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。     

土壤水分条件对甘薯水分利用效率和稳定性碳同位素影响

以我国大面积种植的典型旱地作物甘薯为研究对象,进行可控条件的不同水分处理的盆栽试验,研究了水分胁迫下甘薯各典型生育期各器官碳同位素判别值(Δ13C)、水分利用效率(WUE)及其之间的关系。试验设3个水分条件:分别为田间持水量的50%(W1),75%(W2),100%(W3)。结果表明,各生育期各器官生物量均随着水分增加而增加,在W3处理时达到最大,各生育期WUE则在W1处理时达到最大。尽管W3处理最终总生物量积累及产量最高,但高水分处理下将降低光合同化物向地下部的分配比例;同时,甘薯光合速率和Ru Bis CO活性之间呈正相关关系;甘薯不同生育期不同部位的Δ13C各不相同,其中根的Δ13C最小,然后依次为叶柄、茎秆、叶片,表明甘薯叶片光合同化物质在各器官中分配时发生碳同位素的分馏作用;在甘薯的各生育期,各器官Δ13C和瞬时WUE呈一致性的负相关关系。综上所述,碳同位素可以作为灵敏简单、快速准确的甘薯WUE的评价方法。     

等渗Ca(NO3)2和NaCl胁迫对番茄光合作用的影响

研究了番茄的光合作用对等渗Ca(NO3)2和NaCl处理的响应。在等渗条件下120mmol.LNaCl和80mmol.LCa(NO3)2胁迫后,番茄叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量、Chl.a/Chl.b比值、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、原初光能转换效率(Fv.Fm)、光合电子传递量子效率(ΦPSII)、Fv.Fo、光化学猝灭系数(qP)均呈下降趋势,以NaCl处理的下降幅度大于Ca(NO3)2处理;而Ca(NO3)2处理的胞间CO2浓度(Ci)呈下降趋势,NaCl处理的Ci呈升高趋势。因此,两种盐处理均对番茄植株光合作用造成了伤害,NaCl造成的伤害较Ca(NO3)2较为严重,Ca(NO3)2胁迫净光合速率下降可能是气孔限制所引起的,而NaCl胁迫净光合速率下降可能是由非气孔因子限制引起的。     

用13C示踪研究CO2浓度倍增对枸杞光合产物积累的影响

CO2作为光合作用的底物,其浓度的高低直接影响植物光合作用能力的大小,为探究近年来大气CO2浓度升高对宁夏枸杞光合产物的影响,应用碳同位素示踪技术与开顶气室法,测定分析2种CO2浓度(倍增浓度(720±20)μmol/mol;对照(360±20)μmol/mol)处理下宁夏枸杞苗木各器官中光合产物积累与分配的差异。结果表明:CO2浓度倍增处理下,宁夏枸杞叶片净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、水分利用效率均明显高于对照;在速生期,叶片蒸腾速率较对照显著降低,在生长后期没有差异。CO2浓度倍增处理下,未进行标记的宁夏枸杞各个器官的13C自然丰度值相对于对照均有不同程度的下降。13C标记90 d时,对宁夏枸杞各器官在24 h、48 h和7 d的δ13C值进行测定,并与未标记之前的δ13C值比较发现宁夏枸杞叶片δ13C值在24 h最大,根和茎δ13C值在标记结束后48 h最大,之后开始下降,根部δ13C值下降的幅度较小,光合产物总体呈现的是叶向茎,再向根部转移的规律。在CO2浓度倍增处理90和120 d时,宁夏枸杞δ13C值在枸杞根、茎和叶中均有不同程度的升高。处理90 d时δ13C值较对照增加的百分比分别为茎(65.53%)根(27.39%)叶(18.05%),120 d时为果实(145.04%)叶(143.56%)根(49.96%)茎(43.26%)。因此大气CO2浓度倍增,增强了宁夏枸杞的光合能力,增加了光合产物在各器官中的积累,在速生期光合产物在茎中的增加比例最大,而生长后期则在果实和叶中的增加比例较大。     

