大气CO2浓度升高与氮肥互作对玉米光合特性及产量的影响

为阐明大气CO_2浓度升高和氮肥交互作用对C4作物玉米光合生理和产量的影响,本研究利用自由大气CO_2富集(FACE)平台,以玉米品种‘郑单958’为试验材料,在不同施氮量[常氮180kg(N)×hm~(-2)、低氮72kg(N)×hm-2]下比较大气CO_2浓度[(400±15)μmol×mol-1]和高CO_2浓度[(550±15)μmol×mol-1]对玉米生长的影响。结果表明:1)大气CO_2浓度升高使玉米苗期叶片叶绿素浓度显著(P=0.025)增加9.5%,抽雄期净光合速率显著(P=0.009)增加9.0%;低氮和常氮下,高CO_2浓度使玉米各主要生育期胞间CO_2浓度分别显著增加34.8%～48.5%和40.0%～49.4%,气孔导度在大口期和抽雄期分别显著下降21.6%(P=0.015)和22.1%(P=0.010),玉米叶片水分利用效率在大口期、抽雄期和灌浆期分别显著增加12.9%(P=0.002)、 9.8%(P=0.019)和18.8%(P=0.001);高CO_2浓度使玉米非光化学淬灭呈降低趋势、PSII有效光化学量子产量有增加趋势;相同氮水平下,高CO_2浓度对玉米产量没有显著影响。2)高CO_2浓度和合理施氮交互作用对玉米功能叶叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ有效光化学量子产量增加有一定的促进作用,如在大口期和抽雄期,常氮+高CO_2浓度处理叶绿素含量比低氮+大气CO_2浓度处理增加17.3%和10.7%,高CO_2浓度和合理施氮量交互作用有增加玉米产量的潜力,合理增加施氮量促进了CO_2肥效的发挥。在未来大气CO_2浓度升高条件下合理施氮对C4作物玉米生长发育有促进作用。     

大气CO2浓度升高和干旱互作对谷子光合及抗旱生理特性的影响

为明确谷子光合作用以及抗旱生理过程对高大气CO_2浓度和干旱交互作用的响应机制,在开顶式气室中(OTC)开展大气CO_2浓度和干旱交互对谷子影响的研究。设置两个CO_2浓度:环境CO_2浓度(400μmol·mol~(-1))和高CO_2浓度(600μmol·mol~(-1));两个水分处理:正常水分(70%～80%田间持水量)和干旱(45%～55%田间持水量),对高CO_2浓度和干旱互作下谷子光合气体交换参数、荧光动力学参数及抗旱相关生理指标的变化进行了研究。结果表明:高CO_2浓度可降低干旱条件下光合色素含量,加剧孕穗期谷子气孔关闭,减轻灌浆期干旱对谷子净光合速率的负效应并增加其水分利用效率。孕穗期高CO_2处理使正常水分处理下谷子气孔导度下降66.7%,而干旱处理下减少77.7%;灌浆期高CO_2使正常水分处理和干旱处理下谷子净光合速率分别增加19.0%和87.7%,水分利用效率增加37.1%和39.2%。干旱处理显著降低谷子除非光化学淬灭系数(NPQ)以外所有荧光动力学参数值,灌浆期高CO_2能缓解该作用。高CO_2处理显著减少纤维素含量和正常水分处理下过氧化物酶活性。干旱极显著升高POD活性(高CO_2浓度)及脯氨酸含量、可溶性总糖、淀粉含量(环境CO_2浓度)和纤维素含量(高CO_2浓度)。因此CO_2浓度升高能够改善谷子的PSⅡ光化学效率和提高抗氧化酶活性来增强谷子的抗旱性。     

大气CO_2浓度升高对谷子生长发育与光合生理的影响

研究大气CO2浓度升高对谷子的影响,有助于人们了解未来气候变化后,谷子生产的变化,以提前采取必要的应对措施趋利避害。本研究利用FACE(FreeAirCO2Enrichment)系统首次在大田条件进行了谷子生长发育受CO2浓度升高影响的试验。结果表明,大气CO2浓度升高后,谷子的株高、茎粗、叶面积增加,叶片叶绿素含量下降。在相同CO2浓度下,抽穗期FACE圈内谷子叶片气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度与环境CO2浓度的比值(Ci/Ca)会下降,叶片光合能力有所下降,出现光适应,但水分利用效率(WUE)会提高。     

