大田淹水对夏玉米光合特性的影响

选用登海605和郑单958为试验材料,在大田条件下设置淹水时期(三叶期、拔节期、花后10 d)和淹水持续时间(淹水3 d和6 d)处理研究淹水对夏玉米光合特性的影响。结果表明,淹水胁迫后叶面积指数和叶绿素含量显著下降,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)显著降低,三叶期淹水6 d对其影响最显著,开花期郑单958和登海605功能叶片的Pn、Gs、Ci较对照的分别下降21.24%、33.65%、16.49%和24.50%、32.31%、10.99%。淹水后叶片的Fv/Fm、Fm/Fo、ΦPSII显著下降,三叶期淹水6 d后影响最显著,登海605和郑单958分别下降16.86%、17.12%、11.67%和13.58%、21.40%、22.52%,这是导致夏玉米产量显著下降的主要光合生理机制,三叶期淹水6 d产量降幅最大,登海605和郑单958较对照分别下降41.51%和40.96%。三叶期淹水造成的影响最大,拔节期淹水次之,开花后10 d淹水造成的影响较小,其影响随淹水持续时间的延长而加剧。     

夏玉米超高产群体光合特性的研究

对夏玉米中熟品种超高产群体光合特性的研究结果表明,超高产群体叶面积发展动态为花前块,花后稳,蜡熟期衰减缓;光合势总量适度,经济产量形成期的阶段光合势高;群体光合速度高而稳;群体呼吸占群体光合的比率较低;净同化率与群体叶面乘积高;总干物质各界量大,干物质生产率高,尤其生育后期干物质生产量大、生产率高是夏玉米超高产群体光合的重要特性之一。实现 玉米产量水平１３５００ｋｇ／ｈｍ＾２;适宜密度为７５００株     

土壤干旱条件下外源锌、锰对夏玉米光合特性的影响

干旱条件下光合性能的降低是限制植株生长的主要生理因素之一.邵嘉鸣等[1]的研究表明,随供水量的减少,玉米生长、蒸腾速率、光合速率均降低.微量元素锌和锰在作物的生长发育,特别是光合作用过程中起着重要作用[2～6].植物对锌、锰的吸收以及土壤对植物锌、锰的供应,在很大程度上取决于土壤环境,特别是土壤水分状况.在不同的水分状况下,土壤中锌、锰的存在状态受到很大的影响,其生物有效性也随之发生改变.高柳青等[7]研究发现,对于高pH,固锌、固锰能力较强,释放养分能力较弱的土壤,适当施用锌、锰肥(2～8 mg ZnSO4/kg土,5～30 mg MnSO4/kg土)可显著提高作物根系活力,促进了养分吸收,增强根系对养分的活化作用.     

花期前后干旱胁迫对复水后夏玉米光合特性与产量的影响

花期前后干旱是影响黄淮海地区夏玉米产量下降的重要因素之一。于2020—2021年开展池栽控制性试验,以中科玉505为试验材料,在开花前后28 d内设置4个水分梯度,包括100%作物蒸散量ETC (CK)、70%ETC (干旱胁迫WD1)、40%ETC (WD2)和0 ETC (WD3),研究花期前后干旱胁迫对夏玉米复水后的光合特性、干物质积累与分配以及产量的影响。结果表明:干旱胁迫处理复水后夏玉米光合性能没有恢复,表现为叶片SPAD值、净光合速率和群体叶面积指数、光合势、净同化速率低于对照,植株干物质积累因此受阻,导致籽粒库容能力下降。干旱胁迫处理使开花吐丝间隔期延长1～3 d,籽粒败育率增加,行粒数和百粒重降低,尤其是WD3的败育率在2020—2021年分别显著增加220.71%和100.73%,WD1、WD2和WD3的产量在2020—2021年分别减产14.52%、36.69%、39.83%和19.62%、45.18%、54.42%。综上所述,花期前后干旱胁迫在复水后,玉米的光合性能仍受到抑制,进而影响光合同化物的积累与分配,最终导致库容量和产量显著下降。     