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。      

大气CO2浓度和气温升高对藜麦生长及碳氮代谢的影响

为明确大气CO₂浓度升高和气温升高的交互作用对藜麦(Chenopodium quinoa Willd)生长及碳氮代谢的影响机制，在控制气室开展CO₂浓度和温度升高对藜麦的影响研究，设置对照CK(CO₂浓度和温度与室外相同)、EC(CO₂浓度为室外测定值+200μmol·mol^-1，气温与室外测定值相同)、ET(CO₂浓度与室外测定值相同，气温为室外测定值+2℃)、ECT(CO₂浓度为室外测定值+200μmol·mol^-1，气温为室外大气测定值+2℃)共4个处理，对藜麦灌浆期的光合作用、碳氮代谢以及成熟期的形态指标进行测定。结果表明，与对照相比，ET处理使藜麦的单株粒重降低75.73%，而EC处理使藜麦的地上部分生物量增加50.14%，单株粒重增加38.20%;ET处理使藜麦的水分利用效率下降，但EC、ECT处理均提高了藜麦叶片净光合速率和水分利用效率；ET处理使藜麦叶片光合色素含量显著降低，而EC处理使藜麦叶片的...     

大气CO2浓度和温度升高对水稻植株碳氮吸收及分配的影响

气候变化会对作物生长及养分吸收利用产生显著影响。本研究利用开放式气候变化野外试验平台,研究大气CO2浓度和温度升高对不同生育期水稻植株C、N含量,积累量和分配的影响。试验平台的小区处理有大气CO2浓度升高(500μmol/mol)、温度升高(+2℃)和大气CO2浓度和温度同时升高处理。结果表明:1大气CO2浓度升高显著增加了水稻植株中C含量,C、N积累量及水稻茎鞘中C、N分配;显著降低了水稻植株中N含量及穗中C、N的分配;2温度升高显著增加了拔节期和成熟期水稻叶片中C含量及各生育期水稻植株中N含量,拔节期植株中N积累量及成熟期茎鞘和叶片中C、N分配;显著降低了开花期和成熟期稻穗中C含量,开花期和灌浆期水稻植株中C积累量,成熟期水稻植株中N积累量,开花和灌浆期茎鞘中C素分配及成熟期穗中C、N分配;3大气CO2浓度和温度同时升高显著增加了灌浆期水稻植株中C含量及成熟期茎鞘中C、N分配并降低了叶片中N的含量和穗中C、N的分配,而C、N积累量则无显著变化。     

CO2浓度升高和氮素供应对黄瓜叶片光合色素的影响

本文通过N供应浓度[2(低N),7(中N)和14(高N)mmol/L]和CO_2浓度[400(C1),625(C2),1 200(C4)μmol/mol]处理的水培试验一,以及硝铵比[14/0(N1),13/1(N2),11/3(N3)和8/6(N4)]和CO_2浓度[400(C1),800(C3),1 200(C4)μmol/mol]处理的水培试验二,共同研究黄瓜叶片光合色素对CO_2升高、N供应浓度和形态的响应。研究结果表明:苗期时,低、中和高N下,C4处理使得植物干物质都明显增加;而初果期干物质提高程度下降,植株生长速率降低。中等CO_2浓度(C3)显著增加植物在各硝铵比处理的干物质量,但最高CO_2浓度(C4)有提高N3处理的干物质量的趋势。苗期时,在低N和中N供应时C4处理显著降低叶片叶绿素a、叶绿素b和胡萝卜素含量;但高N时,C3处理提高总色素含量,C4处理提高叶绿素b含量;初果期时CO_2浓度处理对色素含量无显著影响;N2硝铵比处理,中等CO_2浓度(C3)下叶片的3种色素含量最高。因此当苗期N素供应浓度较低时,CO_2浓度升高会显著降低叶片3种色素的含量,这主要可能与苗期植物生长速率显著提高产生的稀释作用有关。当N浓度为14 mmol/L时,CO_2浓度适当提高显著促进色素合成,其合成速率大于植物生长速率,导致色素含量提高,提高光合能力;初果期时,CO_2浓度升高的促进作用降低缓和了色素浓度的下降。适当提高NH4+-N供应比例也能达到提高色素含量的效果,但CO_2浓度不宜过高。故而植物光合色素含量可能受到CO_2浓度升高导致的植物干物质增加速率和光合色素合成速率改变的双重调节。中N和高N供应时,叶绿素a/b在苗期随着CO_2浓度的升高而降低,在初果期仅在高N时有显著降低。而在硝铵比试验中,植株种植稀疏时,C4处理提高叶绿素a/b。因此,CO_2浓度升高下的植物捕光能力的提高,可通过适当降低叶片光照强度和提高N供应浓度来实现。从实际生产角度出发,使用中等浓度CO_2施肥,提高N肥供应浓度和NH4+-N比例,结合植株的适当密植更有利于光合色素含量提高,优化其组成,从而有利于黄瓜生物量的提高。     

