不同土壤水分下侧柏苗木光合特性和水分利用效率的研究

在黄土半干旱区,采用人工控制土壤水分的方法,使用Li-6400便携式光合作用测定系统,对侧柏苗木净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及其相应的环境因子进行了测定。结果表明:不同土壤水分状况下侧柏苗木光合速率日变化曲线呈“双峰”型,均有不同程度的“午休”现象,且上午的光合速率明显高于下午;气孔导度受水分和光热胁迫的影响,日变化曲线呈凹型;胞间CO2浓度受空气CO2浓度和气孔导度的双重影响,呈现出早晚高,正午低的日变化进程;水分利用效最高值出现在上午较早的时分,且上午的水分利用效率明显高于下午;随着土壤水分的增加,净光合速率和蒸腾速率升高,而水分利用效率降低。根据Farquhar和Sharkey的观点,造成净光合速率下降的原因既有气孔限制又有非气孔限制因素,上午净光合速率下降的主要是由气孔限制因素造成的,午间和下午光合速率的降低则主要归因于叶肉细胞羧化效率的降低。     

水肥(氮)对小麦生理生态的影响 (Ⅰ)水肥 (氮 )条件对小麦光合蒸腾与水分利用的影响

光合速率在日出后随着光强的增强而急速升高,4月20日是小麦光合最强。净光合速率日变化随施氮量的增加而下降,水胁迫处理显著低于高水处理;不同时段变化净光合速率随施氮量和土壤含水量的增加而增加,但总的趋势是降低的。小麦蒸腾速率日变化总体趋势是在日出后随着光强的增强而急速升高、随光强的减弱而降低。小麦蒸腾速率日变化曲线为单峰型,中午最高。叶片蒸腾速率日变化随土壤水分供应增加而增加,随氮肥供应增加而下降;不同供水供氮条件下,叶片蒸腾速率的分异在日中尤其是上午比较明显。蒸腾速率从4月10日一直呈现下降趋势。小麦叶片水分利用率日变化曲线为"L"型,即早上较高,中午和下午都非常低。4月20日叶片水分利用率最高,5月10日最低。叶片对不同土壤水分和氮控制的反映为高氮低水高水分利用率,反之,则水分利用率较低。不同水、氮在上午对叶片水分利用率影响差异比较明显,下午则趋于一致。     

水肥(氮)对小麦生理生态的影响 (Ⅱ )水肥 (氮 )对小麦叶片细胞间隙CO_2 浓度和气孔导度的影响

小麦叶片细胞间隙CO2浓度Cint全天最高值出现在早上,其日变化曲线呈"　　"型。Cint日变化在9:00后,大致呈现随施氮量增加而下降的趋势。在午前,低水处理Cint日变化较高水处理要高,午后则下降到较低的位置。各处理Cint时段变化随施氮量增加而下降,土壤水胁迫处理Cint各时期最低。小麦叶片气孔导度(Gs)在中午达到峰值,其日变化呈现"W"字型。4月20日Gs最高。Gs日变化随施氮量的增加而下降;低水叶片Gs在上午相对较高,下午则相反。Gs时段变化,低氮处理相对较高,高水与胁迫处理Gs较其它处理显著降低。     