高湿和干旱对夏玉米灌浆期叶片光合特性的影响

针对土壤高湿和干旱影响夏玉米籽粒灌浆并对其造成减产的灾害问题,为了揭示其致灾的生理机制,2016年在夏玉米生长季通过人工控制土壤水分,笔者设计了土壤高湿、干旱和对照3种处理,在玉米灌浆期测定叶片的光合特性日变化、光饱和点和光补偿点、夜间叶片暗呼吸等。结果表明:对照玉米叶片的净光合速率日变化曲线呈双峰型,即"M"型,而高湿处理被弱化为单峰型,干旱处理全天持续走低。气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的日变化规律一致,呈显著正相关;胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)的日变化曲线呈反向变化,呈显著负相关。高湿处理的叶片暗呼吸比对照提高0.5800~0.7767μmol CO2/(m2·s),干旱处理比对照降低0.1767~0.4933μmol CO2/(m2·s),可能因为土壤高湿情况下,玉米叶片等绿色器官呼吸作用强,导致果穗籽粒养分积累少进而造成减产;分析光饱和点和光补偿点发现,高湿处理光合作用有效利用光强的区间拉大,干旱胁迫下,光合作用有效利用光强的区间缩小,这可能是玉米灌浆期干旱造成减产的主要生理原因。     

夏玉米光合特性对氮素用量的反应

随氮素用量增加,植株下位叶、穗位叶和上位叶的光合速率（P_n）、叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（Pro）、Hill反应活性、Ca²⁺-ATPase活性、Mg²⁺-ATPase活性和PEPCase活性均不断增大。植株不同叶位Pn和Pro随生长进程均不断下降;不同叶位Chl的变化动态表现为下位叶在各测定时期之间差异较小、穗位叶和上位叶为单峰曲线。Hill反应活力、Ca²⁺-ATPase活性和Mg²⁺-ATPase活性的变化规律不同,随生长进程表现不断下降、单峰曲线和双峰曲线等不同形式。各叶位PEPCase活性均表现单峰曲线型变化。随氮素用量增加,叶源量、生物产量和籽粒产量不断增加。适量施氮具有全面改善玉米光合效率和内在生理、生化过程的作用。Ca²⁺-ATPase活性是影响光反应活力的重要因素;在叶片生长前中期,P_n受到PEPCase的影响较小,主要受到光反应活力和暗反应效率的调控。可采用叶源量作为玉米单株生产力的参考诊断指标。     

本田期连续遮荫对不同叶色水稻品种光合特性的影响

光是作物光合作用的能源。Lenk·D等(1980)分别对早稻移栽到穗期、穗分化到花期,花期到成熟进行遮光研究后,认为都会降低每穗结实率、千粒重和稻谷产量,提高穗的不育性。Dossou—Yovos(1980)用变异体“3G”和“34A”与Cigaon进行遮阴比较,认为遮阴可以改变叶片对地面所成的角度。但这些品种的叶长、叶宽和叶面积等级都不因遮阴而改变。然而,这些研究仅限于较短时间遮光对产量及形态的影响。     

长期定位施肥对夏玉米光合性状及产量的影响

基于 30年的长期定位试验, 研究了长期定位施肥对夏玉米光合性状及产量的影响。研究结果表明：随着施肥量的增加,玉米穗位叶叶绿素含量,光合速率,干物质积累量都显著提高。有机肥与氮肥配施的处理与偏施氮肥的处理相比,各项指标提高最为显著。长期不施肥,玉米的穗粒数最低偏施氮肥可以提高穗粒数,但与对照差异不显著,有机肥与氮肥配施可以显著提高小麦的穗粒数,产量较高,高有机肥与高氮肥配施的处理产量最高。     

