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1.
在地球化学元素循环中,氮素是最重要、最活跃的营养元素之一。农田生态系统中的氮素很大程度上决定农作物的产量和品质。然而,在全球气候变化背景下,随着大气CO2浓度和温度升高,作物-土壤氮循环的变化可能显著影响农田生态系统中的作物生产。因此,研究作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高的响应,能够为科学合理地预测未来气候条件下,农田生态系统中作物的氮素需求,以及保障农作物产量的稳定供应提供理论依据,对于全面认识全球气候变化背景下的农田生态系统氮素循环过程及土壤可持续利用具有重要意义。本文综述了大气CO2和温度升高对作物氮素吸收和分配,以及与氮有效性密切相关的土壤氮转化的影响,并系统总结了二者对作物-土壤氮循环过程产生的交互作用。总结以往研究发现,在大气CO2浓度升高条件下,作物的蒸腾作用减弱,但光合作用增强,生物量加大,根系分支和根表面积增加,豆科作物的根瘤固氮能力提高,因此整体上促进作物对氮的吸收,并且增加作物向籽粒中分配氮的比例,但作物的平均氮浓度降低。此外,高CO2浓度提高了土壤酶活性,增强了土壤有机氮矿化作用、硝化及反硝化作用,加速了土壤氮转化。升温和CO2浓度升高对作物-土壤氮循环产生正向或负向的交互作用,主要表现在:高温和高CO2浓度对作物的生物量、光合作用、地下部氮分配、根系分支以及根表面积具有协同促进作用,升高温度减轻了高CO2浓度对作物蒸腾作用和作物氮浓度的抑制作用。然而,升温抑制了高CO2浓度对作物向籽粒中氮分配、氮吸收以及产量的促进作用;升温虽然能进一步增强高CO2浓度对土壤酶活性和有机氮矿化的促进作用,但是对于土壤硝化和反硝化作用,二者的交互作用以及相关的分子机制尚不明确。大气CO2升高和温度升高对土壤微生物,以及微生物与作物之间的耦合关系的研究比较薄弱,特别是由微生物主导的氮循环过程及其对全球气候变化的反馈机制是未来研究的重点。本文提出利用16S rRNA、DGGE、T-RFLP、qPCR、RT-PCR技术、蛋白组学以及稳定性同位素探针原位研究技术,可以将复杂环境中微生物物种组成及其生理功能进行耦合分析,揭示大气CO2浓度与温度对作物-土壤氮循环过程的交互作用机理,增强对气候变化下农田生态系统氮素循环响应的预测能力,为农田生态系统有效地适应气候变化提供科学的理论依据。 相似文献
2.
[目的]丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,简称AM真菌)是自然界分布最广泛的一类菌根真菌,能够与大部分维管植物的根系形成共生关系.其在依靠共生网络维系自身生长的同时,也能为植物提供大量所需养分、水分,从而间接影响植物的生长.因此,探究在施加外源有机磷的条件下,丛枝菌根真菌对油茶(Camellia oleifera Abel.)幼苗生长和光合作用的影响,为油茶的合理施肥和菌根技术应用提供理论依据.[方法]以1年生油茶实生苗为研究对象,采用盆栽试验和室内分析相结合的方法,通过施加有机磷和接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae),测定油茶幼苗的生长指标、叶绿素含量、光合特性和叶绿素荧光参数.[结果]①在8月和12月2个收获期,油茶根系中AM真菌侵染率为33.33%~67.00%;②施加有机磷对未接种AM真菌油茶幼苗的地上部、地下部干质量无显著影响,而对菌根化油茶幼苗的生长有促进作用;③接种AM真菌和施有机磷(AP)油茶的地上部干质量、地下部干质量与对照组相比分别提高了78.56%、69.99%、45.23%、29.77%;与对照相比,接种AM真菌和施加有机磷可以提高2个收获期(8月、12月)油茶的叶绿素a含量(32.69%、44.73%)、叶绿素b含量(3.26%、66.67%)、类胡萝卜素含量(156.01%、6.67%)、净光合速率(41.87%、39.62%)、PSII原初光能转化效率Fv/Fm(54.5%、46.15%)、PSⅡ实际光合效率ΦPSⅡ(9.38%、65%)、非光化学猝灭系数qN(27.27%、44.73%),从而提升了油茶幼苗光合作用能力,有利于植物的生长.[结论]在土壤灭菌的条件下,施加有机磷对未菌根化油茶的各项生长指标无显著影响,表明油茶植株本身难以直接吸收外源有机磷;在有机磷和AM真菌配施下,促进了油茶生长,提高了叶片叶绿素含量,增强了植物光合作用.研究结果为集约化经营油茶土壤中有机磷高效利用的微生物途径提供了理论依据. 相似文献
3.
