施氮量对甘蔗叶绿体超微结构和光合速率的影响

[目的]研究施氮量对甘蔗叶片叶绿体超微结构和光合速率的影响,明确氮素影响甘蔗光合作用的细胞学机理,为甘蔗合理施肥提供科学依据.[方法]以甘蔗品种GT11、ROC22和GXB9为试验材料,在温室内进行桶栽试验,设低氮、中氮和高氮3个施氮水平,即分别施用0、150和300 kg/ha尿素,于伸长期取叶片样品分析叶绿素相对含量(SPAD)、叶面积、比叶重和叶绿体超微结构,并测定光合速率.[结果]3个甘蔗品种叶片的SPAD和叶面积均随施氮水平的增加而增加.GT11和ROC22的比叶重随施氮量的增加显著降低(P<0.05,下同),GXB9的比叶重在中氮水平最低.GT11在高氮水平下叶绿体超微结构正常;ROC22在中氮水平下叶绿体数量最多,但基粒片层数量显著少于高氮水平;GXB9在中氮水平下叶绿体数量最多,基粒片层与高氮水平时无明显差异.GT11和ROC22的净光合速率随施氮水平的增加而增加,GXB9净光合速率在中氮水平最高.[结论]甘蔗光合速率与叶绿体数量、叶绿体超微结构及基粒片层数量密切相关,且均受甘蔗品种和施氮量的共同影响.     

不同施氮水平对块根膨大期木薯叶片光合特性的影响

【目的】研究不同氮素供应水平对木薯块根膨大期光合特性的影响,为木薯生产的最佳氮肥管理提供理论依据。【方法】采用田间试验方法,以木薯品种辐选01(FX 01)和华南124(SC 124)为材料,设置0(N 0)、18(N 1)、36(N 2)、72(N 3)、108(N 4)、和144(N 5)kg·hm-2共6个施氮水平,分析不同施氮水平对两个品种木薯块根膨大期总干物质累积量、叶面积、叶片SPAD值以及叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率等光合特性的影响。【结果】在施氮水平范围内,SC 124总干物质累积量增加39.92%~143.03%,最高值为538.8 g·plant-1(72 kg N·hm-2处理下);FX 01总干物质累积量增加11.79%~185.60%,最高值为779.7 g·plant-1(108 kg N·hm-2处理下),表明FX 01较SC 124具有更高的光合生产能力。两个品种木薯的总干物质累积量、叶面积、叶片SPAD值以及叶片光合作用指标总体均表现出随施氮量的提高呈先增加后降低的趋势,且品种差异与施氮水平对叶面积、叶片SPAD值以及叶片光合作用指标均有极显著影响。适宜的氮素供应水平下两个品种的木薯单株叶面积提高,同时光合强度增大,且不同氮素供应水平下两个品种的木薯叶片净光合速率与总干物质累积量呈极显著正相关。【结论】适宜的施氮水平主要通过调节木薯的净光合速率和叶面积,使木薯具有较高的光合强度,促进干物质的生产与累积。     

氮素水平对高产杂交棉功能叶生理特性及产量的影响

结合南疆气候条件和植棉特点,研究不同氮肥用量对杂交棉叶片光合特性和产量的调节效应,探讨南疆杂交棉氮肥运筹措施,为杂交棉的高产栽培提供理论依据.以杂交棉楚杂180为研究对象,通过设置不同用量氮肥处理,研究不同施氮量对杂交棉叶片光合速率、叶绿素含量、叶簇倾角、叶面积指数等指标变化的影响.试验结果表明,随施氮量增加,杂交棉单株结铃数和单铃重呈现先增加后减少的趋势;在本试验条件下,施氮量在384.9～430.4 kg/hm2时,杂交棉籽棉产量达到最高.施氮量不足或过量,对叶片光合速率、叶绿素含量、叶簇倾角和叶面积指数均产生不同程度的影响,从而影响到光合物质的生产和转移,影响到最终产量.适宜的施氮量是杂交棉保持较高的光合速率、合理的叶簇倾角和叶面积指数并获得高产的关键.     

氮肥对一年生黑麦草功能叶生理特性影响的研究

随施氮量的增加,一年生黑麦草功能叶(倒2、3、4叶)叶面积、叶绿素、全氮和可溶性蛋白质含量增加,可溶性糖含量下降.功能叶叶面积、叶绿素、全氮和可溶性蛋白质含量的增加反映了其光合能力增强.功能叶含氮量与叶绿素含量呈极显著的正相关.     

