爆、甜、糯玉米生育后期叶片光合特性的比较

以爆裂玉米、甜玉米和糯玉米3种类型特用玉米为试材,系统比较研究了生育后期叶片光合特性在类型间和叶位间的差异。结果表明,玉米叶片的光合特性存在类型间差异,糯玉米叶片的光合特性明显优于爆裂玉米和甜玉米,叶片的光合速率(P_n)、叶绿素含量(Chl)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均表现为糯玉米＞甜玉米＞爆裂玉米;3类玉米的光合特性存在叶位间差异,中部叶片光合速率表现为糯玉米>甜玉米和爆裂玉米,下部叶片光合速率的类型间差异不显著,上、中部叶片叶绿素含量表现为甜玉米＞爆裂玉米＞糯玉米;相关分析表明,叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度与光合速率显著或极显著正相关。总之,各类型玉米的上部和中部叶片光合特性都优于下部叶片,其中糯玉米上部和中部叶片的光合速率、光合速率高值持续期、叶绿素含量和蒸腾速率都大于甜玉米和爆裂玉米,甜玉米和爆裂玉米下部叶片光合性能的衰减在时间上早于糯玉米。     

不同氮肥利用效率水稻基因型剑叶光合特性

选用氮肥利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究225 kg hm^-2施氮条件下水稻剑叶光合特性的差异及其与氮肥利用效率、水稻结实性的相互关系。结果表明,齐穗后,氮高效基因型水稻的叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、光合功能期和叶绿素荧光动力学参数中的最大光化学效率(F_v/F_m)、PS II的潜在活性(F_v/F_o)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)和非光化学猝灭系数(q_N)均显著高于氮低效基因型。相关性分析表明,齐穗后不同时期,剑叶中叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、剑叶的光合功能期和叶绿素荧光动力学参数值(F_v/F_m、F_v/F_o、Φ_PSII、q_P、q_N)与水稻的氮肥利用效率、结实性均呈极显著的正相关。由此说明,与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻生育后期具有较好的光合特性,较长的光合功能期;同时,其PSII反应中心更加稳定,具有更大的光能转化为电化学能的潜力,非光化学猝灭对光合机构也有更好的保护作用。因而,其在促进植株光合物质积累,提高结实性的同时能通过地上部与地下部的调节反馈增强植株对氮肥的吸收利用。     

干旱胁迫对玉米苗期生长和光合特性的影响

以2个不同抗旱性玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱,中度干旱,重度干旱和正常灌水处理,研究了干旱胁迫对2个玉米品种植株生长、气体交换和叶绿素荧光参数的影响。结果显示,干旱胁迫抑制2个玉米品种植株生长和相对生长速率,导致整株生物量显著下降。随着干旱胁迫程度加剧,叶片最大净光合速率(P_nmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、气孔导度(G_s)、气孔限制值(L_s)、最大电子传递速率(ETR_m)、光能利用效率(α)、光系统II的实际量子产量(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P)均下降,而胞间CO₂浓度(C_i),光补偿点(LCP)和非光化学猝灭系数(q_N)均升高。可见,干旱胁迫下叶片光合能力和电子传递速率降低是2个玉米品种生物量减少的主要因素。但郑单958变化幅度小于陕单902,表明郑单958植株生长发育和光合特性比陕单902受干旱胁迫的影响小,较高的电子传递速率、较强的光能转化能力和较大的相对生长速率是郑单958适应干旱环境的重要生理特性。     

水稻生育后期叶片早衰突变体的光合特性与叶绿体超微结构观察

以旗叶早衰的水稻突变体(psf)与其野生型对照(浙恢7954)为材料,对两者在水稻抽穗开花后旗叶衰老过程中的光合速率、叶绿素荧光和叶绿体超微结构比较分析表明,旗叶早衰突变后的每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量均不同程度降低,以对每穗实粒数和结实率的影响程度最明显; 在水稻灌浆期间,psf旗叶的叶绿素含量、叶绿素a/b值、净光合速率(P_n)、PSII潜在活性(F_v/F_o)和最大光化学效率(F_v/F_m)均比其野生型对照明显降低,且随着抽穗开花后天数的推移,供试材料间的差异幅度呈逐渐拉大趋势; psf叶肉细胞中的叶绿体排列、形态大小及其类囊体结构在水稻抽穗开花期基本正常,但随着叶片衰老过程的推进,psf叶肉细胞中的叶绿体相继会出现沿细胞壁周缘化、外部形态缩皱变形、嗜锇颗粒增多变大、类囊体膜系统退化、片层结构完全解体等变化。其中,叶绿体沿叶肉细胞壁排列的周缘化与外形结构的球状化表现,与叶绿体类囊体膜系统损伤和开始降解之前的净光合速率(P_n)下降有关,而由类囊体膜系统受损所带来的F_v/F_m和F_v/F_o下降过程,则相对滞后于P_n和叶绿素含量下降的起始时间。     

