CO2浓度升高对谷子干旱胁迫缓解的机制研究

为探究干旱胁迫条件下CO₂浓度升高对谷子抗旱性的影响机理,设置2个CO₂浓度(400 μmol/mol左右正常CO₂浓度和高CO₂浓度,600 μmol/mol)和2个水分(正常供水和干旱处理)处理,测定孕穗期谷子光合能力、光合色素积累、叶绿素荧光、抗氧化酶、渗透调节物质、激素、信号转导相关蛋白激酶和逆境相关基因表达量等指标。结果表明:干旱胁迫下高CO₂浓度(600 μmol/mol)处理显著提高谷子叶片水分利用效率(WUE)、净光合速率(P_n)、类胡萝卜素含量(Car)和类胡萝卜素/叶绿素(the ratio of carotenoids to chlorophyll);显著增加光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ),降低蒸腾速率(T_r);显著增加谷子叶片热休克蛋白(HSP-70)含量、脯氨酸(Pro)和脱落酸(ABA)含量及其相关基因表达量。干旱胁迫下高CO₂浓度(600 μmol/mol)处理可显著增加谷子叶片丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)含量及其相关基因表达量,过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性也显著增加。综上,高CO₂浓度(600 μmol/mol)处理可通过缓解干旱胁迫下谷子叶片气孔导度和水分利用效率的降低、提高谷子渗透调节及信号转导能力,从而促进抗旱相关基因表达来提高谷子的抗旱能力。     

大气CO_2浓度升高对玉米叶片光合生理指标及其产量的影响

以大丰30为试验材料,利用开顶式气室(OTCs)法研究了CO_2浓度升高处理下,玉米叶片叶绿素含量、净光合速率、叶面积指数以及籽粒产量的变化,揭示CO_2浓度升高对玉米光合生理特性及籽粒产量的影响机制。结果表明,随着CO_2浓度的升高,叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)的含量均逐步升高,叶片净光合速率也在不断升高,从大喇叭口期开始到生育期结束叶面积指数均表现为增大,最终对单株籽粒产量以及单株生物产量有显著增产作用。     

氮素水平对不同穗型水稻品种植株衰老和产量的影响

在大田条件下，研究了两种氮素水平对直、弯穗水稻品种植株生长、叶片衰老和产量的影响。结果表明，高氮条件下两品种的朱粗度和叶片性状均优于低氮条件。增施氮肥能提高剑叶的叶绿素含量，延长叶绿素含量缓降期，使植株在生育后期能保持较高的绿叶面积；同时能提高剑叶的全氮含量，延长光合速率高值持续期，增加植株的干物质积累和籽粒产量。在同一氮素水平下，直立穗型品种的植株粗度、剑叶活力、籽粒灌浆速率、千粒重、生物产量及籽粒产量均略优于弯曲穗型品种。     

不同施氮量对水稻产量、氮素吸收及利用效率的影响

在田间试验条件下,研究不同施氮量对水稻产量、产量构成因素及氮素吸收利用效率的影响.结果表明,在低氨水平下,增加氮肥施用量有利于提高单位面积水稻有效穗数、籽粒产量、生物产量、籽粒和稻草N含量及氮素积累量,但施氮量达到一定水平后,随施氮量的增加而降低.单位面积有效穗数、籽粒产量、生物产量、籽粒氮素积累量均以施氮180 kg/hm2处理最高;籽粒、稻草N含量.稻草氮素积累量及氮素总积累量则以施氮225 kg/hm2处理最高,而N180处理仅次于N25处理;氮肥用量对氮素吸收利用效率影响明显,氮素利用效率(NUE)、氮素收获指数(NHI)、氮素农学效率(NAE)、氮肥利用率(RE)和氮肥偏因素生产力(PFP)等指标均随氮肥施用量的提高而降低,施氮180 kg/hm2处理的氮素吸收利用各项指标均高于施氮225 kg/hm2处理.相关性分析表明,籽粒和生物产量是影响氮素积累及氮素吸收利用效率的重要影响因子,单位面积成穗数和结实率对氮素利用吸收效率的影响也较大.     

