小麦叶片CO2/H2O交换参数对不同供水条件的响应

在大田不同供水条件下,于小麦孕穗期和灌浆期对小麦叶片气体交换参数的日变化进行了连续测定,结果表明,小麦叶片光合速度,气孔导度,蒸腾速度,以及叶肉细胞间隙ＣＯ２浓度均有较明显的日变化。不同供水条件下,Ｐｎ的日变化趋势不同,充分供水时为典型的双峰曲线,中午有明显的“午休”现象;当非充分供水时,Ｐｎ午休现象明显,且持续时间长,第二高峰表现不明显。     

土壤水分状况对CH4氧化,N2O和CO2排放的影响

实验室培育试验表明，土壤氧化ＣＨ４，排放Ｎ２Ｏ和ＣＯ２的最佳水分含不量。水稻土氧化ＣＨ４的最佳水分含同于半干旱草地土壤，均接近于土壤环境常年水分含量。水稻土Ｎ２Ｏ排放量随着水分含量的下降而增加，半干旱草地土壤则随着水分含量的下降而减少，表明背离土壤环境上水分含量越远，Ｎ２Ｏ的排放量越大。因而，ＣＨ４氧化和Ｎ２Ｏ排放对土壤水分含量的反应呈极显著的负相关性。ＣＯ２排放的最佳水分含量接近或高于ＣＨ４氧化     

高CO2浓度和遮荫对小麦叶片光能利用特性及产量构成因子的影响

CO2和光能是植物光合作用的动力和底物,它们的变化必然引起植物光合特性和生长的变化。研究大气CO2浓度和光强变化对植物光合生理的影响,有利于认识作物对全球生态变化的生理响应机制。试验以高大气CO2浓度和遮荫为处理手段,通过测定小麦(Triticum aestivum)旗叶的光合气体交换参数、光强光合速率响应曲线和产量构成因子,分析光强光能利用效率之间的关系,研究高大气CO2浓度(760μmol.mol 1)和遮荫对小麦叶片光合特性及产量构成因子的影响。结果表明,高大气CO2浓度下,小麦叶片的净光合速率(Pn)增加;同时最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)显著升高;遮荫处理使小麦叶片的Pnmax、LSP、LCP降低。正常光照下大气CO2浓度升高使小麦叶片呼吸速率(Rd)显著下降,遮荫后大气CO2浓度升高对Rd无显著影响。大气CO2浓度升高能显著提高小麦叶片表观量子效率(AQY),而遮荫对AQY的影响因大气CO2浓度而异,高大气CO2浓度下遮荫使AQY显著提高,正常大气CO2浓度下遮荫则使AQY明显下降。高大气CO2浓度下遮荫使小麦株高、穗长增加,而穗粒数、单株穗粒重、千粒重减小。受光合特性的变化和光强限制,高大气CO2浓度下遮荫使小麦叶片呼吸增强,导致Pn下降,不利于干物质积累和籽粒产量的形成。     

