干旱沙区4种植物的光合日变化及其影响因子

【目的】研究沙地桑、罗布麻、沙木蓼和沙枣4种沙生植物光合生理指标的日变化规律及其影响因素,为干旱沙区防沙治沙植物材料的筛选提供依据。【方法】在新疆西北部精河县选择沙地桑、罗布麻、沙木蓼和沙枣的1年生幼苗为研究对象,利用CIRASⅡ光合测定仪,于10:00-20:00每隔2h测定1次光合生理指标和环境因子,分析植物的净光合速率(Pn)与其他光合生理指标及环境因子的关系。【结果】沙地桑和沙枣Pn日变化呈双峰曲线,沙木蓼和罗布麻呈单峰曲线,沙地桑和罗布麻Pn日最大值出现在12:00,分别为(26.23±2.46)和(17.37±2.44)μmol/(m2·s),沙木蓼和沙枣出现在10:00,分别为(31.07±1.97)和(23.17±1.07)μmol/(m2·s)。Pn与气孔导度(Gs)、瞬间光能利用效率(LUE)的相关性最大,呈极显著相关(P0.01),与蒸腾速率(Tr)相关性次之;大气温度(Ta)、叶片温度(TL)、水汽压亏缺值(VPD)等生态因子对4种植物Pn的影响较大。【结论】4种植物对高温和高光强沙生环境的适应能力依次为沙木蓼沙枣沙地桑罗布麻。     

水分胁迫条件下元宝枫的光合特征及水分利用效率

以1年生元宝枫幼苗为材料,采用盆栽控水法,研究了水分胁迫条件下元宝枫光合特征及其水分利用效率的变化.结果表明,随胁迫程度的加重和时间延长,光合速率(Pn)和水分利用效率(WUE)依次降低.在轻度和中度胁迫下,Pn的降低既有气孔因素又有非气孔因素的限制,严重胁迫条件下,Pn的降低主要是非气孔因素引起的.轻度水分胁迫下,元宝枫Pn的日变化为单峰曲线,中度胁迫下呈双峰曲线;WUE日变化在轻度和中度胁迫下均呈双峰曲线,这既与元宝枫自身生理特性有关,同时也受控于气温、光强、相对湿度及蒸腾速率的日变化.     

不同繁育方式对果桑光合特性和糖代谢的影响

为研究不同繁育方式对果桑光合特性和糖积累及相关酶活代谢特征的影响,选择扦插(QC)和嫁接(JJ)2种繁育方式盆栽果桑大10,测定叶片气体交换参数的日变化、动态变化及桑椹不同发育时期的可溶性糖含量、蔗糖代谢相关酶活性变化。结果显示,2种繁育方式果桑净光合速率(Pn)日变化曲线均呈双峰曲线,有明显光合"午休"现象,但QC果桑第二个峰值高于JJ果桑,蒸腾速率(Tr)日变化曲线中均为双峰曲线,Tr最大峰值QCJJ;表观光能利用效率(LUE)和瞬时水分利用效率(WUE)均为QCJJ,表观CO_2利用效率(CUE)为JJQC。2种繁育方式桑椹不同发育时期糖分含量存在差异,可溶性糖(Tss)含量从红果期呈上升趋势,糖分积累以果糖(Fru)和葡萄糖(Glc)为主,桑椹为蔗糖(Can)和己糖共同积累型果实。SS和SPS活性随发育过程的变化类似。不同繁育方式桑椹NI活性在果实发育后期较前期活跃,光合生理参数与桑椹糖积累及蔗糖代谢相关酶活相关性分析表明,Tss、Fru、Glc均与Pn、LUE、CUE、WUE呈正相关,QC和JJ桑椹糖含量差异表明,不同繁育方式对桑椹光合同化物运输与分配有影响。     

