早衰和正常小麦近等基因系旗叶光合特性与产量比较研究

本试验以小偃54×8602高代分离品系中的早衰与对照品系近等基因系为试验材料，研究了早衰对小麦旗叶光合速率、籽粒灌浆速率及产量的影响。结果表明，早衰小麦旗叶叶绿素含量较低，而且在生育后期下降较快；在整个灌浆期，旗叶光合速率、PSⅡ最大光化学效率F_v/F_m均低于对照；光饱和点低而光补偿点高，     

磷营养对水稻不同耐冷品种光合特性的影响

以不同磷水平的营养液培养水稻幼苗，比较研究了低温处理后耐冷性不同品种光合特性的变化。低温下2个品种的水稻叶片的叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp均降低，冷敏感品种比耐冷品种的降低幅度更大。与缺磷和正常磷水平培养的材料相比，高磷培养的材料在低温下具有较高的叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp；缺磷培养的材料在低温下叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp下降加剧，耐冷品种的NPQ升高，但冷敏感品种的NPQ变化不大。磷营养水平对冷敏感品种光合作用的影响比对耐冷品种更明显，通过体外施磷，可以提高水稻的耐冷性。     

甜菜碱浸种对棉苗耐盐性的影响

选用目前生产上主推的抗虫棉品种99B和鲁棉研28, 用400 mg mL^-1甜菜碱浸种, 及用含或不含0.4% NaCl的Hoagland营养液盆栽培养, 以研究其对棉花幼苗生理特性的影响。结果表明, 无论在盐胁迫还是非盐胁迫条件下, 甜菜碱浸种对棉花幼苗生理特性均有显著影响, 可促进棉花苗期叶片叶绿素合成, 降低叶绿素的a/b值, 增加叶绿素荧光动力学参数F_v/F_m、F_v/F_o、光合电子传递速率(ETR)和光系统Ⅱ的实际量子效率(Φ_PSⅡ)值, 从而提高棉花苗期叶片的光合能力; 并提高棉花苗期叶片和茎秆可溶性糖含量及叶片脯氨酸含量, 降低棉花苗期子叶相对电导率, 提高棉花苗期渗透调节能力, 缓解盐胁迫伤害; 同时还增强棉苗子叶硝酸还原酶活性, 促进棉苗氮素代谢。两种品种对甜菜碱的反应趋势一致, 但99B比鲁棉研28更敏感一些。     

不同氮肥利用效率水稻基因型剑叶光合特性

选用氮肥利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究225 kg hm^-2施氮条件下水稻剑叶光合特性的差异及其与氮肥利用效率、水稻结实性的相互关系。结果表明,齐穗后,氮高效基因型水稻的叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、光合功能期和叶绿素荧光动力学参数中的最大光化学效率(F_v/F_m)、PS II的潜在活性(F_v/F_o)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)和非光化学猝灭系数(q_N)均显著高于氮低效基因型。相关性分析表明,齐穗后不同时期,剑叶中叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、剑叶的光合功能期和叶绿素荧光动力学参数值(F_v/F_m、F_v/F_o、Φ_PSII、q_P、q_N)与水稻的氮肥利用效率、结实性均呈极显著的正相关。由此说明,与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻生育后期具有较好的光合特性,较长的光合功能期;同时,其PSII反应中心更加稳定,具有更大的光能转化为电化学能的潜力,非光化学猝灭对光合机构也有更好的保护作用。因而,其在促进植株光合物质积累,提高结实性的同时能通过地上部与地下部的调节反馈增强植株对氮肥的吸收利用。     

不同产量水平玉米杂交种生育后期光合效率比较分析

大田条件下,玉米的光合速率(Pn)受光子流密度(PFD)的影响要大于受二氧化碳浓度(Ca)的影响,并且对PFD和Ca的响应也存在着差异.最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光合速率(Pn)、非光化学猝灭(NPQ)和光化学猝灭系数(qP)存在着明显的日变化.其中Fv/Fm、ΦPSⅡ、 qP呈倒抛物线型日变化,在中午强光下降低到一天中的     

