秸秆还田下大气CO2浓度升高对水稻生长和CH4排放的影响

【目的】明确秸秆还田下大气CO₂浓度升高对水稻生长和稻田CH₄排放的影响,为气候变化下温室气体排放评估和丰产低碳的稻作技术创新提供理论参考和科学依据。【方法】利用开顶式气室(Open top chamber, OTC)进行田间试验,设置两个CO₂浓度处理,分别为正常大气CO₂浓度处理(简称aCO₂,CO₂浓度约为0.04%)和大气CO₂浓度升高处理(简称eCO₂,CO₂浓度约为0.055%),每个处理的田块混入等量的前茬小麦秸秆,探明秸秆还田下大气CO₂浓度升高对水稻产量等生长特性、稻田CH₄排放及微生物丰度的影响,揭示秸秆还田下大气CO₂浓度升高对CH₄排放的影响机制。【结果】大气CO₂浓度升高显著促进水稻的生长,使剑叶叶面积增加25.0%,地上生物量增加22.0%,产量提高29.0%。大气CO₂浓度升高显著增加了穗数、结实率和千粒重,但对穗粒数影响不显著。秸秆还田下,大气CO₂浓度升高有降低稻田CH₄排放的趋势,使单位产量CH₄排放量降低了39.4%。大气CO₂浓度升高使土壤甲烷氧化关键基因pmoA的拷贝数增加了20.0%,但对甲烷产生关键基因mcrA的拷贝数影响较小。【结论】秸秆还田条件下,未来大气CO₂浓度升高不仅提高了水稻产量,而且有利于减少稻田温室气体CH₄的排放。     

设施繁育茶苗适宜光照强度研究

研究在不同光照条件下（光强分别为自然光的8%、15%、35%、42%、50%及75%）生长的茶树扦插苗的光合作用,叶绿素含量和生长情况。结果表明：茶树扦插苗的光合速率（P_n）、最大光合速率（P_nmax）、表观量子效率（AQY）均在自然光强的75%时达到最大值; 叶绿素含量随光强的增加而降低,叶绿素a/b则随光强增加而增加; 新生物量与最大光合速率一致,在自然光强的75%时达到最大值; 其植株生根率、出现愈伤组织的比率、根条比及根生物量比（RMR）随光强的增加而增加,死亡率、SLA及LAR随光强的增加而降低。根据实验结果,适当提高大棚透光率及在阴天对大棚中的茶苗进行加光处理,对快速繁育茶苗有利。     

CO2倍增对霍山石斛光合特性和生长的影响

为评估CO₂倍增对霍山石斛光合特性和生长的影响,本研究以霍山石斛幼苗为试材,比较了CO₂浓度400 μmol/mol（大气浓度,对照组）和800 μmol/mol（处理组）栽培180 d对霍山石斛光合特性、生长和有效成分的影响。结果表明,CO₂倍增处理显著提高了霍山石斛的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）和水分利用率（WUE）,但霍山石斛未出现“光合适应”现象。栽培30 d后,处理组的存活率、着根率和新芽数始终显著高于对照组,而60 d后,处理组的叶片可溶性蛋白含量显著低于对照组。栽培180 d后,CO₂倍增处理组显著提高了霍山石斛的茎鲜重、茎干重、茎长、单株叶片数和叶片厚度,而对茎粗和单叶面积无显著影响。同时,处理组也显著提高了茎的多糖含量,比对照组提高94%,但生物碱含量则显著下降。茎的总氨基酸含量与总黄酮含量在两组间无显著差异。综上,CO₂倍增处理能显著促进霍山石斛的生长,提高成活率及其主要药用部位茎的产量和多糖含量。     

