冬小麦光合特征及叶绿素含量对保水剂和氮肥的响应

以不施保水剂和氮（N）肥为对照,测定了保水剂（60 kg·hm^-2）与不同N肥水平（0、225、450 kg·hm^-2）及其配施条件下大田小麦的光合特征、叶绿素含量和水分利用效率等指标,研究了冬小麦拔节期和灌浆期光合生理特征、叶绿素含量及水分利用对保水剂和N肥的响应.结果表明：灌浆期各处理的光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、叶片水分利用效率及叶绿素含量均大于拔节期.在拔节期,单施N肥条件下,随施N量的增加,单叶水分利用效率提高,光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度及蒸腾速率均先增后减;225 kg·hm^-2 N肥处理的叶绿素含量最高.施用保水剂后,随施N量的增加,胞间CO₂浓度降低,而光合速率等均提高;单施保水剂及其与N肥配施提高了叶绿素含量,而过多N肥效果不显著在灌浆期,单施N肥显著提高了小麦的光合速率及水分利用效率,降低了气孔导度、胞间CO₂浓度及蒸腾速率;叶绿素含量随N肥用量的增加而增加.施用保水剂后,随N肥用量的增加,光合速率和叶片水分利用效率均先增后减,而胞间CO₂浓度和蒸腾速率先减后增,但均低于对照,气孔导度随施N量的增加而提高.单施保水剂的叶绿素含量显著提高,但其与N肥配施叶绿素含量有所降低.保水剂与N肥配合施用显著提高了小麦的千粒重、产量及水分生产效率.其中,保水剂与225 kg·hm^-2N肥配施处理的产量及水分生产效率均最高.     

高温下干旱和渍水对冬小麦花后旗叶光合特性和物质转运的影响

以蛋白质含量不同的两个冬小麦品种扬麦9号和豫麦34为材料,研究了不同温度和水分条件下小麦花后旗叶光合特性的变化、营养器官花前贮藏干物质和氮素转运特征及其与籽粒产量和品质形成的关系.结果表明,高温及干旱和渍水均明显降低了旗叶光合速率和叶绿素含量（SPAD值）,但高温下干旱和渍水对光合作用的影响加重.小麦营养器官花前贮藏干物质、氮素转运量和转运率在适温下表现为干旱>对照>渍水,高温下则表现为对照>干旱>渍水.适温下花后同化物积累量表现为对照>渍水>干旱,高温下则表现为对照>干旱>渍水.花后氮素积累量在适温和高温下均表现为对照>渍水>干旱.籽粒淀粉含量以适温适宜水分处理最高,高温渍水下最低;蛋白质含量以高温干旱下最高,适温渍水下最低.温度和水分逆境下小麦粒质量和淀粉含量的降低与花后较低的光合能力及干物质积累有关,而蛋白质含量则与花前贮藏氮素的转运量和转运率有关.     

Alterations in photosynthesis and antioxidant enzyme activity in winter wheat subjected to post-anthesis water-logging

Winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars Yangmai 9 (water-logging tolerant) and Yumai 34 (water-logging sensitive) were subjected to water-logging (WL) from 7 d after anthesis to determine the responses of photosynthesis and anti-oxidative enzyme activities in flag leaf. At 15 d after treatment (DAT), net photosynthetic rate under WL was only 3.7 and 8.9 μmol(CO₂) m⁻² s⁻¹ in Yumai 34 and Yangmai 9, respectively, which was much lower than in the control. Ratios of variable to maximum and variable to initial fluorescence, actual photosynthetic efficiency, and photochemical quenching were much lower, while initial fluorescence and non-photochemical quenching were much higher under WL than in control, indicating damage to photosystem 2. WL decreased activities of superoxide dismutase and catalase in both cultivars, and activity of peroxidase (POD) in Yumai 34, while POD activity in Yangmai 9 was mostly increased. The obvious decrease in the amount of post-anthesis accumulated dry matter, which was redistributed to grains, also contributed to the grain yield loss under WL.     

