间歇灌溉对水稻产量的影响及复水前后剑叶生理特征响应

采用盆栽试验,研究了水稻在适度水分亏缺(TR1)和较严重水分亏缺(TR2)两个间歇灌溉处理中,复水前后的生理变化,以探明间歇灌溉条件下的生长补偿效应。结果表明,TR1与淹灌处理相比,复水前叶片气孔导度、蒸腾强度降低,而叶片净光合速率变化不大;复水后叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾强度均明显提高。而TR2处理虽部分生理指标超过淹灌,但其补偿性效应不稳定。     

干旱胁迫对红叶石楠叶片光合生理特性的影响

对不同程度干旱胁迫下红叶石楠的叶片膜伤害和光合生理特性进行了研究。结果表明,随着干旱程度的增加,叶片含水量、光合色素含量以及净光合速率等生理指标都有不同程度的下降,而花青素含量、丙二醛含量和细胞膜透性大幅增加。在轻度干旱下,净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度同步下降,光合受抑的主要限制因子为气孔因素;中度、重度干旱胁迫下,净光合速率、气孔导度下降的同时,胞间CO2浓度上升,此时光合受抑的主要限制因子为非气孔因素     

干旱胁迫对山杏光合特性的影响

为筛选干旱地区生态建设的优良品种,以盆栽山杏为试材,控水模拟不同土壤水分状况,探讨了不同程度干旱胁迫对山杏叶片光合特性的影响.结果表明,山杏叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度随着干旱胁迫程度的加强而降低.随着温度的升高,叶片净光合速率和水分利用效率降低、蒸腾速率升高,加重了干旱对其光合作用的影响.对照、轻度和中度干旱胁迫下的净光合速率、气孔导度及水分利用效率日变化曲线呈双峰型,重度胁迫下净光合速率和气孔导度日变化为单峰型.说明在一定的干旱条件下,山杏光合作用对干旱胁迫具有一定的适应能力.     

水分胁迫对大丽花光合作用、蒸腾和气孔导度的影响

以大丽花品种‘粉西施’盆栽扦插苗为试材,研究了不同程度水分胁迫及复水对大丽花品种粉西施叶片光合作用、蒸腾和气孔导度的影响。结果表明：随着水分胁迫程度的加深和胁迫时间的延长,大丽花叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和水分利用率(WUE)下降,胞间CO2浓度(Ci)先下降后上升,气孔限制值Ls先升高后下降。轻度和中度水分胁迫下,气孔限制是Pn降低的主要原因;重度水分胁迫下,非气孔限制是Pn降低的主要原因。重度胁迫更早对大丽花叶片造成伤害,重度胁迫下复水后光合指标难以恢复。     

外源镉胁迫对玉米幼苗光合特性的影响

研究了模拟光条件下,外源Cd胁迫对苗期玉米光合特性的影响。结果表明,Cd胁迫下导致玉米的最大光合速率和叶片蒸腾速率明显降低,光饱和点和表观量子产额有所下降。Cd胁迫下玉米叶片气孔导度减小,低光强时,Cd胁迫对气孔的限制起到较为重要的作用,而在高光强时Cd胁迫导致光合速率较低的原因为非气孔因素,吉甜6的气孔导度受Cd影响更大。Cd胁迫处理使暗适应的玉米叶片的初始荧光Fo升高;2个玉米品种的Fm,Fv,Fv/Fo和Fv/Fm均下降,表明Cd胁迫下PSII的潜在活性和原初光能转换效率减弱;Cd胁迫对吉甜6的光能转换效率和电子传递效率的影响更大。     

不同类型玉米生理特征与产量的关系

通过对不同类型玉米的产量及光合生理指标的测定表明，在合理密度下，玉米的产量主要由叶片光合能力所决定，特别是生殖生长期中上部叶片的净光合速率。同时表明登海6号在吐丝期下部叶片的净光合速率、叶绿素含量、光合有效辐射、气孔导度均高于其他品种（组合）且差异显著，在乳熟期登海6号中上部叶片净光合速率、叶绿素含量、气孔导度均高于其他品种（组合）且差异显著，并总结了高山生态条件下，玉米高产的生理特征：吐丝期前下部叶片净光合速率高，于粒灌浆期中上部叶片净光合速率高且持续时间长，茎叶物质输出率高。     

