大气CO2浓度升高对植物根系形态的影响及其调控机理

大气CO2浓度升高会对植物根系形态产生明显的影响,尤其是根的长度、分枝、产量、周转以及根与枝的分配模式等方面,从而有助于植物从土壤中摄取更多的养分及水分,更好地适应大气CO2浓度升高后的环境。目前,该领域研究,如在CO2浓度升高条件下,根系形态变化的内部调控机制,以及由其引起的物质分配和能量流动等仍存在较大争议。本文综述了近年来关于CO2浓度升高及与外界环境因素的共同作用对根系形态影响的研究,以期为阐明CO2浓度升高对植物根系生长发育带来的影响及其机制提供理论指导。     

氮素对玉米幼苗生长、根系形态及氮素吸收利用效率的影响

采用水培试验,比较分析了氮素对高产玉米杂交种幼苗生长、根系形态及氮素吸收利用效率的影响。结果表明,在一定氮素范围内供氮量的增加能够促进玉米地上部的生长,也促进东单90（DD90）和沈玉21（SY21）根系干重的增加,而高量供氮会抑制根系的生长,导致根冠比下降。郑单958（ZD958）在8.0 mmol/L氮水平下地上部受抑制的程度大于根系,造成根冠比有所增加。在各氮素水平下,东单90具有很好的根系形态,提高了氮素的吸收能力,从而提高氮素积累量。随氮浓度的增加,玉米植株氮素吸收效率增大而氮素生理利用效率减小,无论在低氮还是高氮条件下,郑单958和东单90的氮素吸收效率均显著高于沈玉21和郝育12（HY12）,氮素生理利用效率却显著低于沈玉21和郝育12。不同品种对氮素的响应存在显著差异,东单90和郑单958耐低氮和对氮素吸收的能力强,郑单958耐高氮能力相对较弱,沈玉21和郝育12对氮素需求量大,耐低氮能力弱。适宜的氮素供应能更好地协调根系与地上部的关系,促进根系形态发育,增加根系对氮素的接触面积,促进根系对氮素的高效吸收。     

不同氮效率基因型冬小麦物质生产对CO2浓度升高的响应研究

采用开顶式气室,以不同氮效率基因型冬小麦品种"小偃6号"(氮低效)和"小偃22号"(氮高效)为供试材料,通过盆栽方法,研究不同施氮水平下大气CO2浓度倍增对冬小麦叶面积、株高、生物量和产量的影响。结果表明,在CO2浓度倍增条件下,施氮后氮高效小麦基因型"小偃22号"穗长、株高显著高于氮低效小麦"小偃6号",但叶面积、茎长则相反。施氮水平、基因型和大气CO2浓度水平均不同程度地影响冬小麦生物量、产量及产量构成。同一施氮条件下,大气CO2浓度倍增使两种氮效率基因型冬小麦产量均显著增加,但增加量不尽一致:N1[0.15 g(N).kg-1(土)]处理时,氮低效"小偃6号"和氮高效"小偃22号"产量分别增加90.5%和52.9%,N2[0.30 g(N).kg-1(土)]处理时分别增加73.9%和93.6%。同一施氮条件下,大气CO2浓度倍增使两种氮效率基因型冬小麦地上部、根系、总生物量、每盆穗数、穗粒数和产量也均显著增加。从不同施氮水平看,大气CO2浓度倍增下(750μmol.mol–1)两种氮效率基因型冬小麦地上部、总生物量、穗粒数和产量均表现为N2>N1>N0。说明在该试验条件下,CO2浓度倍增及氮肥投入对作物生长及产量形成存在显著正交互效应。因此,在未来大气CO2浓度增加条件下,增加氮肥投入应有利于促进作物对大气CO2浓度升高的正效应,增加冬小麦的物质生产及提高产量。     