甘肃省冬小麦生长发育对暖冬现象的响应

运用甘肃省天水、西峰两地1951-2005年的气温资料及天水、西峰农业气象试验站1981-2003年冬小麦物候观测资料,分析探讨了甘肃冬小麦种植区50多年的冬季气温变暖趋势及冬小麦生长发育过程对气候变暖的响应．结果表明：冬季气温升高对冬小麦生长发育产生了较大影响．在最近20多年,冬小麦越冬死亡率下降到2％以下,越冬天数减少了7～8d,整个生育期缩短8～10d,返青一开花期天数延长7d,这有利于冬小麦生产及气候资源的利用-同时,冬季气温升高及降水减少也使冬小麦产量稳定性变差,麦田病、虫危害发生率增加,给冬小麦的安全生产增加了不确定因素．     

水肥一体化对小麦水分利用和光合特性的影响

于2016—2018年小麦生长季,在山东省兖州市史家王子村进行田间试验,供试品种为‘济麦22’,在150(N₁)、180(N₂)和210(N₃) kg·hm^-2 3个施氮量下,拔节期设置畦灌和撒施追氮(W₁)及微喷带灌溉和追氮水肥一体化(W₂)两种灌溉施氮方式,研究了测墒补灌条件下灌溉施氮方式对小麦水分利用、光合特性及干物质积累与转运的影响.结果表明: 同一施氮量条件下,W₂两年度灌浆期7日平均棵间蒸发量均显著低于W₁处理,60～160 cm 土层土壤水分消耗量显著高于W₁处理;W₂两年度开花后14、21和28 d的旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著高于W₁处理;W₂开花期和成熟期干物质积累量及小麦开花后干物质积累在籽粒中的分配显著高于W₁处理;W₂两年度总耗水量与W₁处理均无显著差异,籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率显著高于W₁处理,施氮量为210 kg·hm^-2的籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率最高.综合考虑,同一施氮量水平下,微喷带灌溉和追氮水肥一体化处理优于畦灌和撒施追氮处理,总施氮量210 kg·hm^-2、拔节期采用微喷带灌溉和追氮水肥一体化的N₃W₂处理是本试验条件下节水节肥的最优处理.     

施氮量和花后土壤含水量对小麦旗叶光合特性和产量的影响

在防雨池栽条件下,研究了施氮量和花后土壤含水量对小麦旗叶光合特性和产量的影响。结果表明,在相同土壤含水量下,小麦旗叶SPAD值、光合速率、Fv／Fo和Fv／Fm均表现为随着施氮量的增加而升高;增加施氮量有利于提高穗数,但过多（300kg／hm^2）或过少（150kg/hm^2）施氮均不利于穗粒数和干粒重的提高,而导致减产。在相同施氮量下,均表现为花后土壤含水量60％～70％处理的旗叶SPAD值、光合速率、Fv／Fo和Fv／Fm最高,40％～50％处理最低,80％～90％处理居中,花后土壤含水量过高（80％～90％）或过低（40％-50％）导致穗粒数减少,千粒重降低,最终使产量降低。表明花后土壤含水量过高或过低均影响小麦旗叶的光合特性降低,而适当增施氮肥可以改善旗叶的光合特性,增加粒重,提高产量。     

开顶式气室内外冬小麦光合特性差异比较

为探明开顶式气室(OTC)内外冬小麦光合特性的差异,测定了OTC内(T1处理组,冬小麦整个生育期生长在OTC内)和OTC外(T2处理组,大田自然环境组)冬小麦(扬麦16)不同生育期的气体交换参数、光合色素含量和叶绿素荧光参数。结果表明,T1处理的净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci、最大光合速率Pm和半饱和光强Ik大部分生育期均大于T2;灌浆之前T1的表观量子效率AQY较高,蒸腾速率Tr和暗呼吸速率Rd较低,灌浆之后则出现逆转。大部分生育期T1处理叶绿素和类胡萝卜素含量均显著大于T2。T1处理的初始荧光Fo和最大荧光Fm均大于T2,而两者最大光量子产量Fv/Fm大部分生育期无显著差异,孕穗期和扬花期T1处理光化学淬灭系数q P显著低于T2。T1和T2处理PSⅡ的实际光化学量子效率Y(II)大部分生育期无显著差异,但灌浆期以后T1的非光化学淬灭系数NPQ和PSⅡ处调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)显著大于T2,而PSⅡ处非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)显著低于T2。由此可见,OTC内冬小麦的气体交换能力和光响应能力均优于OTC外,光合色素含量也更高;OTC内外冬小麦内禀光能转换效率和实际光化学量子效率相当,但OTC内冬小麦过剩光能向调节性热耗散分配的比例较高而向非调节性热耗散分配的比例较低,其光保护能力更强,光能分配也更加合理。     

遮荫条件下草莓的光合特性变化

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电子传递活性(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)活性分别降低了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.     