大气CO2浓度增加对作物光合性能及叶片水分利用效率的影响

利用可精准控制CO_2浓度的大型气候箱设置2个CO_2浓度400和800μmol/mol,研究CO_2浓度升高对大豆(Glycine max (L.) Merr.)、冬小麦(Triticum aestivum L.)、草地早熟禾(Poa pratensis L.)、黑麦草(Lolium perenne L.)和高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)生理特性及叶片水分利用效率的影响。结果表明,大气CO_2浓度升高对大豆、冬小麦、草地早熟禾和高羊茅叶片的净光合速率没有产生显著影响,但却使黑麦草叶片的净光合速率显著增加43%(P0.05)。升高CO_2浓度增加冬小麦、黑麦草和高羊茅的最大羧化速率,而对大豆和草地早熟禾的最大羧化速率和最大电子传递速率没有产生显著的影响。另外,提高大气CO_2浓度导致黑麦草蒸腾速率的降低;同时,草地早熟禾、黑麦草和高羊茅的水分利用效率分别提高161%、175%和74%。不同作物水分利用效率对升高CO_2浓度的响应存在明显差异,3种草坪草的适应能力均高于大豆和冬小麦2种作物。研究结果有助于深入理解CO_2浓度倍增下不同农作物发生光合下调现象的潜在机理,为未来大气CO_2浓度升高情形下生态系统适应性管理提供理论支持。     

谷子对拔节期弱光胁迫的光合生理响应

为阐述拔节期弱光胁迫降低谷子产量的光合生理机制,以张杂谷5号和晋谷21号为研究对象,在拔节期分别进行30%、60%和85%的遮阴处理15 d,以不遮阴作为对照,探究谷子叶片的光合色素含量、光合特性、叶绿素荧光参数及产量对其的响应规律。结果表明,遮阴处理降低了2个品种谷子叶片的光合色素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、表观光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(q P)、非调节性能量耗散量子产量[Y(NO)]、穗长、穗重、穗粒重和产量,却显著提高了胞间CO2浓度(Ci)和调节性能量耗散量子产量[Y(NPQ)]。张杂谷5号的表观光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)和产量在遮阴30%时显著下降,而晋谷21号在遮阴程度超过60%时才显著变化。总之,拔节期弱光胁迫下,谷子叶片的光合色素含量降低,捕捉利用光能的能力减弱,PSⅡ光化学活性降低,光合作用变弱,最终影响产量;张杂谷5号比晋谷21号对弱光胁迫更为敏感。本研究结果为拔节期通过改善谷子叶片的光合功能来增强抗弱光胁迫以达到稳产指明了方向,并为选育耐弱光胁迫谷子提供了依据。     

高CO2浓度和遮荫对小麦叶片光能利用特性及产量构成因子的影响

CO2和光能是植物光合作用的动力和底物,它们的变化必然引起植物光合特性和生长的变化。研究大气CO2浓度和光强变化对植物光合生理的影响,有利于认识作物对全球生态变化的生理响应机制。试验以高大气CO2浓度和遮荫为处理手段,通过测定小麦(Triticum aestivum)旗叶的光合气体交换参数、光强光合速率响应曲线和产量构成因子,分析光强光能利用效率之间的关系,研究高大气CO2浓度(760μmol.mol 1)和遮荫对小麦叶片光合特性及产量构成因子的影响。结果表明,高大气CO2浓度下,小麦叶片的净光合速率(Pn)增加;同时最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)显著升高;遮荫处理使小麦叶片的Pnmax、LSP、LCP降低。正常光照下大气CO2浓度升高使小麦叶片呼吸速率(Rd)显著下降,遮荫后大气CO2浓度升高对Rd无显著影响。大气CO2浓度升高能显著提高小麦叶片表观量子效率(AQY),而遮荫对AQY的影响因大气CO2浓度而异,高大气CO2浓度下遮荫使AQY显著提高,正常大气CO2浓度下遮荫则使AQY明显下降。高大气CO2浓度下遮荫使小麦株高、穗长增加,而穗粒数、单株穗粒重、千粒重减小。受光合特性的变化和光强限制,高大气CO2浓度下遮荫使小麦叶片呼吸增强,导致Pn下降,不利于干物质积累和籽粒产量的形成。     