IR64背景耐旱导入系“PD29”分蘖期的抗逆生理特征

以轮回亲本IR64(籼稻)及旱稻材料IRAT109为对照, 系统分析了“PD29”在灌溉(对照)与干旱(胁迫)条件下的相关生理性状特征。研究发现, 遭遇干旱胁迫后, “PD29”植株能够维持较高的相对含水量(RWC)且胁迫后复水2 h该株系的RWC迅速恢复到饱和状态, 表明其具有较强的御旱能力。干旱条件下, “PD29”的PS II最大光化学效率(F_v/F_m)、渗透势(Y)、脯氨酸含量(Pro)、活性氧清除系统活性(AOA)均显著高于IR64, 且相对于灌溉处理, 其RWC, F_v/F_m的降低幅度显著低于IR64, 净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)的降幅, Pro及AOA的增幅均高于IR64。与IRAT109比较, 干旱逆境下“PD29”的Pro含量显著偏高且AOA平均增幅较高。因此认为, “PD29”的优良耐旱性表现与其在逆境下脯氨酸含量及活性氧清除系统活性的显著增强有关。另外, 干旱环境下的P_n、G_s及T_r的显著降低, 表明“PD29”的光合性能可塑性较强, 其光合性能在有利生长环境下能高效表达, 而在土壤水有限的环境下, 能够迅速降低以减少水分的进一步损失。     

HgCl2短时处理对蚕豆叶片光合作用的效应

以不同浓度HgCl₂溶液涂抹蚕豆(Vicia faba L.)叶片30 min后, 测定进入叶片组织的汞含量、叶片的气体交换和叶绿素荧光。随着外施HgCl2溶液浓度的增大, 进入叶片组织的汞含量增加。当HgCl₂溶液浓度高于10 mg L^-1时, 处理显著抑制蚕豆叶片的净光合速率(P_n)和表观光合量子效率(AQY), 且随着浓度增加, 抑制程度也加强。同时, HgCl₂溶液处理能够显著降低PSⅡ光量子产量(DF/ F_m’)和表观光合电子传递速率(ETR), 增加叶片的叶绿素荧光非光化学猝灭(NPQ)。 结果表明, 低浓度HgCl₂短时间处理导致蚕豆叶片P_n降低的主要原因是由于HgCl₂抑制了光合电子传递过程。     

施钾对不同转基因棉花品种光合特性及产量和品质的影响

 在田间试验条件下,研究了施钾对转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41、转Bt基因抗虫棉国抗1号和常规棉泗棉3号光合特性和产量及品质的影响。结果表明,施用钾肥能不同程度地提高不同转基因棉花品种的叶绿素含量、叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶绿素荧光动力学参数PSⅡ、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o),从而提高棉花叶片的光合性能。施钾还提高了转基因棉花干物质量及分配到生殖器官的比例,增加了棉花总成铃数、铃重和衣分;施钾处理的中棉所41、国抗1号和泗棉3号的皮棉产量较未施钾处理分别增加5.8%,11.8%和7.0%,棉纤维的主要品质指标也得到改善。转Bt基因抗虫棉国抗1号比转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41和泗棉3号对钾肥更为敏感。     