不同氮素水平下CO2倍增对大豆叶片荧光诱导动力学参数的影响

本文研究了在不同氮素水平下，CCO2倍增对大豆叶片单位鲜重叶绿素（Chl）和类胡萝卜素（Car）含量，以及荧光诱导动力学参数的影响。结果表明，在正常大气下增施氮肥，对叶片Chl含量的提高作用相当于CO2倍增的作用，但是增施氮肥又可进一步强化CO2倍增的作用。CO2倍增和增施氮肥均有改善大豆光合功能的作用，提高大豆的PSⅡ活性和光合作用潜在量子转化效率，提高PSⅡ反应中心开放部分的比例，降低非辐射能量的耗散，使大豆能更充分地利用所捕获的光能用于光合作用，结果促进PSⅡ总的光化学量子产量的提高。增施氮肥同样表现出可增强CO2倍增对光合功能的改善作用。表明要使高浓度的CO2对C3植物光合作用起更好的作用，增施氮肥是必要的。     

CO2浓度与氮磷供应水平对黄瓜根系生长及各组织矿质养分含量的影响

在开顶式生长箱内，以黄瓜为试验材料，采用营养液培养方法，研究了不同氮水平、磷水平条件下大气CO2浓度对黄瓜植株内矿质养分含量以及根系形态的影响。结果表明：黄瓜植株各部位氮素含量随供氮水平提高而增加，磷水平提高，也能促进各部位氮含量的提高。植株各部位磷含量随供磷水平的提高而升高，在相同磷水平下，缺氮会使各部位磷含量升高。大气CO2浓度升高会使黄瓜植株各部位氮及特定部位的磷含量降低。黄瓜根部的Ca含量随CO2浓度的升高而显著降低，氮和磷水平的升高极显著地增加了其含量，且CO2浓度与供磷水平、供氮与供磷水平以及这三者之间存在明显的交互作用。供氮、供磷水平的升高极显著的提高了黄瓜叶片Ca的含量以及茎部Mg的含量，且两者存在明显的交互作用。黄瓜总根长和总根表面积随CO2浓度的增加有增大的趋势；在缺磷条件下，总根长和总根表面积随氮水平的提高而增大；而同一氮水平和CO2浓度下，磷水平的降低会增加总根长和总根表面积。总体看来，大气CO2浓度的升高能促进黄瓜根系的生长，但会使得黄瓜植株某些部位氮、磷、钙、镁等矿质元素含量降低，而供氮、供磷水平的提高可以通过增强黄瓜的生长与活力促进黄瓜根系对矿质养分的吸收，从而缓解由于CO2浓度升高带来的矿质元素含量降低的风险。这启示我们在对设施蔬菜CO2施肥的同时，也要注重适量提高合理配比下矿质元素的供应。     

高CO2浓度对不同氮素供给形态下水稻叶片光合作用的影响

为探究水稻叶片光合作用对高CO_2浓度([CO_2])的响应是否与氮素供给形态有关,利用人工气候生长箱,以粳稻(武运粳23号和淮稻5号)、籼稻(扬稻6号)和杂交稻(Y-两优6号)为试验材料,设置主处理:大气[CO_2]和高[CO_2]处理(+200μmol/mol),副处理:硝态氮和铵态氮处理,测定水稻新展开完全叶片的光合作用。试验结果表明:高[CO_2]会增加硝态氮处理下粳稻和杂交稻叶片的净光合速率(P_n)、铵态氮处理下粳稻武运粳23号叶片P_n以及各氮素供给形态下水稻叶片胞间[CO_2](C_i)和水分利用效率(WUE),其中在硝态氮处理下P_n和WUE的响应要高于铵态氮处理;高[CO_2]会降低水稻叶片的气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r),其中在硝态氮处理下粳稻g_s和T_r的响应要高于籼稻,而在铵态氮处理下高[CO_2]对杂交稻g_s和T_r的影响要高于粳稻和籼稻。可见,不同的氮素供给形态会影响水稻叶片的光合作用对高[CO_2]的响应,且这种影响在水稻品种间存在很大差异。     