大气CO2浓度增高对不同水稻品种稻米品质的影响

大气CO_2浓度升高导致全球变暖,同时亦对作物生长发育产生深刻影响。作为光合作用的底物,大气CO_2的浓度升高增加水稻产量,但对稻米品质的影响及其品种间差异的研究相对较少且存在分歧。本研究利用稻田FACE (free air CO_2 enrichment)技术平台,以8个水稻品种为材料,设背景CO_2浓度(Ambient)和高CO_2浓度(增200μmol·mol~(-1), FACE)两个水平,研究大气CO_2浓度升高对稻米加工品质、外观品质、食味品质以及部分营养品质的影响及其种间差异。本研究所有测定的品质性状供试品种间均存在显著或极显著差异。与Ambient相比,FACE处理下水稻糙米率、精米率和整精米率略降,但单位面积糙米、精米和整精米产量平均分别极显著增加23.7%、23.5%和20.9%。FACE处理对整精米长度、宽度和长宽比影响较小,但使整精米垩白率和垩白度平均分别增加18.6%和31.8%,均达极显著水平。FACE处理使所有品种稻米直链淀粉含量和胶稠度平均分别下降6.5%和3.1%,但均未达显著水平。从淀粉RVA谱看,FACE处理使所有品种峰值黏度、崩解值平均增加1.3%、6.9%,使热浆黏度、冷胶黏度、消减值分别下降2.2%、5.1%和65.6%,其中消减值达显著水平。FACE处理使所有品种整精米植酸含量平均增加5.3%,而蛋白质含量平均减少9.9%,均达显著水平。不同品种稻米品质性状对高CO_2浓度的响应方向和程度存在一定差异,其中FACE处理与品种对整精米长度、垩白率、垩白度、峰值黏度、热浆黏度和最终黏度存在显著的互作效应。以上数据表明,大气CO_2浓度升高使水稻产量大幅增加,稻米加工、外观和营养品质呈变劣趋势,但适口性可能变优,稻米品质对大气CO_2浓度增高的响应存在不同程度的品种差异。     

镉胁迫对薄壳山核桃幼苗生长的影响

为探究镉胁迫对薄壳山核桃幼苗生长发育的影响,本研究以薄壳山核桃实生幼苗为试验材料,采用营养液水培育苗试验方法,测定不同浓度镉[0(CK)、5、10、20、40、80 mg·L-1]处理下薄壳山核桃幼苗各项生理指标。结果表明,镉胁迫对薄壳山核桃的生长发育具有显著的抑制作用,且镉浓度越高抑制作用越明显。随着镉处理浓度的增加,薄壳山核桃幼苗的生物量、根系长度均显著下降,80 mg·L-1镉胁迫下,较CK分别下降了40.11%、56.64%;幼苗根、茎、叶中的镉含量均显著增加,在80 mg·L-1镉胁迫下分别达到5 582、2 235、479 mg·kg-1;根、茎中Mn、Zn、Mg、K元素吸收均受到抑制,但叶中K、Mg元素含量显著上升;叶片中过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性在20 mg·L-1镉胁迫下均达到最高,较CK分别上升726.62%和86.47%;叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均显著降低,在20 mg·L-1镉胁迫时分别较CK下降了81.44%、81.59%、75.22%,叶片荧光参数原初光能转化效率(ΦPSII)、表观电子传递速率(ETR)和光化学荧光淬灭系数(q P)显著降低,非光化学淬灭系数(q N)值显著升高,光合作用受到严重抑制。综上,镉胁迫可以抑制薄壳山核桃幼苗生物量积累,影响根、茎中各元素的吸收,显著降低叶片光合作用强度,对幼苗生长造成严重危害。本研究为进一步揭示薄壳山核桃的镉耐性与镉富集机理奠定了理论基础。     