大田遮阴对夏玉米光合特性和叶黄素循环的影响

以郑单958和振杰2号为试验材料,大田条件下设置花粒期遮阴(S1)、穗期遮阴(S2)、全生育期遮阴(S3) 3个处理,遮光度为60%,以自然光照为对照,研究遮阴对夏玉米光合特性和叶黄素循环的影响。结果表明,遮阴后夏玉米产量显著降低,且遮阴时期对产量的影响表现为S3>S1>S2,郑单958和振杰2号的S3分别减产96.87%和90.78%。遮阴后叶片的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶绿体色素含量显著降低,胞间CO₂浓度(C_i)较同期对照先降低后升高,即叶片光合作用的降低受到气孔与非气孔因素双重影响,2个供试品种变化一致。遮阴期间光合电子传递量子效率(Ф_PSII)降低,原初光能转换效率(F_v/F_m)和非光化学猝灭(NPQ)显著升高,叶黄素循环库(A+Z+V)和脱环化状态(A+Z)/(A+Z+V)升高,即在长期遮阴条件下叶片捕获的光能分配发生了变化,光合电子传递的能量占吸收光能的比例降低,叶黄素循环的启动辅助过剩光能的热耗散。遮阴结束初期(A+Z)/(A+Z+V)和NPQ迅速升高,说明光恢复初期叶片对弱光适应后的自然光照比较敏感,叶黄素循环增强抑制强光对光合机构的破坏。     

遮光对杂交水稻组合生育后期光合特性和产量的影响

对6个光敏感性不同的杂交稻组合在遮光处理条件下的光合特性及其对逆境的适应机理进行了研究。结果表明,在田间通过抽穗期遮光处理(80%遮光率) 15 d,及恢复自然光照15 d后,水稻的产量显著降低;水稻剑叶叶绿素含量增加,恢复生长15 d后,并未恢复到正常水平;弱光降低功能叶片的净光合速率,减少光合产物向籽粒的运输,增加MDA含量和叶面积指数,而SOD活性变化不一。杂交水稻适应弱光环境的能力是由自身因素决定的,组合之间存在很大差异。弱光胁迫下剑叶能保持较高的净光合速率、量子效率、叶绿素含量以及较低的MDA含量、SOD活性,是耐弱光水稻品种的生理基础。     

花后遮阴对小麦旗叶光合特性及籽粒产量和品质的影响

为阐明麦田遮阴对小麦旗叶光合特性与产量品质的影响,2008—2009年在大田生产条件下,于小麦开花后设置不同程度的遮阴处理,分析了对旗叶光合参数及籽粒产量和主要品质性状的影响。结果表明,遮阴使不育小穗增加,穗粒重和千粒重降低,导致明显减产,遮阴20%、50%和80%处理分别比对照产量降低27.6%、49.0%和60.2%。遮阴后小麦旗叶的叶绿素a和叶绿素b的含量均增加,但叶绿素a/b的比值降低;遮阴使旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著降低,但胞间CO2浓度有所增加。净光合速率受影响程度的时间排序为灌浆初期灌浆中期灌浆后期。遮阴使小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、谷蛋白和醇溶蛋白含量以及谷蛋白/醇溶蛋白的比值都显著提高(P0.05),其中谷蛋白/醇溶蛋白比值增加说明小麦开花后遮阴对谷蛋白的影响强度大于对醇溶蛋白的影响。遮阴虽然导致产量明显降低,但提高了面团延展性、形成时间、稳定时间和面团吸水率等面团流变学特性,由此可见小麦籽粒形成期光照强弱的巨大差异,导致在淀粉与蛋白合成过程中量比关系发生紊乱,进而引起不同光照下产量与品质的显著不同。     

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。     

遮光对谷子光合性能及快速叶绿素荧光动力学特征的影响

为探讨弱光胁迫下谷子光合生理响应,以衡谷13号为材料,在幼苗期设置7种不同遮光处理（遮光0、10%、20%、30%、40%、50%、70%）,在拔节期和灌浆期测定叶绿素含量、叶面积、净光合速率、产量和快速叶绿素荧光动力学参数的变化。结果表明,谷子叶绿素含量、叶面积、净光合速率、产量在遮光率高于20%时开始下降。荧光参数暗适应后初始荧光（F_o）、最大荧光（F_m）和可变荧光（F_v）在遮光后增大,PSⅡ反应中心最大光能转换率（F_v/F_m）、PSⅡ反应中心潜在活性（F_v/F_o）、光合性能指数（Pi_Abs）先随着遮光率的增大逐渐上升,遮光率为30%时达到最高,之后下降,遮光率为70%时低于对照。非光化学淬灭系数（NPQ_Lss）随着遮光程度的增大逐渐降低。     

