连续施用生物炭对花生不同生育时期叶绿素荧光特性的影响

【目的】通过测定花生不同生育时期功能叶片的叶绿素荧光特性,探讨连续9年施用不同用量生物炭对花生叶片光系统Ⅱ的电子传递、光能吸收和氧化还原性能影响规律,同时观测叶片放氧复合体（OEC）受损程度变化趋势,为指导花生施肥提供理论支撑。【方法】于2011年建立的田间定位试验,设3个处理：CK（不施肥）;C15（生物炭225 kg·hm^-2）;C50（生物炭750 kg·hm^-2）。2019年分别采集不同生育时期花生功能叶,利用M-PEA-2仪器测定暗处理后的叶片光合指标。 【结果】通过分析不同生育时期花生功能叶叶绿素荧光参数发现,连续施用不同用量生物炭对快速叶绿素荧光动力学曲线（OJIP曲线）有显著影响。C15处理的K点的相对可变荧光强度差（ΔV_T）在花生苗期和开花下针期分别为-0.002和-0.020,在结荚期和成熟期分别为-0.024和-0.053,与CK处理相比花生各生育时期功能叶K点的相对可变荧光强度显著降低;随着生物炭用量的增加,开花下针期与成熟期K点降低幅度有不同程度增大。花生功能叶叶绿素荧光参数在开花下针期和成熟期对生物炭的连续施用有积极响应,其具体表现为：在开花下针期,与CK处理相比C15处理的J点相对可变荧光强度（V_J）降低23.9%,初级醌受体（Q_A）被还原速率（M_O）降低32.1%,捕获的激电子将电子传递到电子传递链中Q_A下游的其他电子受体的速率（Ψ_O）增加25.0%,以吸收光能为基础的光化学性能指数（PI_ABS）增加154.6%。缓解了花生功能叶片的放氧复合体（OEC）受损程度,提高电子由初级醌受体（Q_A）向电子传递链下游的其他电子受体传递的能力,随着生物炭用量的增加,效果越明显。在成熟期,施用不同量生物炭对花生叶片叶绿素荧光特性指标的影响与开花下针期基本一致,具体表现为：C15处理较CK处理J点相对可变荧光强度（V_J）和初级醌受体（Q_A）被还原速率（M_O）显著降低,分别减少12.5%和16.0%,捕获的激电子将电子传递到电子传递链中Q_A下游的其他电子受体的速率（Ψ_O）增加7.8%,以吸收光能为基础的光化学性能指数（PI_ABS）增加73.7%;C50处理与CK处理相比J点相对可变荧光强度（V_J）减少13.2%,初级醌受体（Q_A）被还原速率（M_O）减少19.4%,捕获的激电子将电子传递到电子传递链中Q_A游的其他电子受体的速率（Ψ_O）增加8.2%,以吸收光能为基础的光化学性能指数（PI_ABS）增加79.7%。【结论】连续施用生物炭能显著提高花生功能叶片在开花下针期和成熟期光系统Ⅱ电子传递效率,缓解OEC损伤程度,从而提高花生功能叶的光合性能。     

褪黑素引发对干旱胁迫下黄瓜幼苗生理特性的影响

研究褪黑素(MT)种子引发对干旱胁迫下黄瓜幼苗生长的影响,以期为MT作为黄瓜种子引发剂或包衣剂物料筛选提供理论依据。以‘津研4号’为试验材料,用50、100、150 μmol/L MT对种子进行6、12、15 h引发处理,以未引发种子为对照,设置50%田间持水量的干旱胁迫,采用基质盆栽,探究MT引发对干旱胁迫下黄瓜幼苗生长的影响。结果表明,50~100 μmol/L的MT引发15 h时对黄瓜幼苗耐旱性增强有显著作用,其中50 μmol/L时提高幼苗的光合速率达85.5%,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性增幅分别为5.1%、42.4%、38.8%,根系活力提高154.0%,说明适宜浓度的MT引发可以通过增强幼苗的抗氧化酶活性及根系活力来提高黄瓜幼苗的耐旱性。     

生物质内源矿物对热解过程及生物炭稳定性的影响

选用花生壳和牛粪两种富碳生物质,通过酸洗去矿和外加典型矿物的方法,在热重分析仪中模拟热解过程,探讨矿物对热解行为的催化效应;通过元素分析计算碳保留;通过K_2Cr_2O_7化学氧化以及拉曼光谱考察矿物对生物炭稳定性的影响。结果表明:内源矿物对生物质热解中的分解温度有显著催化效应,将碳骨架的主体分解温度从250~400℃降低到200~350℃;花生壳中典型矿物为KCl,牛粪中为CaCl_2;矿物CaCl_2对牛粪的分解催化效应比KCl对花生壳的催化效应更显著。生物质去矿后,热解过程中碳保留率并未发生显著变化,但生物炭产物中碳稳定性提高。K_2Cr_2O_7氧化实验表明,去矿花生壳和去矿牛粪制备的生物炭碳稳定性比原始生物质制备的生物炭分别增加了52.7%和30.6%;通过拉曼光谱观察碳结构,发现生物质去矿后制备的生物炭有序化增强(ID/IG减小),说明矿物质使生物炭更易产生晶格缺陷,对产物稳定性有负面作用。因此,生物质内源矿物的存在,在热解时催化碳分解,使得生物炭碳结构更无序化,降低产物稳定性,但对过程中碳保留率的影响不显著。