翅果油树净光合速率日变化及其主要影响因子

对翅果油树叶片净光合速率日变化进行了测定,并分析其与蒸腾速率、胞间CO2浓度等光合参数及环境因子的关系.结果表明:翅果油树叶片净光合速率日变化呈"双峰"曲线,具有明显的光合"午休"现象,最高峰分别出现在9:00和15:00,变化范围在1.25～11.35 μmol·m-2·s-1之间;11:00～12:00引起净光合速率降低的主要因素是气孔限制因素,9:00～11:00、15:00～19:00则为非气孔限制因素.净光合速率与光合参数的关系在一天中不同时段表现不同,6:00～9:00、15:00～19:00叶片净光合速率与蒸腾速率和气孔导度呈极显著正相关,与胞间CO2浓度呈极显著负相关;9:00～12:00叶片净光合速率与胞间CO2浓度、气孔导度分别呈显著和极显著正相关,与蒸腾速率呈不显著负相关;12:00～15:00叶片净光合速率与蒸腾速率和气孔导度呈显著正相关,而与胞间CO2浓度呈不显著正相关.6:00～9:00影响叶片净光合速率的主要环境因子及其作用大小为光合有效辐射>胞间CO2浓度,且前者表现为正效应,后者表现为负效应;9:00～12:00为光合有效辐射>空气CO2浓度,且前者表现为负效应,后者表现为正效应;12:00～15:00为空气相对湿度,表现为正效应;15:00～19:00为光合有效辐射>空气温度,两者均表现为正效应.     

不同专用肥施肥水平对柠檬幼树光合生理特性的影响

为1~2年生柠檬幼树专用肥的精准科学施用和柠檬苗繁育提供科学依据。采用腐植酸型幼树柠檬专用配方肥设置不同施肥水平,对盆栽柠檬幼树进行指数施肥,测定并比较光合相关参数变化和叶绿素相对含量。结果表明,1)不同施肥水平净光合速率日变化均为双峰型,主峰出现在10:00,次峰出现在16:00左右,有明显光合"午休"现象。2)不同施肥水平的蒸腾速率日变化存在较大差异,所有处理柠檬苗蒸腾速率日变化均呈双峰型。第一个峰值和第二峰值分别出现在10:00和16:00,且第二峰值高于第一峰值。第二峰值施肥40、20、10 g/株处理与对照和施肥80、160 g/株处理相比差异显著。3)光合"午休"期间,各处理净光合速率和气孔导度均下降,胞间CO2浓度增加,气孔限制值降低,表明光合"午休"主要是非气孔因素造成的。4)相关性分析表明:不同施肥水平柠檬净光合速率均与大气CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度极显著正相关,与叶片温度极显著负相关。5)不同时间段测量的不同施肥水平柠檬叶片SPAD值差异较大,在各个时间段内施肥40 g/株处理SPAD值均为最高,最高值达79.1,而施肥160 g/株处理则最低,仅48.6。合理施肥能显著提高柠檬苗的光合速率和叶片叶绿素含量,最适施肥水平是40 g株。     

黄土半干旱区土壤水分对侧柏叶片水气交换影响

2002年4～10月,在山西省方山县径流林业试验基地,通过水分控制措施形成土壤水分梯度,对野外栽植的侧柏叶片进行了蒸腾、光合及环境因素的观测。结果表明:侧柏叶片的蒸腾速率与土壤含水量有密切的关系,随着土壤含水量的降低水分胁迫加剧,蒸腾速率显著降低,而且一般受到水分胁迫的树体在低光照条件下出现蒸腾的峰值,随着光照与气温的增加蒸腾速率下降,水分胁迫程度越严重蒸腾峰值出现的时间越早。当土壤含水量没有造成水分胁迫时,侧柏叶片的蒸腾速率日变化与光照及气温的变化相一致。试验条件下,春季土壤含水量在5.79%以下时产生了严重的水分胁迫,土壤含水量达到6.50%时相对水分胁迫较轻;夏季土壤水分在6.94%以下时产生严重水分胁迫;秋季没有产生水分胁迫,但是仍然是土壤含水量较高时蒸腾速率也较高,这为黄土高原地区布设相应的径流林业措施,进行有效的土壤水分管理提供了依据。     

不同灌溉量对枸杞夏果形成期光合日变化特性的影响

在中宁县小盐池滩玺赞枸杞庄园,研究了宁杞7号枸杞在不同灌溉量下枸杞在夏果形成期时的光合日变化特性.结果表明,在枸杞夏果形成期,不同灌溉量处理下宁杞7号的净光合速率呈双峰型,峰值出现在11:30、16:00时前后,出现了光合午休现象.枸杞受到水分胁迫之后,光合有效辐射较低,光合作用有所减弱.枸杞蒸腾速率和净光合速率的变化...     