两种高质牧草不同生育期光合生理日变化及光响应特征

于2010年5月25日(拔节、分枝期)、7月6日(抽穗、结荚期)、8月25日(开花期)晴朗天气,采用LI-6400便携式光合作用测定系统对新引1号东方山羊豆和柳枝稷各项光合生理生态指标进行了测定.结果表明:(1)新引1号东方山羊豆净光合速率(Pn)日变化呈双峰曲线,存在“光合午休”现象;分枝期Pn、光能利用效率(LUE)、水分利用效率(WUE)日均值高于结荚期,而结荚期的叶温(Tl)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)日均值高于分枝期.(2)柳枝稷的Pn日变化呈单峰曲线,拔节期Pn、Tr日均值高于抽穗期,开花期最低;WUE与Ci日均值在开花期最高,拔节期次之,抽穗期最小;Tl、LUE日均值在抽穗期最高,拔节期次之,开花期最小.(3)Pn与Tr、Gs、叶片气孔限制值(Ls)、光合有效辐射(PAR)具有极显著正相关关系,与Ci呈极显著负相关;Tr与Gs、叶温下蒸汽压亏缺(Vpdl)、气温(Ta)、Tl、PAR均呈极显著正相关关系,与大气CO2浓度(Ca)呈显著负相关;Tl、Gs与PAR呈极显著正相关.(4)通过光响应曲线的绘制及相关生理指标的计算,结合相关评价标准,得出柳枝稷为阳生植物,而新引1号东方山羊豆为耐荫植物,且柳枝稷比新引1号东方山羊豆对光环境的适应性强.     

青藏高原东缘2种优势灌木的光合特性研究

在夏季7月利用Li-6400便携式光合仪器和PAM-2100调制叶绿素荧光仪,选择川西北高寒灌丛草甸2种优势灌木窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)和高山绣线菊(Spiraea alpine)为对象,研究光合作用日变化及其对环境因子的响应。结果表明:高山绣线菊的光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)日变化趋势均呈"双峰"型,而窄叶鲜卑花的Pn和Tr日变化趋势均呈"单峰"型,都存在光合"午休"现象,窄叶鲜卑花的Pn日均值和Tr日均值都显著大于高山绣线菊。随日间光合有效辐射强度(PAR)的增强,2种灌木的最大光能转化效率(Fv/Fm)下降,19:00均未恢复到黎明时的水平,表明光合机构因逆境而受到不可恢复的损伤。通径分析表明,Tr为高山绣线菊和窄叶鲜卑花Pn日变化的主要决定因子,叶温(Tleaf)则是主要限制因子。研究表明,高山绣线菊以较小的叶面积、低Pn、低Tr和较高的水分利用效率(WUE)显示出在受水分胁迫的强光高温环境下的适应性;但是窄叶鲜卑花属于高光合、高蒸腾和低WUE灌木,其半饱和光强(Ek)和光强最弱时光能利用效率(α)都较高,表明对弱光或较强的PAR均能利用,PAR适应范围相对最广。     

虎榛子光合特征变化及其与主要影响因子的关系

本文以大青山南坡山区虎榛子(Ostryopsis davidiana Dccaisne)为材料,使用L1-COR6400便携式光合仪、AP4动态气孔计测定系统实地测定了其7月～10月叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)等日进程变化.结果表明虎榛子Pn日变化呈双峰型曲线,Tr呈单峰曲线,第一峰都出现在10:00.水分利用效率日变化与光合速率、蒸腾速率变化趋势相反,月变化趋势与光合速率一致与蒸腾速率相反,呈现高温干旱7月份WUE较高的特点,该月具有较高的光合速率、较低的蒸腾速率.对其光合作用生理因子和环境因子进行线性回归分析表明虎榛子Pn、Tr等变化主要受光照、大气水分亏缺和气孔导度的影响.Pn月变化表明,在虎榛子年生长最大月份7月和8月,受干旱的影响其光合速率呈现不规律变化,明显与叶绿素含量相关.     

两种蒿属植物的光合特性研究

采用Li-6200光合分析仪,对沙漠绿洲边缘流动沙丘上分布的沙蒿和油蒿光合速率进行了日变化和季节变化的测试.结果表明:沙蒿Pn日变化呈双峰曲线,第一峰值出现在9:00为19.096 μmol·m-2·s-1,第二个峰值出现在15:00为14.646 μmol·m-2·s-1;油蒿Pn日变化呈单峰曲线,峰值出现在9:00为23.03 μmol·m-2·s-1.沙蒿Pn平均高峰值在6月份为11.9848 μmol·m-2·s-1,油蒿Pn高峰值出现在7月份为11.394 μmol·m-2·s-1.在整个生长季节中沙蒿和油蒿的平均WUE分别为0.8367和0.4405.相关分析表明,沙蒿Pn与其影响因子I、Cs、 Gs之间呈极显著或显著正相关关系;与Ci、Rs因子之间呈极显著或显著负相关关系;与其他因子呈不显著正或负相关关系.油蒿Pn与I、RH、Gs、Cs因子之间呈极显著或显著正相关关系,与其他因子呈不显著正或负相关关系.并得出了沙蒿与油蒿I及其影响因子之间的多元回归方程.     