外源精胺对谷子光合特性及产量构成的影响

为探讨多胺对谷子的光合性能及产量构成的影响,在大田栽培条件下,以"晋谷21号"为材料,研究了灌浆期叶面喷施不同浓度精胺(Spm)(0,0.1,0.5,1.0,1.5mmol·L-1)对谷子光合及产量的影响。结果表明,随着精胺喷施浓度的增加,谷子叶片的叶绿素a,叶绿素总量,净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr),气孔导度(Gs),穗重,穗粒重,千粒重和产量均呈先升高后降低的趋势;胞间CO2浓度变化则呈现相反趋势,而叶绿素b和类胡萝卜素则随精胺浓度的增大而增大。与对照相比,叶面喷施1.0mmol·L-1精胺,可显著提高谷子叶片的光合色素含量和光合性能,谷子增产效果最好。     

施氮对不同基因型冬小麦氮素吸收及干物质分配和产量的影响

以8个基因型NR9405、9430、偃师9号、小偃6号、陕229、西农2208、矮丰3号、商188为供试材料进行田间试验,研究了不同施氮肥量(0、90N kg/hm2)对冬小麦氮素吸收、干物质分配与产量及其构成因素的影响。结果表明:虽然小麦叶片、茎鞘、穗轴 颖壳及籽粒含氮量、氮收获指数及叶片、茎鞘、籽粒干物质分配率在不同基因型间存在显著差异,但是它们并没有显著受到施氮的影响。氮总吸收量、籽粒产量及产量构成因素的单位面积穗数、单株分蘖数、每穗粒数、单位面积粒数、千粒重、每穗粒重在不同基因型之间存在显著差异。施氮增产的主要原因是增加了单位面积株数、单位面积穗数、单株分蘖数、单位面积粒数及单位面积粒重。施氮增加小麦的干物质累积量的同时也增加了氮总吸收量,但并没有显著地增加籽粒氮含量。     

结实期氮素营养和土壤水分对水稻光合特性、产量及品质的影响

研究了土壤水分胁迫和氮素营养对两个水稻品种(组合)的光合特性、产量和品质的影响。结果表明：随着土壤水分胁迫的加重，叶片的光合速率、叶绿素含量及叶片的水势均有不同程度的降低，丙二醛的含量增加；而氮素营养则能提高剑叶光合速率，延缓叶片衰老。水分胁迫促进茎鞘物质向外运转，而氮素营养影响则相反。水肥对产量有显著的互作效应。在高氮水平下，轻度土壤水分胁迫可增加产量。稻米品质因施氮水平和土壤水分胁迫程度不同而有较大差异。     

施氮量对枣麦间作小麦光合速率、光合物质积累及产量的影响

[目的]枣麦间作模式下,探讨施氮量对小麦光合特性及产量形成的影响,确定枣麦间作模式下合理的施氮量.[方法]在枣麦间作模式下,研究不同施氮量对小麦叶绿素含量、光合速率、光合物质积累、分配及产量和产量构成的变化.[结果]在枣麦间作模式下,施氮量处理小麦叶绿素含量、光合速率、光合物质积累及分配显著高于对照,且随着施氮量的增加显著提高;施氮量处理显著提高了小麦收获穗数和穗粒数,千粒重与对照无明显差异,产量显著提高.[结论]在枣麦间作模式下,通过合理增施氮肥量,提高小麦叶片叶绿素含量和光合速率、延长叶片光合功能期,增加光合物质累积量的同时,促进光合物质向籽粒分配的比例,通过主攻收获穗数和穗粒数来提高产量,是实现枣麦间作小麦高产的有效技术模式.     

施氮对干旱胁迫紫苏叶绿素含量和光合作用的影响

【目的】初步明确氮素对干旱胁迫条件下紫苏叶绿素和光合作用的影响。【方法】采用盆栽试验,研究施氮对不同干旱胁迫处理不同品种紫苏叶绿素含量和光合指标变化的影响。【结果】各处理间叶绿素含量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO_2浓度差异显著,不同干旱胁迫条件下叶绿素含量均随施氮量的增加而升高,在轻度干旱胁迫处理施氮量超过300 kg/hm~2时,TD-S-1品种叶绿素含量呈现下降趋势,而LS-Y-1品种呈现继续升高的趋势。TD-S-1和LS-Y-1均在轻度干旱胁迫施氮量为300 kg/hm~2时,光合速率最大,较不施氮处理分别提高1.39倍和1.29倍,与气孔导度和蒸腾速率的变化趋势基本一致,而胞间CO_2浓度均最低。【结论】轻度干旱胁迫条件下,施氮量达到300 kg/hm~2对提高紫苏的光合作用具有一定的促进作用。     