镉胁迫对黄瓜幼苗光合和叶绿素荧光特性的影响

通过室内水培试验,研究了不同浓度镉处理（0,25,50,100,200μmol/L）对黄瓜幼苗叶片光合及叶绿素荧光特性的影响。结果表明：镉胁迫第4天,净光合速率、气孔导度和蒸腾速率已显著下降,但细胞间隙CO2浓度变化不大;叶绿素相对含量仅在200μmol/L镉胁迫时下降;叶绿素荧光参数Fv/Fm、Yield和ETR变化不大,表明200μmol/L以下镉处理光合下降的主要原因是气孔因素。在胁迫第8天,所有镉处理净光合速率、气孔导度、蒸腾速率进一步下降,细胞间隙CO2浓度上升,叶绿素相对含量和除NPQ外的所有荧光参数也显著下降,表明此时光合下降与非气孔因素如叶绿素相对含量下降和原初光化学反应受到伤害等有关。50μmol/L镉胁迫导致除NPQ外的所有荧光参数出现一低谷值,原因可能与镉胁迫引起的严重Fe缺乏有关。     

不同土壤水分下黄刺玫光合生理生态特性的初步研究

应用CIRAS-2型光合作用系统,在半干旱黄土丘陵沟壑区,测定了3 a生黄刺玫在不同土壤水分条件下净光合速率、光合有效辐射、蒸腾速率、叶片水分利用效率的日变化,并同步测定了胞间CO2浓度、气孔导度等因子。结果表明:黄刺玫的净光合速率随土壤含水量的增加而增加,不同土壤水分条件下,净光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率的日变化曲线不同。适合黄刺玫生长的土壤水分范围在15.0%~6.3%。结论:黄刺玫是抗干旱能力很强的树种,在干旱缺水和强光、高温为突出环境胁迫因子的半干旱地区,黄刺玫最宜栽培于水分状况相对较好、光照强度相对较低的阴坡,可能会比阳坡获得更大的生产力。     

不同施肥处理对香梨膨果期光合特性的影响

在田间条件下,利用CIRAS-2型光合仪对不同施肥处理的库尔勒香梨膨果期光合特性日变化进行了测定.结果表明:香梨叶片净光合速率日变化表现为双峰曲线,峰型较弱或不明显,具有光合“午休”现象.气孔导度和气孔限制值的日变化与净光合速率日变化基本保持一致,呈双峰型,气孔导度峰型明显而气孔限制值峰型较弱.胞间CO2浓度日变化与净光合速率相反,呈双谷型.蒸腾速率日变化曲线呈单峰型,水分利用效率日变化则呈单谷型.施肥对香梨叶片的叶绿素含量、叶面积指数和光合特性都有显著影响.不同施肥处理下,香梨叶片的叶绿素含量和叶面积指数施肥效应均表现为:N＞P＞K.光合特性施肥效应各不相同,净光合速率与水分利用效率表现为:K＞P＞N,蒸腾速率表现为:P＞N＞K,气孔导度表现为:K＞N＞P.     