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。     

超临界CO2萃取小麦胚芽油的试验研究

测定并分析了小麦胚芽的粒度、含水量、萃取温度、压力和CO₂流量对小麦胚芽油的超临界CO₂萃取率及产物品质(包括脂肪酸构成、VE含量、酸价和色泽)的影响。     

低磷条件下不同磷效率小麦品种及其杂种F1光合碳同化特性研究

以典型的磷低效(L)、吸收高效(H1)和利用高效(H2)的小麦品种及以上述品种为亲本配制的杂种F1-1(L×H1)和F1-2(L×H2)为材料,对上述品种和杂种F1的光合特性及其生理机制进行了研究。结果表明,缺磷条件下,随着叶片生长进程,供试品种和杂种F1旗叶CO2传导参数气孔导度(Gs)、叶肉导度(Gm)和碳酸酐酶(CA)活性;旗叶叶绿素含量(Chl)、光合速率(Pn)、叶绿体无机磷(PI)浓度和Mg2+-ATPase活性、可溶蛋白含量(SP)和RuBPCase活性均不断降低。不同磷效率类型品种相比,旗叶各测定时期上述参数均以L较低,H1和H2较高。与各自亲本相比,F1-1和F1-2各测定时期的光合生理参数多表现出明显的优势。表明磷高效小麦品种(H1和H2)以及杂种叶片光合碳同化特性的相对提高,是由于其光合器官捕获光能的能力较强、光合作用气孔限制和非气孔限制的程度较低和暗反应速率较高综合作用的结果。其中,磷高效品种及杂种F1叶绿体Pi供应量的增多,在维持光合器官的结构和功能中可能具有重要作用。研究还表明,供试不同磷高效小麦品种之间(吸收高效H1和利用高效H2)尽管在磷的吸收和利用特征上表现明显不同,但在叶片的光合碳同化特性及其内在生理机制上表现相似,表明控制小麦磷素吸收与利用的遗传基因位点可能与控制光合器官结构与功能的遗传位点不存在紧密连锁。在低磷胁迫条件下,充分利用杂种F1在光合碳同化特性上的杂种优势,对于改善小麦对磷素的吸收和利用以及促进子粒产量的增加具有潜在的应用价值。     

稻田CH4和N2O排放对大气CO2浓度升高响应的研究进展

大气CO₂浓度升高是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响陆地生态系统碳氮循环。阐明稻田生态系统CH₄和N₂O排放对大气CO₂浓度升高的响应及其机制,是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分。本文综述了国内外不同大气CO₂浓度升高模拟技术平台条件下稻田CH₄和N₂O排放的响应规律,进一步讨论分析了大气CO₂浓度升高影响CH₄和N₂O排放的相关机制,并展望了今后稻田CH₄和N₂O排放对大气CO₂浓度升高响应的主要研究方向,以期为应对全球气候变化提供理论依据和技术支撑。     

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。     

大气CO2和O3浓度升高对水稻'汕优63'叶片光合作用的影响

大气CO2浓度升高使水稻光合作用增强,而地表O3浓度增加则相反,但人们对大气CO2和O3浓度同时升高情景下水稻光合作用的响应和适应知之甚少。本文利用新型的自然光气体熏蒸平台,以杂交籼稻‘汕优63’为供试材料,设置室内对照(CK,大气本底浓度,实时模拟室外环境)、高浓度CO2(CO2本底浓度+200μmol·mol-1)、高浓度O3(O3本底浓度的1.6倍)、高浓度CO2+O3 4个处理,于拔节期、抽穗期和灌浆期测定稻叶的主要光合参数。整个布气期间,CO2和O3浓度平均的控制目标完成比(TAR)分别为1.04和1.00。与CK相比,CO2处理使拔节、抽穗和灌浆期净光合速率(Pn)分别增加15%、11%和28%,O3处理使对应生育期Pn分别降低32%、32%和88%,CO2+O3处理对拔节期和抽穗期Pn无显著影响,但成熟期Pn平均下降48%。CO2处理使拔节和抽穗期叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著下降,但灌浆期无显著变化;O3处理对各期Gs和Tr的影响明显大于CO2处理,且以灌浆期的降幅最大;CO2+O3处理叶片Gs和Tr的降幅总体上明显低于单独的O3处理。CO2处理或CO2+O3处理叶片胞间CO2浓度(Ci)明显增加,而O3处理叶片Ci的变化相对较小。CO2处理使各期水分利用效率(WUE)增加,而O3处理则呈相反趋势,特别是生长后期。CO2+O3处理叶片拔节期和抽穗期WUE平均增加约15%,但灌浆期因O3的累积伤害,WUE不升反降。以上结果表明,大气CO2浓度升高将使杂交稻‘汕优63’叶片光合能力增强,但地表同步升高的O3浓度则使光合能力削弱并表现出明显的累积伤害,大气CO2和O3浓度同时升高可缓解O3胁迫对‘汕优63’光合作用的负效应。     

