生育前期淹水对夏玉米冠层结构和光合特性的影响

【目的】本研究旨在探讨大田淹水条件下夏玉米冠层结构和光合特性的变化规律。【方法】供试夏玉米品种为登海605(DH605)和郑单958(ZD958),通过设置3叶期(V3)淹水3 d(V3-3)和6 d(V3-6),拔节期(V6)淹水3 d(V6-3)和6 d(V6-6),以不淹水处理为对照(CK),比较不同淹水时期(V3和V6)和淹水持续时间(3 d和6 d)对夏玉米光合势、叶面积指数、净光合速率、冠层透光率及其半球灰度图像和产量的影响。【结果】淹水后夏玉米叶面积指数显著下降,群体透光率提高,群体光能截获率显著降低。V3淹水后夏玉米穗位层和底层透光率的提高幅度大于V6淹水,且其提高幅度随淹水持续时间的延长而增加。DH605和ZD958的V3-6处理的穗位层透光率较CK分别提高96.0%和70.2%,底层透光率分别提高了68.9%和71.9%。在淹水胁迫条件下夏玉米光合势和叶片净光合速率随淹水持续时间的延长而显著降低,V3淹水后净光合速率和光合势的下降幅度大于V6淹水。DH605和ZD958的V3-6处理在开花期的叶片净光合速率较CK分别下降23.5%和20.3%。DH605的V3-6处理在播种—拔节期、拔节期—大喇叭口期、大喇叭口期—开花期、开花期—乳熟期和乳熟期—成熟期各生育阶段的光合势较CK分别下降68.5%、45.0%、31.6%、25.0%和37.5%,ZD958分别下降62.4%、37.1%、25.8%、21.7%和38.5%。淹水后夏玉米光合势和叶片净光合速率的下降导致夏玉米光合同化物的积累与分配受到抑制,干物质积累量显著下降,成熟期DH605的V3-3、V3-6、V6-3和V6-6处理的干物质重较CK分别下降12.4%、24.8%、9.3%和21.1%,ZD958分别下降17.3%、26.7%、12.5%和23.9%。此外,淹水后夏玉米收获指数显著下降,3叶期淹水对其影响大于V6淹水,且影响随淹水持续时间的延长而加剧,DH605和ZD958的V3-6处理的收获指数较CK分别下降13.3%和13.8%。淹水后夏玉米冠层结构劣化与光合性能降低导致夏玉米产量显著下降。DH605的V3-3、V3-6、V6-3和V6-6处理的产量较CK分别下降23.2%、35.9%、17.0%和22.7%,ZD958分别下降20.0%、35.7%、15.0%和27.1%。【结论】淹水导致夏玉米群体光合势和叶面积指数显著降低,透光率提高,进而显著降低群体光能有效截获率和净光合速率,最终导致夏玉米产量显著下降。3叶期淹水对夏玉米冠层结构和光合特性的影响大于拔节期淹水,且其影响随淹水持续时间的延长而加剧。     

官司河流域农业自然生产潜力研究

选取四川省绵阳市官司河流域为研究对象,采用农业自然生产潜力阶乘修正模型,综合分析光照、热量、降水、土壤等主导环境因素,对研究区水稻、小麦、玉米3类主要粮食作物的农业自然生产潜力进行估算。结果表明,就订正系数而言,温度对光合生产潜力的影响较小,光温生产潜力接近光合生产潜力;降水对光温生产潜力的平均订正系数为74%,土壤因子对气候生产潜力的订正系数为63%。就3类粮食作物的农业自然生产潜力而言,水稻为10785.22kg/hm2,小麦为6653.01kg/hm2,玉米为9586.26kg/hm2。官司河流域不同作物间增产潜力存在明显差异,由大到小依次为玉米小麦水稻,表明该区域可挖掘的农业自然生产潜力空间较大,据此提出了提高农业自然生产潜力的有效措施和增产途径。     

不同辐照日变化系统对葡萄（V.vinifera L.cv.Sauvignon blanc）净光合和气孔导性的影响

 自然条件和控制条件下的实验证明，由叶幕形式所调控的辐照日变化系统对葡萄净光合速率日变化类型产生很大影响。最大蒸腾条件下群体中葡萄叶片一天中的光合能力在上午最大，尔后叶肉CO#-2内阻升高，光合持续下降。所以叶幕上午最大限度的光能截留对提高光合产量发生最有效的作用。光合作用“午间低谷”现象的调控与光合作用代谢物质的反馈调节有关。最后，对各种光能截留面形式的叶幕在生产上的应用问题作了讨论，肯定了各种南北行向叶幕对于合理利用光能和提高群体光合产量的重要意义。     