南疆地区棉花叶片水分利用效率的日内动态变化特征

[目的]研究南疆棉花叶片水分利用效率的日动态变化。[方法]在新疆巴州水管处重点灌溉试验站利用LCpro+全自动便携式光合仪对试验田内棉花光合作用进行系统监测,同时将数据转化为棉叶水分利用效率(WUE)并进行动态特征分析。[结果]在日内,棉叶光合速率变化呈双峰型曲线,蒸腾速率的变化因棉叶温度差异呈双峰型或单峰型曲线;光合和蒸腾日内动态都具有不对称性,且二者动态反向;棉叶水分利用效率的日动态呈双峰型曲线,上午棉叶水分利用效率高于下午,且在不同叶位之间差异较大,自主茎第2叶向下依次减小;花铃期主茎不同叶位之间的水分利用效率变幅大于蕾期。[结论]该研究为提高棉花叶片水分利用效率提供了科学依据。     

3个地理种群红砂的气体交换特征

【目的】研究3个地理种群红砂的光合蒸腾速率日进程特征,对其水分利用效率特征以及不同地理种群红砂对干旱环境的反应机制进行分析。【方法】在自然条件下,以分布于甘肃兰州九州台(LZJ)、张掖临泽(ZYL)和武威民勤(WWM)3个地理种群的红砂(Reaumuria soongorica)为试材,利用手提式光合测定系统,于2008年在红砂生长季节(7-8月)对其气体交换的特征参数(净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs))的日变化进行了测定,并对其水分利用效率(WUE)进行计算。【结果】3个地理种群红砂叶片Pn和Tr日变化均为双峰型,在中午13:00有光合"午休"现象。在水分条件(降雨量和土壤含水率)较低的ZYL和WWM 2个地理种群中,红砂的Pn和Tr均降低,第1峰值均提前1 h,光合"午休"时间延长,但3个地理种群红砂的Pn和Tr均较低,属于低光合、低蒸腾型。3个地理种群红砂Pn的"午休"(09:00(10:00)-13:00)主要决定因素为气孔导度,而Pn在07:00-09:00(10:00)的上升和15:00-18:00的降低主要取决于非气孔因素。红砂水分利用效率(WUE)日变化也为双峰型,且在3个地理种群间红砂WUE的日均值随水分含量的降低而提高。【结论】不同地理种群的红砂气体交换日变化特性虽存在一定的共性,但也有差异;水分条件是导致红砂气体交换特性产生差异的主要因素;红砂是一种通过降低蒸腾而提高水分利用效率来适应极端荒漠生境的旱生植物。     

外来种火炬树光合作用日变化与环境因子的关系

为了研究外来植物火炬树的光合、蒸腾生理特征及其与环境因子的关系,应用LI-6400便携式光合测定仪,于2008年8-11月对外来植物火炬树的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、水分利用效率(WUE)的日变化特征,及其与环境因子的关系进行了研究。结果表明,火炬树的光合速率日变化在8月为双峰曲线,有明显的光合午休现象,在9-11月,光合日变化曲线则为单峰曲线,光合速率随季节的推移而逐渐降低;不同月份,影响火炬树Pn、Gs和Tr日变化的主要因子也有所不同;8-11月,火炬树的WUE呈逐渐增高的趋势,说明随着季节的变化,火炬树的Tr比Pn下降的幅度更大,以适应环境因子的变化。     

小麦垄作栽培的肥水效应及光能利用分析

小麦垄作栽培中以垄沟内小水渗灌代替传统平作的大水漫灌 ,化肥以垄沟内集中条施代替传统平作的撒施 ,相对增加了施肥深度 ,由此灌溉水的利用率较传统平作提高 1 8 9%～ 3 2 2 % ,氮肥利用率提高1 2 7%～ 1 3 7%。垄作栽培由于改善了田间通风透光条件 ,光能利用率较传统平作提高 1 0 0 %～1 3 2 %。     

作物生物节氮技术研究进展

综述了作物氮肥肥料利用率现状,从平衡施肥、采用缓释/控释肥料、氮肥深施及分次施用、控制施用量、根据土质不同选择施用时间、利用仪器诊断施肥、加入增效剂、精确施肥等方面总结了生物节氮的方法,并对今后生物节氮技术进行了展望。     