施氮及花后土壤相对含水量对黑粒小麦灌浆期 氮素吸收转运及分配的影响

以黑粒小麦‘漯珍一号’为供试材料,通过棚下盆栽试验研究了不同施氮量及花后土壤相对含水量对‘漯珍一号’植株氮素吸收、转运、分配以及籽粒蛋白质及其组分含量的影响。结果表明:相同施氮量下,黑小麦籽粒含氮量、蛋白质积累量随水分胁迫加剧而降低;各蛋白质组分含量的变化随施氮量的不同而存在差异,在低氮[N_1,150 kg(N)·hm~(-2)]条件下,随水分胁迫加剧,清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白含量升高,高氮[N_3,300 kg(N)·hm~(-2)]条件下,清蛋白、球蛋白含量升高,而醇溶蛋白含量降低。相同水分胁迫(土壤相对含水量为55%~65%,W_2;土壤相对含水量为35%~45%,W_3)条件下,籽粒氮素含量、籽粒中蛋白质的积累量随施氮量增加而提高,成熟期籽粒氮素含量占总氮素含量的比例下降;而充足供水(土壤相对含水量为75%~85%,W_1)时,中氮处理[N_2,240 kg(N)·hm~(-2)]籽粒蛋白质积累量最高,同时,营养器官贮藏氮素向籽粒的转运量、转运率均达最大值,对籽粒的贡献率也较高。W_1处理时,清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量随施氮量的增加而提高,麦谷蛋白在N_2处理达最大值;而W_2、W_3处理情况下,N_2处理小麦中各蛋白质组分含量最高。综上所述,本试验条件下,施氮量及花后土壤相对含水量对黑粒小麦氮代谢具有显著影响,施氮量过高或过低以及水分胁迫均不利于黑粒小麦氮代谢过程的有效进行,综合考虑,花后充足供水(W_1)与中等施氮水平(N_2)组合对黑粒小麦氮素吸收、转运和分配具有较好的调控作用。     

富水条件下不同供氮水平对小麦光合作用与空气温湿度关系的影响

对田间环境土壤富水条件下不同供氮处理小麦光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用率和气孔导度的分析测定表明,增施氮肥有助于扩大高光合速率分布的空气温湿度范围,显著抑制高温低湿对叶片蒸腾的促进作用,提高叶片水分利用率,提高叶温。土壤富水条件下,合适的施氮量应在90～180kg hm-2之间。     

供氮对旱作小麦环境适应性的影响

微区试验结果表明,土壤水胁迫下,增施氮肥可显著提高同一温、湿度下的水分利用率,提高叶片光合对高温的抵抗能力,扩大光合适应的湿度范围。供氮量为90kg/hm2时,可使小麦保持较高的光合速率和水分利用率。     

遮阴和施氮对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响

为了探明弱光条件下小麦光合速率降低的原因,为黄淮海麦区小麦生产中合理施氮和高产高效栽培提供理论依据,通过田间试验研究了拔节期至成熟期弱光胁迫(透光率为50%的黑色遮阳网遮阴)和氮素水平[N0,0 kg(N)×hm~(-2);N1,120 kg(N)×hm~(-2);N2,240 kg(N)×hm~(-2)]对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响。结果表明:冬小麦拔节期至成熟期长期遮阴,导致旗叶叶绿素含量、PSⅡ荧光光化学猝灭系数(q P)和实际光化学量子产量(ΦPSII)在3个施氮水平下均显著增加,其中以N2施氮水平下增幅最大,同时显著降低了叶绿素a/b和荧光非光化学猝灭系数(q N),进而提高了旗叶光化学效率,降低了热能耗散,提高光能利用率。在开花期至灌浆中期,由于光能不足造成小麦旗叶净光合速率Pn降低,而在灌浆后期,遮阴处理较正常光照能维持较高的叶绿素含量和光能转化效率,从而Pn高于正常光照。在相同光照条件下,随施氮量增加,小麦旗叶净光合速率Pn、叶绿素含量、PSⅡ荧光光化学猝灭系数(q P)和实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)显著提高,这有利于植株充分利用光能,增强光合作用。弱光导致穗数、穗粒数及千粒重显著降低(P0.05),穗粒数降低幅度最大(13%~46.8%),千粒重降低幅度最小(3.4%~8.5%),穗数的降低幅度为8.6%~22.5%,严重影响氮肥的增产效应。遮阴和施氮水平间交互显著影响了叶绿素含量、穗粒数和产量,但对其他指标影响并不显著。综合而言,增施氮肥缓解了弱光胁迫对光合作用的不利影响,遮阴条件下施氮处理(N1、N2)净光合速率Pn较对照(N0)增幅为11.5%~27.4%,其中以N2[240 kg(N)×hm~(-2)]水平增幅最大。在不同施氮水平下,遮阴处理均提高了光能转化效率,但遮阴显著降低了植株光合速率及产量构成因素,导致产量显著降低(P0.05)。     