机械化收获能够提高大面积种植绿豆的工作效率,因此生产上亟需解决绿豆成熟期不一致且收获时叶片未完全脱落等问题.乙烯利能够促进农作物的成熟,增加产量,加速离层形成,导致器官脱落.本试验以白绿9号为试验材料,2017年和2018年分别在收获前15 d、12 d、9 d和6d喷施清水(CK)和0.20%、0.35%、0.50%浓度的乙烯利,并测量产量及主要形状,以筛选出使绿豆脱叶效果最好且不影响产量的时期和浓度.两年的试验结果显示,收获前15 d增产效果好于其他时期,喷施0.20%乙烯利增产效果好于其他浓度;各处理的叶片数、叶绿素含量均比CK少,各处理株高与CK间差异不显著,收获前15 d喷施0.20%浓度的乙烯利对单株荚数影响最小.综合两年试验结果且考虑到经济成本,叶面喷施乙烯利的方法适用于促进绿豆落叶,最佳的喷施时期是收获前15 d,最佳的喷施浓度为0.20%. 相似文献
4.
5.
沙冬青是亚洲荒漠唯一的常绿阔叶灌木,由于分布范围狭小、人为调查困难、资源分布不清,加上人类活动的破坏,其数量正在不断减少。快速、准确识别其生长状况、种群动态对进一步研究沙冬青种群分布及生长监测具有重要意义。采用便携式地物光谱仪测定不同龄级沙冬青反射光谱,利用马氏距离法对其原始光谱、一二阶微分谱特征差异波段选取分析;将冠层原始及其微分光谱与叶片叶绿素含量进行分析。通过其相关性的大小理解沙冬青的生长状况与叶绿素含量间的关系。结果表明:1)不同龄级沙冬青原始光谱曲线趋势较接近,符合植被光谱特征的规律性,幼龄沙冬青反射率差异较明显;不同龄级微分光谱曲线基本一致,幼龄峰值起伏变化显著,极大峰值位于719 nm处,主要受幼龄沙冬青长势的影响;2)通过分析得出马氏距离法对不同龄级沙冬青光谱差异显著波段的选择具有显著性,且所选择波段均为光谱特征波段;3)冠层光谱与叶绿素相关性分析得出不同龄级与叶绿素的敏感波长均为<740 nm的可见光波长范围内,说明可见光波段属于沙冬青叶绿素光谱反应的敏感波;与原始光谱相比,经过导数处理的微分光谱与叶片叶绿素的相关性更高,且相关性大的波段数明显增加。 相似文献
6.
以4个种源(BLG、XS、LJD、JB)的蒙古莸种子培育出的实生苗为试材,对其进行不同温度的处理(3、7、11、15℃),探究不同低温胁迫条件下各种源蒙古莸在不同光强度下叶绿素荧光参数变化规律,旨在阐明其对光照环境条件变化的适应。结果表明:低温胁迫导致其PSⅡ反应中心功能下降,更易失活,对光合器官造成伤害;蒙古莸主要通过降低电子传递速率(ETR)并降低实际光化学效率(Yield)的方式降低光能捕捉效率,减少过剩光能的积累,并以此减弱光抑制带来的伤害;低温胁迫后对光破坏防御能力最差的是LJD种源。 相似文献
7.
为探明除草剂‘苯磺隆’对不同谷子品种叶片光合特性的影响,以9个谷子品种为供试材料,10%‘苯磺隆’可湿性粉剂为供试药剂,分别设置112.5(T1),225.0(T2,推荐用量)和450.0 g/hm2(T3)3个用量,以等量清水作为对照(CK),处理21 d后,测定谷子倒2叶的光合荧光参数。结果表明:1)T1处理未对供试谷子品种的光合系统造成显著影响。2)T2处理下,‘张杂谷10号’、‘张杂谷13号’、‘黄金谷’和‘龙谷39号’的净光合速率(Pn)与CK相比差异不显著;‘锦谷5号’、‘晋谷21号’、‘中谷9号’、‘豫谷18号’和‘冀谷35号’的Pn分别降低50.64%、60.91%、43.74%、49.62%和54.82%。3)T3处理下,‘张杂谷13号’和‘龙谷39号’的光合荧光参数与CK无显著差异。‘豫谷18号’和‘晋谷21号’的非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)分别高出CK 129.17%和60.87%。‘锦谷5号’、‘黄金谷’和‘张杂谷10号’的调节性能量耗散的量子产量(Y(NPQ))分别升高13.73%、10.00%和12.28%。‘晋谷21号’和‘中谷9号’的非光化学反应耗散的份额(Ex)分别高出CK 48.39%和113.33%。而PSII实际光合效率(Y(II))、绝对电子传递速率(ETR(II))、光化学淬灭系数(qP)、吸收光能用于光化学反应的份额(P)和Pn显著低于CK。‘冀谷35号’和‘龙谷39号’的PSI由于供体限制引起的非光化学能量耗散的量子产量(Y(ND))均高出CK 300.00%,‘晋谷21号’的PSI的实际光合效率(Y(I))和PSI的相对电子传递速率(ETR(I))分别比CK降低45.95%和45.26%,‘黄金谷’的Y(I)和ETR(I)分别比CK降低43.59%和43.13%。4)综上所述,T1处理对所有供试品种的光合系统影响较小。T2处理,所有供试品种均可通过热耗散消耗多余的激发能。T3处理,‘张杂谷13号’和‘龙谷39号’的光合系统基本正常;‘晋谷21号’和‘豫谷18号’的光合系统受损伤较严重;其余品种虽然受损伤相对较轻,但叶片的光合色素含量降低,电子传递受阻,能量分配失衡,影响谷子叶片的光合速率。 相似文献
8.