红砂根系形态和功能特征对CO2浓度升高和降水量变化的响应

【目的】探明CO₂浓度升高及降水变化对红砂 (Reaumuria soongorica) 根系形态结构及其功能特征的影响,为预测未来荒漠生态系统中CO₂浓度升高及降水变化下荒漠植物红砂的生长提供基础数据和理论参考。【方法】采用盆栽试验和开顶式CO₂控制气室,研究了红砂根系形态及功能特征对不同CO₂浓度变化 (350、550和700 μmol/mol) 和降水处理 [–30%、–15%、100% (自然降水)、+15%、+30%] 的响应。【结果】CO₂浓度升高、降雨量变化及二者的交互作用对红砂总根长、总表面积、根生物量和根平均直径均有极显著影响 (P < 0.01),CO₂浓度升高和降水量变化对红砂根冠比、比根长和比表面积均有极显著影响 (P < 0.01),而两者的交互作用对其影响不显著 (P > 0.05)。CO₂浓度升高和降水量变化显著提高了红砂总根长、总表面积、总根体积、根生物量和根平均直径 (P < 0.01),但总根长、总表面积、总根体积和根平均直径在降水量减少时的增加量大于降水量增加时的增加量 (平均高出18.53%),生物量在降水量增加时的增幅大于降水量减少时的增幅 (平均高出120.84%)。红砂根冠比在降水量减少时比降水量增加时提高更显著 (平均高出57.14%),CO₂浓度升高显著降低了红砂的根冠比。降水量增多,红砂比根长和比面积显著降低,CO₂浓度升高则显著提高了这两个指标。降水量增加显著提高红砂根系的碳、氮含量,CO₂增加显著增加根系碳含量而降低氮含量;CO₂升高和各降水量的耦合导致红砂根系的C/N随CO₂的升高而升高,随降水量的增加而呈波浪形变化。【结论】CO₂升高对除红砂根冠比以外的根系形态指标具有显著的正效应,总根长、总根体积、根平均直径、根冠比、比根长和比表面积对降水量减少的响应更为显著,而总表面积和根生物量则对降水增加的响应较为显著。红砂可通过升高C/N来响应CO₂浓度的升高,但C/N比对CO₂与降水量耦合的响应则因CO₂浓度及降水量多少而不同。     

CO2浓度升高对番茄苗根系生长及其吲哚乙酸和乙烯含量的影响

A hydroponic experiment was carried out to study the effect of elevated carbon dioxide (CO2) on root growth of tomato seedlings. Compared with the control (350 μL L-1), CO2 enrichment (800 μL L-1) significantly increased the dry matter of both shoot and root, the ratio of root to shoot, total root length, root surface area, root diameter, root volume, and root tip numbers, which are important for forming a strong root system. The elevated CO2 treatment also significantly improved root hair development and elongation, thus enhancing nutrient uptake. Increased indole acetic acid concentration in plant tissues and ethylene release in the elevated CO2 treatment might have resulted in enhanced root growth and root hair development and elongation.     

白羊草光合特性及非结构性碳水化合物含量对 CO2 浓度倍增和干旱胁迫的响应

【目的】 探明 CO₂ 浓度倍增对干旱胁迫下白羊草光合特性及非结构性碳水化合物含量的影响,为未来大气 CO₂ 浓度升高以及干旱、半干旱地区水分亏缺等逆境下白羊草的生长提供理论依据和技术参数。 【方法】 盆栽试验采用裂区设计,研究了黄土丘陵区典型草本植物白羊草光合特性和非结构性碳水化合物 (NSC) 及其组分 (可溶性糖和淀粉) 的含量对不同 CO₂ 浓度 (400 μmol/mol 和 800 μmol/mol) 和不同水分处理 [35%～40% FC (重度干旱胁迫)、55%～60% FC (轻度干旱胁迫) 和 75%～80% FC (对照)] 的响应。 【结果】 CO₂ 浓度倍增和干旱胁迫对白羊草光合–光响应曲线参数和 NSC 及其组分含量有显著影响,但 2 个因素之间没有显著的交互作用。CO₂ 浓度倍增显著提高了白羊草叶片最大净光合速率 (P_max )、表观量子效率 (AQY)、光饱和点 (LSP) 和光补偿点 (LCP)(P < 0.01),而干旱胁迫则显著降低了P_max 、AQY 和LSP (P < 0.01)。CO₂ 浓度倍增和干旱胁迫均提高了白羊草地上部分可溶性糖含量。在正常 CO₂ 浓度条件下,与对照相比,轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫均显著降低了白羊草地上部分和根系部分淀粉含量。CO₂ 浓度倍增使对照、轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下白羊草地上部分淀粉含量分别提高了 17.4%、44.2% 和 18.7%,根系部分淀粉含量分别提高了 17.3%、88.4% 和 54.4%。轻度和重度干旱胁迫均显著降低了正常 CO₂ 浓度条件下白羊草根系部分 NSC 含量。CO₂ 浓度倍增显著提高了对照处理和轻度干旱胁迫处理下白羊草地上部分以及轻度干旱胁迫处理和重度干旱胁迫处理下白羊草根系部分 NSC 含量。在正常 CO₂ 浓度下,轻度和重度干旱胁迫导致白羊草地上部分和根系部分可溶性糖含量与总 NSC 含量比值的显著提高。在倍增 CO₂ 浓度下,重度干旱胁迫显著提高了白羊草地上部分可溶性糖含量与总 NSC 含量的比值,而对照处理和轻度干旱胁迫处理无显著差异。 【结论】 干旱胁迫促进了白羊草体内淀粉向可溶性糖的转化,导致可溶性糖含量的升高和淀粉含量的降低。CO₂ 浓度倍增促进了白羊草地上部分和根系部分淀粉和 NSC 含量的积累,为干旱胁迫下白羊草生理代谢活动所需可溶性糖提供了来源。CO₂ 浓度升高能够缓解干旱胁迫造成的不利影响,提高了白羊草的抗旱性。      