土壤水分胁迫下氮素营养对冬小麦光合生理和环境的关系的影响

对冬小麦光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (E)、气孔导度 (Gs)和细胞间隙CO2 浓度(Cint)等生理指标与大气CO2 浓度、光合有效辐射、大气温度和大气湿度等环境因子间相关系数作了分析 ;通过求解不同处理相关系数的微分 ,初步研究了大田条件下生理指标对环境因子的灵敏度 ,结果表明 :生理指标与环境间的相关性随施氮量的不同而不同 ;氮素营养改变了生理指标对环境因子响应的灵敏度。     

硫磺树脂包膜尿素氮素释放与小麦、玉米需氮规律的匹配性及最佳配施比例

  【目的】  研究小麦、玉米专用硫磺树脂包膜尿素 (SRCU) 在水中和土壤中的氮素释放规律及其与作物氮素吸收的匹配性,并研究现有条件下其与普通尿素的配施比例,为调整该产品的氮素释放特征、提高其利用效率提供依据。  【方法】  本研究包括氮素静水、土壤释放规律试验以及缓控释尿素与普通尿素最佳配比试验。供试缓控释肥料静水释放期分别为3个月 (SRCU3) 和2个月 (SRCU2)。静水氮素释放试验取10.00 g SRCU于孔径为0.15 mm的尼龙袋中,置于200 mL无离子水内,在25℃恒温培养,定期取样,测定水中氮素含量,直至80%以上氮素释放;土壤氮素释放规律试验在小麦、玉米播种后第1天,将 20.00 g SRCU装入尼龙网袋,埋入20 cm深土壤中,从第1天起,定期取出肥料袋,称量肥料袋质量,以相邻取样时期的质量差作为氮素释放量。肥料配比试验设不施氮肥 (CK)、普通尿素常规施用 (FP)、普通尿素全部基施 (100%U) 和100%、70%、50%、30% SRCU 分别与普通尿素配合一次性基施,共7个处理。在小麦、玉米收获期取植株和籽粒样品,测定氮素含量、产量,调查了小麦、玉米产量构成,计算氮肥表观利用率和经济效益。  【结果】  1) SRCU2和SRCU3在静水中第1天氮素累积释放率分别为9.29%和7.09%,28天的氮素累积释放率分别为63.45%和43.86%;SRCU2在64天的氮素累积释放率为89.77%,SRCU3在90天的氮素累积释放率为85.70%。2) 埋入土壤中的SRCU2在玉米苗期 (1—14天) 、拔节期 (14—42天)、大喇叭口期 (42—56天) 、开花期 (56—70天)、灌浆期 (70—94天) 的氮素累积释放率分别为8.96%、 25.28%、9.54%、 21.77%、15.82%;氮素日均释放率在拔节期较高,至开花期最高。埋入土壤中的SRCU3在小麦越冬期 (1—128天) 、返青期 (128—170天) 、拔节期 (170—201天)、开花—收获期 (201—239天)的氮素累积释放速率分别为 21.54%、7.60%、 26.96%、26.24%;氮素日均释放率在拔节期、灌浆期较高。3) 与常规施肥 (FP) 相比,100%SRCU和70%SRCU处理玉米产量显著升高,70%SRCU处理小麦产量显著升高;经济效益的增减与产量结果一致,施用100%SRCU、70%SRCU、50%SRCU处理玉米经济效益分别提高1107.82、1348.70、1065.80元/hm2,70%SRCU、50%SRCU处理小麦经济效益分别提高1609.98、683.71元/hm2,效益最高的均是70%SRCU处理。70%SRCU处理在玉米、小麦上的氮肥表现利用率分别提高8.97、7.10个百分点。  【结论】  小麦和玉米专用硫磺树脂包膜尿素的氮素释放率符合行业标准要求,但还需根据作物需求调整。目前SRCU3的氮素释放量在小麦返青期和拔节期不足,SRCU2需要增加玉米开花期后的释放量。本试验条件下,硫磺树脂包膜尿素在玉米和小麦上适宜的一次性配施比例为70%。     