施氮量对早籼稻后期叶片性状的影响

对3个早籼稻品种（组合）在不同施氮水平下群体叶面积指数、功能叶面积指数、上部3片功能叶大小和干重及叶绿素含量等性状进行了研究.结果表明,施氮量对倒2叶、倒3 叶的影响大于剑叶;抽穗期至乳熟期群体叶面积指数与功能叶面积指数都以施氮量为300 k g/ hm2者最高,抽穗后叶面积指数下降速度与品种株叶形态有关;结实期间,上部3片叶的干物质量及叶绿素含量由大至小依次为施氮量300,225,150 kg/hm2.     

优化栽培措施对三峡糯一号主要生理指标和产量的影响

【目的】探明早熟糯稻新品种三峡糯一号的配套栽培技术及高产机理。【方法】应用三因素二次正交回归旋转组合设计,建立了栽插密度、施氮量、移栽叶龄与三峡糯一号根系活力、剑叶光合速率、基部叶片叶绿素含量、基部叶片POD酶活性等主要生理指标的数学模型,并通过模拟寻优出优化栽培措施方案。【结果】施氮量是影响三峡糯一号生理指标的主要因素,增大施氮量(137.55~172.50kg/hm2)可提高水稻根系活力,基部叶片叶绿素含量增加,剑叶光合速率高,但施氮量少(34.96~86.25kg/hm2)能促进POD酶活性,过大的施氮量(超过137.55kg/hm2)又会抑制POD酶活性;低密度(15.00~18.75万穴/hm2)可促进水稻根系活力的增加、剑叶光合速率高、加速光合物的转化,而高密度(28.13~37.50万穴/hm2)抑制水稻根系活力的增加、剑叶光合速率低、光合物转化减慢、不利于产量的形成;小苗秧(3.0~5.0叶)叶片叶绿素合成速度快,大苗秧(7.0~8.5叶)叶片叶绿素合成速度减慢;栽插密度和施氮量在低水平(-1.682~0)水平区间,其增产效果非常明显,原因在于二者对POD酶活性、根系活力的促进及加速光合物转化。【结论】三峡糯一号高产组合方案为:栽插密度22.53~24.45万穴/hm2、施氮量131.23~136.11kg/hm2、栽插叶龄为5.07~6.17叶。在这样的栽培措施下,三峡糯一号有95%的把握可达到根系活力大于27.31μg/(gFW·h)、剑叶光合速率大于3.43CO2mg/(dm2·h)、基部叶片叶绿素高于23.88mg/g、基部叶片POD酶含量高于23.88POD470/(g·min)的高产生理指标和产量在8 362.87kg/hm2以上。     

不同肥水模式下冬小麦盛花期上三叶光合速率研究

试验对3个冬小麦品种在3种施氮量、2种施氮方式和3种灌溉模式下盛花期上三叶光舍速率进行研究,结果表明：适当的施氮量、合理的施氮方式和灌溉次数对提高冬小麦的光合速率具有重要意义。选择西农979小麦品种,采用180kg·hm-2的施氮量,60％作底肥、40％作追肥的施氮方式和冬灌、春灌各一次的灌溉模式进行组配最为理想。冬小麦上三叶的光合速率与当日温度关系密切,其规律是随着温度的升高而升高,当达到一定温度时,光合速率不再升高,反而有下降的趋势。其光合速率上午显著大于下午,中午因小气候不适下降明显。由于冬小麦旗叶接受光照的条件优于倒二叶,倒二叶优于倒三叶,所以旗叶的光合速率整体上比倒二叶高、倒二叶比倒三叶高。说明旗叶在小麦产量形成过程中起到了非常重要的作用,越是靠近穗部的叶片对产量的贡献越大。     