花荚期土壤水分胁迫对芸豆光合生理及产量性状的影响

在芸豆开花、结荚期进行不同程度土壤水分胁迫处理,研究土壤水分亏缺对芸豆光合生理及产量性状的影响.结果表明,随着土壤水分胁迫强度的增加,叶片相对含水量下降,叶比重降低,同时,叶绿素含量和光合速率下降幅度增大.水分胁迫15d后,轻度、中度、重度水分胁迫处理的叶绿素含量分别比对照下降13.7％、28.6％、46.4％,最大光合速率下降3.9μmol/s·m2、6.2μmol/s·m2、8.1μmol/s·m2.植株生长受到抑制,各器官的光合生产量下降,地上部分(荚果、茎秆、叶片)下降幅度大于地下部分(根系),根冠比增大;同时芸豆开花数、结荚数和单荚粒数显著降低,导致产量较大幅度下降,轻度、中度、重度水分胁迫条件下,产量分别比对照下降41.29％、66.37％、85.02％.由此可见,芸豆在开花结荚期对土壤水分胁迫十分敏感,加强该期水分管理是提高芸豆产量的关键措施.     

水分亏缺对烤烟光合特性和氮代谢的影响

通过真空表式土壤张力计监测土壤水势,以正常氮处理的烟株为对照,对生育后期由于施肥过多而严重影响烟叶品质的烤烟K326和NC89,进行有控制的水分亏缺处理,研究以水控氮对烤烟光合特性和氮代谢的影响,探讨以水调肥改善烟叶品质的生理原因。结果表明：两种氮肥营养下,土壤水分亏缺降低了叶片的净光合速率和蒸腾速率,而施高氮较好的抑制了这种下降;适度的土壤水分亏缺抑制了硝酸还原酶的活性,降低了中上部叶全氮的含量,从而有效抑制了高氮营养下烤烟成熟期的氮代谢。     

臭椿光合生理生态特性日变化研究

为了解臭椿光合生理生态特性及生长的适宜生态条件,培育出优质高产的森林,采用LI-6400便携式光合测定系统对臭椿的光合生理特性日变化及其与气象因子关系进行了研究。结果表明:臭椿的净光合速率日变化呈"双峰"型曲线,有明显的"午休"现象,第一个峰出现在10:00左右,第二个峰出现在14:00左右,日最大净光合速率为18.9μmol/(m2·s)。气孔导度的日变化呈"双峰"型曲线,蒸腾速率的日变化呈"单峰"型曲线,蒸腾速率在很大程度上决定于气孔的活动状态。叶片水压亏缺的峰值与光合有效辐射和大气温度的峰值在同一时间出现,胞间CO2浓度因为气孔导度的降低而减少,臭椿的光合速率控制因子为气孔限制。各环境因子主要对蒸腾速率、水压亏缺和叶面温度的作用而影响的净光合速率,光合有效辐射对光合特征参数的变化影响最大,且对净光合速率起决定性作用,其相关系数为0.543。     

幼穗形成期水分胁迫后复水对水稻叶片光合特性及物质生产的影响

以杂交籼稻品种冈优527为试材,于幼穗形成期设置短期轻度水分胁迫（ Short and light water stress ,SLS）、长期轻度水分胁迫（ Long and light water stress ,LLS）、短期重度水分胁迫（ Short and heavy water stress ,SHS）以及长期重度水分胁迫（Long and heavy water stress,LHS）4个水分处理,并以习惯水层灌溉（Traditional flooding,TF）为对照。研究复水后水稻叶片光合特性、干物质积累与运转。试验结果显示：在幼穗形成期水分胁迫后,水稻叶面积、叶绿素a/b、SPAD值、净光合速率均降低;短期轻度水分胁迫（ SLS）处理复水后叶面积、叶绿素a/b、SPAD值、净光合速率均远远高于对照,同时茎鞘物质转化率和输出率也都高于其他水分处理。结果说明：在幼穗形成期,经过短期轻度干旱复水后,叶绿素、光合速率、叶面积等能迅速恢复甚至激发更高的光合水平,表现为后期干物质积累多、转运高,能达到节水的效果。     