大气CO2浓度升高对谷子生长发育及玉米螟发生的影响

人类活动导致全球大气CO_2浓度持续升高,研究大气CO_2浓度升高对C4作物谷子(Setaria italica)生长发育及虫害发生的影响,可以为谷子等C4作物制订应对气候变化栽培措施提供理论依据。本研究利用OTC(Open Top Chamber)系统,设两个CO_2浓度梯度(正常大气CO_2浓度、正常CO_2浓度+200μmol·mol-1)模拟CO_2浓度升高对谷子生长发育的影响。结果表明:大气CO_2浓度升高后,谷子净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、叶片蒸腾速率(Tr)和水分利用率(WUE)分别增加38.73%、27.53%、6.93%和40.56%;谷子叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(NPQ)显著下降,光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSII)和表观电子传递效率(ETR)显著增加,而对光化学淬灭系数(q P)无显著影响;此外,谷子株高、茎粗和小穗数分别增加3.41%、13.28%和13.11%;而叶重、茎重、千粒重、单株粒数和产量无显著变化,穗重和地上部分生物量分别显著下降12.8%和7.44%;大气CO_2浓度升高后,谷子灌浆期和收获期玉米螟(Ostrinia furnacalis)发生数量显著增加。大气CO_2浓度升高将有利于谷子的生长发育,但会增加玉米螟危害。     

水分胁迫对玉米根系AsA-GSH H202含量的影响

以“鲁玉14”、“掖单13”2个不同抗旱性玉米品种为材料，研究不同浓度聚乙二醇－6000（PEG－6000）处理下根系抗坏血酸－谷胱甘肽（AsA-GSH)循环中关键酶和抗氧化剂的变化及其对过氧化氢（H2O2）含量的影响结果表明，谷胱甘肽还原酶（GR）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性及谷胱甘肽（GSH）含量变化为当聚乙二醇溶液浓度低于100g/kg时，随水分胁迫的增强而上升，当聚乙二醇溶液浓度高于150g/kg时，随水分胁迫的增强而下降。抗坏血酸（AsA)含量随水分胁迫的增加而持续下降，H2O2含量随水分胁迫的加剧而增加。聚乙二醇溶液浓度为150－250g/kg处理下H2O2含量的增加与抗氧化酶活性、抗氧化剂含量的下降呈显著正相关。2品种比较，抗旱性强的品种具有较强的抗氧化能力。     

不同生育期淋洗对微咸水滴灌玉米农田水盐及产量的影响

为了明确不同淋洗时间对微咸水滴灌农田脱盐和增产的影响,在内蒙古河套灌区进步村节水综合试验站开展了微咸水滴灌试验,分别在拔节期(T1)、抽雄期(T2)、灌浆期(T3)设置1次畦灌淋洗,以及生育期无淋洗(CK)共4个处理,研究不同生育期淋洗对微咸水滴灌农田水盐及作物产量的影响。结果表明:不同生育期淋洗后0-60 cm平均土壤含水率提高了18.9%,且T1、T2和T3处理0-40 cm土壤含水率显著高于CK处理,持续时间分别为12,25,28天;生育期淋洗后土壤储水量和作物耗水量分别平均增加了20.92%和21.52%。生育期淋洗后膜内平均盐分降低了78.0%,拔节期、抽雄期、灌浆期淋洗后盐分分别下降了0.20,0.36,0.44 mS/cm。淋洗后膜内0-60 cm脱盐率平均提高55.01%,60-100 cm脱盐率平均提高125.79%,且淋洗后膜外脱盐率高于膜内,平均高38.90%。拔节期淋洗显著提高产量及其构成因子,产量提高了18.8%,穗长、穗宽和行粒数分别提高6.8%,5.5%,7.0%,收获指数提高了7.8%(P<0.05);抽雄期淋洗产量提高了8.1%(P<0.05),而灌浆期淋洗对产量无显著影响(P>0.05),故在拔节期淋洗土壤作物受盐分胁迫时间较短,增产效应最明显。     