粳稻光合物质生产及光能利用率差异研究

以85个粳稻品种为试验材料,比较研究不同产量水平粳稻叶面积指数、SPAD值、光合势、净同化率、比叶重等光合物质生产指标以及光能利用率差异,为粳稻高产栽培和优良品种选育提供理论依据.结果表明,不同产量水平粳稻品种抽穗期叶面积指数、上三叶SPAD值、抽穗期-成熟期光合势和净同化率、光能利用率均随产量水平升高而增加,成熟期茎鞘和叶片氮素分配比例随产量水平升高而降低,产量水平间差异极显著.相关分析表明,抽穗期-成熟期光合势和净同化率对产量影响极显著(r≥0.75**),其次是光能利用率(r=0.68**).同时抽穗期叶面积指数、上三叶SPAD值与光能利用率呈极显著正相关;抽穗后20 d剑叶SPAD值对光能利用率影响高于倒二叶和倒三叶;成熟期籽粒氮素分配比例与比叶重、光能利用率呈显著正相关,与抽穗期氮光合利用效率呈极显著正相关.因此,较高水平抽穗期叶面积指数和抽穗后剑叶SPAD值,有利于提高粳稻抽穗后光合生产能力和成熟期籽粒氮素分配比例,促进光合物质生产和光能利用率提高,此为粳稻获得高产重要原因.     

水稻叶片SPAD空间分布与氮素营养及种植密度的关系

通过大田试验,研究在4个施氮水平和3个种植密度下,水稻孕穗和抽穗两个时期水稻不同叶位叶片SPAD值的空间分布特征,并对叶片氮素营养和种植密度与不同叶位的SPAD值之间的相关性进行分析。结果表明,随着施氮量的增加,孕穗期SPAD值表现为顶3叶>顶2叶>顶4叶>顶1叶;抽穗期SPAD值表现为顶1叶>顶2叶>顶3叶>顶4叶。不同种植密度对水稻各叶位的SPAD值差异不显著。相关分析发现,孕穗期不同叶位SPAD值与施氮量的相关性顺序是顶4叶>顶3叶>顶2叶;抽穗期不同叶位SPAD值与施氮量的相关性顺序是顶1叶>顶3叶>顶2叶>顶4叶。     

超高产两系杂交稻不同施氮水平剑叶光合特性研究

研究了超高产两系杂交稻两优培九、金两优36在不同施氮水平下剑叶的光合特性,结果表明,两优培九、金两优36在每公顷施氮120kg、165kg、210kg 3种水平下,剑叶比叶重、叶绿素含量、光合速率均比对照汕优63高,这可能是两优培九、金两优36高产的生理基础之一。在每公顷施氮120-210kg的范围内,两优培九剑叶光合速率及产量均随施氮水平的增加而提高,金两优36剑叶光合速率及产量在公顷施氮165kg最高,增加到210kg时反而下降。     

不同株型小麦功能叶片的光合速率及对粒重的影响

选用紧凑类型小麦品种济麦20,半紧凑类型小麦品种百泉3039,松散类型小麦品种扬麦16为试验材料,对不同叶位叶绿素含量、光合速率及对小麦强势粒和弱势粒重影响进行了分析,结果表明：不同株型小麦冠层叶片旗叶叶绿素含量差异不显著,而倒二叶、倒三叶叶绿素含量差异显著,松散株型和半紧凑株型小麦倒二叶、倒三叶的叶绿素含量差异不显著,但均显著高于紧凑株型;不同株型小麦冠层叶片的光合速率差异不显著,但是不同叶位叶片的光合速率差异极显著,表现为旗叶〉倒二叶〉倒三叶;旗叶对籽粒的贡献最大,且对倒二叶和倒三叶的缺失具有补偿效应,如果小麦冠层三片功能叶片全部缺失对籽粒千粒重的致损率可达29．83％～33．04％。     

长期遮光对冬小麦群体及单叶光合特性的影响

[目的]研究长期弱光对冬小麦（Triticum aestivum L.）群体光合速率（CAP）以及上3叶特别是旗叶光合特性的影响。[方法]以耐弱光性不同的冬小麦品种扬麦158和扬麦11为材料,设不遮光（S0）、从拔节至成熟期遮去小麦冠层自然光强的22%（S1）和33%（S2）3个处理,测定小麦CAP、上3叶的光合速率（Pn）、旗叶叶绿素含量以及籽粒产量。[结果]扬麦158和扬麦11 CAP随遮光强度的增强而显著下降;长期弱光下,旗叶Pn显著下降,倒2叶Pn无明显变化,而倒3叶Pn则显著上升,从而部分地补偿了旗叶Pn的降低。该补偿效应因遮光强度和品种而异：S1处理的补偿效应大于S2处理,扬麦158的补偿效应大于扬麦11。在旗叶光合速率高值持续期内,长期遮光降低了扬麦158和扬麦11总叶绿素、叶绿素a和b的含量,以及叶绿素a/b值。[结论]弱光下,旗叶叶绿素a含量以及叶绿素a/b值下降引起其Pn显著降低,从而使得CAP明显降低,最终导致籽粒产量显著下降。该研究可为长江中下游地区的小麦生产提供重要的理论依据。     