长期定位氮胁迫对小麦碳氮代谢、氮素利用及产量的影响

利用大田长期氮肥定位试验,以施N 180 kg/hm2处理为对照,研究了氮胁迫(不施氮肥)对不同品质类型小麦(中筋小麦品种中麦895、强筋小麦品种石优20)碳氮代谢、氮素利用及产量的影响,以期为生产上的氮肥合理运筹提供理论依据。结果表明,氮胁迫条件下,2个小麦品种旗叶蔗糖含量(花后7~35 d)、旗叶磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性(花后7~35 d)、籽粒蔗糖含量(花后21~35 d)、籽粒SPS活性(花后14~35 d)均较对照明显降低;2个小麦品种旗叶可溶性蛋白含量、硝酸还原酶(NR)活性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性和籽粒GS活性均较对照明显降低;2个小麦品种开花期氮积累量、成熟期氮积累量、开花前氮转移量均较对照显著降低,而开花前氮转移率和开花前氮贡献率均较对照显著提高;2个小麦品种氮素籽粒生产效率、氮素吸收效率、氮素生理效率和氮素收获指数均较对照显著提高;2个小麦品种穗数、穗粒数和产量均较对照显著降低。综上,氮胁迫下小麦灌浆中后期碳、氮同化能力明显下降,氮素积累量降低,但对氮素的吸收能力增加,营养器官氮素向籽粒的转运比例增加,进而小麦植株对氮素的整体利用率得以提升,但小麦产量降低。     

日光温室CO_2加富对番茄叶片光合特性的影响

为探讨CO_2施肥对番茄光合作用的影响,确定有利于番茄生长发育的最适CO_2浓度。以"兴海12号"番茄为试材,设4个CO_2处理,分别为(400±25)μmol/mol(CK)、(600±25)μmol/mol(T1)、(800±25)μmol/mol(T2)、(1 000±25)μmol/mol(T3),用Li-6400光合仪测定不同CO_2浓度下,相同叶位叶片的光合参数,研究不同浓度CO_2对番茄叶片光合特性的影响。结果显示:(1)随着处理天数的增加,光合速率呈先增大后减小的趋势,生长前期以T2、T3处理下光合速率最大,30 d以后T2条件下光合速率最大。(2)CO_2浓度对气孔导度和蒸腾速率的影响无规律性变化,可能是不同叶龄受CO_2影响不同,也可能与处理时间有关。(3)高CO_2浓度下水分利用效率明显高于对照,T3处理优势明显。(4)高CO_2浓度对叶绿素a含量影响显著,对叶绿素b、类胡萝卜素而言,处理50 d时T3条件下明显低于对照,其他处理与对照无显著差异。结果表明,一定范围内提高CO_2浓度可以弥补环境CO_2不足,(800±25)μmol/mol CO_2浓度更有利于番茄光合作用积累有机物。     

沼肥不同用量对小麦光合特性和产量的影响

在大田条件下用沼肥作基肥,通过6个不同施用量观测其对小麦不同时期叶片光合特性和产量的影响,结果表明:施用沼肥,能有效地提高小麦叶片的叶绿素含量(Chl)、光合速率(Pn)、叶片水分利用效率(WUE)和产量;在22500 kg/hm2施肥水平下,小区产量、单位面积穗数、千粒重最高;在30000 kg/hm2施肥水平下的光合速率、蒸腾速率、拔节期叶绿素含量最高。在37500 kg/hm2施肥水平下的株高、穗下节长、穗粒数明显高于对照;基肥施用沼肥的各处理小麦产量比对照提高了12.4%~26.14%,沼肥施用量在0~30000 kg/hm2范围内叶绿素含量、叶片光合速率、产量随着施肥量的增加而提高,但过量的施用沼肥会抑制叶绿素的合成、降低光合速率。沼肥在麦田作基肥的最佳施肥量应在22500~30000 kg/hm2左右。     

氮素用量对节水条件下小麦生育特性和产量的调控效应

以‘石麦12’和‘石麦15’为材料,研究了节水(春季仅灌拔节水)条件下小麦生育特性和产量的氮素调控效应。结果表明:增施氮素能增加各生育时期的群体总茎数、LAI和群体干物重,提高叶片的叶绿素含量、旗叶叶绿素荧光参数值和光合参数值。增施氮素使成熟期单位面积穗数增加,但千粒重和籽粒产量与施氮量的关系呈单峰曲线型,以中氮(225 kg N/hm2)最佳。因此,在节水栽培的小麦生产实践中,应依据土壤肥力状况,采用适宜的氮素施用数量,以实现产量和水肥利用效率的同步增加。     