大气CO2浓度升高对高、低响应水稻品种根系生长的影响——FACE研究

大气CO₂浓度([CO₂])升高是未来气候变化的主要特征之一,研究表明高[CO₂]会提高水稻产量,且水稻两个亚型(籼稻和粳稻)的产量增幅存在很大的差异。然而,目前还不明确这种基因型的响应差异是否与其根系的生长响应差异有关。本试验依托自由大气[CO₂]升高研究平台(free air CO₂ enrichment,FACE),以低产量响应品种粳稻(Oryza sativa L.japonica)武运粳23和高产量响应品种籼稻(Oryza sativa L.indica)扬稻6号为试验材料,设置高[CO₂](590μmol/mol)和对照(390μmol/mol)处理。使用微根窗法连续动态检测两种水稻的根系生长状况,进一步计算根系周转率指标。结果表明：高[CO₂]显著促进了两个品种的水稻根系生长,其根系长度、表面积和体积相对于对照平均增加了120%、106%和98%;两个品种间,高[CO₂]处理使武运粳23的根系周转率...     

土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响

盆栽试验研究了土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响。结果表明,随干旱胁迫的加剧,幼苗总根数、根系总长、根系体积、根系干重、根水势、根相对含水率、根系脱水速率和根系活力均降低,根冠比、饱和亏、可溶性糖含量、脯氨酸含量、质膜透性、MDA含量以及SOD、POD活性均呈增加趋势。表明干旱胁迫下冬小麦幼苗可通过改变生物量分配策略而提高根比重,并通过改变根系内部的生理变化以提高其抗旱性。     

CO2浓度升高和施氮对冬小麦光合面积及粒叶比的影响

利用开顶式气室和盆栽方法, 以冬小麦品种"小偃6号"和"小偃22"为供试材料, 在2种CO₂浓度(375 μL·L^-1和750 μL·L^-1)和3个施氮水平[0、0.15 g(N)·kg^-1(土)和0.30 g(N)·kg ^-1(土)]下分析了小麦抽穗期绿色叶片、非叶光合器官(茎鞘、穗、芒)的形态和光合面积以及粒叶比对CO₂浓度升高和施氮的反应。结果表明, 施氮有助于小麦叶和非叶光合器官伸长和增宽(粗), 增加其光合面积、穗粒数、穗粒重、粒数叶比和粒重叶比。与背景CO₂浓度(375 μL·L^-1)相比, CO₂浓度升高对叶片和茎节长度、茎叶和芒光合面积具有明显的正向效应(P<0.05), 但对叶宽、茎节直径、穗面积影响不明显(P>0.05), 使"小偃6号"和"小偃22"单茎光合面积分别增加8.1%~15.1%和2.8%~13.2%, 且均以0.30 g(N)·kg^-1(土)施氮水平下增幅最大。CO₂浓度升高后, 穗粒数和粒数叶比在3个施氮水平下均不同程度增加, 其中2个品种粒数叶比分别在0.30 g(N)·kg^-1(土)和0.15 g(N)·kg^-1(土)施氮水平下增加最明显, 增幅分别为44.2%和41.4%; 穗粒重和粒重叶比在不施氮时下降, 在施氮时显著增加, 其中2个品种粒重叶比平均增幅分别为43.6%和20.7%。由于芒面积远小于其他源器官面积, 在单茎光合面积中所占比例较小(3%左右), 因此认为CO₂浓度升高主要通过促进小麦茎叶伸长生长来增加光合面积, 同时提高单位叶面积库承载力和物质调运能力, 改善源库关系, 增加氮素供应有利于小麦源库生长对CO₂浓度升高的反应。     