小麦冠层光合器官不同时期对千粒重影响的研究

研究小麦冠层光合源叶和芒在不同生育时期对千粒重的影响 ,比较分析了上部叶、芒在子粒形成过程中的贡献及补偿能力的大小 ,着重讨论了不同时期冠层光合器官中旗叶、芒、倒二叶、倒三叶功能变化情况。结果表明 ,开花后小麦下部叶片光合功能衰退较快 ,冠层光合器官对千粒重起重要作用 ,其中旗叶作用最大 ,芒、倒二叶次之。     

遮荫对小麦旗叶光合及叶绿素荧光特性的影响

 【目的】研究长期遮荫对小麦旗叶光合作用及叶绿素荧光参数的影响。【方法】以扬麦158、扬麦11、南农9918和南农02Y393等4个冬小麦（Triticum aestivum L.）品种为材料,从拔节至成熟期进行遮光22%和33%处理。【结果】灌浆前中期,遮荫对较耐荫的品种扬麦158和南农02Y393旗叶SPAD（Soil-Plant Analyses Development）值无显著影响,而降低不耐荫品种扬麦11和南农9918的旗叶SPAD值,但遮荫显著提高了灌浆后期小麦旗叶SPAD值。遮荫降低了小麦旗叶光合速率（Pn）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）和光化学荧光猝灭系数（qP）与干物质积累量,而提高了光系统Ⅱ的初始荧光强度（Fo）和最大光化学转化效率（Fv/Fm）。【结论】遮荫主要是通过降低叶片光系统Ⅱ的实际光化学效率和光化学荧光猝灭系数,引起单叶光合速率下降,最终降低小麦干物质积累。     

水稻氮素和叶绿素SPAD叶位分布特点及氮素诊断的叶位选择

 【目的】研究分析水稻氮素和SPAD值的叶位分布特点，并试图提出SPAD计诊断氮素营养状况的最佳测定叶位。【方法】在95-38、武育粳3号、镇稻5394、9915等4个粳型品种和1个籼型品种R161-10的盆播氮肥试验和宁粳2号大田氮肥试验的基础上，研究水稻氮素和叶绿素含量（SPAD值）随叶位的空间分布特征，并对不同叶位叶片的含氮率、叶绿素含量、SPAD值之间及其与总叶片含氮率和植株含氮率之间的相关性进行分析，比较不同叶位叶片SPAD测定值的变异系数。【结果】水稻不同叶位叶片含氮率、叶绿素含量、SPAD值均存在差异，增加施氮量能提高叶片含氮率、叶绿素含量和SPAD值，同时减少叶位间的差异；SPAD值对氮素的敏感性顺序为顶4叶、顶3叶和顶2叶，而顶1叶的敏感性排序因品种不同而不同；穗分化期、齐穗期和成熟期均以顶3叶与总叶片及植株含氮率相关系数最高；且适宜氮素水平下，穗分化期顶3叶SPAD值的变异系数最小。【结论】以某一特定叶片的SPAD值或以叶色差的大小来诊断水稻氮素营养状况和推荐水稻穗肥施用时，顶3叶是较为理想的指示叶或参照叶。     