3种独蒜兰属植物的光合特性

为探明独蒜兰属植物在光合生理方面的差异,本研究以云南独蒜兰（Pleione yunnanensis）、美丽独蒜兰（P. pleionoides）和流苏独蒜兰（Pleione barbarae）为材料,测定其叶片的光响应曲线、CO₂响应曲线和叶绿素含量（SPAD）,探究其光合特性。结果表明：3种独蒜兰属植物均具有较强的耐阴性,且植株叶片SPAD值的高低与其光合速率有相关性。3种独蒜兰属植物之间的光补偿点（LCP）、光饱和点（LSP）、暗呼吸速率（R_d）、初始量子效率（a）、光呼吸速率（R_p）和CO₂饱和点（CSP）均无显著差异。云南独蒜兰光合作用对较低浓度的CO₂利用率高,更能适应低CO₂浓度的环境;美丽独蒜兰表现出对光的适应范围较广,但在光合速率增加时所需的CO₂浓度较高;而流苏独蒜兰对强光较敏感,易出现光抑制现象。此外,CO₂的供应可能是影响其光合速率的主要因素之一,在生产栽培中注意遮荫,适当增加CO₂浓度对3种独蒜兰属植物的光合作用有利。     

大气CO2浓度对茶叶品质的影响

通过开顶式气室控制CO₂浓度,对盆栽茶树进行试验测定,研究了大气CO₂浓度升高对茶叶品质成分氨基酸、茶多酚、咖啡碱、可溶性糖和主要营养元素含量的影响。结果表明,在大气CO₂浓度为550和750βμmol/mol时,与正常大气CO₂水平相比,春茶氨基酸含量下降4.5%和12.2%,夏茶氨基酸含量降低1.7%和6.7%,秋茶降幅为2.9%和10.8%;茶叶咖啡碱含量降低3.1%~4.6%和5.1%~10.7%;但茶叶茶多酚和可溶性糖含量降CO₂浓度升高而提高,茶多酚含量提高3.8%~6.0%和6.9%~11.3%,可溶性糖含量增加8.4%~14.4%和18.1%~28.2%。同时,大气CO₂浓度的升高使茶叶营养元素氮、钾、钙、磷、钠含量有不同程度降低,而锌、镁、铁含量有所增加,其中,茶叶氮、钾元素含量降低6.1%~16.3%和12.9%~22.9%,锌、镁含量分别提高5.8%~17.8%和11.3%~16.0%。     

外源丙三醇对干旱胁迫下玉米幼苗抗逆调控作用

以郑单958幼苗为试验材料,设置空白对照(CK)、正常水分条件下1 mmol/L丙三醇(Gly)处理玉米幼苗叶片、20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫(PEG)、20%聚乙二醇模拟干旱胁迫+1 mmol/L丙三醇(PEG+Gly)处理玉米幼苗叶片4个处理展开试验。结果表明,干旱胁迫下外源施用1 mmol/L丙三醇能显著提高叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性;丙二醛(MDA)和过氧化氢(H₂O₂)积累减少;最大光量子效率(F_v/F_m)和光系统Ⅱ潜在活性(F_v/F_o)显著提高,玉米幼苗叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)、相对含水率及生长指标均显著提高,胞间CO₂浓度(C_i)降低。因此,外源施用丙三醇能通过降低叶片的氧化损伤和提高细胞保水能力来改善...     

不同土壤肥力下旱后复水对冬小麦光合特性及水分利用效率的影响

为给冬小麦节水高产栽培提供理论依据,采用盆栽试验,研究了不同土壤肥力下返青后干旱及拔节期复水对冬小麦光合特性和水分利用效率的影响。结果表明,同一土壤水分条件下,光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度均随土壤肥力的降低而降低;同一土壤肥力下,光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度均随干旱程度的增加而降低。干旱胁迫复水24 h后,光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度均出现了补偿或超补偿效应,但中度干旱恢复度大于重度干旱。光合速率以HA处理（高肥力、最大田间持水量的85%）最高,单叶水分利用效率在干旱胁迫下和复水24 h后均以HB处理（高肥力、最大田间持水量的55%）最高。以上结果说明,冬小麦返青期中度干旱条件下,高肥力土壤有利于复水后光合系统恢复和单叶水分利用效率提高,而重度干旱下贫瘠土壤应减少基肥的施入量。     