杂交水稻光合和荧光特性对高CO2浓度的动态响应

为探究大气二氧化碳 (CO₂) 浓度增高对杂交水稻光合和荧光特性的动态影响,利用开放式空气中CO₂浓度增高(FACE)系统,研究高CO₂浓度对大田水稻不同生育期叶片光合和荧光参数的动态影响及其种间差异。以高产杂交组合甬优2640和Y两优2号为试验材料,设置环境CO₂和高CO₂浓度2个水平,测定2个品种气体交换和荧光参数。结果表明,大气CO₂浓度升高使2个品种平均叶片净光合速率(Pn)在移栽后30、59、76、91和108 d分别增加25%、16%、25%、18%和8%,除移栽后108 d外,均达极显著水平(P<0.01);甬优2640移栽后76和91 d叶片Pn对CO₂的响应明显大于Y两优2号。除灌浆末期外,CO₂浓度升高使2个品种叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,且Y两优2号的降幅多大于甬优2640。CO₂熏蒸下叶片气孔部分关闭,但叶片胞间与周围空气中CO₂浓度之比无显著变化,甚至明显增加。大气CO₂浓度升高使2个品种灌浆末期PSⅡ最大光化学量子产量均下降4%,但对其他各期均无显著影响;除灌浆末期外,CO₂浓度升高使PSⅡ实际光量子产量和光化学猝灭均显著增加。两杂交组合叶片光合参数对高CO₂浓度的动态响应多存在种间差异,但荧光参数的响应品种间差异较小。本研究结果为增强气候假定情景下水稻响应的预测能力并制订应对策略提供了依据。     

模拟降雨量变化与CO_2浓度升高对小麦光合特性和碳氮特征的影响

以小麦为试材,连续3年采用盆栽试验和开顶式控制气室模拟CO_2浓度变化(350μmol/mol和700μmol/mol)研究了小麦光合特性与碳氮特征对降水变化减少30%、减少15%、自然降水、增加15%和增加30%(-30%、-15%,0,15%,30%)的响应。结果表明:(1)降雨量变化和CO_2浓度的交互作用显著影响小麦的净光合速率,地上生物量、地下生物量、根冠比和不同器官碳氮含量。在相同CO_2浓度时,随着降雨量的增加,小麦地上生物量、地下生物量和C/N显著增加,而根冠比相应地降低。(2) CO_2浓度上升明显地促进了小麦根、茎、叶中的碳含量,显著性地抑制了小麦根、茎、叶中氮含量,降雨量增加或减少也显著性地促进或抑制了这一作用。(3)在降雨量相同条件下,CO_2浓度倍增显著性地促进了小麦叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr),降雨量增加促进了小麦叶片净光合速率(Pn)和胞间CO_2浓度(Ci),而抑制了小麦叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)。(4)在未来CO_2浓度升高的背景下,高降雨量对生物量的积累并无显著促进作用,CO_2浓度升高可以补偿低水分条件对小麦生长发育所造成的不利影响。     

不同氮效率基因型冬小麦物质生产对CO2浓度升高的响应研究

采用开顶式气室,以不同氮效率基因型冬小麦品种"小偃6号"(氮低效)和"小偃22号"(氮高效)为供试材料,通过盆栽方法,研究不同施氮水平下大气CO2浓度倍增对冬小麦叶面积、株高、生物量和产量的影响。结果表明,在CO2浓度倍增条件下,施氮后氮高效小麦基因型"小偃22号"穗长、株高显著高于氮低效小麦"小偃6号",但叶面积、茎长则相反。施氮水平、基因型和大气CO2浓度水平均不同程度地影响冬小麦生物量、产量及产量构成。同一施氮条件下,大气CO2浓度倍增使两种氮效率基因型冬小麦产量均显著增加,但增加量不尽一致:N1[0.15 g(N).kg-1(土)]处理时,氮低效"小偃6号"和氮高效"小偃22号"产量分别增加90.5%和52.9%,N2[0.30 g(N).kg-1(土)]处理时分别增加73.9%和93.6%。同一施氮条件下,大气CO2浓度倍增使两种氮效率基因型冬小麦地上部、根系、总生物量、每盆穗数、穗粒数和产量也均显著增加。从不同施氮水平看,大气CO2浓度倍增下(750μmol.mol–1)两种氮效率基因型冬小麦地上部、总生物量、穗粒数和产量均表现为N2>N1>N0。说明在该试验条件下,CO2浓度倍增及氮肥投入对作物生长及产量形成存在显著正交互效应。因此,在未来大气CO2浓度增加条件下,增加氮肥投入应有利于促进作物对大气CO2浓度升高的正效应,增加冬小麦的物质生产及提高产量。     

