北方粳稻光合速率、气孔导度对光强和CO2浓度的响应

 以东北地区主栽的粳稻（Oryza sativa var. japonica）品种为对象,用美国LI-cor公司生产的Li 6400光合作用测定仪控制光强、CO2浓度和温度等环境条件,阐述了光合作用和气孔导度对光和CO2浓度的响应特征及其耦合关系。结果表明,光合速率随光强或CO2浓度的提高而增大,均遵循米氏响应;在不同CO2浓度下,表观量子效率随CO2浓度的提高而增大,但CO2浓度达到800 μmol•mol－1以上时,表观量子效率有所减小;在不同光强下,表观羧化效率也随光的增强而增大,但光强达到1 600 μmol•m-2•s-1以上时,表观羧化效率也有所减小;在光强和CO2浓度协同作用下,光合速率的响应遵循双底物的米氏方程,在光强和CO2浓度均趋于饱和时,北方粳稻（品种：辽粳294）剑叶的潜在最大光合速率为71.737 8 μmol•m-2•s-1,表观量子效率为0.056 0 μmolCO2•μmol-1 photons,表观羧化效率为0.103 1 μmol•m-2•s-1/μmol•mol－1。气孔导度也随光的增强而增大,对光强的响应规律也可以用Michaelis-Menten曲线模拟,而叶面CO2浓度的提高会使气孔导度减小,气孔导度（Gs）对叶面CO2浓度（Cs）的响应可以用Gs=Gmax,c/(1+Cs/Cs0)的双曲线方程模拟。在光强(PFD)和CO2浓度协同作用下,气孔导度可以用式Gs=Gmax(PFD/PFDc)/［(1+PFD/PFDc)(1+Cs/Cs0)］+Gct估算,当CO2浓度趋于0而光强趋于饱和时,北方粳稻的潜在最大气孔导度（Gmax）为0.670 9 mol•m-2•s-1。在光强和CO2浓度协同作用下,Ball-Berry模型及其修正形式依然能很好地表达气孔导度-光合速率的耦合关系,并且用叶面饱和水汽压差（Ds）修正耦合关系中的相对湿度可以提高模拟精度。     

不同氮和水分条件下CO2浓度升高对小麦碳氮比和碳磷比的影响

 试验设两种CO2浓度水平（350 μmol·mol-1和700 μmol·mol-1）,两种土壤水分处理（湿润、干旱）和5种N肥施用水平（0、 50、 100、 150、 200 mg·kg-1土）。结果表明,CO2浓度增加,地上部氮(N)磷(P)浓度下降,根系N浓度略有下降。无论CO2浓度是升高或是当前水平,与干旱处理相比,湿润处理的地上部和根系N浓度明显降低;地上部和根系N浓度随氮肥用量增加而增加。小麦体内N浓度下降,是因为CO2浓度升高,水分利用效率增加,这将减少质流运送养分到根系为作物利用以及氮     

珍稀蕨类植物扇蕨光合速率与环境因子的关系

利用CO2光合测定仪分析了引种栽培的扇蕨叶片的光合补偿点和饱和光强,通过控制叶室的光合有效辐射、CO2浓度、温度和相对湿度,分析了叶片的羧化效率和CO2补偿点,并进行光合有效辐射、温度或相对湿度对光合速率影响的研究。扇蕨叶片光补偿点的光强为5.8μmol·m-2·s-1,饱和光强约为1000μmol·m-2·s-1。叶片的羧化效率为0.02665,CO2补偿点为66.1μmol·mol-1。叶片光合速率在20℃时达到最大值,最适温度为17～27℃。相对湿度20%～80%的试验范围内,叶片光合速率随湿度增加而增大,最适相对湿度条件在60%以上。     