光能竞争对商洛低山丘陵区农林复合系统林下作物生产力的影响

农林复合系统是改善商洛低山丘陵区脆弱生态环境、促进该区域经济发展的重要举措。以该区具有代表性的核桃(Juglans regia)-大豆(秦豆8号)和核桃-桔梗(Platycodon grandiflo-rum)农林复合模式为对象,研究不同农林复合系统对光能分布、农作物生长、生产的影响。研究结果表明,不同复合模式下,大豆、桔梗的光合有效辐射、光合速率、生物量及产量均有不同程度的下降,且距树行愈近,影响愈大。叶片水势与大豆、桔梗的光合速率、生物量以及产量不相关或负相关。而15～30cm土壤含水量与大豆的生物量和产量以及桔梗的生物量正相关。但大豆、桔梗的生产量与其光合有效辐射呈显著正相关性,这说明农林复合系统中光能竞争是导致间作大豆、桔梗产量下降的主要原因。     

整枝方式对樱桃番茄冠层截获和荧光特性的影响

为阐明樱桃番茄整枝方式对冠层内光合有效辐射截获和荧光特性及产量的影响,以香妃3号为试验品种,设置4种整枝方式,测定樱桃番茄冠层光截获特性、荧光特性、冠层微环境以及植株生长状态和最终产量.结果显示,针对群体冠层光截获,三杆整枝处理的光合有效辐射(IPAR)和光截获率(CaR)显著(P<0.05)高于其他处理,光透射率(P...     

论作物高产的遗传基础及实现产量突破的技术与途径

论述了作物高产的遗传基础及其技术途径,认为作物理想型有利于提高群体光合产量,是实现作物高产的形态基础;利用不同基因型之间的互作关系将是获得作物理想型的一个可能的途径。随着分子生物技术的发展,许多学者已将C4作物的高光效基因和转化高效基因导入C3作物,该方向的研究将可能获得作物产量的跨越式提高。另外,筛选具有高光效或耐光抑制特性的种质资源材料,也是进行作物高产育种的重要基础。就小麦而言,穗分化特性的改良也是提高其产量水平的重要途径。     

黑龙江省玉米、大豆、小麦气候生产潜力计算模式

以黑龙江省主要栽培作物玉米、大豆和小麦为研究对象,根据作物生长速度曲线,求出光能利用系数的时间动态过程。提出用生长季>10℃(小麦用>5℃)积温的分布,计算光合生产潜力,并对其进行温度条件和水分条件的订正,给出了计算地区气候生产潜力的模式。     

Increased grain yield with improved photosynthetic characters in modern maize parental lines

The grain yield of maize has increased continuously in past decades, largely through hybrid innovation, cultivation technology, and in particular, recent genetic improvements in photosynthesis. Elite inbred lines are crucial for innovating new germplasm. Here, we analyzed variations in grain yield and a series of eco-physiological photosynthetic traits after anthesis in sixteen parental lines of maize(Zea mays L.) released during three different eras(1960s, 1980 s, 2000s). We found that grain yield and biomass significantly increased in the 2000 s than those in the 1980 s and 1960 s. Leaf area, chlorophyll, and soluble protein content slowly decreased, and maintained a higher net photosynthesis rate(Pn) and improved stomatal conductance(Gs) after anthesis in the 2000 s. In addition, the parental lines in the 2000 s obtained higher actual photochemistry efficiency(ФPSII) and the maximum PSII photochemistry efficiency(Fv/Fm), which largely improved light partitioning and chlorophyll fluorescence characteristic, including higher photochemical and photosystem II(PSII) reaction center activity, lower thermal energy dissipation in antenna proteins. Meanwhile, more lamellae per granum within chloroplasts were observed in the parental lines of the 2000 s, with a clear and complete chloroplast membrane, which will greatly help to improve photosynthetic capacity and energy efficiency of ear leaf in maize parental lines. It is concluded that grain yield increase in modern maize parental lines is mainly attributed to the improved chloroplast structure and more light energy catched for the photochemical reaction, thus having a better stay-green characteristic and stronger photosynthetic capacity after anthesis. Our direct physiological evaluation of these inbred lines provides important information for the further development of promising maize cultivars.     