高浓度CO2下氮素对小麦叶片干物质积累及碳氮关系的影响

高大气CO₂浓度下植物叶片干物质积累、碳氮关系和糖含量的变化对光合作用的适应性下调有重要的反馈作用,通过研究不同施氮量对高大气CO₂浓度下植物叶片干物质积累、叶氮浓度和糖含量的影响,可进一步明确氮素对植物光合作用适应性下调的调控机制。以不同大气CO₂浓度和氮素水平为处理条件,测定盆栽小麦拔节期叶片鲜重、干重、含水量、还原糖、可溶性糖、全氮含量,研究了氮素对长期高大气CO₂浓度(760μmol·mol-1)下小麦叶片的干物质积累、糖含量及碳氮含量的影响。结果表明,大气CO₂浓度升高使小麦叶片的鲜重和干重增加,含水量下降。大气CO₂浓度升高使N0处理的小麦叶片还原糖含量下降,而可溶性糖含量显著升高;施氮后小麦叶片还原糖含量无显著变化,但可溶性糖含量降低。高大气CO₂浓度条件下小麦叶片全氮含量下降,C/N比增加,而增施氮素后C/N比显著下降。可溶性糖含量和C/N比的下降有利于减轻同化物质对光合作用的反馈抑制,提高大气CO₂浓度增高条件下小麦叶片的P_n。     

小麦胚芽油的超临界CO2萃取-精馏的试验研究

设计了超临界ＣＯ₂萃取－精馏系统和超临界ＣＯ₂止逆分布器,并在该系统上进行了小麦胚芽油的萃取－精馏试验研究。研究结果表明,超临界ＣＯ₂萃取－精馏比单纯的超临界ＣＯ₂萃取操作对小麦胚芽油中维生素Ｅ的浓缩、色素及胶质的脱除效果更显著。     

CO2激光与外源NO对低温胁迫小麦的防护效应

以冬小麦‘小堰22号’为试验材料,研究了CO2激光与外源一氧化氮(NO)复合作用对低温胁迫(4℃)下小麦幼苗自由基双氧水(H2O2)、超氧阴离子(O2?)浓度,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)、一氧化氮合成酶(NOS)活性,一氧化氮(NO)及蛋白质含量,及幼苗生长发育的影响。结果表明:与单独低温胁迫相比,外源NO处理后低温胁迫和CO2激光处理后低温胁迫都显著降低了H2O2和O2?浓度,提高了SOD、CAT、POD、APX、NOS活性,NO和蛋白质含量,促进幼苗生长发育。外源NO处理后再进行CO2激光辐射,虽然可以降低低温胁迫下幼苗H2O2和O2?浓度,提高SOD、CAT、POD、APX、NOS活性及NO和蛋白质浓度,促进幼苗生长发育,但其保护效应明显低于外源NO处理后低温胁迫和CO2激光处理后低温胁迫的效果。上述结果说明,NO对低温胁迫的防护效应优于NO和CO2激光复合处理。因此,建议在农业生产中单独采用NO处理或者CO2激光处理,可以促进农作物对低温胁迫的抗性。     