半干旱区沟垄集雨对玉米光合特性及产量的影响

在中国西北黄土高原半干旱区, 沟垄集雨种植(RFPRH)系统被逐步推行, 以改善农田水分状况, 提高作物水分利用效率(WUE), 达到高产稳产的目的。为了探索该种植方式的适宜降雨量, 在人工模拟不同降雨量下, 以传统平作为对照, 研究了沟垄集雨种植对夏玉米土壤水分含量、功能叶片的光合参数、荧光参数和叶绿素相对含量(SPAD)以及籽粒产量的影响。结果表明, 在230 mm和340 mm降雨量下, 集雨处理的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PS II最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PS II的潜在活性(F_v/F_o)和光化学猝灭系数(qP)均较对照显著增加; 叶绿素相对含量(SPAD)分别提高17.7%和13.9%, 叶片瞬时水分利用效率提高26.9%和10.1%, 籽粒产量增加75.4%和36.7%。在440 mm降雨量条件下, 集雨处理的F_m、F_v/F_m、F_v/F_o、qP和SPAD值在拔节期显著增加, G_s在抽雄期显著增加, P_n在抽雄期和孕穗期显著下降, 水分利用效率在全生育期比对照平均低13.2%, 其他各生育时期光合生理特性及籽粒产量与对照相比差异不明显。说明沟垄集雨种植在偏旱的年份, 可显著提高玉米光合效率和叶片水分利用效率, 其全生育期适宜雨量上限可能是440 mm。     

光氧化和遮荫条件下水稻的光合生理特性的品种差异

用简易的人工光氧化和遮荫条件对35个水稻种质进行筛选，鉴定出既耐光氧化又耐荫等4种品种类型，并用耐光氧化又耐荫的品种武育粳3号和对光氧化和遮荫均敏感的品种香粕进行光合特性测定.结果表明，以香粕为对照，在光氧化条件下，武育粳3号的PS Ⅱ光化学效率和光合酶Rubisco活性较稳定，C4光合酶PEP活性诱导增加，因而光合抑     

不同土壤目标含水量对夏玉米光合性能及产量的影响

利用防雨设施研究了不同土壤目标含水量对夏玉米光合性能及产量的影响,结果表明,土壤水分含量与产量密切相关,夏玉米产量形成的土壤水分临界值为田间持水量的４５％左右,最佳产量形成的土壤水分临界值为８０％,５０％左右是夏玉米出苗的土壤水分临界值,７０％左右是最佳出苗率的土壤水分临界值,土壤干旱及过湿均使光合面积,光合势,干物质积累强度及光合速率下降,导致大幅度减产,夏玉米不同生育阶段对水分的需求量有别,有     

玉/豆套作荫蔽对大豆光合特性与产量的影响

在“玉/豆”套作模式下研究了不同株型玉米遮荫对大豆光合特性与产量效益的影响。结果表明,不同株型玉米下大豆生长的温、湿度和透光率是导致大豆叶片形态和光合特性在四叶期后出现差异的直接原因。田间光照不足导致大豆叶面积指数增加,比叶重减小,光合速率和叶绿素a/b值降低,且荫蔽越严重,光合能力越弱,产量越低。玉米收获后,大豆前期遭受的光合抑制得到缓解,光合生产逐渐恢复,恢复能力最强的为紧凑型玉米下的大豆,其生育后期的光合能力已接近单作大豆。初花期组织切片观察发现,随着荫蔽程度的加重,大豆叶片变薄,表皮细胞体积变大,角质层变薄,栅栏组织和海绵组织分化不明显,细胞间隙增大。总之,与紧凑型玉米套作,可减缓大豆生长过程中的弱光胁迫,保证全年高产、高效。