沼液与尿素配施对冬小麦光合特性及产量的影响

2007—2009年度,在总施氮量相同的条件下,比较了沼液与尿素氮肥不同基追比对冬小麦品种温麦28光合特性及产量的影响。在基施沼液的基础上追施尿素,提高叶片PSII潜在活性(F_v/F_o)、PSII光化学最大效率(F_v/F_m)和荧光光化学猝灭系数(q_P),降低荧光非光化学猝灭系数(q_N),其PSII量子效率(ΦPSII)和电子传递速率(ETR)优势明显,具有较高的光合速率,尤其是基施25%沼液氮+追施75%尿素氮处理,光合功能强,籽粒产量最高,2007—2008年度达8 277.90 kg hm^-2,2008—2009年度为7 318.07 kg hm^-2。整个生育期单施沼液处理使小麦营养生长过旺,荧光参数变劣,光合速率下降,产量显著降低。单施尿素氮肥处理F_v/F_o和F_v/F_m在开花期前具有明显优势,但在开花期后不再延续前期优势,Φ_PSII和ETR参数年度间存在差异,q_P值持续低于基施沼液追施尿素的配施处理,而q_N值表现相反,荧光参数间不够协调,产量较基施沼液追施尿素处理降低,而较单施沼液处理显著提高。     

玉米和小麦在光合诱导期间非光化学猝灭（qN）差异

为了比较玉米(Zea mays L.)（C4）与小麦 (Triticum aestivum L.)（C3）黑暗向光照变化过程中的光诱导适应性反应，对非光化学猝灭（Non-photochemical quenching, qN）的动态变化特征进行了观察和分析。结果表明，在15 min至24 h的不同暗适应处理中，根据qN的光适应的动态变化可分为F型（快速稳定型）、M型（中速稳定型）和S型（慢速稳定型）3种。在暗适应后的光诱导期间，小麦q_N主要表现出M和F型，玉米则表现出S和M型。通过对主要的荧光参数分析，小麦与玉米的F_v/F_m,qp和Φ_psII差异较小，而且qN稳定值有一定的差异，但TqNmex(q_N达到最大值的时间）和Tq_N（q_N达到稳定值的时间）玉米明显高于小麦，差异极明显。进一步分析经黑暗处理后光诱导的光合速率和气孔导度的动态变化，两作物虽然在增加的速率和稳定后的绝对值有差异，但达到稳定的时间无明显的不同。通过塑料膜包封叶片的方法阴止CO₂同化，而qN变化特征也基本不改变。这意味着短时间的C代谢不明显影响q_N对光诱导的反应。对光系统I反应中心P₇₀₃的典型氧化还原方式的测定和电子库容能力的分析也表明它们不是造成qN动态变化的主要原因。然而，对qNmex成分的分析证明高能态猝灭（high-energy state quenching,q_E）、转化猝灭（transition quenching,q_T)和光抑制猝灭（photoinhibitory quenching,q1)分别为55.6%、18.5%和25.9%，说明qE是导致玉米qN在暗处理后的光诱导表现出TqN_mex高、Tq_N长的主要原因。这意味着玉米（C4）在暗一光的变化中维持较高的qE，保持较高的类囊体质子梯度，有益于启动NADPH和ATP的形成。     

氮、钾水平对小麦花后旗叶光合特性的影响

在大田栽培条件下,以冬小麦（Triticum aestivum L.）弱筋品种宁麦9号和中筋品种扬麦10号为材料,研究了不同氮、钾施肥水平下花后旗叶叶绿素含量（SPAD）、净光合速率（P_n）和荧光参数的变化特征及其与开花期叶片氮、钾营养的关系。结果表明,与不施氮、钾的对照（N0K0）相比,施氮、钾肥增加小麦开花后旗叶SPAD和P_n,提高PSⅡ最大光量子产量（F_v /F_m）、潜在光化学活性（F_v /F_o）、有效光量子产量（F_v’/F_m’）和实际光量子产量（Φ_PSⅡ）等叶绿素荧光参数,其中氮肥效应高于钾肥。除SPAD外,扬麦10号的Pn及叶绿素荧光参数（F_v /F_m、F_v /F_o、F_v’ /F_m’和Φ_PSⅡ）均高于宁麦9号。相关分析表明,F_v /F_m、F_v /F_o、F_v’/F_m’和Φ_PSⅡ等叶绿素荧光参数受开花期叶片氮/钾比的显著影响,是施氮、钾肥提高净光合速率的主要生理原因,较高的光能转化特性是满足扬麦10号较高能量需求的生理基础。     