CO2浓度升高对沉水植物菹草叶表型及生理生化特征的影响

 对菹草 (Potamogeton crispus) 叶在高CO2 (1 000±50 μmol·mol-1)和对照浓度(约380 μmol·mol-1)下的表型及一些生理生化指标进行了比较研究。结果表明：CO2浓度升高明显地改变了菹草叶的表型特征,外形更为粗短,叶宽、单叶面积、单株总叶面积、叶面积率、叶重比明显增加,但特殊叶面积和叶长增加不明显。线性回归分析表明单株总叶面积和植株大小密切相关。异速生长分析表明叶面积的变化不是可塑性反应,而是受植株大小所制约。此外,CO2浓度升高后植物的色素含量和一些化学物质含量明显改变。叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素含量减少,且叶绿素a/b也降低;可溶性糖含量增加,而蛋白质、N和P浓度降低。     

CO_2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CO2 浓度分别为 35 0 μmol·mol-1和倍增浓度 (70 0 μmol·mol-1)的两个开顶式生长室内 ,研究了干旱胁迫下小麦 (TriticumaestivumL .)光合作用和抗氧化酶活性的变化 .结果表明 ,CO2 浓度升高显著提高了小麦的净光合速率 ,降低了蒸腾速率 ,提高了气孔阻力和水分利用效率 .倍增CO2 浓度明显提高了SOD、POD及CAT酶活性 ,增强了小麦的抗氧化保护能力和抗旱性 .     

红松幼苗对CO_2浓度升高的生理生态反应

研究了用开顶箱控制CO2 浓度在 5 0 0和 70 0 μmol·mol-1左右时红松幼苗的生理生态反应 .结果表明 ,高浓度CO2 (5 0 0、70 0 μmol·mol-1CO2 )和对照 (对照开顶箱、裸地 )条件下 ,红松幼苗的净光合速率与气孔导度之间的变化不同 .红松幼苗在 5 0 0 μmol·mol-1CO2 条件下 ,RuBPcase活性最高 ,呈现光合上调反应 ,日平均净光合速率最大 ,叶绿素及可溶性糖含量最高 ;而生长在 70 0 μmol·mol-1CO2 的红松幼苗呈现光合下调反应 ,光合作用明显低于对照植株 ,其酶活性及物质含量均最低     

CO2浓度升高对沉水克隆植物生长速率及营养元素积累的影响

 研究在不同CO2浓度下水生克隆植物刺苦草（Vallisneria spinulosa）整个生活周期中生长的动态变化及对营养元素积累情况。在不损伤植物体的前提下,采用刺苦草形态学指标组合史估计了植株生物量的动态变化。结果表明：刺苦草鳞茎的萌发不受CO2浓度变化的影响。在高浓度CO2即(1000±50) μmol·mol-1下,刺苦草源株地上部分生长速率在整个生长前期和中期都远远高于低浓度CO2即(400±20) μmol·mol-1,而在后期则出现相反的现象,其中一个原因是因为高浓度CO2下后期光合物质向地下大量转移形成鳞茎引起地上部分生长减慢。但高浓度CO2下克隆株中的初级和次级分株生长速率均高于低浓度CO2。在两种CO2浓度下相同克隆植株构件中的总碳含量没有明显差异;除鳞茎外,根、叶、匍匐茎中的总磷含量随CO2浓度升高显著增加;由于各构件生物量增加有明显差异,导致叶和鳞茎因为生物稀释作用而使其含氮量降低了12%～14%,但根和茎中含量基本保持不变。在高浓度CO2中植株总生物量显著升高,所以总碳、总氮和总磷吸收量均显著大于在低浓度CO2中的吸收量。研究结果揭示,大气CO2浓度升高对沉水克隆植物生长的促进,有利于提高水生克隆植物在群落中的竞争能力;水生植物克隆生长将增加水生生态系统中碳的沉积;水环境中N、P含量将直接影响到水生克隆植物生长。     

CO2和O3浓度升高及其复合作用对玉米（Zea mays L.）活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