种植草本植物狗牙根改良滨海黏性盐碱地的研究

为探明不同轮作模式对宁夏南部山区旱地农田土壤肥力和谷子产量的影响，基于连续8年定位试验，研究了谷子连作（R0）、谷子–小麦–糜子轮作（R1）、谷子–胡麻–豌豆轮作（R2）和谷子–豌豆–马铃薯轮作（R3）处理对谷子产量及土壤物理和化学性质的影响。结果表明：经过两个轮作周期后，与R0处理相比，R2处理谷子产量增加13.10%，R1处理产量略有降低，R3处理产量显著降低（P<0.05）。各轮作模式均有利于降低土壤容重，提高土壤田间持水量，并且R1和R2处理土壤容重显著低于R0处理；除R3处理外，R1和R2处理有利于增加土壤孔隙度，与R0处理相比增幅分别为15.09%和21.18%。各轮作模式均有利于增加土壤>0.25 mm大团聚体总量，其中R1和R2处理可以显著降低土壤中<0.25 mm和2~0.25 mm团聚体数量（P<0.05），并显著增加>2 mm团聚体比例。各轮作模式土壤有机质含量均高于R0处理，土壤全量养分含量差异不明显；各轮作模式均有利于增加土壤微生物生物量碳、氮和有效磷含量，同时R2处理还有利于增加土壤碱解氮、速效钾和微生物生物量磷含量。综上，轮作有利于旱地土壤有机质积累，降低土壤容重，增加大团聚体数量，提高土壤微生物生物量，但不同轮作模式间存在差异，其中，R2处理更有利于增加谷子产量、改善土壤结构、培肥土壤，可以作为宁夏南部山区雨养农业旱作区的优选作物轮作模式进行推广。     

外源放线菌对谷子生长和成熟期根际可培养微生物的影响

为研究外源放线菌对谷子生长及成熟期根际可培养微生物的影响，本研究通过盆栽和田间试验分析施加放线菌微白黄链霉菌（Streptomyces albidoflavus，T4）和密旋链霉菌（Streptomyces pactum，Act12）后成熟期谷子生物量、产量形成指标及根际可培养微生物结构组成的差异，并对谷子生长与根际微生物之间相互关系进行分析。结果表明，①T4促进了盆栽和田间试验中谷子生物量的增加，而T4和Act12也使田间试验中单株谷子籽粒干重和产量增加了13.7%～22.6%。②对于根际微生物，T4处理使培养箱盆栽试验中谷子根际可培养细菌（B）、真菌（F）、放线菌（A）及微生物总数量增加了29.5%～56.9%。T4和Act12使室外盆栽试验中根际真菌数量分别提高了73.3%和222.0%，A/F和B/F降低了34.7%～72.4%。③相关分析表明，成熟期谷子茎叶干重、单株谷子籽粒干重与根际B、F、A和总微生物数量显著正相关（r = 0.748～0.971，P < 0.01），而与A/F和B/F显著负相关（r = -0.764 ～ -0.906，P < 0.01）。综上，供试放线菌通过调整根际可培养微生物群落结构促进了谷子生长，增加了谷子产量。因此，通过外源施加放线菌优化根际可培养微生物群落结构是谷子促生增产的可行途径之一。     