大气CO2浓度的升高、施氮及土壤水分对春小麦干物质积累和氮吸收的影响

Spring wheat (Thiticum aestivum L.cv.Dingxi No.8654) was treated with two concentrations of atmospheric CO2 (350 and 700 μmol mol^-1),two levels of soil moisture (well-watered and drought) and five rates of nitrogen fertilizer(0,50,100,150,and 200 mg kg^-1 soil) to study the atmospheric CO2 concentration effect on dry matter accumulation and N uptake of spring wheat.The effects of CO2 enrichment of the shoot and total mass depended largely on soil nitrogen level,and the shoot and total mass increased significantly in the moderate to high N treatments but did not increase significantly in the low N treatment.Enriched CO2 concentration did not increase more shoot and total mass in the drought treatment than in the well-watered treatment.Thus,elevated CO2 did not ameliorate the depressive effects of drought and nitrogen stress.In addition,root mass decreased slightly and root/shoot ratio decreased significantly due to CO2 enrichment in no N treatment under well-watered condition.Enriched CO2 decreased shoot N content and shoot and total N uptake;but it reduced root N content and uptake slightly.Shoot critical N concentration was lower for spring wheat grown at 700 μmol mol^-1 CO2 than at 350μmol mol^-1 CO2 in both well-watered and drought treatments. The critical N concentrations were 16 and 19 g kg^-1 for the well-watered treatment and drought treatment at elevated CO2 and 21 and 26 g kg^-1 at ambient CO2,respectively. The reductions in the movement of nutrients to the plant roots through mass flow due to the enhancement in WUE (water use efficiency) and the increase in N use efficiency at elevated CO2 could elucidate the reduction of shoot and root N concentrations.     

施氮对不同抗旱性小麦叶片光合及生长特性的影响

在大田试验条件下,对2个不同抗旱特性的小麦品种在5个N素营养水平下各生育时期叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)等气体交换参数以及地上生物量进行了测定。结果表明,两个小麦品种的叶片Pn随生育进程呈逐渐递减趋势,对照在拔节期出现Pn峰值,N素各处理Pn的峰值均出现在分蘖期。不同N素处理的两个小麦品种的Gs、Ls峰值均出现在拔节期~抽穗期,依生育进程呈先升后降的变化趋势。适量N素提高了叶片Pn和Gs,降低了Ls。不同抗旱性小麦光合参数的差异因生育期不同而有差别,N180处理旱地品种较水地品种有高的Pn和Gs,在拔节期~抽穗期旱地品种的Pn、Gs均高于水地品种。小麦地上单株干重随生育进程持续增加。N素对地上单株生物量的影响因抗旱性差异而不同,旱地品种的地上单株生物量随施N量的增加而表现先降低后升高的变化趋势,水地品种则表现出持续下降的趋势;两个品种的籽粒产量随N素水平提高呈先升高后下降趋势,在N180处理达到最高。因此,N180处理是旱地小麦最为适宜的施N水平。结合光合、生长及叶片水势变化特性,认为适量N素可提高干旱环境下叶片光合机构的适应能力,说明N素对提高小麦抗旱能力有积极意义。     

