玉米花生间作对玉米光合特性及产量形成的影响

为了进一步揭示玉米花生间作体系中玉米间作产量优势的光合机理,于2010—2011年在河南科技大学试验农场研究了间作玉米功能叶的光-光响应曲线和光-CO2响应曲线特点、荧光参数、叶绿素含量与构成、干物质积累及灌浆速率。结果表明:间作提高了玉米功能叶片的叶绿素含量,改变了叶绿素构成,显著提高了净光合速率,延缓衰老;间作提高了玉米光补偿点、光饱和点、光饱和时的最大净光合速率、表观量子效率和羧化效率,显著降低了CO2补偿点;PSⅡ的实际光化学效率、PSⅡ的最大光化学效率和光化学猝灭系数变化不明显。间作明显提高玉米生育后期单株干物质,主要在于促进了籽粒的生长,显著提高玉米产量,偏土地当量(PLER-M)高于其所占面积比例的106.6%—120.3%,表现出明显的间作产量优势。这说明间作玉米产量间作优势主要来源于其生育后期净光合速率的提高,促进光合物质向籽粒的分配,净光合速率的提高是通过羧化效率和表观量子效率的提高,增强CO2的固定能力实现的,而非是光能传递、转化效率的提高。     

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。     

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%。     

水体浊度对苦草光合荧光特性的影响

用粒径小于100μm的泥沙分别配置浊度为30、60、90 NTU(nephelometric turbidity units)的混浊水体,将苦草(Vallisneria natans)成株分别种植于上述水体中,利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定植株最长叶片水下10 cm处ΔFv/Fm的光合日变化及快速光响应曲线(RLC)。结果表明,1个月后,水体浊度对苦草成体植株Fv/Fm和光合系统Ⅱ(PSⅡ)无显著影响,叶片ΔFv/F’m的日变化曲线呈“V”形;泥沙浊度≥60 NTU时,ΔFv/F’m降低幅度较小,光强降低时恢复较快,植株受光抑制的程度变小。快速光响应曲线结果显示,实验期间苦草开始衰老,光响应能力下降;随水体混浊度的升高,叶片光响应能力下降减慢。表明在浅(水深1.0 m)而浑浊的水体中,短时间内混浊水体对苦草成株叶片PSⅡ的影响较小。     

花生幼苗光合特性对弱光的响应

在苗期用黑色遮阳网对丰花1号和丰花2号进行不同遮光处理(不遮光,遮光27%、43%和77%),研究了苗期遮光及恢复对花生叶片光合特性的影响.结果表明： 遮光后,随遮光程度增强,叶片叶绿素含量显著增加,实际光化学效率(Ф_PSⅡ)和最大光化学效率(F_v/F_m)升高,叶绿素a/b和净光合速率(P_n)降低.恢复自然光照后1 d,在高光强下测定时,随前期遮光程度增强,P_n、气孔导度(G_s)下降,细胞间隙CO₂浓度(C_i)升高;在低光强下测定时,P_n显著升高,G_s和C_i下降;低光强与高光强下测定的P_n比值显著升高;恢复自然光照后,随前期遮光程度增强,光补偿点、光饱和点、CO₂补偿点、CO₂饱和点和羧化效率显著降低,表观量子效率显著升高.恢复自然光照后,P_n、Ф_PSⅡ和F_v/F_m先迅速下降,3～5 d后逐渐回升;恢复15 d后,遮光27%处理的各项指标恢复到对照水平,其他处理的恢复程度则因遮光程度和品种而异.丰花1号各处理叶绿素含量、P_n、Ф_PSⅡ均高于丰花2号.苗期遮光提高了花生利用弱光的能力,降低了其利用强光的能力.     

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。     

氮调控对盐环境下甜菜功能叶光系统Ⅱ荧光特性的影响

采用盆栽试验方法,以NaCl为盐分模拟不同盐度环境,研究了施氮(N)对盐环境下生长的甜菜(Beta vulgaris)功能叶光系统Ⅱ (PSⅡ)荧光特性的影响及光合色素含量的变化.结果表明:在轻度、中度及重度盐环境下,施N均能增大PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ实际光量子产量(Y(Ⅱ))、非调节性能量耗散的量子产量(Y(NO))、相对电子传递速率(ETR)及光化学猝灭系数(qp),且在适宜的施N范围内(0-1.2 g·kg-1)上述参数随施N量的增加而增大.各叶绿素荧光参数光响应的结果表明,随着光强的增加,各处理下调节性能量耗散的量子产量(KNPQ))、ETR及非光化学猝灭系数(NPQ)旱上升趋势,相反,Y(Ⅱ)、Y(NO)及qp则呈下降趋势,在有效的光强范围内(0-1 000 μmol·m-2·s-1)施N提高了甜菜功能叶PSⅡ反应中心的开放程度,并且在高光强下调节PSⅡ耗散掉过剩的光能以避免对其反应中心造成伤害.各盐度环境下施N也显著增加了甜菜功能叶叶绿素与类胡萝卜素含量,增大了叶绿素a/叶绿素b值,且叶绿素与类胡萝卜素含量随施N水平的增加而增加.说明盐环境下施N能够增强甜菜功能叶PSⅡ的活性,提高PSⅡ光能利用率,从而增强其对盐渍环境的适应性.     