调亏灌溉对新疆滴灌春小麦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响

2017年和2018年在北疆滴灌春小麦栽培中,额定施氮量为纯氮300kg/hm2,设置3个调亏灌水量(水分不调亏E1:100%ET0;水分中度调亏E2:80%ET0;水分重度调亏E3:60%ET0)和2个小麦品种(水分敏感型X1:新春22;水分不敏感型X2:新春44),灌溉频率为7天1次。研究不同处理对滴灌春小麦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响。结果表明:(1)水分重度调亏(E3)可以缓解0—40cm土壤水分和土壤硝态氮向深层流失,减少作物耗水量,提高水分利用效率。(2)新春22和新春44在土壤质量含水量、土壤硝态氮含量指标上无显著的品种间差异,小麦品种对于土壤理化性质的影响较小。(3)在水分中度调亏(E2)处理下,新春44(X2)能在节约大量灌水同时,提高水分利用效率,保持最适的氮素营养指数(NNI),进而使产量得到了显著的补偿,而新春22(X1)通过中度和重度调亏不能使产量得到有效的补偿。(4)在同一灌溉频率、施氮量水平下,品种对滴灌春小麦水分利用效率的影响大于调亏灌溉水平对滴灌春小麦水分利用效率的影响。(5)水分不敏感型品种新春44(X2)更适合在北疆地区采用调亏灌溉模式生产,综合考虑氮素营养指数(NNI)、耗水量、水分利用效率及产量,其最适的调亏灌溉水平为E2。     

氮肥品种与施氮量对滴灌红枣光合特性和产量的影响

为研究氮肥种类和用量对于新疆南疆砂土果园红枣产量和氮素利用的影响,2015—2017年在新疆阿克苏实验林场进行大田定位试验,以滴灌枣园15a生红枣(灰枣)为供试作物,设3种氮肥处理:常规尿素处理(U)、常规尿素添加硝化抑制剂处理(NU)和包膜尿素处理(CRU),5个氮素供应水平(0、150、200、250和300 kg/hm^2);枣树开花期和果实膨大期测定枣树叶片叶绿素值、净光合速率(Net Photosynthetic Rate,Pn)和土壤速效氮质量分数,红枣收获后测定产量和果实商品性,并对氮素贡献率和红枣效益进行综合评价。结果表明:包膜尿素施用后氮素控释效果较好,枣树平均产量为10022.3 kg/hm^2,红枣优级果率最高,显著高于常规尿素添加硝化抑制剂处理与常规尿素处理(P<0.05);且对枣树后期生长的氮素供应能力强,在同样施氮水平下可显著提高枣树叶片的叶绿素值和Pn(P<0.05)。常规施用尿素时,添加硝化抑制剂并未产生显著影响,但降低了红枣劣级果比例。同时,包膜尿素处理表现出最高的氮素偏生产力,其次为常规尿素添加硝化抑制剂处理。包膜尿素处理施用250 kg/hm^2氮素水平下红枣产值最高。从红枣提质增产的综合效益考虑,建议新疆南疆典型滴灌枣园栽培模式下最佳组合选用包膜尿素250 kg/hm^2氮素水平,该结果可为南疆干旱区枣园氮素管理和红枣产业提质增效提供理论依据。     

不同土壤水分对赤松光合作用与水分利用效率的影响研究

在不同土壤水分条件下研究了赤松光合特征及其水分利用效率的变化。结果表明,不同土壤水分处理对赤松幼苗净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率等生理指标及其日变化均产生明显影响;中度水分胁迫时赤松幼苗的光合午休比对照提前1h且午休时间长,其净光合速率和气孔导度的下降平行进行,而且,日平均水分利用效率的下降幅度比日平均净光合速率的下降幅度小。