错株增密种植对夏玉米光合特性及产量的影响

【目的】增密是玉米增产的重要途径之一,但随种植密度的增大,往往会造成群体郁闭,光能利用率下降。因此,本研究探索通过改变种植模式削弱增密后对植株产生的负面效应。【方法】试验于2018和2019年,以登海605和郑单958为试验材料,设置67 500株/hm²、82 500株/hm² 2种密度,以常规对株种植为对照,研究错株种植和密度对夏玉米产量与光合特性的影响,以期探明错株种植与密度的互作机理,提出高产夏玉米适宜的种植模式。【结果】增密降低了群体整齐度,穗位叶净光合速率(Pn)、光合关键酶活性及叶绿素含量有所下降;光合关键酶活性在高密度下随生育期推进降幅更大,表明增密会使叶片衰老速率增大,不利于植株的光合作用。错株种植模式下群体整齐度提高,茎叶夹角增大,叶片更为平展,光能截获率增大,Pn、光合关键酶活性及叶绿素含量提高,群体干物质积累量及干物质向籽粒中的分配比例增大,进而显著提高了产量,错株种植较对株种植2个品种平均增产3.8%—6.1%。错株种植在保证群体数量的前提下削弱了群体内个体植株间对光温资源的竞争,保证玉米个体发育潜力的充分发挥,使玉...     

A simulation model assisted study on water and nitrogen dynamics and their effects on crop performance in the wheat-maize system: (II) model calibration, evaluation and simulated experimentation

The test on the model with data collected from two years’ field experiments revealed an ability to satisfactorily simulate crop parameters such as LAI, biomass accumulation and partitioning, yield, and variables influencing crop growth and development as nitrogen uptake by crops and partitioning in different organs, and dynamics of soil water and nitrogen including infiltration and leaching. With the model, crop yield, water use efficiency (WUE), nitrogen use efficiency (NYE) and water-nitrogen leaching at specific soil layers under various water and nitrogen management practices were simulated to provide data used as references for designing sustainable nitrogen and water management practices. The outputs of the simulated experiment with various treatments of irrigation and nitrogen application indicated that crop yield was closely related to water and nitrogen application, crop water use was positively related to irrigation amount, and nitrogen fertilization could improve the crop water use and WUE within certain limits. This is a valuable evidence to be considered in water-saving farming. Nitrogen uptake had a positive relation to nitrogen application, while irrigation to some extent improved its uptake by crops and hence increased NYE. Additionally, irrigation and fertilization had great effects on nitrogen leaching. Thus, in order to improve WUE and NYE, the model showed how nitrogen application and irrigation should be well coordinated.     

花生光合作用特性研究进展(英文)

花生是我国重要的油料作物和经济作物,该文从光照强度、温度、CO2浓度、水分胁迫和肥力状况对花生光合作用的影响,不同栽培模式对花生光合作用的影响以及光合效率与花生品种产量关系几个方面介绍了国内外的研究进展,旨为我国高产花生品种的选育和花生高产栽培提供技术依据。     

关中地区小麦超高产育种问题探讨

关中地区当前小麦超高产育种的产量指标为 10 0 0 0 kg/ hm2 。产量性状和光合生理性状是决定品种产量潜力的关键性状 ,超高产育种重点应进行单位面积穗数、穗粒重、穗粒数、花后 2 1～ 30 d平均光合速率、花后30 d绿叶面积、灌浆高峰期单穗平均日增重、灌浆高峰持续时间、生物学产量、收获指数等 9个性状的遗传改良。集优交配法是选育超高产品种的有效育种技术。为了适应超高产育种的纵深发展要求 ,要加强光合生理特性、性状遗传规律等基础理论研究和超高产大穗材料创新工作     

种植密度对春玉米干物质、氮素积累与转运及产量的影响

以玉米品种陕单609和郑单958为材料,设置4.5(D1)、6.0(D2)、7.5(D3)、9.0(D4)万·hm-2 4个种植密度,研究种植密度对春玉米产量及干物质、氮素转运的影响。结果表明,在D1到D4密度区间,2个品种产量均随密度的增加而增加,在D4密度下最高,分别为13 660.5和13 452kg·hm-2。与D1密度相比,陕单609在D2、D3、D4密度下的产量分别增加16.75%、28.74%、35.34%;郑单958在D2、D3、D4密度下的产量分别增加16.38%、29.96%、37.06%。通过回归方程可知,陕单609最高产密度为10.238万·hm-2,郑单958为9.049 8万·hm-2。叶面积指数、光能截获率随种植密度增加显著增大,而底层透光率显著减小。2个品种的群体干物质积累量和各器官的干物质及氮素积累量、转运量(率)、物质转运对籽粒的贡献率均随种植密度增加而增大。各器官中,氮素积累量、转运量与干物质积累量、转运量呈显著性相关。说明,种植密度通过干物质积累与转运来影响氮素的积累与转运。增加玉米种植密度,有助于增加光合面积、提高有效光能截获率、提高干物质及氮素的积累量和转运量,从而提高玉米籽粒产量。     