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。     

温室番茄对增施不同浓度CO2的光合响应

【目的】 日光温室冬春季栽培中CO₂严重匮乏,探明增施不同浓度CO₂对温室番茄光合特性的影响,明确北方地区日光温室番茄各生育期适宜生长的CO₂浓度,可为其生产实践提供理论依据。 【方法】 用塑料膜将试验温室隔出四个52m2独立面积的隔间,于定植一周后到试验结束 (2016年11月—2017年4月) 采用CO₂自动释放控制系统,通过调整CO₂钢瓶上的流量计控制气体流速和循流风机将CO₂均匀施入试验区,增施时间为晴天9:00—11:00,14:00—16:00。设增施3个CO₂浓度水平:(600 ± 20)、(800 ± 25)、(1000 ± 30) μmol/mol,以大气CO₂浓度 (400 ± 15) μmol/mol为对照,‘兴海12号’番茄为试验材料,在温室内进行小区试验。分别于番茄苗期、开花期、幼果期及成熟期,选取生长势一致的植株生长点以下第3或4片功能叶片,采用80%丙酮浸提法测定其光合色素含量,采用美国LI-COR公司的LI-6400便携式光合仪测定其光合特性参数,计算光合色素含量、光合作用、光响应曲线特征参数以及番茄产量对不同CO₂浓度变化的响应。 【结果】 增施CO₂显著增加了番茄各生育期光合色素含量,增幅在开花期和幼果期较大。叶绿素a和叶绿素b含量均以CO₂ (1000 ± 30) μmol/mol处理的增幅最大;类胡萝卜素含量在开花期以CO₂ (800 ± 25) μmol/mol处理增幅最大,其他生育期均以 (1000 ± 30) μmol/mol浓度的增幅最大。番茄叶片净光合速率、胞间CO₂浓度及水分利用效率于各生育时期均显著增加,以CO₂ (1000 ± 30) μmol/mol的增幅最大,(800 ± 25) μmol/mol次之;气孔导度与蒸腾速率则随着增施的CO₂浓度的升高而显著降低。增施CO₂能不同程度提高番茄各生育期叶片光饱和点、最大净光合速率及表观量子效率,降低番茄叶片光补偿点,且均以CO₂ (1000 ± 30) μmol/mol效果最佳,(800 ± 25) μmol/mol效果次之。 【结论】 供试条件下,增施CO₂后显著增加了番茄在开花结果期的光合能力,提高了番茄叶片光合色素含量、净光合速率,提高胞间CO₂利用能力和水分利用效率,降低了非气孔限制及其光补偿点,有利于番茄产量的提高;在试验以增施CO₂ 800～1000 μmol/mol的效果较为适宜。      

不同水分条件下土壤N2O排放的动力学方程模拟

[目的]水分对土壤N₂O排放有重要影响。运用混合动力学方程模拟不同水分条件下土壤N₂O累积排放的过程,分析土壤水分对N₂O产生途径的影响及其变化规律,为通过改善土壤管理降低N₂O气体排放提供理论和实践指导。[方法]通过室内培养试验,研究了不同水分条件[40%WHC,60%WHC,80%WHC,100%WHC和淹水处理,WHC(田间持水量)]下土壤N₂O排放特征、硝铵态氮含量和氧气消耗动态变化。[结果](1)N₂O排放速率24 h时达到最大,淹水处理[3.46μg/(kg·h)]是其他处理的54.5～178.9倍。(2)土壤N₂O累积排放量均随着培养时间的延长而增加,淹水处理的快速上升阶段为前48 h,而其他处理为前96 h。培养结束时的土壤N₂O累积排放量,淹水处理(44.6μg/kg)分别是40%WHC,60%WHC,80%WHC和100%WHC的67.1,29.2,20.8,10.4倍。(3)除淹水条件下,伪...     

玛纳斯河流域不同灌区棉田土壤CO2和N2O排放通量

为探究石河子灌区、新湖总场灌区、莫索湾灌区之间土壤温室气体排放的差异性,通过长期的野外观测及样品采集,采用静态箱—气相色谱法,于2019年棉花出苗期、花铃期、吐絮期对玛纳斯河流域石河子灌区、新湖总场灌区、莫索湾灌区棉田土壤温室气体进行日观测,应用统计学方法,并结合土壤温度、含水量、pH、有机碳、铵态氮、硝态氮等因素分析。结果表明：(1)土壤CO₂和N₂O具有明显的季节变化和日变化,土壤CO₂和N₂O排放通量的峰值出现在花铃期,分别为527.160,1.713 mg/(m²·h)。同时,CO₂排放通量日变化峰值出现在13:00,N₂O排放通量日变化峰值出现在17:00,表现为单峰曲线。2种土壤温室气体在生育期内的排放通量在不同灌区之间有所差异,呈现出新湖总场灌区>莫索湾灌区>石河子灌区。(2)土壤CO₂和N₂O排放通量受温度影响更为显著,土壤CO₂和N     