不同生育期水稻耐冷性的鉴定及耐冷性差异的生理机制

以粳稻9516、H45、武育粳、转PEPC基因水稻、Kitaake、苏沪香粳，籼稻扬稻6号、香籼、IR64，培矮64S以及杂交稻粤优938、汕优63、X07S/紫徽100、两优培九等14个水稻品种为材料，分别鉴定了芽期（胚根1 cm, 胚芽0.5 cm）、苗期（三叶）和孕穗期的耐冷性，同时选取南京对水稻播种敏感的自然低温条件，进行低温鉴定。结果表明，芽期存活率、苗期的枯死率和孕穗期结实率均为可靠的水稻耐冷性鉴定指标。进一步从叶片的光合速率、PSⅡ光化学效率（F_v/F_m）、脂肪酸组分、活性氧指标(丙二醛,过氧化氢和超氧阴离子和抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽)的变化等方面，研究耐冷性不同的水稻的耐冷生理机制。表明耐冷的水稻品种武育粳含较多的不饱和脂肪酸，在低温逆境下，膜的流动性愈大，低温对其伤害愈小；对杂交稻汕优63而言，其叶内抵御逆境的保护系统抗坏血酸和谷胱甘肽的循环被较大地激活，特别是谷胱甘肽再生的高速运转，与不耐冷的品种香籼相比，汕优63叶内的过氧化物质累积较少，其耐冷性表现中等。看来水稻叶片维持高的脂肪酸不饱和指数和谷胱甘肽的周转循环能力是水稻耐冷的重要特征。     

施氮水平对冬小麦旗叶光合特性的调控效应

在大田试验条件下,对大穗型小麦品种兰考矮早八旗叶光合特性及氮素调控效应进行了研究。结果表明,旗叶叶绿素含量随籽粒灌浆进程呈逐渐降低的趋势。PSⅡ潜在活性、PSⅡ光化学的最大效率、荧光光化学猝灭系数等随生育进程呈先升高后降低的变化趋势,且均在开花期达到最大值,之后逐渐下降;荧光非光化学猝灭系数则在成熟期达到最大值。氮肥对旗叶光合特性有一定的调控效应,Chl,F_v/F_o,F_v/F_m及qP均随施氮水平的增加呈增加的趋势,其中Chl和F_v/F_o以N3（180 kg hm^-2）处理最大,F_v/F_m和qP（除孕穗期外）以N4（360 kg hm^-2）处理最大;qN则随施氮水平增加呈降低的趋势,以N4处理最小。适宜的施氮量（180 kg hm^-2）改善了兰考矮早八的光合色素性状,提高PSⅡ潜在活性及PSⅡ光化学的最大效率,减少荧光非光化学猝灭系数,从而有助于籽粒产量的提高。     

高油115籽粒灌浆期光能利用效率

在种植密度为3万株 hm^-2的大田条件下,研究了高油115上、中和下部叶片灌浆期光能利用和耗散特性。结果表明,高油115净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、叶色值等均显著低于普通玉米农大108（P<0.05）,细胞间隙CO₂浓度（C_i）和水分利用效率（WUE）略低于普通玉米（P>0.05）;PSⅡ最大光能转化效率（F_v/F_m）显著低于农大108;PSⅡ活性（F_v/F_o）略低于普通玉米（P>0.05）。高油115表观电子传递速率低于农大108,在相同光能下,高油玉米热耗散比例较普通玉米高,光能利用效率明显低于普通玉米叶片,3个叶位中中部叶差异最大,表明高油115光合速率较低主要是因光能利用率偏低造成的。在高油玉米育种和栽培中应选用高光效自交系配组和改善肥水条件以提高光能利用率。     

转PEPC基因水稻种质的稳定光合生理特性

本文运用稳定和放射性碳同位素研究了第8代转PEPC基因水稻，并测定其光合速率和荧光特性，结果表明该种质为C₃植物，但C₄原初光合产物增多，表现出C₄光合特性有所改善；转PEPC基因水稻种质已稳定，为我国的高光效育种提供了一个新的种质资源。     