河套灌区节水减肥对玉米不同生育期水分和养分的影响

为探究不同灌水和施肥条件对河套灌区不同生育期玉米生长的影响,以玉米“金苹628”为材料,分别研究了低水(1800 m^3/hm^2)、中水(2250 m^3/hm^2)、高水(2700 m^3/hm^2)3个灌水水平,低肥(300 kg/hm^2)、中肥(375 kg/hm^2)、高肥(450 kg/hm^2)3个施肥水平,并以当地一般灌水量和施肥量为对照(CK),共10个处理在苗期、拔节、抽雄、灌浆、成熟期对土壤水分、养分和玉米生长的影响。结果表明:拔节期以后,土壤平均含水率呈下降趋势;抽雄和灌浆期玉米耗水量最大,占整个生育期耗水量65%以上;拔节期土壤硝态氮累积量最小,植物吸收大量养分供玉米快速生长;高水水平下,玉米产量及水分利用效率随灌水和施肥量的增加呈先增后减趋势。通过多元逐步回归分析不同生育阶段土壤水分和养分对玉米生长的影响,筛选出不同生育期对玉米生长影响更为关键的要素,得出在抽雄、灌浆、成熟期土壤水分对玉米生长的影响比土壤养分大,拔节期土壤养分对玉米生长的影响比土壤水分大。研究结果可为河套灌区节水减肥,合理分配水资源,减少氮素面源污染,保障玉米稳定生长提供理论基础。     

不同水氮条件下冬小麦生育期NDVI和光合速率的变化

在不同水氮条件下,分析了冬小麦生育期归一化植被指数(Normalized difference vegetable index:NDVI)和光合速率的变化及两者和籽粒产量的关系,结果表明:(1)灌水对拔节期与孕穗期的NDVI值以及扬花期与灌浆期的光合速率有显著影响(p<0.05);起身水+孕穗水+灌浆水处理(I3)的孕穗期NDVI值和灌浆期光合速率平均比起身水处理(I1)分别显著增高6.7%和8.0%,起身水+扬花水处理(I2)的扬花期光合速率平均比起身水处理(I1)显著增高5.5%。(2)施氮对NDVI值和光合速率的影响均达到极显著水平;0～270 kg/hm2范围内,增加施氮能显著提高拔节期NDVI值以及灌浆期光合速率,但随着生育期的推进,增加施氮对NDVI值的提高作用逐渐下降。(3)拔节期NDVI值和光合速率与冬小麦籽粒产量相关性最高,相关系数分别达到0.968和0.864。     