返青期断根对秸秆覆盖冬小麦产量及叶片光合特性的影响

为了解返青期断根对黄土高原旱地保护性耕作下小麦产量形成及水分利用的调控作用,在陕西长武县开展旱地秸秆覆盖条件下冬小麦返青期断根试验,分析了返青期断根对冬小麦籽粒产量、地上部生物量、收获指数、产量构成三要素、拔节期群体数量、生育期耗水量、水分利用效率、花后旗叶光合特性及衰老特性的影响。结果表明,返青期断根对冬小麦地上部生物量、穗数、粒重和生育期耗水量没有显著影响。与CK(不断根)相比,返青期断根后冬小麦拔节期总茎数减少了11.9%,开花期叶面积指数、花后旗叶叶绿素含量、光合速率和蒸腾速率提高,分蘖成穗率、穗粒数、籽粒产量、收获指数和水分利用效率分别增加了14.1%、10.5%、8.2%、10.4%、17.5%和20.4%。这说明返青期断根可促进秸秆覆盖条件下冬小麦分蘖成穗,增加花后旗叶光合作用,改善穗部结实特性,提高籽粒产量和水分高效利用。     

超级杂交稻叶片光合特性、光合氮素利用效率和产量对不同施氮量的响应

为探明超级杂交稻叶片光合特性、光合氮素利用效率和产量对不同施氮量的响应特征,以Q优6号（V1）、宜香优2115（V2）为材料,于2019年在贵州省黄平县进行了不同施氮量的田间试验。结果表明,随着施氮量的增加,在孕穗期,最大电子传递速率（J_max）和单位叶面积氮含量（N_area）呈上升趋势,表观光量子效率（AQE）、净光合速率（P_n）和光合氮素利用效率（PNUE）（除N0处理外）呈先升后降趋势,而光补偿点（LCP）和胞间二氧化碳浓度（C_i）表现相反;在抽穗期,气孔导度（G_s）、LCP和N_area呈先升后降趋势,而PNUE呈相反趋势。每穗粒数和实际产量随着施氮量的增加呈先升后降趋势,而有效穗数呈上升趋势,千粒重和结实率呈下降趋势。随着施氮量的增加,在孕穗期,Q优6号的P_n、N_area和AQE呈先升后降趋势、C_i与之相反,宜香优2115的P_n、N_area和AQE呈上升趋势、C_i呈下降趋势;在抽穗期,两个品种的N_area均呈上升趋势,LCP均呈先升后降趋势。此外,随着施氮量的增加,两个品种产量及其构成因子变化趋势一致,千粒重和结实率均呈下降趋势,实际产量呈先升后降趋势。两个品种间,水稻孕穗期的PNUE,抽穗期的P_n、N_area和PNUE,以及千粒重和结实率均为宜香优2115显著高于Q优6号,每穗粒数和实际产量表现相反。在本试验条件下,回归分析结果表明,Q优6号获得最高产量的施氮量为188.13 kg/hm²,最高产量可达13 237.89 kg/hm²;宜香优2115获得最高产量的施氮量为107.16 kg/hm²,最高产量可达10 027.35 kg/hm²。总的来说,在75~225 kg/hm²的施氮量范围内,增施氮肥能促进叶片气孔张开和吸收CO₂参与光合作用,促进CO₂转化成稳定的碳水化合物,同时提高叶片光合速率和光合氮素利用效率,进而实现高产。     