为了揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧(ROS)代谢及抗氧化酶活性的影响机理,以玉米(Zea mays L.)为研究材料,利用开顶式气室(OTCs)研究了CO2和O3浓度升高及其复合作用下,玉米叶片活性氧产生速率、含量,膜脂过氧化程度,抗氧化酶活性,净光合速率及玉米籽粒产量的变化.结果表明,在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2((550±20)μmol · mol-1)处理下,玉米叶片净光合速率升高,O- ·2 产生速率、H2O2含量下降, MDA含量、相对电导率减小,SOD、CAT、POD活性增强,玉米百粒重和穗粒数增加;而在O3浓度为(80±10)nmol · mol-1的条件下,玉米叶片净光合速率下降,O- ·2 产生速率、H2O2含量升高,MDA含量、相对电导率增大,SOD、CAT、POD活性减弱,玉米百粒重和穗粒数降低;CO2和O3浓度升高复合((550±20)μmol · mol-1 (80±10)nmol · mol-1)处理下,玉米叶片的净光合速率、H2O2含量、SOD活性先升高后降低, MDA含量、相对电导率、CAT活性增加,POD活性减弱,而O- ·2 产生速率几乎不变化,且玉米的百粒重和穗粒数略低于对照.以上结果说明,CO2浓度升高抑制了玉米叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,从而增强了光合作用,使玉米籽粒产量增加,对玉米表现为保护效应,而O3浓度升高促进了玉米叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,抑制了光合作用,使玉米籽粒产量下降,对玉米表现为伤害效应.在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对玉米的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对玉米的保护效应.     

CO2浓度升高对两种沈阳城市森林树种光合特性的影响

利用开顶式气室,研究了CO2浓度升高条件下城市森林主要树种油松(Pinus tabulaefomis)和银杏(Ginkgo biloba)主要光合特性的变化.结果表明,整个生长季,CO2浓度升高(700μmol·mol-1)条件下2树种叶片的净光合速率、可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量均接近或高于相应对照(自然CO2浓度)值,但不同树种增加的幅度不同;而2树种的叶绿素含量和Chl a/Chl b值对CO2浓度升高反应不一,表现为CO2浓度升高条件下油松的叶绿素含量较对照值高,Chl a/Chl b值降低,银杏的叶绿素含量为前期升高,后期降低,Chl a/Chl b值变化与之正好相反,说明城市森林组成树种对CO2浓度升高的响应具有复杂性.CO2浓度升高条件下,两树种均未发生光合适应现象.     

狗尾草蒸腾特性与水分利用效率对模拟光辐射增强和CO2浓度升高的响应

 在人工控制光照强度和CO2浓度条件下,测量了禾本科C4植物狗尾草（Setaria viridis）的光合速率（Pn）,蒸腾速率（Tr）,胞间CO2浓度（Ci）,气孔导度（Gs）和叶面饱和水汽压亏缺（Vpdl）对不同模拟光辐射（SPR）强度与CO2浓度的响应。结果表明：Pn, Tr 及Gs均随SPR的升高而增大,增幅趋缓,最终趋于动态平衡。SPR增强的起始阶段,水分利用率（WUE）逐渐增大,在SPR为1200 μmol·m-2·s-1时达到最大值,然后逐渐降低。Ci与Vpdl则随SPR的增强而减小,SPR高于600 μmol·m-2·s-1之后,两者均达到平衡状态。CO2浓度从300增至600 μmol·mol-1的过程中,狗尾草Pn逐渐增大,从600增至1 000 μmol·mol-1过程中,其Pn逐渐降低。Ci、Vpdl和WUE随CO2浓度的升高而增大,Gs和Tr则随CO2浓度的升高而减小。即禾本科一年生C4植物的光合作用对CO2浓度升高响应不敏感,水分蒸腾消耗的减少和WUE的提高对CO2浓度升高的响应极显著。可见,CO2浓度升高对C4植物光合作用的直接促进作用有限,但是却能从提高现有水分利用效率途径促进植物的第一性生产。     