遮阴对绣球光合特性和叶绿素荧光参数的影响

为了从光合作用机制及叶片吸收光能分配的角度解释绣球(Hydrangea macrophylla)对不同光环境的适应机制,探讨绣球对光环境变化的生理响应和适应性,该文以盆栽的绣球品种‘无尽夏新娘’为材料,设置遮阴(遮光率为50%、75%)两种处理,并以全光照为对照,经过60天的处理,测定其光合-光响应曲线、气体交换参数、叶绿素荧光参数。结果表明:遮阴60天后,绣球的暗呼吸速率、光补偿点和光饱和点均有所下降,而表观量子效率(AQY)上升,说明绣球能够通过这些途径提高对弱光的利用能力并降低呼吸消耗,以维持植株正常生长,从而表现出了极强的适应能力;在50%的遮阴处理下,绣球叶片的净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率和水分利用效率均与其全光照和75%遮阴处理下差异显著;遮阴导致光系统II(PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)增加,3种光照处理下呈显著差异,全光照下Fv/Fm低于50%遮阴处理,初始荧光水平高于50%遮阴处理,推断此条件下的绣球叶片发生了光抑制;而随着光照的减弱,非光化学淬灭系数在降低,说明遮阴降低了绣球叶片PSII天线色素吸收光能以热的形式耗散的比例,绣球叶片吸收的能量约70%用于热耗散,约20%用于非光化学反应,仅有4%的能量用于光化学反应,说明绣球处于饱和光环境下时,主要通过提高叶片吸收光能向热耗散等PSII调节性能量耗散途径的分配,削弱反应中心过量激发能的积累。     

遮荫对连翘光合特性和叶绿素荧光参数的影响

本文系统研究了不同程度的遮荫(0%、43%、70%、97%)处理对连翘叶片光合特性和叶绿素a荧光参数的影响。结果表明：随着遮荫程度增加,最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率降低;净光合速率日变化均呈单峰型,峰值和光能利用率增加;叶绿素a b、叶绿素a、叶绿素b含量增加,叶绿素a/b降低;叶绿素a荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo日变化呈单谷曲线,值均高于全光照的,且随着遮荫程度的提高其值均依次增加。这说明,连翘是一种耐荫性很强的植物,遮荫可使其降低光补偿点、光饱和点、净光合速率、暗呼吸速率以及叶绿素a/b,增加总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量、光能利用率以及PSⅡ原初光能转化效率和潜在活性,从而增强其在弱光条件下的生长发育能力。     

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.
     

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.     

马铃薯/大豆套作对3个大豆品种光合指标和产量的影响

以大豆品种中黄30(早熟)、冀豆17(中熟)和齐黄34(晚熟)单作为对照,在大田条件下,研究马铃薯/大豆套作模式中3个品种生育期叶面积指数的变化及干物质积累的特征,分析套作马铃薯收获前后对大豆光合指标、产量及其构成因素的影响.结果表明： 生育前期阴蔽导致套作大豆叶面积指数(LAI)降低,干物质积累变缓,营养生长期相对延长,不同品种套作大豆光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)均低于单作.生育后期套作大豆生长加快,尤其是马铃薯收获后晚熟品种增幅显著提高.此时,套作大豆受光条件得到较大改善,表现出较强的补偿效应,LAI、干物质积累、P_n和g_s相对于单作上升幅度加大,接近于单作大豆,但不同品种补偿能力不同.与单作相比,套作模式下不同大豆品种的有效荚数、单株粒数及每荚粒数均有所降低,其中早熟品种分别显著下降22.0%、36.0%、17.6%,中熟品种下降5.1%、13.1%、8.9%,晚熟品种下降5.7%、7.6%、2.1%.套作模式下,中、晚熟大豆品种的产量较早熟品种分别高92.4%和163.4%,总土地当量比(LER)分别达到1.81和1.84.表明中、晚熟大豆品种与马铃薯组合套作优势更强,有利于马铃薯收获后大豆的补偿生长,促进套作大豆产量提高,充分发挥了复合群体的产量优势.     