花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花光合作用与叶绿素荧光特性的影响

于2004—2005在江苏南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验, 设置干旱与对照2个土壤水分处理, 每个处理再设置3个氮素水平, 研究了花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花叶片光合作用与叶绿素荧光参数的影响, 以期为棉花花铃期干旱时的合理氮肥运筹提供理论依据。结果表明, 与对照相比, 干旱处理显著降低了棉株凌晨叶水势、土壤相对含水量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与胞间CO₂浓度(C_i), 但提高了叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、总叶绿素(Chl a+b)及类胡萝卜素(Car)的含量。干旱处理下, P_n、G_s、C_i、Chl a、Chl b、Chl a+b及Car均以240 kg hm^-2氮素水平最高。干旱胁迫下叶绿素初始荧光(Fo)明显升高, 且随氮素水平的提高而增大; 而最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统II(PS II)量子产量(ΦPS II)、电子传递速率(ETR)与光化学猝灭系数(qP)均显著降低, 干旱胁迫亦增大了非光化学猝灭系数(NPQ)。干旱胁迫下F_v/F_m、ΦPS II、ETR与qP均以240 kg hm^-2氮素水平最高。干旱胁迫显著降低叶片蒸腾速率(Tr), 导致叶温升高, 增施氮肥进一步增大了叶温。干旱胁迫降低了棉株各器官干物质重, 而施氮则增大水分胁迫指数。综合分析认为, 过量施氮或施氮不足均不利于提高棉花叶片光合性能。两年试验结果表明, 在本试验设置的3个氮素水平中, 花铃期干旱胁迫下以240 kg hm^-2纯氮, 且基施50%, 初花期追施50%较适宜。     

Effects of water limitation on yield advantage and water use in wheat (Triticum aestivum L.)/maize (Zea mays L.) strip intercropping

Wheat (Triticum aestivum L.)/maize (Zea mays L.) strip intercropping is widely practiced in arid regions of northwestern China because of its high land use efficiency. However, its sustainability has been questioned because it consumes much more water than sole cropped wheat or maize. The present study was conducted to investigate the effects of water limitation on the yield advantage and water use of this system. Three field experiments were conducted in the Hetao Irrigation District in Inner Mongolia during the growing seasons of 2012–2014. Each experiment comprised two water applications, in which one was full irrigation and the other was a period of water limitation during the co-growth period of intercropping.The interspecific competition in wheat/maize intercropping was intensified by water stress. For water limitation applied during the wheat booting/maize V5 stage (Exp. I, second irrigation was not applied), the yield advantage of intercropped wheat (IW) over sole wheat was enhanced, whereas that of intercropped maize (IM) over sole maize was reduced compared with full irrigated treatments; for water limitation applied during the wheat jointing/maize V2 stage (Exp. II, first irrigation was not applied), the yield advantages of both IW and IM were greatly reduced; for water limitation applied during the wheat grain filling/maize V9 stage (Exp. III, third irrigation was not applied), the yield advantage of IW was slightly improved, whereas that of IM was reduced. The yield advantage of intercropping under limited irrigation was 25%, 3%, and 18% in Exps. I–III, respectively, whereas that under full irrigation ranged between 22 and 24%.Under well-watered conditions, wheat/maize intercropping used 24–29% more water than the weighted means of sole crops with the water use efficiency equivalent to sole crops. After the application of water limitation, 60 mm irrigation water was saved by intercropping every year, whereas the reduction of water use ranged from 25.1 to 70.8 mm; the changes in water use of intercropping relative to sole crops was reduced to 18–24%; the changes in water use efficiency stayed at nearly zero in Exps. I and III but decreased to a value of −13% in Exp. II. These results indicated that water limitation could be applied during wheat booting or filling stage in wheat/maize intercropping to save irrigation water in our study area.     