Changes in the photosynthetic efficiency of winter wheat in response to abiotic stress

The assessment of heat and drought tolerance is of primary importance in breeding programmes designed to improve heat and drought tolerance in cereals. Three winter wheat varieties grown in controlled growth chambers were exposed to heat (H) and drought (D) stress singly and in combination (H+D). The combined effects of H and D stress were much more severe than those of individual treatments for both physiological and yield parameters during grain filling. The chlorophyll content, effective quantum yield of PSII, net assimilation rate, transpiration, stomatal conductance and intercellular CO₂ concentration were greatly reduced by H, D and their interaction. Grain yield decreased to a greater extent (48.3%) in Plainsman V, averaged over the stress treatments, than in Mv Magma (67.8%) and Fatima 2 (53.7%). The least decline was found in grain number, except in Plainsman V. Mv Magma tolerated heat stress better than Fatima 2. In terms of photosynthetic activity, Plainsman V showed better drought tolerance than Mv Magma. The results showed that changes in physiological properties during stress treatment are not always associated with changes in yield parameters, so a combination of methods may be needed to give a more precise picture of the stress tolerance of wheat varieties.     

水肥空间组合对冬小麦光合特性及产量的影响

以肥熟土垫旱耕人为土为供试土壤,用分层土柱试验法研究了不同土层水分、氮、磷空间组合对冬小麦不同生育时期光合特性及籽粒产量的影响.结果表明:与0～90cm土层整体湿润相比,上干下湿(0～30cm土层干旱胁迫,30～90cm土层湿润)水分处理显著降低了小麦叶片叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)和籽粒产量.2种水分条件下,氮磷配施处理对叶片SPAD、Pn和小麦籽粒产量的影响最为显著,其次是施磷处理,而施氮处理影响不显著.不同土层施氮在2种水分条件下各指标的变化趋势相同,均表现为0～90cm土层施氮小麦叶片SPAD、Pn及籽粒产量显著高于0～30、30～60和60～90cm土层施氮.不同土层施磷在2种水分条件下各指标的变化趋势也相同,表现为0～90cm土层施磷小麦叶片SPAD、Pn和籽粒产量与0～30cm土层施磷间差异不显著.不同土层氮磷配施在2种水分处理下表现不同:整体湿润条件下0～90cm土层施肥处理的小麦叶片SPAD、Pn及籽粒产量最高,与0～30cm土层差异不显著,但二者均显著高于30～60和60～90cm土层处理;上干下湿条件下各土层施肥处理间小麦叶片SPAD差异不显著,0～90cm土层施肥处理小麦叶片Pn和籽粒产量显著高于30～60cm土层施肥处理,30～60cm土层施肥处理显著高于60～90cm土层施肥处理和不施肥处理.表明在2种土壤水分条件下,氮磷配施时仍应施入0～30cm土层.     

施钾时期对冬小麦旗叶光合特性和籽粒淀粉积累的影响

在相同施钾量的基础上。采用一次性基施,1／2基施、1／2于拔节期追施。研究施钾时期对小麦旗叶光合特性和籽粒淀粉积累的影响．结果表明。分期施钾比一次性施钾提高了小麦开花后旗叶的光合速率、旗叶中磷酸蔗糖合成酶(SPS)和籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPPase)的活性,提高了籽粒中蔗糖的供应强度和淀粉积累速率。增加了籽粒产量．研究还表明。两个施钾处理均提高了小麦叶片中蔗糖的合成能力和其在籽粒中转化为淀粉的能力,施钾提高产量的主要原因是施钾较好地协调了光合物质合成、运输与转化,即较好地协调了淀粉合成的源库关系．     

冬小麦抗氧化酶对冬季节律性日变温和非节律性变温的响应

通过对冬季室内和室外分别生长30d的冬小麦在节律性和非节律性融冻变温过程中抗氧化酶活力和渗透调解物含量变化的分析,揭示其在冬小麦适应日融冻胁迫中的作用。结果表明:生育期不同的室内(均温11℃,拔节期)和室外(均温1℃,分蘖静滞期)冬小麦叶片抗氧化酶和脯氨酸对日光强和温度节律变化的响应趋势是一致的,即随日出而增高,中午气温较高时最高,日落而降低;在非节律性变温处理中,室外冬小麦抗氧化酶活力和脯氨酸含量随气温上升至18℃而增高,气温迅速下降到-2.5℃而降低,经历冻-融-冻胁迫冬小麦生长良好。室内冬小麦抗氧化酶活力随气温降低到-6℃,叶片结冻,迅速下降,气温升高到18℃而增加,经历融-冻-融胁迫后植株死亡;室外冬小麦光合速率(Pn)和比室内的低,而抗氧化酶活力高于室内;冬小麦快速提高抗氧化酶活力和脯氨酸含量,抑制氧自由基积累、维护细胞水分平衡,这在适应冬季节律性融冻胁迫中起重要作用;暖冬中冬小麦较高的Pn和较低的抗氧化酶活力可能是引起冬小麦在"倒春寒"中死亡的生理原因。     