Induction of Drought Tolerance in Maize (Zea mays L.) due to Exogenous Application of Trehalose: Growth,Photosynthesis, Water Relations and Oxidative Defence Mechanism

The present investigation was conducted to assess the ameliorative effects of foliar‐applied trehalose on growth, photosynthetic attributes, water relation parameters and oxidative defence mechanism in two maize cultivars under field water deficit conditions. Various components of the experiment comprised two maize cultivars (EV‐1098 and Agaiti‐2002), two water‐stress levels (irrigation after 2 weeks and irrigation after 3 weeks during the entire period of growth), and two levels of trehalose (0 and 30 mm ) and four replicates of each treatment. Water stress significantly reduced the plant biomass production, photosynthetic attributes and water relation parameters in both maize cultivars. In contrast, water stress considerably increased the leaf malondialdehyde (MDA) contents, the activities of antioxidant enzymes such as peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), and the levels of non‐enzymatic compounds such as ascorbic acid and tocopherols. In contrast, water stress caused a marked reduction in leaf phenolic contents. Foliar‐applied trehalose significantly increased plant biomass production, and improved some key photosynthetic attributes and plant–water relation parameters. The ameliorative effect of exogenously applied trehalose was also observed on the activities of some key antioxidant enzymes (POD and CAT) and non‐enzymatic compounds (tocopherols and phenolics). Overall, exogenously applied trehalose considerably improved drought tolerance of maize plants by up‐regulating photosynthetic and water relation attributes as well as antioxidant defence mechanism.     

土壤水分胁迫对玉米光合特性的影响

采用盆栽方法,测定了土壤水分胁迫下拔节期和抽雄开花期玉米叶片光合特性。结果表明,水分胁迫下玉米叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)的平均水平与对照相比显著降低;抽雄-开花期下降幅度大于拔节期。光合速率下降主要受非气孔因素限制。水分胁迫改变了玉米叶片光合参数日变化规律。水分胁迫下,白单9的Pn,WUE,叶片叶绿素相对含量和叶面积明显高于白单31。     

外源NO供体对水分亏缺下玉米叶片碳同化关键酶及抗氧化系统的影响

为了探讨外源NO供体(硝普钠, SNP)对水分亏缺下玉米叶片碳同化关键酶及抗氧化系统的影响及其调控机制, 在20% PEG-6000模拟水分亏缺胁迫下, 研究了SNP对玉米品种驻玉309幼苗叶片光合碳同化核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)和Rubisco活化酶(RCA)活性及其基因表达、抗氧化酶活性及其同工酶谱变化的影响。结果表明, 在水分亏缺胁迫下, SNP显著上调玉米叶片rbc L、rbc S、rca β基因的相对表达量, 尤其是叶片rbc S基因的相对表达量增加1.86倍, 叶片Rubisco、RCA活性分别提高32.7%和14.67%; 叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及其同工酶谱带的宽度和亮度显著增强, 而ROS积累量明显降低。说明在PEG水分亏缺胁迫下, SNP能显著提升玉米幼苗叶片光合碳同化能力及抗氧化酶活性, 降低ROS积累及其对细胞膜造成的损伤, 提高玉米的抗干旱性。     