黄淮地区涝渍胁迫影响夏玉米生长及产量

在黄淮平原,夏玉米常因降水过多遭受涝渍害而减产,确定其能忍受的涝渍胁迫天数,可为该区减轻涝渍引起的夏玉米产量损失和农业生产防灾减灾管理提供依据。该研究在田间条件下以玉米品种浚单20为试验材料,分别于玉米拔节期和抽雄期设置持续淹水(3和5 d)和渍水(5、7和10 d)处理,旨在研究黄淮地区夏玉米拔节期和抽雄期持续涝渍胁迫对其生长及产量的影响。结果表明:玉米拔节期连续淹水3 d或拔节期、抽雄期连续渍水5 d夏玉米产量开始降低,产量损失率随涝渍时间延长而增加:拔节期淹水3 d、抽雄期淹水5 d,其产量损失率分别为28.4%和42.8%;拔节期或抽雄期渍水5 d的产量损失分别为13.8%和5.5%(2011年)和3.0%和3.4%(2012年);拔节期淹水5 d产量损失是淹水3 d的3.1倍;拔节期或抽雄期渍水10 d产量损失分别为渍水5 d的1.3和3.0倍(2011年)、2.4和3.2倍(2012年)。淹水天数相同时,拔节期淹水产量损失率大于抽雄期淹水。所有淹水处理都会降低每平方米有效株数,而抽雄期淹水5 d还影响秃尖比,拔节期淹水5 d影响所有测定指标如收获指数、果穗性状等。不同于淹水处理,所有渍水处理都不影响每平方米有效株数,但影响果穗长和秃尖比、收获指数(抽雄期渍水5 d除外)。涝渍胁迫的后续影响与胁迫生育期、及涝渍天数有关,如抽雄期淹水3~5 d和抽雄期渍水5 d只影响乳熟期地上部分干质量累积,而抽雄期渍水7 d会影响所有生育期干质量累积。拔节期淹水5 d和渍水10 d使玉米后期(吐丝后25~35 d)灌浆速度降低59.6%和28.9%。因此在玉米实际生产中出现连续强降水天气时,建议尽快采取排涝降渍措施减少以避免玉米拔节期连续淹水3 d或抽雄期连续渍水5 d,从而降低涝渍胁迫对玉米生长及产量的影响。     

耦合效应弥补水氮减量对夏玉米养分吸收和利用的不利影响

  【目的】  适宜的水氮管理是提高关中平原夏玉米产量的关键。研究水、氮减量及其交互作用对夏玉米养分积累和转运以及氮素利用的影响,为关中平原夏玉米高产高效栽培提供理论依据。  【方法】  于2018—2019年,在陕西杨凌设置水、氮二因素裂区田间试验。3个灌溉处理为传统灌水量800 m3/hm2 (W2)、减量50%灌水 (400 m3/hm2,W1)和无灌溉(W0)。每个灌溉量下设传统施氮量的100% (300 kg/hm2, N300)、–25% (225 kg/hm2, N225)、–50% (150 kg/hm2, N150)、–75% (75 kg/hm2, N75)和不施氮(N0) 5个水平,W2N300为传统水氮管理模式对照。分析夏玉米籽粒产量、氮磷钾养分积累与转运特征,计算氮肥利用效率。  【结果】  与W2N300相比,W2N225、W1N225、W1N150处理的夏玉米产量和产量构成因素无显著差异。W1N225显著提高了玉米抽雄后干物质积累,显著提高了玉米抽雄后氮、磷、钾养分积累和所占比例,W2N225、W1N300则与W2N300无显著差异。与W2N300相比,W1N225处理可以显著提高干物质和氮磷钾养分转运量,分别比W2N300处理的干物质和氮磷钾转运量提高了11.67%、16.28%、19.80%、18.95%。相关分析结果表明,玉米抽雄前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关,且抽雄后的氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于抽雄前。  【结论】  在传统灌水量和施氮量基础上,减少50% 的灌水量,减少25%的氮素投入量可显著提高玉米抽雄后养分积累,促进养分转运量和抽雄后转运养分对籽粒贡献率的协同提高,进而提高了玉米产量和氮肥利用效率。综合考虑夏玉米产量,氮、磷、钾养分积累与其转运特征以及氮素利用效率等因素,在关中平原灌溉区,以灌水减量50% (即400 m3/hm2)、施氮减少25% (即 225 kg/hm2)的模式较为适宜。     

Response of gas exchange and chlorophyll fluorescence of maize to alternate irrigation with fresh- and brackish water