Effects of nitrogen spraying on the post-anthesis stage of winter wheat under waterlogging stress

Waterlogging is a main stress factor during the late growing stage of winter wheat (Triticum aestivum L.) in the southern Huanghuai and Yangtze Valley regions of China. The effects of nitrogen spraying on post-anthesis of winter wheat under waterlogging stress were studied in continuous growing seasons from 2009 to 2011. The results showed that waterlogging after the anthesis stage significantly reduced root respiratory activity, leaf greenness (SPAD reading), photosynthetic rate (P _n), stomatal conductance (G _s) and transpiration rate (T _r) by averages of 11.09, 10.75, 15.18, 8.97 and 8.82 %, respectively, increased intercellular CO₂ concentration (C _i) by 9.74 % and decreased grain number per spike, 1,000-grain weight and grain yield by 8.07, 12.68 and 20.11 %, respectively. Nitrogen spraying significantly improved root respiratory activity, leaf greenness (SPAD reading), photosynthetic rate (P _n), stomatal conductance (G _s) and transpiration rate (T _r) by 4.96, 7.35, 7.01, 5.09 and 5.09 %, respectively, reduced intercellular CO₂ concentration (C _i) by 9.74 % and increased grain number per spike, 1,000-grain weight and grain yield by 4.71, 6.45 and 11.48 %, respectively. However, neither nitrogen spraying nor waterlogging had significant effects on spike number. There was significant interaction between waterlogging and nitrogen spraying. Our results suggest that nitrogen spraying is an effective way to alleviate the negative effects of waterlogging stress after anthesis stage in winter wheat.     

阶段性干旱及复水对小麦光合特性和产量的影响

在田间人工遮雨条件下,研究了持续、缓慢的干旱胁迫及复水对小麦旗叶光合特性及产量的影响.结果表明:返青至成熟期充分供水(S0)的小麦旗叶叶绿素含量、叶绿素荧光参数、光合参数和产量较高;返青至成熟期(S3)或开花至成熟期(S2)遭受干旱胁迫的小麦上述光合特征参数与产量显著下降;开花至成熟期复水(S1)的小麦其上述光合参数与S0相比表现出超补偿效应,但产量略低于S0;S1、S2与S3水分利用效率分别为S0的143.2％、86.5％和97.3％;由此得出0～ 40 cm土层平均土壤相对含水量在返青至开花期保持在55％±5％,开花至灌浆期保持在70％±5％,可在获取一定产量的同时高效节水;由于水分和密度在产量表现上存在互作,得出0 ～ 40 cm土层平均土壤相对含水量在返青至开花期保持在55％ ±5％,开花至灌浆期保持在70％ ±5％,并采取675株·m-2的密度是该地区最佳的水分密度组合.     

遮光对臭牡丹生长和光合特性的影响

对全光照(遮光率0％,对照)以及遮光率25％ 、50％和75％条件下臭牡丹(Clerodendrum bungei Steud.)生长和光合特性的变化进行了研究.结果表明:随遮光率的提高臭牡丹枝长生长量和比叶面积逐渐增加、枝条直径生长量和比叶质量逐渐减小,叶面积呈波动变化,其中在遮光率25％条件下叶面积最小.在遮光条件下叶片以及栅栏组织和海绵组织厚度差异不显著,但均显著小于对照.在遮光条件下叶片叶绿素a和总叶绿素含量以及叶绿素a/b值总体上随遮光率提高逐渐增加且均高于对照,仅在遮光率25％条件下叶绿素b以及总叶绿素含量低于对照.在遮光率25％和75％条件下叶片净光合速率(Pn)有明显“午休”现象,Pn日变化曲线近似于“双峰型”;而在对照和遮光率50％条件下Pn无“午休”现象,日变化曲线近似于“单峰型”;4个处理组Pn峰值的大小以及峰值出现时间有差异.在上午9:00,在遮光率25％和50％条件下叶片气孔导度(Gs)略有降低,而在对照和遮光率75％条件下Gs明显升高;此后随时间的延长各处理的Gs总体上呈逐渐下降的趋势.各处理组叶片胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线基本一致,均呈早晚略高、中午略低的趋势,谷值均出现在13:00.在对照及遮光率25％和75％条件下,叶片蒸腾速率(Tr)的日变化曲线均呈“双峰型”;而在遮光率50％的条件下Tr呈逐渐降低的趋势,日变化曲线近似于“单峰型”.总体上看,4个处理组叶片的Pn、Gs、Ci和Tr日平均值均无显著差异;且在遮光率25％、50％和75％条件下臭牡丹叶片的Pn与Tr间有显著或极显著相关性.综合分析结果表明:臭牡丹是偏阴生植物,在栽培中适度遮光有利于臭牡丹的生长发育.     