水分亏缺对小麦灌浆中后期穗部光合特性和~(14)C-同化物转运的影响

为探讨水分亏缺对小麦灌浆中后期穗部同化物转运的影响,利用14CO2同位素示踪技术,对于2个抗旱性不同小麦品种的盆栽试验,测定中度水分亏缺下小麦穗部光合特性及灌浆中后期碳同化物的转运。结果表明,花后20 d,中度水分亏缺下水地品种郑引1号旗叶和穗部净光合速率(Pn)分别下降50.2%和19.9%,旱地品种普冰143分别下降33.7%和12.8%,后者显著小于前者。14CO2示踪试验表明,花后15~20 d籽粒中14C-同化物快速积累,花后25 d达到最高值;灌浆中后期(花后15~20 d)穗部苞片中14C-同化物向外快速转运,灌浆末期(25 d)碳同化物已彻底转移。成熟期,中度水分亏缺下小麦籽粒中14C-同化物积累高于正常供水处理,且旱地品种普冰143积累量高于水地品种郑引1号。中度水分亏缺下,郑引1号产量下降36.7%,高于普冰143的23.2%。适度水分亏缺对旱地品种穗部净光合影响较小,并促进了灌浆中后期穗部苞片中碳同化物的向外转运,可能是维持旱作小麦稳产的生理基础。     

控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响

采用旱棚盆栽试验,以郑单958为材料设置3个水分水平(正常水分W3、轻度水分胁迫W2、重度水分胁迫W1)和高氮N3(施纯氮315 kg hm–2)、中氮N2(施纯氮210 kg hm–2)、低氮N1(施纯氮105 kg hm–2)、不施氮N0四个控释尿素施氮水平,探讨控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响。结果表明,控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性具有显著影响。相同水分条件下,夏玉米产量随施氮量增加而增加,W1条件下增产13.17%~20.96%,W2条件下增产13.93%~32.48%,W3条件下增产14.37%~21.83%。相同施氮水平下,产量也随水分增加而增加,W2N3、W3N2和W3N3的产量在所有处理中较高。水氮耦合对夏玉米穗位叶净光合速率的影响显著,W1条件下N3、N2和N1处理间差异不显著,均显著高于N0,W2、W3各施氮处理的净光合速率随施氮量增加而增加,W3各处理的平均净光合速率高于其他2个水分处理,W2N3比W3N3和W3N2前期略低,后期无显著差异。水氮耦合效应能有效减缓穗位叶的实际光化学效率ΦPSII、叶片光化学猝灭系数qP以及PSII反应中心的最大光能转换效率的下降速率,提高光能利用率。控释尿素水氮耦合能有效提高夏玉米花后穗位叶净光合速率,保证籽粒对营养物质的需求,提高穗位叶实际和最大光化学效率,从而提高夏玉米的产量,产量构成因素中增加千粒重和穗粒数的优势较大。综合产量与光合特性、荧光特性的表现,在田间持水量为75%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮210 kg hm–2为最佳;在田间持水量为55%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮315 kg hm–2为宜。     

播期对玉米光合特性及产量的影响

弄清播期对玉米光合特性及产量的影响可指导玉米高产栽培。以中熟型玉米‘科育15’为试材,采用分期播期试验,利用数理统计方法,分析了相关数据。不同播期玉米叶片的光合特性差异显著,随着播期推迟叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素含量、水分利用效率(WUE)先增加后降低,胞间CO₂浓度(Ci)变化相反,气孔导度(Gs)无明显变化规律。Pn与Tr、WUE、Ta、PAR存在极显著的正相关,与Ci存在极显著的负相关,气温、光合有效辐射和土壤水分是影响玉米叶片净光合速率的主要气象因素;叶片光合参数间通过相互影响、协同作用影响玉米的生长和产量。适期播种可充分利用光、温、水等气候资源,促进光合效率、干物质积累及转化,显著增加产量。     

Thermal imaging for assessment of maize water stress and yield prediction under drought conditions