小麦氮素利用效率的基因型差异及相关特性分析

【目的】对长江中下游麦区小麦种质进行氮素利用效率基因型差异分析,明确不同种质材料的氮素利用特性,为小麦氮素高效育种及相关分子机理研究奠定基础,同时探讨氮素利用效率与不同生育期性状的相关关系,为建立小麦氮素高效利用的评价指标提供参考。【方法】大田条件下,设置低氮(纯氮62.55 kg·hm~(-2))和正常氮(纯氮187.5 kg·hm~(-2))2种氮素水平,以主要来自于长江中下游麦区不同时期的小麦种质118份为材料进行氮素利用效率基因型差异分析,通过对苗期地上部干重、分蘖数、叶绿素含量;花期地上部干重、植株氮素浓度、氮素积累量;灌浆期旗叶叶绿素含量;成熟期籽粒产量、茎秆重、籽粒氮素浓度、茎秆氮素浓度、籽粒与茎秆氮素积累量、穗数、穗粒数、千粒重、收获指数和氮素收获指数等22个性状的测定与计算,研究氮素利用效率与不同性状之间的相关关系,并根据材料的氮素利用效率差异对不同种质材料进行划分。【结果】供试小麦材料在2种氮素水平下,各研究性状均存在较大的差异。相关性分析显示植株成熟期茎秆重、地上部生物学产量、收获指数、穗数、植株花期生物学产量、成熟期籽粒氮素积累量、茎秆氮素积累量、氮素收获指数和花期氮素积累量均与籽粒产量呈显著正相关关系;植株氮素生理利用率除了与氮素收获指数显著正相关外,与茎秆重、穗数、籽粒和茎秆氮素浓度及氮素积累量均显著负相关。根据2种氮素水平下产量,供试材料被划分为双高效型、双低效型、高氮高效型和低氮高效型。双高效型和高氮高效型材料对增施氮素反应更为敏感。低氮高效型材料灌浆期旗叶叶绿素含量显著高于其他3种类型,说明氮素胁迫条件下,旗叶持绿性有助于提高植株氮素利用效率。【结论】供试小麦材料氮素利用效率在不同氮素水平下差异显著。不同氮效类型小麦材料对氮素响应不同,高氮高效型对氮素反应敏感,适合于高氮种植;双高效型和低氮高效材料具有耐贫瘠的能力,是氮素高效育种的优质材料。在2种氮素水平下,除了植株成熟期及花期地上部干重、植株氮素积累量等常规指标外,植株穗数也可作为小麦氮素高效利用的评价指标。     

大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响

[目的]探究大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响,为未来气候变化条件下茶树栽培管理和茶叶加工提供科学依据。[方法]以‘龙井长叶’茶苗为材料,通过开顶式气室模拟高CO_2浓度(648~658μmol·mol-1)和温度升高(+0.57℃),测定不同处理下茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量和品质成分含量,研究茶树光合系统及品质成分的变化情况。[结果]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高,茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数与对照相比有显著变化。CO_2浓度升高、温度升高能促进茶树叶片叶绿素a、叶绿素b合成,但与对照相比无显著变化,CO_2浓度和温度共同升高能显著增加茶树叶片叶绿素a、叶绿素b含量。CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高均显著降低了茶树叶片中游离氨基酸和咖啡碱含量,而使茶多酚含量显著增加,酚氨比显著升高。[结论]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高都能通过改善茶树叶片光系统结构促进光合作用,进而影响茶叶品质成分。在对茶树光合系统和品质成分的影响中,CO_2浓度升高和温度升高表现出协同作用。     

不同氮素籽粒生产效率油菜品种苗期叶片光合特性差异

2007-2008年度通过对不同氮肥水平下28个品种苗期叶片叶绿素含量和光合参数以及氮素籽粒生产效率的测定,结果表明：（1）不同品种氮素籽粒生产效率差异较大,施用氮肥氮素籽粒生产效率显著降低。（2）多数品种施用氮肥叶片叶绿素含量(SPAD值),净光合速率(Pn)增加;PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm),光化学淬灭系数(qP)增加,非光化学淬灭系数(qN)减小。（3）叶片叶绿素含量(SPAD值)与净光合速率(Pn)之间,净光合速率(Pn)与PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)之间都表现显著正相关关系。（4）氮素籽粒生产效率与苗期叶片PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)呈显著正相关,不施氮肥条件下氮素籽粒生产效率与SPAD值呈显著正相关。     