不同株穗形水稻超高产品种形态特征的研究

在大田和盆栽试验条件下,对不同株穗形超高产水稻品种的形态特征、上三叶对子粒贡献率及子粒灌浆动态的研究结果表明:①不同类型超高产水稻品种的冠层形成动态在不同肥力和栽培密度条件下反应不同,但所有类型参试品种的叶面积生长均呈二次曲线,符合Y=b1X+b2X2方程;在高肥水栽培条件下,半直立穗形品种冠层形成动态为最合理的“快起慢落”型,同时群体消光系数小、直射光透过系数大、全叶平均开张角度小,株形收敛,在较高的LAI条件下保持较好的田间通透性,使中下部叶片得到较多的阳光,有利于发挥中下部叶片对子粒的贡献作用,增加有效光合面积,发挥更大的增产潜力。②群体生长量与叶面积指数呈极显著正相关,前期大部时间的生长量与产量呈显著正相关。③不同株穗形水稻超高产品种抽穗后上三叶对子粒贡献率不同,半直立穗形品种倒三叶贡献率最大,且倒二叶与剑叶对子粒贡献率相似,弯曲穗品种剑叶对子粒贡献最大,倒二、倒三叶的贡献极小;直立穗形品种虽倒三叶贡献率最大,但与半直立穗形品种相比,倒三、倒二叶贡献率不如半直立穗形品种。④穗颈大维管束数与穗粒数呈显著正相关;穗下第1茎节的大维管束数与施氮量呈显著正相关。⑤以穗颈弯曲程度为指标,可将水稻划分为直立穗、半直立穗、弯曲穗3种类型,并且穗颈弯曲程度与剑叶长、剑叶长宽比、剑叶角度呈显著或极显著正相关,穗颈大维管束数与穗颈弯曲程度呈极显著负相关。     

早籼良种叶型和产量的分析

研究泸红早1号和泸早872两个早籼良种的叶型和产量因素。结果表明:功能叶的长、宽、面积的配置关系存在品种差异;高产早籼良种功能叶长/宽的大小顺序应为倒三叶>倒二叶>剑叶,比叶重以剑叶最大为宜。抽穗期剪叶会显著降低结实率;品种的产量水平越高,剪叶对结实率的影响就越小,源和库的协调性也越好。在产量因素的进一步改良上,应在泸早872的基础上着重提高穗数来提高产量。     

干旱胁迫对水稻生育性状与生理指标的影响

为了明确水稻不同生育阶段干旱胁迫对生育性状及生理指标的影响,以‘农大3号’（生育期145天）品种为试验材料,利用盆栽的形式,人工控制土壤水势(-75 kPa),分别在水稻不同生育阶段进行了干旱胁迫对水稻生育和生理指标影响的试验研究。结果表明,分蘖期干旱单穴有效穗数减少6.05~9.52个,干旱越早影响越大。无论任何时期干旱胁迫,处理过后均可以导致干物重下降,成熟期下降幅度为11.20~25.94 g/穴,孕穗期>分蘖期>出穗后各时期。叶面积指数的下降则是体现在干旱过后的下一阶段上,随着CK区基部叶片的衰老与黄化,各处理的叶面积指数逐步与CK接近,干旱越早,生育后期差异就越小。干旱对功能叶片（顶部3叶）长度的影响主要体现在分蘖后期、孕穗前期和孕穗中期,这3个阶段干旱,会明显导致顶部3片功能叶片变短。干旱对灌浆期剑叶和倒2叶的光合速率的影响主要体现在分蘖期和孕穗期,孕穗期>分蘖期>出穗期、灌浆期,剑叶光合速率降低幅度为3.25%~26.50%;倒2叶与剑叶的趋势一致,比CK下降3.93%~39.66%,下降幅度大于剑叶,乳熟期、蜡熟期干旱,测定时尚未进行干旱处理,两片叶的光合速率略高于CK。无论任何时期干旱胁迫,干旱过后都会导致叶绿素含量(SPAD)上升。水稻不同生育阶段干旱胁迫,均能导致单穴有效穗数下降、生物产量降低、功能叶片变短、LAI降低、光合速率下降,最终导致产量下降3.57%~50.79%。     

水稻产量源库关系的研究

采用库限制型、源限制型和源库互作型水稻各2个,通过水培和田间小区试验7年,其结果为:增大库源比(颖花(粒)/叶(cm~2)),剑叶的光合速率及其输向穗粒的光合产物(~(14)C)增加;库的活性(籽粒呼吸强度)与叶片的比叶重、叶绿素含量及光合速率呈显著正相关;抽穗期单株顶3叶叶面积与每穗粒数呈显著正相关;单穗重与抽穗后单茎叶重呈显著正相关,而单穗重与抽穗后叶片比叶重和光合速率的关系因品种类型不同而异;植物激素IAA和6-BA处理穗子和叶片后,籽粒的呼吸强度、叶片的光合速度及其光合产物~(14)C分配到籽粒的比例提高,但提高的程度因激素的种类和处理部位的不同而有较大的差异。文章还就水稻产量源库作用机理、源库指标以及增产途径等进行了讨论。