氮磷水平和播期对春小麦籽粒灌浆期降落数值动态变化的影响

利用不同品质类型春小麦(Triticum aestivum)品种在大田条件下研究了灌浆期籽粒降落数值动态变化规律以及氮磷肥与播期的影响效应。结果表明,开花15 d至成熟期间,籽粒降落数值呈先升后降的单峰曲线变化,并推知α_淀粉酶活性(液化值)呈先降后升的单谷曲线变化。在富钾情况下,氮素增施,高蛋白强筋品种降落数值增加,动态曲线峰值上升且出现时间推迟,而高蛋白中筋和低蛋白弱筋品种降落数值则降低,峰值下降且出现时间提前。磷素增施,各基因型品种降落数值均降低;动态曲线峰值、谷值及出现时间因基因型呈不同变化。氮磷(钾)素平衡配施是形成较高降落数值(较低α_淀粉酶活性)的关键。在无水分胁迫情况下,光温互作是影响各基因型籽粒降落数值动态形成的首要条件,其次为降水;且在光温因子互作中,光合有效辐射为最敏感因子。较高的光温条件互作是形成各品种较高降落数值的基础,在此基础上增加光合有效辐射则使高蛋白强筋品种降落数值增加;而以此为基础,在一定水平光照条件限度内,增加光合有效辐射则使高蛋白中筋和低蛋白弱筋品种降落数值增加,超过限度则使其降低。气象条件的影响作用及基因型差异可通过曲线动态变化反映出来。不同基因型降落数值在不同环境条件(氮磷肥水平和气象条件)下变异不同。     

Changes in Stomatal Conductance,Transpiration and Water Use Efficiency of Ten Species Experienced in High CO2 Concentrations in Biosphere 2

The stomotal conductance, transpiration and water use efficiency (WUE) were measured using a LI-6400 portable photosynthesis system for 5 tropical rain forest species and 5 desert species in Biosphere 2, USA. All the species have experienced in very high CO2 ( > 2 200 μmol• mol- 1 ) for more than 4.5 years. The results showed that the stomatal conductance and transpiration of rain forest species decreased from ( 127.4 ± 65.6) and (2.04 ± 0.61 ) mmol• m- 2•s- 1 to (61.3 + 30.5) and ( 1.54 ± 0.65 ) mmol• m-2• s -1 respectively, while WUE increased from (2.90 ± 0.55) to (8.45 ± 2.71) μmol CO2 •mmo1-1 H2O, with CO2 increasing from 350 – 400 to 700 – 820 μmol• mol-l. For the desert species, stomatal conductance and transpiration decreased from respectively (142.8±94.6) and (2.09±0.71) mmol•m-2•s-1 to (57.7±35.8) and (1.36±0.52) mmolm-2•s-l, but WUE increased from (4.69 ± 1.39) to (9.68 ± 1.61) μmol CO2•mmo1-1 H2O, with the CO2 increase from 320 - 400 to 820 – 850 μtmol• mol- 1. The stomatal conductance, transpiration and WUE were less influenced by light intensity under high CO2 than low CO2 concentrations. Most rain forest species reached their light saturation points at light intensity of 500 μmol• m-2•s-1, while desert species at 1 000 μmol•m-2•s-1. Among different species, the desert C3 tree, Nicotiana glauca Grah., had the highest decrease in stomatal conductance and transpiration and the highest increase in WUE, by 78%, 69% and 310% respectively. The enhancement of increasing CO2 to the stomatal, transpiration and WUE of species with different photosynthesis pathway and life forms in Biosphere 2 could be concluded as: C3 species > C4 species, and desert C3 species > rain forest C3 species.     