水分和氮肥管理对灌溉水稻优质高产高效调控机制的研究进展

随着人们对稻米需求量日益增加,水稻（特别是优质稻米）产出需保持逐年增长趋势,但水资源紧缺及水稻生产中过量氮肥投入致环境承载压力增大等因素均阻碍水稻生产。因此,水稻生产当前面临的矛盾是如何在减少资源（水分和氮素）投入条件下产出更多优质稻米,节水省氮栽培模式下获得高产优质稻米是未来水稻生产走可持续发展道路的重要保障。笔者回顾水分管理制度（节水栽培模式、灌溉模式及土壤含水量）、氮肥管理制度（施氮量和施氮方法）及水氮协同管理对灌区水稻产量、品质和水/氮资源利用效率的调控效应,阐明水氮互作对优质高产高效水稻的生理生态调控机制,提出灌区优质高产高效水稻实现过程中潜在的关注点及相应的研究构想。     

不同补光位置下草莓光合特性、光能和电能利用效率研究

以草莓为试验材料,激光植物生长灯(光质组成红∶蓝=7∶1)为光源,研究了日光温室不同补光位置(顶端补光C1、水平补光C2、不补光CK)对其光合特性、光能利用效率和电能利用效率的影响。结果表明:①C1、C2与CK相比显著提高植株长势,C1处理下植株的根部发育更好。②通过阴天加密观测温室内各处理由北向南(I～V)植株叶片的光合特性发现,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO_2浓度的南北差值均为CK最大,C2最小。③通过阴天下测量各处理植株10:00和14:00的叶片叶绿素荧光参数发现,F_v/F_m和F_v/F_o两个值均以C2最高,CK最低;非光化学淬灭以CK最大,C2最小。④各处理草莓果实光能利用效率在果实成熟过程中整体为先下降后上升然后再下降的趋势,在花后21 d达到最大;各处理电能利用效率变化趋势与光能利用效率相同,在花后14 d达到最大;生产单位质量草莓果实所需的光量子数以CK(4.905)最多,C1(3.171)最少;C1和C2生产单位质量草莓果实消耗的电能分别为8.207和8.507 kJ·g~(-1)。⑤C1和C2处理下草莓果实的单果重、产量、糖、酸及VC等指标均优于CK。     

Drip irrigation incorporating water conservation measures: Effects on soil water–nitrogen utilization,root traits and grain production of spring maize in semi-arid areas

The Northeast Plain is the largest maize production area in China, and drip irrigation has recently been proposed to cope with the effects of frequent droughts and to improve water use efficiency (WUE). In order to develop an efficient and environmentally friendly irrigation system, drip irrigation experiments were conducted in 2016–2018 incorporating different soil water conservation measures as follows: (1) drip irrigation under plastic film mulch (PI), (2) drip irrigation under biodegradable film mulch (BI), (3) drip irrigation incorporating straw returning (SI), and (4) drip irrigation with the tape buried at a shallow soil depth (OI); with furrow irrigation (FI) used as the control. The results showed that PI and BI gave the highest maize yield, as well as the highest WUE and nitrogen use efficiency (NUE) because of the higher root length density (RLD) and better heat conditions during the vegetative stage. But compared with BI, PI consumed more soil water in the 20–60 and 60–100 cm soil layers, and accelerated the progress of root and leaf senescence due to a larger root system in the top 0–20 cm soil layer and a higher soil temperature during the reproductive stage. SI was effective in improving soil water and nitrate contents, and promoted RLD in deeper soil layers, thereby maintaining higher physiological activity during the reproductive stage. FI resulted in higher nitrate levels in the deep 60–100 cm soil layer, which increased the risk of nitrogen losses by leaching compared with the drip irrigation treatments. RLD in the 0–20 cm soil layer was highly positively correlated with yield, WUE and NUE (P<0.001), but it was negatively correlated with root nitrogen use efficiency (NRE) (P<0.05), and the correlation was weaker in deeper soil layers. We concluded that BI had advantages in water–nitrogen utilization and yield stability response to drought stress, and thus is recommended for environmentally friendly and sustainable maize production in Northeast China.     