CO2浓度升高对不同水分条件下冬小麦生长和水分利用的影响

以CO₂浓度升高为主要特征的气候变化对作物生长发育及产量形成的影响日益受到重视。冬小麦是我国主要粮食作物之一, 主要分布在干旱及半干旱地区, 且生长期内多干旱少雨。研究不同水分条件下冬小麦的生长变化及水分利用对CO₂浓度升高的响应具有重要的科学和实践意义。本研究在封顶式生长室中对2个土壤水分水平[适宜水分: 70%~80%田间持水量; 干旱胁迫: 50%~60%田间持水量]的盆栽冬小麦进行了CO₂熏蒸试验[背景大气浓度: (396.1±29.2) μmol·mol^-1; 升高的浓度: (760.1±36.1)μmol·mol^-1]。对小麦植株生理指标、生物量、产量、耗水量和水分利用效率(WUE)等的研究结果表明, 与背景大气CO₂浓度相比, CO₂浓度升高可促进冬小麦生长, 其地上生物量显著增加, 适宜水分和干旱胁迫条件下分别增加了28.6%和18.6%; 籽粒产量显著增加, 适宜水分和干旱胁迫条件下分别增加了32.6%和22.6%; CO₂浓度升高主要通过增加穗粒数提高籽粒产量, 穗粒数在适宜水分条件下提高24.3%, 干旱胁迫条件下提高15.5%, 对千粒重没有显著影响。CO₂浓度升高使群体和产量WUE显著提高, 在适宜水分条件下提高幅度较大, 分别提高17.7%和24.8%。CO₂浓度升高显著提高了叶片光合速率(P_n)、降低了气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r); 在适宜水分和干旱胁迫下P_n分别提高15.6%与12.9%, G_s分别降低22.7%与18.2%, T_r分别降低8.9%与7.5%。CO₂浓度升高提高了叶片水势及叶绿素含量; 在适宜水分条件下叶片水势提高幅度较大, 为7.7%; 叶片叶绿素含量在2种水分条件分别提高7.5%与3.8%。由以上试验结果可得出: CO₂浓度升高对冬小麦的生长、产量及水分利用效率均具有促进作用, 而且在土壤水分状况较好时, 这种作用效果更明显; CO₂浓度升高主要通过增加穗粒数来促进产量提高。     

干旱胁迫对冬小麦叶绿素荧光的影响

干旱胁迫使冬小麦可变荧光与最大荧光比（Fv/Fm）、可变荧光与最小荧光比（Fv/Fo）、稳态荧光（Ft）、初始荧光到最大荧光1/2点的时间（T1/2）均明显降低，表明干旱胁迫使冬小麦叶片光II(PSII)质子醌库（PQ库）容量变小，光系统II原初光能转换效率、光系统II潜在活性受到抑制，干旱胁迫直接影响了光合作用的电子传递和CO2同化过程。     

The effect of drought on the root growth of winter wheat and on its water uptake from a deep loam

Abstract. Avalon winter wheat was grown on deep silty clay loam soil (Hook series) under a fixed shelter at Rothamsted with either full drought or irrigation from the end of March to July, 1982. During this time the irrigated crop used 295 mm of irrigation water plus 45 mm of stored soil water, while the droughted crop extracted 223 mm of water from the soil. The roots penetrated to at least 1.8m and water was extracted from 2 m depth.
Even with a fully developed root system the crops could transpire at the full rate of atmospheric demand only when the near-surface soil was well supplied with water. However, the draughted crop extracted enough water from the loamy sub-soil to maintain a reduced transpiration flow for a further nine weeks after the near-surface water was depleted. Thus crop growth was maintained with a loss at final harvest of only 10% in total dry weight and even less in grain yield.
A summary of other results confirm that yield losses due to drought have been reported only for light soils, except in the exceptional year of 1976, and that drought is not normally an important factor affecting yields of winter wheat in the UK.     

局部根系盐胁迫对冬小麦生长和光合特征的影响

通过分根装置设置无盐胁迫(0|0)、局部根系150 mmol-L-1NaCl胁迫(0|150)、全部根系75 mmol-L-1NaCl胁迫(75|75)、全部根系150 mmol-L-1NaCl胁迫(150|150)4种处理,研究根系局部盐胁迫对冬小麦生长及光合特征的影响。结果表明:盐胁迫显著抑制了小麦幼苗的生长,并且随着盐胁迫浓度的增加,小麦受抑制程度加重;根系盐胁迫方式对小麦幼苗生长影响显著,局部根系胁迫处理(0|150)小麦幼苗地上部干重比等浓度150 mmol-L-1NaCl全部盐胁迫处理(150|150)增加23.5%,比等浓度75 mmol-L-1NaCl全部盐胁迫处理(75|75)增加17.2%。在局部根系盐胁迫下,非盐胁迫一侧根系(0|150-0)补偿生长,其根长、侧根数、侧根长比盐胁迫一侧根系(0|150-150)分别增加195.2%、206.2%和237.8%,盐胁迫一侧根系吸收的Na+部分向非盐胁迫一侧根系运输,盐胁迫一侧根系(0|150-150)的Na+含量比全部胁迫处理(150|150)减少12.1%。与全部根系盐胁迫相比,局部根系盐胁迫减少了Na+在叶片中的积累,降低了钠/钾值。局部根系盐胁迫叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和叶绿素荧光参数(Fv/Fm)均高于同浓度完全盐胁迫处理的小麦幼苗,进而增加地上部和根系的生物量。因此,局部根系胁迫显著缓解了全部盐胁迫对小麦地上部和根系生长的抑制作用。     