性别和发育阶段对绒毛白蜡光合特征及叶功能性状的影响

雌雄异株植物资源分配模式上往往表现出显著的性别二态性,但在叶片光合及功能性状上是否有差异目前仍未有定论,且与发育阶段的关系尚不明确。阐明上述问题,能够进一步了解雌雄异株植物的生理生态特征,并为理解性别对性二态植物生长发育的影响机制提供理论依据。以雌雄异株绒毛白蜡(Fraxinus velutina Torr.)为研究对象,针对不同发育阶段不同性别植株进行光合特征及叶功能性状测定,采用双因素方差分析了不同发育阶段下雌雄植株光合能力及叶功能性状的性别间差异,采用Pearson检验了雌雄植株各叶功能性状之间的相关性,并采用标准化主轴分析(Standardized major axis regression, SMA)分析不同性别植株净光合速率与叶功能性状的相关性。结果表明性别和发育阶段显著影响植物个体的光合能力和叶功能性状。总体而言,雄树在坐果期和果实成熟期均表现出更强的净光合速率(Pn)、更高的比叶面积(SLA)、叶绿素含量(Chl)和叶氮含量(LNC);而雌树在果实膨大期表现出更强Pn、SLA和Chl。雌雄性别内Pn与SLA、Chl和LNC间均呈显著正相关(P<0.05),雄树的S...     

遮荫条件下草莓的光合持性变化

对宝交早生和硕丰两个草莓品种遮荫处理后测定其光合特性变化结果表明,遮荫处理使两个草莓品种叶片光合速率显著降低,分别下降了20％和47％,而表观量子效率分别提高了13％和8％,叶片中叶绿素含量升高而可溶性蛋白含量显著降低,光系统II电子传递活笥（PSII活性）分别下降了22．5％和53．7％,1,5二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco)活性分别低了19．6％和35．3％,进一步讨论了草莓光饱和速率下降的生理基础。     

鸢尾(Iris L.)叶片取向与其光合特性及光抑制的关系

通过气体交换、叶绿素荧光、反射光谱等方法,研究了鸢尾叶片取向对植株光合特性及光抑制的影响.自然状态下,鸢尾的叶片不同取向影响植株对光能的截获;叶片净光合速率Pn与光合有效辐射PAR呈极显著相关;东西取向叶片的Pn要大于南北取向.南北取向的植株中叶片叶绿素(Chl a和Chl b),类胡萝卜素(Car)含量略高于东西取向.日进程中,各取向的叶片在一天中均没有发生明显的光抑制.相对于东西取向的植株,南北取向植株发生了明显的倾斜;在两种取向的植株中,叶片东侧和南侧的光化学反射指数(PRI)下调幅度较大;PRI的变化量(△PRI)大小依次为:东侧>南侧>西侧>北侧.鸢尾植株取向改变了叶片倾斜角度,两者共同导致光能截获减小;同时,叶片光能利用效率下调和叶黄素循环增强,这可能是不同取向植株均未发生严重光抑制的原因.     

38个榛种质资源叶功能性状与光合特征变异及其相关性

研究了38个榛种质资源叶功能性状与光合特征参数的变异特征及其相关关系,为优良种质资源的选择以及进一步理解叶功能性状对光合特征的影响机制提供科学依据。结果表明:38个种质资源的叶面积(LA)、叶形指数(LI)、叶干重(LDW)、比叶面积(SLA)和叶干物质含量(LDMC)平均值分别为78.39 cm²、1.24、0.73 g、109.95 cm²·g^-1和38.31%,LDW变异最大,其次为LA和SLA,LI和LDMC变异最小;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(gs)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)平均值分别为9.92μmol·m^-2·s^-1、3.88 mmol·m^-2·s^-1、153.04μmol·m^-2·s^-1、238.73μmol·mol^-1、0.41和2.54μmol·mmol-1,gs变异最大(27.89%),Pn、Ci、Ls和WUE次之(10.37%~15.14%),Tr最小(9.99%)。不同种质资源叶功能性状与光合特征参数之间均存在极显著差异。Pearson相关分析表明:Pn与LA、LDW、LDMC均呈显著正相关,与SLA则呈显著负相关;Tr与LA呈显著正相关;gs和Ci与LDMC分别呈显著负相关和正相关;WUE与LDW、LDMC均呈显著正相关,与SLA则呈显著负相关。冗余分析表明:第1、2排序轴共同解释了叶片光合特征总变异的88.6%,其中,对光合特征产生显著影响的叶功能性状因子为SLA和LDMC。平欧210号、F-03、平欧11号、平欧88号、平欧119号、85-162、平欧48号、玉坠、平欧110号表现出较高的水分和光能利用效率。