Effects of shading stress during the reproductive stages on photosynthetic physiology and yield characteristics of peanut(Arachis hypogaea Linn.)

In intercropping systems,high-positioned crops often exert shading stress on low-positioned crops,thus affecting the agronomic characteristics of the low-positioned crops.This study determined the mechanisms of photosynthetic,physiological and yield variations among peanut cultivars under shading stress.Four peanut cultivars,S60,C4,P12,and YS151,were grown in the field and subjected to shading stress for 77 days during reproductive stages.S60 and P12 showed lower yield and reduced biomass accumulation than C4 and YS151 under shading stress.Shading stress induced higher antioxidant enzyme activities in S60 and P12,relative to C4 and YS151.Under shading stress,S60 and P12 showed a higher lighttrapping capability than C4 and YS151,which was associated with changes in chlorophyll (Chl) a and b contents,and Chl a/b ratio.The net photosynthetic rate,stomatal conductance and transpiration rates of C4 and YS151 were decreased,but the intercellular CO_2 concentration increased under shading stress.The results demonstrated that non-stomatal limiting factors decreased the photosynthetic capacity of peanut under shading stress.The maximum photochemical efficiency of PSII(F_v/F_m) and non-photochemical quenching (NPQ) were higher in S60 and P12 than in C4 and YS151 under shading stress.These results suggest that S60 and P12 could absorb more light energy from weak light environments for photosynthesis than C4 and YS151 and dissipate the excess energy in the form of heat to improve their light protection ability.This study explains the inter-variety differences in shading stress tolerance in peanut and provides physiological parameters for guiding the selection of shade-tolerant cultivars.     

连续定点定量施氮对棉花花铃期冠层光分布及产量的影响

【目的】研究施氮棉花花铃期冠层光分布和光合日变化的规律及对产量的影响。【方法】连续2年定点定量设置3个施氮处理,分别为未施氮0(N₀)、中等施氮270(N₂₇₀)、高量施氮450(N₄₅₀)kg/hm²,研究定点定量施氮对棉花农艺性状、花铃期冠层光空间分布、花铃期冠层光合日变化、棉铃空间分布及产量的影响。【结果】连续施氮处理的棉花株高、果枝数、单铃重、单株成铃数相均高于未施氮处理,且存在显著性影响,但施氮处理间无显著性差异。花铃期10:00~19:00各个时段,不同处理棉花冠层PAR截获率均以行距中心为谷底呈现“V”字形。当棉花群体PAR截获率均为0.75~0.9时,未施氮处理的光分布位点在1~4果枝所处的高度,PAR透射率依然有0.25~0.1,N₄₅₀处理位于7果枝以上的高度,7果枝以下部位获得的光资源很少,导致棉铃脱落严重;N₂₇₀处理在7果枝及以上高度的PAR光截获仍达0.5~0.9,且在第1果枝处在0.9~1,棉花群体呈现出了良好的光环境。花铃期棉花光合日变化蒸腾速率(Tr)、胞间二氧化碳浓度(Ci)均表现为施氮处理高于未施氮处理,施氮处理间差异不显著,气孔限制值(Ls)刚好与之相反。增加施氮量明显可以减缓光合“午休”现象,但高量施氮处理棉花光合午休现象减缓的力度反而下降,且在达到第2个峰值之后净光合速率(Pn)下降趋势与N₂₇₀处理几乎呈一致。叶片水分利用率(WUE)16:00之后未施氮处理的WUE随时间迅速呈线性下降变化,且逐渐低于施氮处理,实收籽棉产量以N₂₇₀最高为4 835.67 kg/hm²,较N₀、N₄₅₀分别高出7.25%、5.44%。【结论】连续施氮270 kg/hm²,可以获得较优的棉花群体冠层结构,有利于冠层光分布结构,提高光能利用效率,获得较高的产量。     