油莎豆幼苗应对盐碱胁迫的光合生理响应机制

对油莎豆幼苗在不同浓度盐胁迫和碱胁迫下的光合生理响应进行研究,揭示其耐盐机制以及抗盐碱能力阈值,为油莎豆在新疆大面积种植及合理划分种植区域提供理论基础。试验选用2种中性盐（NaCl, Na₂SO₄）和2种碱性盐（NaHCO₃ , Na₂CO₃）,分别按2∶1的比例配成相应溶液进行胁迫处理,盐、碱胁迫处理低、中、高浓度分别为 80、160、320 mmol· L^-1和40、80、120 mmol· L^-1,培养于室内光温培养箱中,在出苗15 d后,测量叶绿素含量,光合参数,荧光参数等指标。结果表明：在盐、碱胁迫下随胁迫程度的增加叶绿素a含量（Chl a）、叶绿素b含量（Chl b）、总叶绿素含量（Chl T）、类胡萝卜素含量（Car）、光合速率（P_n）、气孔导度 （G_s）、蒸腾速率（T_r）呈下降趋势,最大荧光（F_m）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、最大光化学效率（F_v/F_m）、光化学猝灭系数（qP）被抑制,非调节性能量耗散（Y(NO)）升高。其中P_n与G_s、T_r、Chl a,呈极显著正相关（P<0.01）,与Car、Chl T、F_m、ΦPSⅡ、qP（P<0.05）成显著正相关,与Y(NO)表现为显著负相关。因此油莎豆在盐、碱胁迫下光合速率下降主要与G_s、T_r、Chl a的降低有关。且油莎豆在盐碱胁迫下可通过降低G_s、T_r、叶片含水量（WC）和提高水分利用效率（WUE）以及启动热耗散机制来维持水分的供给和光合系统的动态平衡。在不同盐成分处理中表现为同浓度下碱胁迫抑制程度均大于盐胁迫。     

聚乙二醇模拟干旱对耐低钾水稻幼苗光合特性的影响

以早籼品种瑰宝8号及其变异后代耐低钾水稻为材料,用20%PEG6000模拟干旱,对幼苗光合特性进行了研究,并对测定指标进行相关性分析。模拟干旱胁迫下,耐低钾水稻幼苗具有相对较高的钾含量、钾素利用效率、生物量、水势、光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度。相关分析表明,水稻幼苗钾含量和钾素利用效率与生物量、光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和水势呈显著正相关。     

吉林省过去47年来水稻品种遗传改良过程中叶片光合指标的变化

 2006-2007年对吉林省1958年至2005年间育成的25个粳稻品种产量特性及叶片光合生理指标进行了比较。结果表明,粳稻品种产量随育成年代呈线性增加。 由1958年的6 671.9 kg/hm2增加至2005年的11 853.2 kg/hm2,平均每年增加110.2 kg/hm2,年增幅为1.65%。收获指数、成熟期和粒叶比随育成年代推延而增加且与产量呈显著正相关。随着品种产量的增加,单叶净光合速率显著增加且与产量呈正相关,光合速率增加主要是由于品种表观叶肉导度随育成年代推延而显著增加所致。同时,胞间CO2浓度/大气CO2浓度比值呈下降趋势,说明现代品种的光合作用存在一定的气孔限制作用。现代品种叶片的蒸腾速率的增幅大于光合速率的增幅,导致水分利用效率下降。因此,在未来水稻品种选育中,筛选高光合种质资源的同时要兼顾品种的水分利用特性。     

营养元素限制对微芒藻Y-002油脂积累的影响

研究1株由海南本地分离的微芒藻(Micractinium pusillum)Y-002,在氮、硫、磷、铁营养限制条件下藻细胞光合效率以及油脂积累的变化情况。结果表明,在氮、硫缺乏条件下,细胞生长减缓、光合效率下降、细胞油脂积累增加。细胞组分分析显示,在氮、硫缺乏条件下,总糖和总蛋白含量下降;油脂含量增加。NaAc能促进细胞光合效率,提高细胞生长速率和油脂积累。在SE缺氮培养时,外加15 mmol/L NaAc比未添加NaAc的培养生物量提高51%,油脂含量提高10倍。     