Maize production in Thailand is increasingly suffering from drought periods along the cropping season. This creates the need for rapid and accurate methods to detect crop water stress to prevent yield loss. The study was, therefore, conducted to improve the efficacy of thermal imaging for assessing maize water stress and yield prediction. The experiment was carried out under controlled and field conditions in Phitsanulok, Thailand. Five treatments were applied, including (T1) fully irrigated treatment with 100% of crop water requirement (CWR) as control; (T2) early stress with 50% of CWR from 20 days after sowing (DAS) until anthesis and subsequent rewatering; (T3) sustained deficit at 50% of CWR from 20 DAS until harvest; (T4) late stress with 100% of CWR until anthesis and 50% of CWR after anthesis until harvest; (T5) late stress with 100% of CWR until anthesis and no irrigation after anthesis. Canopy temperature (FLIR), crop growth and soil moisture were measured at 5-day-intervals. Under controlled conditions, early water stress significantly reduced maize growth and yield. Water deficit after anthesis had no significant effect. A new combination of wet/dry sponge type reference surfaces was used for the determination of the Crop Water Stress Index (CWSI). There was a strong relationship between CWSI and stomatal conductance (R² = 0.90), with a CWSI of 0.35 being correlated to a 64%-yield loss. Assessing CWSI at 55 DAS, that is, at tasseling, under greenhouse conditions corresponded best to the final maize yield. This linear regression model validated well in both maize lowland (R² = 0.94) and maize upland fields (R² = 0.97) under the prevailing variety, soil and climate conditions. The results demonstrate that, using improved standardized references and data acquisition protocols, thermal imaging CWSI monitoring according to critical phenological stages enables yield prediction under drought stress.     

膜下滴灌水分亏缺下棉花开花后非叶绿色器官光合特性及其对产量的贡献

选用北疆棉区主栽品种新陆早33号和新陆早45号,设置常规滴灌量(CI)、轻度水分亏缺滴灌量(SDI)、中度水分亏缺滴灌量(MDI)3种处理,在田间条件下研究了不同滴灌量对棉花叶片和非叶绿色器官叶绿素(Chl)含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)和光合物质累积的影响,明确了水分亏缺下棉株非叶绿色器官光合作用对产量的贡献。结果表明,各滴灌量条件下棉花非叶绿色器官单位面积的Pn、Chl含量下降幅度较叶片小,且随棉花生育进程的变化较小。在棉铃生长发育后期,随滴灌量减少,棉花非叶绿色器官光合物质生产能力对产量起着更为重要的作用。中度水分亏缺条件下,棉铃(铃壳和苞叶)和茎秆光合作用对铃重的相对贡献率分别增加至16.8%~34.9%和7.6%~17.5%。因此,采用膜下滴灌植棉技术时适当控制滴水量,在保证叶片具有较高光合速率的同时,发挥棉花非叶绿色器官的光合抗逆能力,对挖掘滴灌棉花节水增产潜力具有重要意义。     

不同耕作方式与氮肥类型对夏玉米光合性能的影响

为了探讨不同耕作方式与氮肥类型对夏玉米光合性能的影响及其作用机制,本试验以玉米杂交种郑单958为供试材料,通过快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)及820 nm光吸收等技术,深入研究了玉米花后叶片叶绿素含量、含氮量、气体交换参数、光系统II(PSII)、光系统I(PSI)及二者间的协调性。两年研究结果表明,与常规尿素相比,施用控释尿素均可显著提高玉米花后穗位叶叶绿素含量、净光合速率(Pn)及后期气孔导度(Gs),明显改善光系统间协调性。与旋耕相比,深松可进一步加强施氮对玉米叶片光合性能的促进作用。控释尿素结合深松可显著提高叶绿素含量及Pn,明显改善叶片PSII反应中心供体侧和受体侧性能,增强电子由PSII向PSI的传递,使花后叶片PSII与PSI间协调性显著增加,有利于产量形成期光合性能稳定。光合性能的提高显著增加了穗粒数和单株籽粒产量,最终提高玉米产量。因此,深松与控释尿素结合可有效地协调PSII与PSI,提高夏玉米光合性能,促进玉米增产。