5个花椒品种光合特性的研究

以5个初果期花椒品种为研究对象,对其光合指标及相关性进行了研究.结果表明:‘秦安1号’、‘临夏大红袍’的净光合速率和蒸腾速率呈双峰型变化,‘油椒’、‘秦安大红袍’和‘保山小椒’呈单峰型变化;水分利用率日变化平均值大小排序为:‘临夏大红袍’‘秦安1号’‘油椒’‘秦安大红袍’‘保山小椒’;净光合速率日变化平均值大小排序为:‘油椒’‘秦安1号’‘临夏大红袍’‘秦安大红袍’‘保山小椒’;同时发现影响花椒净光合速率值的主要生态生理指标大小依次为:光合有效辐射蒸腾速率气孔导度胞间CO2浓度.     

施氮量对柳枝稷生物质产量和水肥利用特性的影响

在黄土高原半干旱地区,以能源作物柳枝稷为材料,通过田间试验,研究不同施氮量(0、60、120和240kg/hm2)对柳枝稷生物质生产和水氮利用效率的影响。结果表明:施氮显著提高柳枝稷生物质产量,当施氮量为120kg/hm2时柳枝稷生物质产量最高;施氮显著增加柳枝稷耗水量,在一定程度上降低土壤含水量,但显著提高水分利用效率;施氮显著提高柳枝稷生物质中氮质量分数和吸氮量,但施氮量超过120kg/hm2后,继续增加施氮量则不能显著增加植株对氮素的吸收积累;柳枝稷氮肥利用效率随氮肥用量增加而降低。可见,施氮量60~120kg/hm2既能保证柳枝稷较高的生物质产量,又能保证较高的水分利用效率和氮肥利用效率。     

红蓝光下光强对生菜电能、光能利用效率及品质的影响

通过调查红蓝LED光源下生菜的光能利用效率(LUE)和电能利用效率(EUE),以期确定人工光栽培环境下红蓝LED的优化光强参数。本试验LED光源的红蓝光配比设定为1∶1,光强分别为200、300和400μmol/(m2·s)的3个处理(分别以L200、L300和L400表示),生菜定植38d后收获。结果表明:1)定植至收获期间,对每次间苗所收获生菜的干重以及定植38d后收获生菜的干重进行累计计算,处理L300下生菜的EUE最大,为0.948%,较处理L200和L400下生菜的EUE分别高5.22%和46.6%;处理L200下生菜的LUE最大,为4.17%,较处理L300和L400下生菜的LUE分别高12.0%和59.3%。2)定植38d后处理L300下生菜地上部分的鲜干重最大,平均值分别为41.3和2.58g,较处理L200和L400下地上部分鲜重分别高23.5%和25.2%;地上部分干重分别高28.4%和12.8%。3)处理L300与处理L200相比,定植38d后前者叶片的可溶性糖含量较高,硝酸盐含量较低;但与处理L400之间无显著性差异。综合考虑光能、电能利用效率及干重累积量,推荐300μmol/(m2·s)作为红蓝LED组合光源下生菜生长较优的光照强度。     

品种与肥料对小豆产量及水肥利用的影响

[目的]研究品种和肥料对小豆产量和水肥利用效率的影响。[方法]通过田间试验研究了不同品种与施肥措施下的小豆产量及肥水利用率。[结果]＂晋小豆3号＂、＂晋小豆1号＂的产量显著高于＂当地农家种＂,以＂晋小豆3号＂最优。施肥后3品种产量明显增加,以有机肥和无机肥各半量处理最优。[结论]种植优良品种和合理施肥可提高小豆的水肥利用效率。     

新疆石河子垦区主要作物需水特征及水效益比较

根据新疆石河子垦区50年气象数据资料,计算分析了主要作物需水量变化及自然降水条件下农田水分平衡状况,并对主要作物水分生产效率效益进行了比较.结果表明:春小麦、冬小麦、春大豆、春谷子、苜蓿需水量均呈上升趋势,其中春小麦增加幅度最大,每5 a平均增加6.6 mm,而春玉米、水稻、棉花需水量呈下降趋势.粮食作物中以水稻亏水量最高,冬小麦、春玉米次之,而春大豆、春谷子、春小麦、薯类作物相对较小,经济作物中以糖类作物亏水量最高,其次为加工番茄、苜蓿、棉花,而瓜类、麻类、油料作物相对较小.不同灌溉方式下作物水分利用效率效益差异较大,粮食类作物如春小麦、春玉米水分利用效率高于其他作物,而果菜类作物如葡萄、蟠桃、线椒水分经济效益最高.