以乌桕无性系盆栽苗为试验材料,采用盆栽控水法,通过设置4个水分胁迫处理,其土壤含水量分别为田间最大持水量的80%(对照组)、65%(轻度胁迫)、50%(中度胁迫)和35%(重度胁迫),探讨了土壤水分胁迫对乌桕秋叶生理指标及观赏效果的影响.结果 表明:叶变色过程中,不同处理的叶绿素质量分数均逐渐减少,而花色素苷质量分数大幅升高,类胡萝卜紊升高后下降.与此同时,可溶性糖质量分数呈上下波动变化,色度值L*和b *值总体升高后下降,而a*随叶色变红而变大,并与花色素苷呈极显著正相关(P<0.01).中度和重度胁迫的叶绿素降解量和花色素苷合成量最多,均与对照有显著差异(P<0.05),但中度胁迫下的花色素苷积累更早,并且色度值L*和a*值均最高.在乌桕秋季叶色变化过程中,中度和重度胁迫都能在一定程度上使叶色变化时间提前,中度胁迫下观赏期更长,生长受影响有限且叶色更红艳亮丽,视觉观赏效果好. 相似文献
9.
利用Photosynq MultiseQ多功能植物测量仪测定塔克拉玛干沙漠腹地3种主要防护林植物头状沙拐枣、多枝柽柳和梭梭的叶绿素荧光参数日变化,探讨其与环境因子的关系,以揭示3种植物对极端环境的适应策略,为沙漠公路防护林的管护提供理论依据。结果表明:1)3种土壤都呈碱性;0~30 cm土层中的电导率(EC)远高于30 cm以下的土层。1 m内梭梭土层中的含水量高于多枝柽柳高于头状沙拐枣。2)3种植物的光合有效辐射(PAR)、叶片温度和线性电子传递(LEF)及植物周围的大气温度日变化均先升后降,且都在14:00达到最高;而大气湿度、实际光化学效率Y(II)日变化均呈‘V’型。3)PAR基本上与3种植物的LEF、非光化学淬灭系数(NPQ)、调节性能量耗散量子产量Y(NPQ)、非调节性能量耗散量子产量Y(NO)呈显著正相关,与实际光化学效率Y(II)呈显著负相关;3种植物的Y(II)与Y(NPQ)、Y(NO) 均呈极显著负相关。3种植物的LEF、Y(II)、Y(NPQ)的日均值差异不显著,但梭梭与多枝柽柳的NPQ和Y(NO)日均值差异显著。4)在3种植物的叶绿素荧光参数中,梭梭和头状沙拐枣的LEF、NPQ和Y(II)要高于多枝柽柳;而多枝柽柳的Y(NO)要显著高于头状沙拐枣和梭梭。因此,高温和高光均对3种植物造成了不同程度的影响,通过主成分分析表明,3种植物的抗逆性强弱顺序分别为梭梭>头状沙拐枣>多枝柽柳。 相似文献
10.
微润灌溉下施氮浓度对小白菜生长的影响 总被引:2,自引:0,他引:2
为探究微润灌水肥一体化条件下适合大棚小白菜生长的施氮浓度,试验设置在1.5 m压力水头下4个施氮水平0(CK)、200 mg/L(T1)、400 mg/L(T2)、600 mg/L(T3),每组处理重复3次.对不同处理下土壤含水率、小白菜株高、叶面积、鲜重及肥料增产贡献率进行测定分析,在相同压力水头下筛选适合小白菜生长的施氮浓度.结果表明:在微润管埋深15 cm,间距30 cm,压力水头为1.5 m情况下,施氮可以促进小白菜生长,施氮浓度为400 mg/L小白菜生长情况最好.低浓度施氮水平下,小白菜各生长指标随着施氮浓度升高而升高;而高浓度施氮水平对植株生长有抑制作用.作为一种新型灌溉模式,微润灌溉在大田的推广和应用仍需要不断探索和试验. 相似文献