谷子播期对谷子/花生间作系统生产力的影响

间作作物的播期会影响其共生期,进而影响作物生产力和种间相互作用。为探究谷子(Setaria italic L. Beauv)播期对谷子/花生(Arachis hypogaea L.)间作系统生产力的影响,以谷子金选6号和花生大花生606为试验材料,固定花生播期为5月15日,谷子从5月15日至6月9日每5天播种1期,共设置6个播期处理(S1~S6)。通过对单间作系统中作物产量、产量构成因素等指标的测定,分析不同谷子播期条件下谷子/花生间作的作物产量、系统生产力、种间竞争力的变化。结果表明,随着谷子播期的推迟,间作系统中谷子和花生的产量均表现为先升高后降低的趋势,5月25日播种时(S3)谷子产量(4.07 t·hm^-2)和土地当量比(LER=1.24)最大,5月30日播种时(S4)花生产量(2.51 t·hm^-2)、间作总产值(4.64万元·hm^-2)和间作系统生产力(SP=2.93 t·hm^-2)最大;谷子/花生间作系统的实际产量损失大于0,具有产量优势。谷子的侵占力大于0、竞争比率大于1,花生的侵占力小于0、竞争比率小于1,间作系统中的谷子是竞争优势作物,对资源的竞争能力高于花生且受谷子播期影响较大。相关性分析及通径分析发现,在间作系统中,谷子产量与穗长呈显著正相关,与穗粗、穗重、穗粒重呈正相关,且穗长对谷子产量的贡献作用最大。本研究结果对谷子/花生间作实践具有指导意义。     

大气CO2浓度升高对矿质元素在水稻中分配及其根际有效性的影响

在开放式空气CO_2浓度升高(free-air CO_2 enrichment, FACE)条件下,研究了籼稻IIY084与粳稻WYJ23根际土壤矿质元素(Fe、Mn、Cu、Zn、Ca和Mg)有效态含量及其在水稻各组织中的吸收与分配,结合前期稻米矿质元素含量下降的研究结果,探讨了其下降的机制。结果表明:大气CO_2浓度升高,显著增加水稻穗、茎、根和整株生物量,两个品种平均增加19.4%、9.3%、23.4%、16.0%;根际土壤中矿质元素的有效态含量大体呈增加趋势;除Ca吸收量增加外,水稻其他矿质元素总吸收量未发生显著变化;显著促进大部分矿质元素在穗中的吸收与分配,而降低其在茎中的分配比;在穗内有增加大部分矿质元素在壳梗中滞留的趋势,相应地减少其在糙米中的分配比。品种效应分析显示,IIY084的茎和整株生物量,以及穗中Fe、Mn、Cu,叶中Zn、Mg,茎中Cu的吸收量与分配百分数均显著高于WYJ23,而叶中Mn、茎中Fe和根中Cu、Zn则呈相反趋势。可见,大气CO_2浓度升高条件下,碳水化合物与矿质元素从植株营养器官到籽粒的不平衡转运以及在壳梗中的滞留可能是导致两水稻品种糙米中矿质元素含量降低的重要原因。     

开放式空气中CO_2浓度增高（FACE）对常规粳稻蛋白质和氨基酸含量的影响

为了明确未来大气CO2浓度升高对水稻蛋白质营养品质的影响,2009年利用稻田开放式空气CO2浓度增高（FACE,FreeAirCO2 Enrichment）系统,以武运粳21、扬辐粳8号和武粳15为供试品种,研究大田生长期CO2浓度升高200μmol.mol-1对常规粳稻蛋白质营养品质的影响。结果表明：大气CO2浓度增加使所有供试品种精米蛋白质含量平均下降5.6%,使氨基酸、必需和非必需氨基酸总量平均分别下降7.6%、6.7%和7.9%,均达极显著水平。大气CO2浓度增加使供试品种精米必需氨基酸占氨基酸总量百分比显著增加,使非必需氨基酸占氨基酸总量百分比显著下降,但对精米中必需和非必需氨基酸的相对含量无显著影响。从氨基酸组分看,大气CO2浓度增加使供试品种精米中7种必需氨基酸和8种非必需氨基酸的含量均显著或极显著下降。CO2处理与品种对精米蛋白质含量、氨基酸总量、必需和非必需氨基酸总量以及部分氨基酸组分有一定的互作效应,武运粳21上述参数对高浓度CO2的响应大于扬辐粳8号或武粳15对应参数的响应。以上结果说明本世纪中叶大气中的CO2浓度将使粳稻蛋白质营养品质下降,不同品种下降幅度存在一定差异。     