SGM对玉米发芽率及幼苗抗冷效果的影响

试验以不同浓度的水杨酸(SA)和赤霉素(GA)复配剂(SGM)处理玉米种子,研究SGM对玉米发芽率及幼苗抗冷性的影响。结果表明,在低温(6.5～10℃)条件,SGM处理后能够提高玉米种子的发芽率,最高可达69.63%;叶片脯氨酸含量及SOD、POD、CAT酶的活性也有所增加,增幅最高分别为57.39%、42.62%、25.95%和16.63%,其中SOD>POD>CAT的活性。在低温条件下,SGM能够减缓膜脂过氧化物MDA的积累,降低幅度为2.72%～22.75%,达到了极显著水平,SGM处理可增强玉米幼苗的抗冷性。     

淮北地区氮高效高产型粳稻品种群体生长特征研究

【目的】本研究旨在阐明淮北地区氮高效高产型粳稻品种的群体生长特征。【方法】在各自最适施氮水平下,选用淮北地区氮高效高产型、氮中效高产型和氮高效中产型3类代表性常规粳稻品种,研究不同类型水稻品种产量、茎蘖动态、叶面积及物质生产与积累特征。【结果】拔节前氮高效高产型群体茎蘖数最少,拔节后平缓下降,最终成穗率最高;氮高效高产型水稻品种抽穗期叶面积指数最大,氮低效低产型最小,氮高效高产型水稻品种最大叶面积指数分别比氮中效高产型、氮高效中产型高2.53%、5.58%;有效叶面积率表现为氮高效高产型氮高效中产型氮中效高产型,高效叶面积率表现为氮中效高产型氮高效高产型氮高效中产型;抽穗至成熟阶段,氮中效高产型和氮高效高产型群体光合势差异不显著,但均显著高于氮高效中产型,分别高10.58%和9.86%;氮高效高产型水稻成熟期干物质积累总量略低于氮中效高产型,抽穗至成熟阶段,随着籽粒产量的提高,干物质积累呈递增趋势,干物质积累比例以氮高效高产型最高;收获指数表现为氮高效型品种大于氮中效品种;氮高效高产型品种群体生长率在抽穗前低于氮中效高产型品种,而在抽穗至成熟阶段则显著高于氮中效高产型与氮高效中产型,分别高8.79%、17.46%。【结论】氮高效高产型水稻品种拔节前叶面积指数、干物质积累量和群体生长率均低于氮高效中产型和氮中效高产型;抽穗到成熟期光合势、收获指数、群体生长率、成穗率和干物质积累量及比例最高。     

Effects of supplemental irrigation based on soil moisture levels on photosynthesis,dry matter accumulation,and remobilization in winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars

Two winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars, namely Jimai22 (JM22) and Zhouyuan9369 (ZY9369), were used to study the effects of a new irrigation policy, supplemental irrigation (SI) based on soil moisture levels, photosynthesis, dry matter accumulation, and remobilization from 2009 to 2011 in Northern China. Two SI treatments were designed based on relative soil moisture contents in the 0–140 cm soil layer: (1) the target soil relative water contents were 75% of field capacity (FC) at jointing and 65% of FC at anthesis (W1), 75% and 70% (W2) in 2009–2010, and (2) the target soil relative water contents were 75% at jointing and 75% at anthesis (W1′), 75% and 80% (W2′) in 2010–2011. Rain-fed treatment (W0) was used as control. Results showed that SI significantly improved the biomass, grain yield and water use efficiency (WUE) of both wheat cultivars. The biomass and grain yield of W1 and W1’ treatments were higher than those of others. The net photosynthetic rate, the actual photochemical efficiency of flag leaf, the accumulation of dry matter, and its remobilization from the vegetative parts to the grains after anthesis in W1 and W1’ treatments were significantly higher than in the other treatments. By contrast, the WUE and irrigation efficiency of W2 and W2’ were significantly lower than those of W1 and W1’. Under the experimental conditions, ‘JM22’ showed higher photosynthetic rate in the last stage of grain filling, more spike number per ha, more kernels per spike, higher 1000-kernels weight and eventually higher WUE than ‘ZY9369’.     