Effect of Weak Light on the Photoassimilates Distribution and Transformation of Young Grape Plants

The effect of weak light on the photoassimilates distribution and transformation of young Jingyu grape plants ( Vitis vinefera L. cv. Jingyn) were studied by shading. Compared to the grape grown under natural light intensity environment, the net photosynthetic rate diurnal variation curve of experimental plants grown in weak light intensity environment was remarkably lower. Its leaf and stem biomass ratio increased when light intensity decreased, the root and new shoot biomass ratio showed an opposite trend. The 14C-photoassimilates was mostly distributed to young leaves and stem, a little was distributed to root. The metabolism of 14C-photoassimilates distributed to the entire grape body were also changed under weak light intensity environment.     

晚播小麦源库调节对籽粒灌浆期光合物质分配及产量因素的影响

 采用#+（14）C示踪方法对源库调节与晚播小麦籽粒灌浆期光合物质分配的关系进行了研究。晚播小麦在籽粒灌浆期旗叶的光合物质主要用于穗部籽粒生长；倒二叶光合物质亦主要供给籽粒，但向茎秆和根系中的分配增多；倒三叶是标记的三叶中光合物质向根系分配比例最大，向籽粒分配比例最小的叶片。研究表明，源库调节能影响到晚播小麦籽粒灌浆期的光合物质分配。穗库容降低，各叶片光合物质向穗部籽粒分配比例减少，向根系、茎叶中分配增多；叶源量减少，一般则向穗部籽粒分配比例增多。不同类型品种叶片光合物质在植株各器官间的分配受源库调节的影响程度不同。晚播小麦源库调节对穗粒数、粒重及其它穗部性状的影响因不同类型品种而异。相对减少源对鲁215953、鲁麦5号、鲁麦7号和鲁麦14号的穗粒数、粒重影响较小，但使鲁麦15号和辐63的穗粒数和粒重明显降低。     

作物超高产育种途径探析

本文以3大粮食作物水稻、小麦和玉米为例,阐述了作物超高产育种的概念,归纳了作物产量形成的生理基础,并从理想株形选育、高光效育种、遗传资源的发现与创新和生物技术手段4个方面分析了作物超高产的途径.     

茄科作物绿原酸的生物合成及调控机制研究进展

绿原酸是植物体内重要的多酚类化合物,在植物生长发育、抗病虫害、抗寒及其他逆境等方面发挥重要作用,同时具有多种药理功能,包括抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌、抗紫外光与辐射、免疫调节、降血脂、降血糖等,在功能性食品、营养补充剂、食品原料、化工和新药开发等方面的应用潜力巨大。番茄、茄子、辣椒、马铃薯和烟草都是世界上重要的经济作物,它们均是茄科植物的重要种类,也是绿原酸的重要来源,其果实或营养器官中的绿原酸含量具有较大差异,且绿原酸合成代谢是遗传和环境等因素共同决定的复杂生物学过程。因此,茄科作物绿原酸的生物合成及其调控的分子机制研究对作物遗传改良具有重要的理论意义与应用价值。本文概述了绿原酸在以上 5 种茄科作物中的含量情况、绿原酸的生物合成途径及其转录调控分子机制,以及基因型差异、环境因素、栽培措施等因素对茄科作物绿原酸含量影响等方面的研究进展,旨在为茄科作物绿原酸开发利用、高绿原酸茄科作物种质资源创制以及新品种培育等提供理论依据。     

不同光照强度对芸豆光合特性及产量性状的影响

在100%自然光照(CK)、75.7%自然光照、50.3%自然光照、24.5%自然光照4种光照条件下,研究不同光照强度对芸豆光合特性、产量性状及产量的影响.结果表明,植株叶片叶绿素含量(Chl)在遮光后短期内有所增加,但长时间遮光后,含量会显著下降;在一定光照强度范围内,植株叶片叶绿素含量(Chl)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)随光照强度的增加而增大,胞间CO2摩尔分数(Ci)则随之减小;遮光使芸豆开花数减少,单株结荚数、单株实粒数及粒质量显著或极显著下降,并随遮光强度的增强而受影响程度加大.同时各器官光合生产量也显著下降,尤其对荚果生长影响最大,75.7%、50.3%和24.5%自然光照条件下的单株经济产量分别比对照下降了43.2%、80.8 %和91.8 %,表明芸豆对光照强度要求较高.