不同氮效率小麦品种氮素吸收和物质生产特性

氮条件（N-）下，不同氮效率小麦品种的籽粒产量和氮效率以氮高效品种（H）最高，中效（M）次之，低效（L）最低；H具有较多的单位面积穗数且与N-下籽粒产量和氮效率显著相关，表明单位面积穗数的多少对氮胁迫条件下小麦籽粒产量和氮效率具有重要影响。不同氮效率品种的植株全氮含量（TN）无显著差异。不同生育时期的植株氮累积量（AA）在抽穗期和成熟期以H最大，M次之，L最低，表明生育中后期N-下的植株氮素吸收能力是氮胁迫条件下籽粒产量和氮效率的重要影响因素。不同生育时期的株高、群体茎数、叶面积指数（LAI）和群体干物重（PDW）值；各生育阶段群体生长率（CGR）、净同化率（NAR）和光合势（Pp）；各生育时期的叶片NO3-含量和硝酸还原酶（NR）活性均以H最大，M次之，L最低。叶片亚硝酸还原酶（NIR）)活性和谷氨酰胺合成酶（GS）活性在供试不同氮效率品种之间的差异较小。研究表明，N-下较强的氮素吸收能力和较好的植株生长特性是氮胁迫条件下供试氮高效小麦品种获得高氮效率特征的重要基础。在丰氮条件（N+）下，供试不同氮效率品种的籽粒产量、氮效率、植株氮素吸收和物质生产特性与N-下的表现规律不尽相同。     

低氮胁迫对不同品种谷子生长及产量的影响

为研究不同品种谷子对氮肥的反应,试验以冀谷31、豫谷8、济谷18、济谷17、济谷16、济谷15、济谷14、济谷12为材料,进行不施氮和正常施氮处理,探究低氮胁迫对不同品种谷子的叶面积指数、叶片叶绿素含量、产量等性状的影响。结果表明,低氮胁迫对不同品种谷子叶面积指数、叶片叶绿素含量和产量等性状均有不利影响,处理间差异极显著;不同品种间氮肥利用率不同。豫谷8的耐低氮胁迫指数(NSI)较小,氮肥贡献率较大,即对于低氮胁迫最为敏感,对氮素的依赖性较大;而济谷12和济谷17的NSI指数均较大,氮肥贡献率较小,即耐低氮性较强,对氮素的依赖较小,更为耐贫瘠。     

低氮胁迫对不同谷子品种生长及产量的影响

为研究不同品种谷子对氮肥的反应,试验以陇谷6号、陇谷11号、晋谷33号、晋谷39号、晋谷40号、晋谷41号、赤11-3429和黄金苗8个谷子品种为材料,进行不施氮(低氮胁迫)和正常施氮处理,探究低氮胁迫对不同品种谷子的地上干物质、根体积、叶片叶绿素含量、气孔导度、产量等性状的影响。结果表明,低氮胁迫对不同品种谷子地上干物质、根体积、叶片叶绿素含量和产量等性状有不利影响,不同品种间氮肥利用率不同。晋谷40号的耐低氮胁迫指数(NSI)较小,氮肥贡献率较大,即对于低氮胁迫最为敏感,对氮素的依赖性较大;而黄金苗的NSI较大,氮肥贡献率较小,即耐低氮性较强,对氮素的依赖较小,更为耐贫瘠。     

谷子氮高效基因型筛选及相关特性分析

在低氮(0.5 mmol/L)和高氮(5.0 mmol/L)2个氮素水平下,研究不同氮效率谷子基因型的光合特性、农艺性状、氮含量、吸氮量、氮利用率、氮代谢相关酶活性及其相关性,以期为氮高效谷子新品种的选育提供基础材料。结果表明,低氮和高氮水平下,不同谷子基因型光合特性、主要农艺性状、氮含量及吸收利用指标变异系数分别为16.2%～34.4%和15.2%～22.5%、15.2%～55.4%和17.9%～49.3%、13.7%～28.4%和15.8%～23.7%。2个氮素水平下,谷子产量与光合速率、穗长、单穗质量、地上部生物量、吸氮量和氮利用率均呈显著或极显著正相关,与茎秆和根氮含量均呈显著负相关。根据2个氮素水平下的谷子产量差异将其分为双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型4种类型。豫谷17、豫谷23、冀谷33等在低氮和高氮水平下产量、吸氮量、氮利用率、氮代谢相关酶活性均表现突出,受氮肥影响较小,为典型双高效型基因型,适宜贫瘠地区种植;冀谷41、七叶黄、郑11-2等在低氮和高氮水平下均表现出氮低效利用特性,受氮肥影响较大,为典型双低效型基因型。