentration on Soybean were studied in open-top chambers (OTC). Under doubled CO2 concentration, grain yield and biomass increased, the SOD activity, vitamin C (Vc) and carotenoid (Car) content also increased; Superoxide (O2-) generating rate decreased, relative conductivity and malondialdehyde (MDA) content significantly declined. But under doubled O3 concentration, the SOD activity, Vc and Car contents declined, resulting in imbalance of activated-oxygen production, enhanced O2- generating rate and accelerated process of lipid peroxidation and increase in MDA content and ion leakage of leaves. The final result was decreased grain yield and plant biomass. Interactive effects of doubled CO2 and O3 concentrations on soybean were mostly counteractive. However, the beneficial effects of concentration-doubled CO2 are more than compensate the negative effects imposed by doubled O3, and the latter in its turn partly counteracted the positive effects of the former.     

Respective and interactive effects of doubled CO2 and O3 concentration on membrane lipid peroxidation and antioxidative ability of soybean

Effects of doubled CO2 and O3 concentration on Soybean were studied in open-top chambers (OTC). Under doubled CO2 concentration, grain yield and biomass increased, the SOD activity, vitamin C (Vc) and carotenoid (Car) content also increased; Superoxide (O2-.) generating rate decreased, relative conductivity and malondialdehyde (MDA) content significantly declined.But under doubled O3 concentration, the SOD activity, Vc and Car contents declined, resulting in imbalance of activated-oxygen production, enhanced O2-. generating rate and accelerated process of lipid peroxidation and increase in MDA content and ion leakage of leaves. The final result was decreased grain yield and plant biomass. Interactive effects of doubled CO2 and O3 concentrations on soybean were mostly counteractive. However, the beneficial effects of concentration-doubled CO2 are more than compensate the negative effects imposed by doubled O3, and the latter in its turn partly counteracted the positive effects of the former.     

分期施氮与CO2浓度升高对小麦光合及其物质积累和产量的互作效应

采用开顶式气室和盆栽方法,以冬小麦品种‘小偃22’为材料,探讨了分期施氮与CO2浓度升高对小麦抽穗期和灌浆中期旗叶光合、地上部物质积累和产量的互作效应.结果显示:(1)不施氮条件下CO2浓度升高对小麦旗叶叶绿素含量(SPAD)和可溶性蛋白含量、光合能力、地上部花后干物质和氮素累积量、籽粒产量的影响不明显(P>0.05)或产生显著负效应;在施氮(300mg/kg土)条件下各指标均不同程度增加,且大多数达到显著水平.(2)与氮肥全部基施相比,分期施氮时CO2浓度升高使灌浆期旗叶光合能力、地上部花后干物质和氮素累积以及产量增加的幅度较大,其中以播前、返青期和孕穗期施氮比例为5∶3∶2时最明显.研究表明,适当分期施氮可能更有利于发挥CO2浓度升高对冬小麦的增产作用.     

CO2和O3浓度倍增及其交互作用对大豆叶绿体超微结构的影响

应用透射电镜观察了模拟大气CO2和O3浓度倍增及其交互作用(开顶箱法)对大豆叶肉细胞叶绿体超微结构的影响。结果表明,CO2浓度倍增促进了大豆叶绿体的发育,内含淀粉粒积累明显增多、体积增大;叶绿体被膜保持完好;叶绿体基粒片层排列整齐,而O3浓度倍增抑制了叶绿体内淀粉粒的累积,并导致叶绿体被膜破碎,片层解体,严重地破坏了叶绿体的结构和功能CO2和O3浓度倍增的交互作用对叶绿体超微结构有不同程度的破坏,但二者浓度呈梯度增加对叶绿体的损害作用要大于二者浓度持续倍增对叶绿体的影响,进一步表明CO2正效应对O3负效应的补偿作用。     

减量施氮及施肥距离对玉米/大豆套作系统增产节肥的影响

通过田间试验研究了3种施氮水平(RN₁:210 kg N·hm^-2;RN₂:270 kg N·hm^-2;CN:330 kg N·hm^-2)与4个施肥距离(与窄行玉米距离, D₁:0 cm、D₂:15 cm、D₃:30 cm、D₄:45 cm)对玉米/大豆套作系统增产节肥的影响.结果表明: 与CN相比,RN₂下玉米花后的干物质积累量、转移量及对籽粒的贡献率提高1.4%、23.0%、16.0%,玉米穗粒数与单株产量增加1.6%和4.9%;大豆花前的物质积累量、转移量及对籽粒贡献率提高2.1%、37.9%、26.9%,单株粒数与籽粒产量均增加7.3%;RN₂下玉米/大豆套作系统的作物氮素吸收量与氮肥利用率比CN提高5.0%、44.4%,玉米的土壤总氮含量提高4.1%,大豆的则降低0.8%.各施肥距离间,以D₂处理效果较好;RN₂下,D₂的玉米花后(大豆花前)干物质积累对籽粒贡献率、玉米穗粒数(大豆单株粒数)分别比D₁提高57.2%、9.4%,大豆的则比D₄提高335.2%、2.4%;D₂的玉米/大豆套作系统氮素吸收量及氮肥利用率分别比D₁提高15.1%和112.4%,比D₄提高21.4%和66.3%;玉米土壤总氮含量D₂比D₁提高6.6%,大豆土壤总氮含量D₂比D₄提高16.0%.合理的减量施氮和施肥距离有利于玉米/大豆套作系统下作物干物质向籽粒转运,提高作物的单株粒数、百粒重和产量,促进作物氮素吸收与氮肥高效利用,达到节肥增产的目的.     