The scarcity of good-quality water is forcing the use of brackish water for irrigation in many areas around the world. Alternate fresh- and brackish water irrigation is a feasible irrigation method (IM). A pot experiment was carried out with three brackish water IMs and at three levels (1, 3 and 5?g NaCl L^?1). The various levels of brackish waters were irrigated at the seedling stage, the jointing and tasseling stage and the after tasseling stage, respectively. The responses of maize (Zea mays L.) to alternate irrigation were investigated through gas exchange and chlorophyll fluorescence. The results showed that the alternate use of fresh- and brackish water reduced the increasing soil salinity caused by brackish water irrigation. The changes in net photosynthesis rate (Pn), stomatal conduction (gs), intercellular CO₂ concentration (Ci) and chlorophyll content (SPAD) values revealed that maize was more resistant to brackish water at the after tasseling stage. Moreover, significant reductions in maximum quantum yield (Φ_po), effective quantum yield of photochemical energy conversion (Φ₂), photochemical quenching (q_p), non-photochemical quenching of variable chlorophyll fluorescence (qN) and non-photochemical chlorophyll fluorescence quenching (NPQ) of photosystem II, grain yield and biomass weight of maize subjected to high NaCl level brackish water at the jointing and tasseling stage were observed. This implied that maize plants were extremely sensitive to brackish water irrigation during the jointing and tasseling stage, and freshwater should be applied at this growth period. Our results would be helpful for sustainable maize production using alternate irrigation with fresh- and brackish water in arid and semi-arid areas.     

拔节后水分调控对矮抗58氮素吸收利用特性和蛋白质产量的影响

为探讨拔节后不同水分调控下冬小麦氮素利用特性和蛋白质产量的变化规律,2013-2015年,防雨棚下以矮抗58为材料,在保证足墒播种、安全越冬的基础上,研究了拔节至成熟期持续干旱(W1)、拔节至孕穗期供水适宜+开花至成熟期干旱(W2)和拔节至成熟期供水适宜(W3)3个水分处理下冬小麦氮素积累转运特性、利用效率、籽粒产量和蛋白质产量的差异。结果表明,拔节后水分调控显著影响矮抗58氮素积累、转运、利用特性和籽粒氮素的累积,且2个生长季规律相似。在平均值方面,拔节至孕穗期供水适宜能显著提高矮抗58成熟期地上部氮素积累量、花后氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率。W2花前贮藏氮素转运量及其转运率较W1和W3分别提高12.0%和21.9%、2.6%和21.6%,且提高了成熟期籽粒氮素积累量和氮素在籽粒中的分配比例。W2氮素吸收效率、籽粒产量和蛋白质产量分别比W1提高了19.2%、21.9%和16.9%;W2蛋白质产量较W3提高了3.1%。综合考虑蛋白质含量、籽粒产量和蛋白质产量,拔节至孕穗期土壤含水量为田间最大持水量的70%~80%,开花期至成熟期为45%~55%,是矮抗58兼顾节水、高产、高效、优质的最优水分管理模式。本研究结果为以提高小麦籽粒蛋白质产量为目标的水分管理优化提供了理论依据。     

不同控水时段根区局部灌溉对玉米生理和水分利用效率的影响

【目的】根区局部灌溉(PRI)是一种节水灌溉方法,包括分根区交替灌溉(AI)和固定部分根区灌溉或称部分根区干燥灌溉(PRD),其中PRD技术是在作物生育时期一半根区总不灌水,另一半根区充分灌水,AI技术则是在作物生育期内根据生育时期和土壤水分情况交替对根系两侧进行灌水。本文研究在不同施肥条件下,拔节前期至抽雄期不同时段采用PRI对玉米生理指标、 干物质积累和水分利用效率(WUE)的影响,以期为玉米合理灌溉和施肥提供依据。【方法】采用盆栽方法,设3种灌溉方式为常规灌溉(每次对盆内全部土壤均匀灌水)、 分根区交替灌溉(每次交替对盆内1/2区域土壤灌水)和固定部分根区灌溉(每次固定对盆内1/2区域土壤灌水);2种灌水量为正常灌水(70%~80%f,f为田间持水量)和轻度亏水(60%~70%f); 2种施肥处理为100%化肥氮、 80%化肥氮+20%有机氮。在拔节期至抽雄期进行12 d、 24 d和36 d根区局部控水灌溉处理。分别测定玉米的光合速率、 气孔导度、 叶绿素、 类胡萝卜素、 可溶性糖和脯氨酸含量,总干物质量、 耗水量和水分利用效率。【结果】不同灌溉方式、 灌水水平和有机无机氮比例处理对拔节中期、 拔节末期和抽雄期玉米光合速率、 气孔导度、 类胡萝卜素含量、 叶绿素含量和可溶性糖含量的影响不显著,灌水量对抽雄期脯氨酸含量的影响也不显著,表明控水持续时间长短,根区局部灌溉、 轻度亏水和有机无机氮配施不会显著影响玉米生理指标。与常规灌溉相比,拔节前期至抽雄期3个控水时段根区局部灌溉对玉米总干物质量和水分利用效率的影响虽不显著,但是显著降低了玉米耗水量,在正常灌水量和单施化肥氮条件下,拔节末期控水24 d和抽雄期控水36 d,根区局部灌溉可分别提高水分利用率24.4%和16.3%。此外,轻度亏水、 有机无机氮肥配施(80%化肥氮+20%有机氮)对玉米生理指标、 总干物质量和水分利用率的影响也不显著。【结论】在正常灌水量和单施化肥氮条件下,在拔节期至抽雄期进行根区局部灌溉可显著降低玉米耗水量,而对玉米生理指标和总干物质量无明显影响,因而显著提高玉米水分利用效率。     