Shade Effects on Phaseolus vulgaris L. Intercropped with Zea mays L. under Well-Watered Conditions

Field experiments were carried out under unstressed conditions of soil water during two summer crop growing seasons (1998–99 and 1999–2000 seasons) in a South African semi‐arid region (Bloemfontein, Free State, South Africa). The aim of this study was to investigate shade effects on beans intercropped with maize in terms of plant mass and radiation use. The experimental treatments were two cropping systems (no shading/sole cropping and shading/intercropping) and two row orientations (north–south and east–west). At the top of bean canopies shaded by maize, incident radiation was reduced by up to 90 %. Shading reduced total dry matter of beans by 67 % at the end of the growing season, resulting in yield losses. The dry matter partitioning into leaf and stem (the ratios of leaf and stem to total biomass) was about 50 % higher in intercropping than sole cropping. In contrast, intercropped beans had 40 % lower dry matter partitioning into pod (the ratio of pod to total biomass). Fraction of radiation intercepted by sole‐cropped beans steeply increased until canopy closure (0.9) and then slowly decreased, while fraction of radiation intercepted by intercropped beans remained constant between 0.0 and 0.2 throughout the growing seasons. However, intercropped beans had 77 % higher radiation use efficiency (RUE) than sole‐cropped beans. In contrast, for maize, no effect of intercropping (shading) was found on growth, partitioning, yield, radiation interception or RUE. Consequently, lower bean yield losses can be attained in association with late shading rather than early shading. This can be controlled by growing crops with different temporal and spatial treatments. As regards row treatment, no effect of row direction was found on growth, partitioning, yield, radiation interception or RUE.     

玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响

空间配置是影响间作套种作物生长和产量构成的关键因素之一。本研究固定玉米–大豆套作带宽200 cm,玉米采用宽窄行种植,设置4个玉米窄行行距为20 cm(A1)、40 cm(A2)、60 cm(A3)和80 cm(A4)套作处理,2个玉米和大豆净作对照处理,研究行距配置对套作系统中玉米和大豆生物量、根系及产量的影响。结果表明,套作大豆冠层光合有效辐射和红光/远红光比值均低于净作,且随着玉米窄行的增加而降低。套作系统中大豆地上地下生物量、总根长、根表面积和根体积从第三节龄期(V3)到盛花期(R2)逐渐增加,但随着玉米窄行的增加而降低。套作玉米地上地下生物量从抽雄期到成熟期逐渐增加,根体积却逐渐降低,但这些参数随玉米窄行的变宽而增加。玉米和大豆在带状套作系统中产量均低于净作,且随玉米窄行的变宽,玉米产量逐渐增加,2012和2013两年最大值平均为6181 kg hm–2,而大豆产量逐渐降低,两年最大值平均为1434 kg hm–2,产量变化与有效株数和粒数变化密切相关。此外,玉米–大豆带状套作群体土地当量比(LER)大于1.3,最大值出现在A2处理,分别为1.59(2012年)和1.61(2013年),且最大经济收益也出现在A2处理(2年每公顷平均收益为1.93万元)。因此,合理的行距配置对玉米–大豆带状套作系统中作物的生长、产量构成和群体效益具有重要的作用。     

石灰性土壤上玉米/花生间作对花生根系形态变化和生理反应的影响

应用盆栽试验研究了石灰性土壤上玉米与花生间作对花生铁营养的影响,结果表明,间作显著地改善了花生的铁营养状况。进一步研究发现这种改善作用与间作对花生根系形态和生理活性所产生的影响密切相关。间作不仅增加了花生的侧根数目、侧根长度、根毛数量,而且促使花生表皮形成丰富的转移细胞和根质膜还原Ｆｅ（Ⅲ）能力的提高;同时间作花生根际微生物数量少于单作花生,可能减少了对玉米根系分泌的植物铁载体（ＰＳ）和根表粘液层