不同参数超临界CO2处理对乳酸菌活性的影响

为了研究超临界CO₂作为非水相介质在生化反应工程中的作用，有必要考察超临界CO₂处理对微生物活性的影响。本文以乳酸杆菌为试验菌种，进行了该菌在不同参数超临界CO₂处理对菌体生长曲线、耐渗透压能力、耐酸能力、抑菌能力、降解胆固醇能力等活性指标影响的研究。结果表明：当提高超临界CO₂压强或延长超临界CO₂处理时间，乳酸杆菌的活性指标会发生如下变化：生长曲线的最大菌体浓度降低，但菌体的生长速率差异不大；菌体的耐渗透能力、耐酸能力降低；所得的抑菌圈比较明显，但抑菌圈直径减小；平均胆固醇降解率降低，而且长时间处理对降解效果的影响比高压强处理的明显。因此，在工程应用中需要研究一定的弥补措施。     

干湿交替对新疆绿洲农田土壤CO2排放的影响

[目的]分析不同土壤水分变化及干湿交替对土壤CO_2排放的影响,为绿洲农田土壤碳循环提供科学依据。[方法]选取新疆绿洲棉田土壤,通过室内控制模拟试验,以及用气相色谱仪分析CO_2浓度。[结果](1)与60%WFPS(土壤充水孔隙度)相比,40%WFPS对土壤CO_2排放起到了显著的抑制作用(p0.05),而80%WFPS对土壤CO_2排放无显著性影响(p0.05)。培养结束时,与60%WFPS的土壤CO_2累积排放量相比,40%WFPS的土壤CO_2累积排放量降低26%(p0.05),而80%WFPS的土壤CO_2累积排放量仅增加0.04%(p0.05)。(2)多次干湿交替循环后,干湿交替处理下的土壤CO_2累积排放量显著低于恒湿处理。在不同干旱强度处理中,重度干旱(SD)处理对土壤CO_2排放速率响应程度大于适度干旱(MD)处理,但多次干湿交替循环后,SD处理下的土壤CO_2累积排放量却显著小于MD处理。随干湿交替循环次数的增加,干湿交替对土壤CO_2排放速率的影响显著降低,特别是对土壤CO_2排放速率最高值的影响最大。[结论]在新疆绿洲棉田土壤中,干湿交替能降低土壤CO_2排放量,降低量随干旱强度的增大而增大。     

CO2浓度升高对小麦秸秆性质、数量及其分解的影响

在江都FACE平台上观测了常N水平下大气CO2浓度升高对小麦秸秆数量和性质的影响,并利用稻季淹水培养试验研究了CO2浓度升高引起的小麦秸秆量和质的改变对其腐解和土壤微生物量碳的影响,结果表明:CO2浓度升高显著降低了麦秸中N含量,导致麦秸C/N和木质素/N比显著增加,但对麦秸其他生化组成——可溶物、半纤维素、纤维素、木质素和酚含量均无影响;CO2浓度升高引起的小麦秸秆性质改变对麦秸及其含C物质的分解均无显著影响,但显著减缓了含N物质的分解;若将收获的麦秸全部还田,CO2浓度升高引起的小麦秸秆量的增加也没有显著影响麦秸及其含C、N物质的分解。由于高CO2浓度导致的麦秸性质改变对土壤微生物量碳无显著影响,这也是CO2浓度升高引起麦秸性质变化幅度太小不足以影响麦秸及其含C物质分解的主要原因。