长期施肥及石灰后效对不同生育期玉米根际钾素的影响

依托祁阳红壤旱地定位施肥试验(始于1990年),选取施氮磷(NP)、氮磷+石灰(NPCa)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+石灰(NPKCa)、氮磷钾配施秸秆(NPKS)、氮磷钾配施秸秆+石灰(NPKSCa)6个处理,采集玉米不同生育期根际与非根际土壤,测定其钾、钙、镁、铝含量和p H。结果表明:与NP处理相比,施钾处理(NPK和NPKS)根际和非根际土壤速效钾含量显著提高。NP、NPK和NPKS处理根际速效钾在拔节期和灌浆期均处于亏缺状态,亏缺率分别平均为18.2%、34.2%和26.4%。与对应不施石灰处理相比,NPKCa和NPKSCa处理根际土壤速效钾含量在苗期分别降低46.0 mg kg~(-1)和26.5 mg kg~(-1),非根际分别降低68.5 mg kg~(-1)和56.0 mg kg~(-1);从拔节期至收获期,根际速效钾含量平均升高25.2 mg kg~(-1)和33.7 mg kg~(-1),非根际略微降低。NPCa、NPKCa和NPKSCa处理根际土壤速效钾盈亏率与不施石灰相比,整个生育期分别平均提高8.6%、33.2%和19.3%。根际和非根际土壤速效钾含量与相对应缓效钾含量、钾饱和度、K+/(Ca2++Mg2+)和K+/Al3+呈极显著正相关关系。缓效钾和钾饱和度相对变化率(交换性钙镁相对变化率)与速效钾相对变化率呈极显著正(负)相关关系。长期施氮磷钾肥基础上施石灰(NPKCa和NPKSCa)4年以后,根际土壤速效钾、缓效钾含量及钾饱和度均提高(苗期除外),根际土壤交换性钙镁含量提高幅度低于非根际,最终缓解根际土壤钾素的亏缺。     

微喷水肥一体化提高冬小麦产量与品质

为了探明山西南部麦区节水省氮合理运筹模式,通过田间试验研究了9个水氮组合模式对冬小麦群体动态、氮肥利用率、籽粒产量及品质的影响。结果表明:1.水氮互作对冬小麦拔节期单株分蘖、成穗数和籽粒产量均有极显著影响。以微喷4次(W_2,越冬水、拔节水、孕穗水和灌浆水)和优化施氮(N_3,施氮N 225kg·hm-2,60%底施+30%拔节期追施+10%灌浆期追施)水氮一体化组合处理产量最高,与CK(越冬期和拔节期漫灌,习惯施氮)相比,冬前单株分蘖增加13%,产量和氮肥表观利用率分别提高9.36%和61.8%。2.相同灌水模式下,不同施氮处理间差异显著,其中微喷3次以目标产量施氮(N_2)的产量最高;微喷4次以优化施氮(N_3)产量最高,与习惯施氮(N_1)相比,氮肥表观利用率提高了61.8%。3.相同施氮模式下,以微喷4次的产量最高。综合分析各水氮处理组合以W_2N_3的小麦产量和氮肥表观利用率均为最高,且节水节肥、籽粒品质最优,因此,推荐该模式为山西省南部小麦/玉米一年两熟区的节水节肥减施增效水氮运筹模式。