高CO2浓度和剪叶疏花对水稻‘Y两优2号’ 产量形成的影响

利用稻田FACE(Free Air CO_2 Enrichment)平台,以创造世界高产纪录的超级稻组合‘Y两优2号’为试验材料,CO_2处理设环境CO_2浓度[(382.5±2.0)μmol·mol-1]和高CO_2浓度(增200μmol·mol-1)两个水平,齐穗期源库改变设对照、剪除剑叶(剪1叶)、剪除所有功能叶(剪3叶)以及相间剪除一次枝梗(疏花),研究开放条件下高CO_2浓度对不同源库处理水稻产量及其构成因子的影响。结果表明,对没有进行剪叶疏花处理的水稻(即对照)而言,高CO_2浓度使‘Y两优2号’籽粒产量平均增加12%,这主要与每穗颖花数和结实能力均略有增加有关。高CO_2浓度使剪1叶、剪3叶处理水稻的产量分别增加26%和57%,这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均大幅增加有关。对齐穗期疏花处理水稻而言,高CO_2浓度导致的产量增幅与对照水稻接近。与对照相比,齐穗期剪1叶、剪3叶处理使水稻籽粒产量分别降低17%和52%,均达极显著水平,这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均显著下降有关;尽管齐穗期疏花处理使水稻结实能力显著增加,但因每穗颖花数减半,产量大幅下降(-29%)。籽粒最终产量对高CO_2浓度的响应与饱粒率和所有籽粒平均粒重的响应呈显著正相关。以上结果表明,水稻齐穗期人为改变源库比例(特别是剪叶)可以改变籽粒结实能力和最终产量对高CO_2浓度的响应。     

谷子抗除草剂基因的发现及其应用

谷子田间除草一直是阻碍谷子产业化发展的主要因素之一。谷子抗除草剂品种的出现,解决了谷子田间除草难的问题,有利于谷子大面积的栽培,使谷子产业化发展成为可能。本文围绕谷子抗除草剂基因的发现、类型和机理以及抗除草剂品种在谷子生产中的应用情况等方面进行阐述,探讨谷子抗除草剂应用对环境的影响,并对谷子抗除草剂研究中存在的问题及应用前景进行了展望。     

CO2浓度升高和氮素供应对黄瓜叶片光合色素的影响

本文通过N供应浓度[2(低N),7(中N)和14(高N)mmol/L]和CO_2浓度[400(C1),625(C2),1 200(C4)μmol/mol]处理的水培试验一,以及硝铵比[14/0(N1),13/1(N2),11/3(N3)和8/6(N4)]和CO_2浓度[400(C1),800(C3),1 200(C4)μmol/mol]处理的水培试验二,共同研究黄瓜叶片光合色素对CO_2升高、N供应浓度和形态的响应。研究结果表明:苗期时,低、中和高N下,C4处理使得植物干物质都明显增加;而初果期干物质提高程度下降,植株生长速率降低。中等CO_2浓度(C3)显著增加植物在各硝铵比处理的干物质量,但最高CO_2浓度(C4)有提高N3处理的干物质量的趋势。苗期时,在低N和中N供应时C4处理显著降低叶片叶绿素a、叶绿素b和胡萝卜素含量;但高N时,C3处理提高总色素含量,C4处理提高叶绿素b含量;初果期时CO_2浓度处理对色素含量无显著影响;N2硝铵比处理,中等CO_2浓度(C3)下叶片的3种色素含量最高。因此当苗期N素供应浓度较低时,CO_2浓度升高会显著降低叶片3种色素的含量,这主要可能与苗期植物生长速率显著提高产生的稀释作用有关。当N浓度为14 mmol/L时,CO_2浓度适当提高显著促进色素合成,其合成速率大于植物生长速率,导致色素含量提高,提高光合能力;初果期时,CO_2浓度升高的促进作用降低缓和了色素浓度的下降。适当提高NH4+-N供应比例也能达到提高色素含量的效果,但CO_2浓度不宜过高。故而植物光合色素含量可能受到CO_2浓度升高导致的植物干物质增加速率和光合色素合成速率改变的双重调节。中N和高N供应时,叶绿素a/b在苗期随着CO_2浓度的升高而降低,在初果期仅在高N时有显著降低。而在硝铵比试验中,植株种植稀疏时,C4处理提高叶绿素a/b。因此,CO_2浓度升高下的植物捕光能力的提高,可通过适当降低叶片光照强度和提高N供应浓度来实现。从实际生产角度出发,使用中等浓度CO_2施肥,提高N肥供应浓度和NH4+-N比例,结合植株的适当密植更有利于光合色素含量提高,优化其组成,从而有利于黄瓜生物量的提高。