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。     

Responses of Plant Dark Respiration to Doubled CO2 Concentration

Ten species of plants were grown at ambient (350μmol CO2·mol-1 air) and doubled (700 μmol CO2·mol-1 air) CO2 concentrations at ambient temperature and illumination in order to examine changes of dark respiration of whole seedlings or detached leaves. Effects of CO2 on dark respiration were determined by brief exposure ( ≤ 5 min) to corresponding CO2 concentration and temperatures ( 15,20,25,30 and 35 ℃ ) with infrared CO2 analyzer. The reductions in dark respiration on a weight base for leaves of East-Liaoning oak (Quercus liaotungensis Koidz. ) at 15,20 and 25 ℃ and of soybean ( Glycine max L. ) at 20,25,30 and 35 ℃ and for whole seedlings of three- tcoloured amaranth (Amaranthus tricolor L. ) at 15 and 20 ℃ and cucumber ( Cucumis sativus L. ) at 15 cE measured at elevated concentration relative to the ambient CO2 concentration were observed. No significant difference in respiration responded was observed to elevated or ambient CO2 concentrations at 15 ℃ in maize (Zea mays L. ) seedlings and alfalfa (Medicago sativa L. ) leaves, at 35 ℃ in East-Liaoning oak leaves and at 20,25 and 30 ℃ in three-coloured amaranth seedlings. However CO2 efflux in leaves of weeping willow (Salix babylonica L. ), simon poplar (Populus simonii Carr. ) and eucommia (Eucommia ulmoides Oliv. ) at 15,20,25,30 and 35 ℃, alfalfa at 20,25,30 and 35 ℃, East-Liaoning oak at 30 ℃, maize at 15 ℃, seedlings of common buckwheat (Fagotrytum esculentum Moench) at 15,20,25,30 and 35 ℃, cucumber and maize at 20,25,30 and 35 ℃ and three-coloured amaranth at 35 ℃ showed an increase at elevated in contrast to ambient CO2 concentration. In general, at lower temperatures (i. e. 15, 20 ℃ ) there was no significant difference between elevated and ambient CO2 concentration for dark respiration, while at higher temperatures (i. e. 30,35 ℃ ) elevated CO2 concentration positively stimulate clark respiretion. It has not yet been described that double CO2 concentration could enhance plant dark respiration at 30 and 35 ℃. Impacts of the characteristics in dark respiration on the future changes of vegetation and its mechanism were discussed.     

花后干旱或渍水逆境下氮素对小麦籽粒产量和品质的影响

 池栽试验条件下,设置渍水、干旱和对照3个水分处理,每个水分处理下设置两个施氮水平 ,研究了花后渍水或干旱逆境下氮素营养对两个不同类型小麦（Triticum aestivum） 品种籽粒产量和品质性状的影响。结果表明,与对照相比,花后渍水或干旱处理显著降低了小麦的千粒重、穗粒数和籽粒产量。在适宜水分和干旱条件下,增施氮肥增加了小麦籽粒产量,而在渍水条件下,增施氮肥降低了产量。干旱处理提高了蛋白质含量,干、湿面 筋含量,沉降值和降落值;而渍水处理则降低了小麦籽粒蛋白质含量和干、湿面筋含量。同 一水分处理下,增施氮肥提高了蛋白质含量,谷蛋白/醇溶蛋白比,支链淀粉含量和支/直链淀粉比。在小麦籽粒主要品质性状上存在显著的水氮互作效应,且水分、氮肥及水氮互作效 应对小麦籽粒产量和品质的影响因品种的不同而异。     

氮磷钾硫对冬小麦产量及加工品质的调节效应

试验在中国农业科学院作物科学研究所试验基地进行,以强筋小麦品种为试验材料,研究不同氮磷钾硫肥料处理对小麦产量和品质的影响.结果表明,在高产的条件下以120kg/hm2施氮的处理,产量、千粒重和容重最高,过度施氮使产量、千粒重和容重呈逐渐降低的趋势,子粒硬度随施氮量增加而提高.蛋白质含量、湿面筋含量、形成时间和稳定时间均有随施氮量增加而提高的趋势,增加施氮量显著增加了面包体积.蛋白质含量、湿面筋含量和稳定时间有随施钾量增加而提高的趋势.施磷和硫处理对产量和品质的影响不显著.