不同密度混播对玉米植株13C同化物分配和产量的影响

为了探讨不同密度混播对玉米植株¹³C同化物分配和产量的影响,选用‘郑单958’(ZD)和‘登海605’(DH)为试验材料,在不同密度下(LD,67500株·hm^-2;HD,97500株·hm^-2)设置单播(SZD、SDH)与混播(M、1∶1、2∶2)处理,研究玉米品种不同密度混播对植株光合特性、¹³C同化物分配、干物质积累量和产量的影响.结果表明: 随密度增加,籽粒产量、¹³C同化物在籽粒中的分配、干物质积累量和叶面积指数均提高;而叶绿素含量和净光合速率则降低.在67500株·hm^-2下,混播较单播处理无显著优势,但在97500株·hm^-2下,两品种混播提高了叶面积指数、叶绿素含量和穂位叶净光合速率,干物质积累量增加.混播促进茎等营养器官的干物质向籽粒的转运,提高了¹³C同化物在籽粒中的分配比例.混播处理较单播产量增加,主要因为千粒重显著增加.在高密度种植条件下,混播有助于扩大光合面积,维持较高的净光合速率,提高群体干物质积累量,改善干物质的分配状况,增加同化物向籽粒的分配,最终提高夏玉米产量.可见,混播栽培可显著增加黄淮海区密植夏玉米产量.     

Role of thiourea in improving productivity of wheat (Triticum aestivum L.)

The role of thiourea (TU), a sulfhydryl compound, was assessed in wheat via soil and foliar treatments. Results showed that at 30 days after flowering, soil-applied TU treatments did not influence dry matter accumulation or its distribution in leaves, stems, and ears, but foliar-applied treatments brought about significant effects varying with the timing of spray. At harvest, however, soil-applied treatment of 10 kg/ha TU increased the number of ears, grains/ear, weight/grain, biological yield (total above ground biomass), grain yield, and harvest index. Grain yield increased by 17.3% over control. Soil-applied 20 kg/ha TU increased the grain yield by 1.6% over control. Foliar applied treatment of 0.5 kg/ha TU at tillering increased the number of ears, grains/ear, weight/grain, biological yield, grain yield, and harvest index. Grain yield increased by 15.2% over control. Foliar spray of 0.5 kg/ha TU at flowering tended to improve only weight/grain, but biological yield and grain yield increased significantly. Grain yield increased by 6.6% over control. TU spray at both tillering and flowering increased the number of ears, grains/ear, weight/grain, biological yield, grain yield, and harvest index. Grain yield increased by 23.9% over control, and when compared with spray at tillering there was a significant increase of 7.5%. Thus, two foliar sprays of thiourea, at tillering and at flowering, at 1 kg/ha can be recommended for improving wheat productivity.Abbreviations TU thiourea - DMA dry matter accumulation - DMD dry matter distribution     

Regulation of Nitrogen Metabolism,Photosynthetic Activity,and Yield Attributes of Spring Wheat by Nitrogen Fertilizer in the Semi-arid Loess Plateau Region

It is critical for spring wheat (Triticum aestivum L.) production in the semi-arid Loess Plateau to understand the impact of nitrogen (N) fertilizer on changes in N metabolism, photosynthetic parameters, and their relationship with grain yield and quality. The photosynthetic capacity of flag leaves, dry matter accumulation, and N metabolite enzyme activities from anthesis to maturity were studied on a long-term fertilization trial under different N rates [0 kg ha^?1(N1), 52.5 kg ha^?1 (N2), 105 kg ha^?1 (N3), 157.5 kg ha^?1 (N4), and 210 kg ha^?1 (N5)]. It was observed that N3 produced optimum total dry matter (5407 kg ha^?1), 1000 grain weight (39.7 g), grain yield (2.64 t ha^?1), and protein content (13.97%). Our results showed that N fertilization significantly increased photosynthetic parameters and N metabolite enzymes at all growth stages. Nitrogen harvest index, partial productivity factor, agronomic recovery efficiency, and nitrogen agronomic efficiency were decreased with increased N. Higher N rates (N3–N5) maintained higher photosynthetic capacity and dry matter accumulation and lower intercellular CO₂ content. The N supply influenced NUE by improving photosynthetic properties. The N3 produced highest chlorophyll content, photosynthetic rate, stomatal conductance and transpiration rate, grain yield, grain protein, dry matter, grains weight, and N metabolite enzyme activities compared to the other rates (N1, N2, N4, and N5). Therefore, increasing N rates beyond the optimum quantity only promotes vegetative development and results in lower yields.

     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦氮素吸收利用的影响

2001—2003年,利用我国唯一的农田开放式空气CO₂浓度增高 (free-air carbon dioxide enrichment,FACE) 技术平台,研究了FACE条件下冬小麦宁麦9号不同生育期N含量、吸收、分配和N效率的响应.结果表明：与对照相比,FACE处理使不同生育时期植株含N率显著降低,降幅达4.4%～13.4%;不同生育时期吸N量显著增加(7.4%～25.4%),生育中期的增幅明显大于生育前、后期;不同生育时期茎鞘的N积累能力相对增强,叶片N积累能力相对减弱,而对麦穗N积累能力的影响因生育进程而异;FACE处理使小麦不同生育时期N物质生产效率(5.5%～10.3%)、成熟期N收获指数(16.3%)和N籽粒生产效率(9.3%)均显著或极显著增加;增施N肥,使小麦不同生育时期N含量和吸收量呈增加趋势,使N效率呈下降趋势,而对N在各器官中分配的影响较小.