水分胁迫后复水冬小麦根系吸水的恢复

温室盆栽试验结果表明，水分胁迫使冬小麦根系吸水功能受到抑制，复水不能使之恢复到对照水平。水分胁迫后复水根系吸水功能的恢复与胁迫时期、胁迫持续时间及胁迫程度有关，在相同水分胁迫程度下早期比中后期水分胁迫后复水根系吸水功能恢复的程度低；水分胁迫持续时间的延长使根系吸水功能恢复程度进一步降低。水分胁迫程度的加重在不同水分胁迫时期对根系吸水的影响不同，起始于三叶期的重度水分胁迫后复水其根系吸水恢复程度可超过相应中度水分胁迫，说明早期水分胁迫程度的加重不会加剧对根系功能的不利影响。其他时期水分胁迫后复水，胁迫程度的加重对根系吸水恢复有负面影响。冬小麦最大根重与最大根系吸水强度的对比显示，中度水分胁迫下根系吸水功能的恢复主要依赖于复水对原有根系活性的激发，而重度水分胁迫下主要取决于新根的增加，胁迫后复水根系吸水功能的不可恢复是冬小麦产量降低的重要因素。     

不同水分条件下CO2浓度升高对冬小麦碳氮转运的影响

CO2浓度升高对作物的影响日益受到重视,水分是作物生长的必要条件之一。冬小麦是我国的主要粮食作物之一,阐明高CO2浓度和水分条件互作对冬小麦碳氮转运的影响,对客观认识气候变化背景下作物的水分管理及肥料施用具有实际指导意义。本研究利用开放式CO2富集系统(FACE)平台,以冬麦品种‘中麦175’为试验材料,采用盆栽试验方法,研究了不同CO2浓度[正常浓度(391±40)μmol·mol?1和高浓度(550±60)μmol·mol?1]及水分条件(湿润条件和干旱条件,即75%和55%田间土壤最大持水量)的冬小麦花前碳氮积累及花后碳氮转运的规律特征。结果表明:湿润条件下,与正常CO2浓度相比,高CO2浓度促进冬小麦地上部干物质及碳氮积累,开花期增幅分别为18.1%、16.5%、14.9%,成熟期增幅分别为6.6%、1.3%、4.5%,并提高碳氮转运能力及对籽粒贡献率,转运量、转运率及对籽粒贡献率的增幅碳素依次为39.3%、20.0%、30.0%,氮素依次为19.1%、3.8%、10.8%。干旱条件下,与正常CO2浓度相比,高CO2浓度对地上部碳氮积累有一定的促进作用,开花期和成熟期碳积累量分别增加3.0%和10.7%,氮积累量分别增加0和15.8%;但高CO2浓度阻碍了碳氮的转运,转运量、转运率降幅碳素分别为10.2%、12.8%,氮素分别为7.2%、7.1%;碳氮对籽粒贡献率则变化不同,碳降低14.4%,而氮升高31.3%。干旱及高CO2浓度互作与湿润条件正常CO2浓度处理相比,冬小麦碳素转运对籽粒贡献率降低更明显,地上部碳素转运量、转运率及对籽粒贡献率降幅分别为36.2%、16.9%、22.3%,但提高了氮素转运对籽粒贡献率,氮素转运量及转运率分别降低35.7%、15.2%,对籽粒贡献率增加7.0%。综合而言,高CO2浓度可促进冬小麦碳氮积累及其在花后向籽粒的转运,水分不足可能成为主要的物质转运障碍因子,限制CO2促进作用发挥。