遮光对不同基因型玉米光合特性的影响

采用盆栽试验,研究了遮光对4个基因型玉米光合特性的影响.结果表明:4个基因型玉米叶片的光饱和点、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ)均受光强的影响.遮光降低了玉米的光饱和点,苗期遮光处理豫玉2号和丹玉13分别在光量子通量密度(PFD)为1400μmol·m-2·s-1和1100μmol·m-2·s-1时达到饱和.遮光还降低了玉米的Pn、ETR、Fv/Fm和ΦPSⅡ,但不同基因型玉米表现不同,豫玉2号和掖单22的下降幅度较小,而丹玉13和掖单6号的下降幅度较大.     

Effects of different water availability at post-anthesis stage on grain nutrition and quality in strong-gluten winter wheat

Wheat (Triticum aestivum L.) is one of the most important agricultural crops worldwide. However, water is the most important limiting factor for wheat production. This study was initiated to test water stress environmental effects on grain quality and nutritional value of wheat by using single different water conditions at post-anthesis stage. Further analyses were conducted to examine variations in concentrations and compositions of the bioactive compounds and nutritions in strong-gluten winter wheat subjected to different levels of water deficit during grain filling. For the experiment on the response to different soil water conditions during post-anthesis stage, effects of soil water environment on protein content and composition in the grains were significant. Soil water conditions in this study greatly affected mineral contents in the grains of winter wheat, particularly with regard to the major minerals (P, K, Ca and Mg). Water deficit during grain filling can result in a decrease in lipid contents in wheat grains, which agrees well with experimental findings elsewhere. Concomitantly, a mild water deficit during grain filling would be beneficial to the grain filling and starch compositions, significantly improved bread-making quality. Therefore, it was concluded that good management of wheat field water at post-anthesis stage was helpful to improving grain quality and nutritions relevant to processing and human nutrition. To cite this article: C.-X. Zhao et al., C. R. Biologies 332 (2009).     

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.     

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。     

狼针草光合特性对放牧干扰的响应

以内蒙古呼伦贝尔草甸草原围封草地和放牧草地为实验样地, 通过对两种草地类型中狼针草(Stipa baicalensis)的光合特性、水分关系、植物渗透调节等生理生态学特性测定分析, 比较研究放牧干扰对狼针草的影响。结果表明: 在放牧干扰下, 狼针草通过增强核酮糖二磷酸羧化酶(RUBPCase)活性、叶绿素含量、改变电子流的方向和速率、增强光系统II (PSII)活性(p < 0.05), 促进同化物的累积和植物的补偿生长, 应对放牧干扰的影响。放牧干扰下狼针草的光合速率日变化曲线呈单峰型, 而围封草地中呈“双峰型”, 出现“午休”现象, 正午RuBPCase的羧化能力下降是造成围封草地狼针草光合“午休”的非气孔因素之一, 而磷元素的缺失可能是导致二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)活性下降的原因。在光合能量分配方面, 两种样地狼针草的PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)均出现光抑制现象。放牧草地中狼针草对光照增强较为敏感, F_v/F_m值下降趋势明显(p < 0.05)。和围封样地相比, 放牧样地的狼针草光化学猝灭(q_P)值升高, 而非光化学猝灭(NPQ)值降低(p < 0.05), 分配更多的能量于光合反应中心, 有利于同化物累积, 提高光合能力来适应放牧的影响。在放牧干扰下, 狼针草叶片水势与叶片含水量降低, 而渗透调节物质可溶性蛋白和可溶性糖含量增加(p < 0.05), 狼针草的蓄水性变弱, 需要通过增加体内渗透调节物质, 主动降低水势, 以保证从土壤中获取足够的水分维持自身生理活性。同时, 放牧干扰促进了狼针草对氮元素的吸收利用。放牧样地中狼针草光合氮、磷利用率均与叶比重呈负相关关系。