干旱胁迫对不同肥水类型小麦旗叶光合特性及产量的影响

为给小麦抗旱育种和节水高产栽培提供理论和技术支持,在防雨旱棚池栽条件下研究了干旱胁迫对6个不同肥水类型小麦品种旗叶光合特性和产量的影响。结果表明,干旱胁迫条件下,小麦开花后旗叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔限制值和单叶水分利用效率均呈下降趋势,而胞间CO₂浓度有所升高。其中,水浇地品种烟农21、烟农24和济麦22净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔限制值和单叶水分利用效率较低且下降幅度大,而旱地品种青麦6号、济旱5034和鲁麦21的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔限制值和单叶水分利用效率较高且下降较为缓慢,而胞间CO₂浓度较低。青麦6号具有较高的抗旱指数,在干旱胁迫条件下能够保持较好的叶片结构和功能状况,是其获得高产的重要原因。     

调亏灌溉对冬小麦光合生理特性的影响及其优化农艺技术组合

在移动式防雨棚条件下．采用子母盆栽土培法和池栽微区试验相结合的方法，以冬小麦品种93中6为试验材料进行了调亏灌溉（Regulated deficit irrigation，RDI）试验研究，旨在了解调亏灌溉对小麦不同生育阶段生长动态、蒸腾速率（Tr）、光合速率（Pn）、光合产物积累与分配以及最终籽粒产量和水分利用效率（WUE）的影响，寻求适宜的调亏生育阶段（时期）和调节亏水度，为建立冬小麦RDI模式及其配套优化农艺方案提供理论依据。结果表明，适时适度的水分调亏显著抑制Tr，而Pn下降不明显；复水后Pn又具有超补偿效应，光合产物具有起补偿积累，且有利于向籽粒运转与分配;抑制营养生长，促进生殖生长。冬小麦调亏灌溉的适宜时段为三叶～返青，调亏度为40％FC（Field water capacity，FC）～60％FC，历时约55d；平均比对照增产0．88％～8．25％，节水12．80％～18755％，水分利用效率提高15．96％～32．98％。通过三因子正交旋转组合设计综合分析试验资料，分别建立了经济产量（Y）及水分利用效率（WUE）的数学模型。对模型的解析结果表明，当实施RDI时，可适当提高作物群体指标，并与施肥等其它农艺技术相结合，可以补偿RDI的负面效应。对所建数学模型进行目标联合仿真寻优，获得不同决策目标下RDI与农艺技术结合的优化方案。     

春化及光周期基因的等位变异及其对冬小麦光合及产量性状的影响

为了解春化及光周期基因对小麦光合及产量性状的影响,在抗旱棚中对冬麦区广泛种植的58个冬小麦品种进行水分胁迫和正常灌水处理,在灌浆期调查其光合性状,收获后调查其产量性状,并利用分子标记检测其春化及光周期基因的等位变异,进而分析在正常灌水和水分胁迫下春化及光周期基因的等位变异对光合及产量性状的影响。结果表明,供试材料中春化基因Vrn-B1和Vrn-D1位点的出现频率分别为8.62%和43.10%,未检测到春化基因Vrn-A1位点;光周期非敏感型位点Ppd-D1a的出现频率为91.38%。充分灌水条件下,含有vrn-D1位点的品种的净光合速率、蒸腾速率及单株生物量均较含有其显性位点的品种高,而在水分胁迫下,含有vrn-D1位点的品种仍能维持较高胞间CO2浓度、单株生物量及单株籽粒产量,表明该基因型可能更适应干旱环境。综上所述,春化及光周期基因对光合及产量性状有一定影响,携带vrn-D1位点的品种具有高且稳定的光合能力及产量水平,在小麦高光效育种中应注意利用。