沼液与尿素配施对冬小麦光合特性及产量的影响

2007—2009年度,在总施氮量相同的条件下,比较了沼液与尿素氮肥不同基追比对冬小麦品种温麦28光合特性及产量的影响。在基施沼液的基础上追施尿素,提高叶片PSII潜在活性(F_v/F_o)、PSII光化学最大效率(F_v/F_m)和荧光光化学猝灭系数(q_P),降低荧光非光化学猝灭系数(q_N),其PSII量子效率(ΦPSII)和电子传递速率(ETR)优势明显,具有较高的光合速率,尤其是基施25%沼液氮+追施75%尿素氮处理,光合功能强,籽粒产量最高,2007—2008年度达8 277.90 kg hm^-2,2008—2009年度为7 318.07 kg hm^-2。整个生育期单施沼液处理使小麦营养生长过旺,荧光参数变劣,光合速率下降,产量显著降低。单施尿素氮肥处理F_v/F_o和F_v/F_m在开花期前具有明显优势,但在开花期后不再延续前期优势,Φ_PSII和ETR参数年度间存在差异,q_P值持续低于基施沼液追施尿素的配施处理,而q_N值表现相反,荧光参数间不够协调,产量较基施沼液追施尿素处理降低,而较单施沼液处理显著提高。     

吐丝期干旱胁迫对玉米生理特性和物质生产的影响

以玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用抗旱池栽控水试验,研究了叶片光合特性、保护酶活性以及干物质转运对吐丝期干旱胁迫的响应。结果表明,在吐丝期干旱胁迫下2个品种产量分别降低39.10%和44.87%;叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)先升后降。PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、实际量子产额(Φ_PSII)、光化学猝灭(q_P)降低,非光化学猝灭(q_N)升高;抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高。说明吐丝期干旱胁迫增加了花前营养器官贮藏同化物转运量(率)及其对籽粒转运的贡献率;但郑单958受干旱影响程度小于陕单902。说明抗旱品种郑单958具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,维持较高的光化学效率,延长叶片光合功能期,促进花前营养器官贮藏同化物转运量对籽粒的贡献率。这可能是其在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一。     

开放式臭氧浓度升高条件下不同敏感型小麦品种的光合特性

利用亚洲首个开放式臭氧浓度升高平台(O₃FACE),以臭氧敏感品种烟农19和臭氧耐性品种扬麦16为试材,研究了小麦光合特性对O₃浓度升高的响应,并分析了不同敏感型小麦品种响应差异的可能原因。结果表明,O₃浓度升高并持续处理75 d后,小麦旗叶的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)均显著下降,其中扬麦16的降幅(27.9%、37.5%和27.9%)明显小于烟农19 (61.1%、68.0%和57.4%);而C_i基本维持恒定。说明O₃FACE下小麦旗叶P_n下降是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果,其中非气孔因素起决定性作用。叶绿素荧光分析表明,两个品种的PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PSII潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭(q_P)和光化学反应速率(P_rate)等荧光参数均呈下降趋势,而非光化学猝灭(NPQ)和热耗散速率(D_rate)呈上升趋势;可溶性蛋白和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)则与荧光参数及P_n的变化趋势一致。由此可见,RuBP的羧化限制和PSII光系统损伤可能是O₃胁迫下小麦旗叶P_n下降的主要非气孔因素。此外,O₃FACE下扬麦16各参数的变幅均小于烟农19,扬麦16较高的蒸腾速率和较小的Rubisco含量降幅可能是其维持光合机构功能的重要原因。     

施钾对不同转基因棉花品种光合特性及产量和品质的影响

 在田间试验条件下,研究了施钾对转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41、转Bt基因抗虫棉国抗1号和常规棉泗棉3号光合特性和产量及品质的影响。结果表明,施用钾肥能不同程度地提高不同转基因棉花品种的叶绿素含量、叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶绿素荧光动力学参数PSⅡ、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o),从而提高棉花叶片的光合性能。施钾还提高了转基因棉花干物质量及分配到生殖器官的比例,增加了棉花总成铃数、铃重和衣分;施钾处理的中棉所41、国抗1号和泗棉3号的皮棉产量较未施钾处理分别增加5.8%,11.8%和7.0%,棉纤维的主要品质指标也得到改善。转Bt基因抗虫棉国抗1号比转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41和泗棉3号对钾肥更为敏感。     

外源亚精胺对淹水胁迫玉米的生理调控效应

以玉米单交种登海662(DH662)和浚单20(XD20)为材料, 以盆栽方式研究了外源亚精胺(Spd)对淹水胁迫玉米叶片光合、根系生理及产量的调控效应。结果表明, 喷施亚精胺使遭受不同生育阶段淹水胁迫的DH662和XD20产量平均提高12.9%和10.8%。不同生育阶段淹水对玉米影响不同, 两个品种均以苗期淹水影响较大, 且Spd对其正调控效应也最好。喷施亚精胺提高了不同生育阶段淹水处理玉米叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、气孔限制值(L_s)、最大光化学效率(F_v/F_m)、光量子产量(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P), 降低了细胞间隙CO₂浓度(C_i)和非光化学猝灭系数(q_N)。喷施亚精胺使淹水胁迫后DH662和XD20根系的超氧化物歧化酶(SOD)活性分别较单独淹水处理高出14.5%和4.6%, 过氧化氢酶(CAT)活性分别较淹水处理高出19.9%和18.2%;使DH662和XD20根系的异柠檬酸脱氢酶(IDH)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性增加26.1%和19.6%, 但抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性无明显增加。喷施亚精胺缓解了淹水胁迫引起的膜脂过氧化, 使DH662和XD20根系活力平均增加12.9%, 根系丙二醛(MDA)含量平均降低23.9%。表明叶面喷施亚精胺可有效改善玉米根系和叶片生理功能, 从而降低减产幅度, 但不同玉米品种及其不同生育阶段对亚精胺的调控效应存在差异。     

小偃54和8602及其杂交后代小偃41和小偃81花后旗叶光合特性比较

通过测定叶绿体色素含量、叶片气体交换参数、叶绿素荧光及820 nm吸收参数,比较了小偃54 (XY54)和8602及其杂交后代小偃41 (XY41)和小偃81 (XY81)花后旗叶光合特性的差异。在开花期,4个品种(系)的叶绿素和类胡萝卜素的含量不同,基本表现为杂交后代高于双亲,且以XY81最高;8602品系的光合速率(P_n)和羧化效率(CE)最高,XY41品系的气孔导度(G_s)最低,而XY54品种的CE最低。4个小麦品种(系)的胞间CO₂浓度(C_i)、K点可变荧光(F_K)占F_J–F_O荧光振幅的比率(W_k)、光系统II(PSII)最大量子效率(F_v/F_m)、电子传递到Q_A下游的概率(Ψ_o)、电子从系统间电子传递体传递给光系统I(PSI)受体侧电子受体的概率(δ_Ro)、820 nm相对可变透射光(ΔI/I_o)、PSII的实际光化学效率(Φ_PSII)和非光化学猝灭(NPQ)无显著差异。小麦开花后,XY54的叶绿素含量、P_n、G_s、CE、F_v/F_m、δ_Ro及ΔI/I_o的下降幅度和W_k的上升幅度显著大于其他3个品系,但C_i、Ψ_o、Φ_PSII和NPQ与其他3个品系没有显著差异。8602和2个杂交后代的上述参数的变化趋势在整个发育期内基本相同。以上结果表明,与XY54相比,XY41和XY81的光合下降幅度较小,可能与它们的光合暗反应能力不同有关,而不是三者的叶绿素含量、气孔导度及光反应的能力不同所造成,杂交后代XY81和XY41可能遗传了8602品系较高的光合暗反应特性。     

连作对花生光合特性和活性氧代谢的影响

大田和池栽试验结果表明,连作显著降低花生单叶光合速率（P_n）、群体光合强度（CAP）和叶面积系数(LAI),并随生育期的推进而降低更甚;LAI与CAP和作物生长速率（CGR）呈极显著正相关,Chl含量与P_n相关密切。LAI的降低是导致连作花生干物质积累少、荚果产量低的主要原因;不同品种类型对连作障碍的敏感性不同,鲁花12最敏感,而8130耐性最好。连作花生叶片的SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白质含量显著降低,MDA含量明显增加,且其变化随连作年限延长而加大;CGR与叶片中POD和SOD相关密切。植株中POD、SOD等叶片保护酶活性降低是导致花生生育不良和后期早衰的主要原因之一。     

套作对太子参生物量和产量的影响

研究套作对太子参生物量和产量的影响,为这种重要中药材的合理栽培提供参考。通过连续 2个生长季的盆栽试验,以太子参单作为对照,设置大豆和玉米2种套作处理,考察套作对太子参生物量和产量指标的影响。与太子参单种相比,套作处理降低了太子参的地上生物量,增加了总生物量,显著地提高了产量,极显著地提高了根茎比;套作促进了光合产物向根系的分配,有助于太子参产量的提高,且套作大豆和玉米对提升太子参产量的效果相当;套作对太子参的单根重指标表现出了一定的促进作用,但其对太子参的增产作用主要是通过增加太子参的分根数来实现的。实际生产中可选择合适的作物与太子参套作,提高太子参产量,并获取更大的综合收益。     

连作马铃薯光合特性与土壤速效氮含量的关系研究

马铃薯作为乌兰察布市主要农作物,连作障碍问题日益突出,已然影响产业可持续发展,减轻或消除连作障碍对马铃薯生产意义重大。以当地主栽品种“后期红”为试验材料,设置轮作、一年连作、二年连作等处理,从出苗后33天开始,每隔15d,测定叶片光合性能相关指标、土壤速效氮含量。结果表明,随着生育进程的推进,三种种植模式下的马铃薯叶面积指数LAI、相对叶绿素含量SPAD、光合速率Pn、蒸腾速率Tr等指标变化趋势相同;与对照轮作相比,二年连作会使马铃薯LAI、SPAD、Pn、Tr在某些生育期明显降低,而一年连作马铃薯的大部分指标无显著变化;二年连作土壤中的速效氮含量明显低于对照,一年连作与对照无明显差异;相关分析表明土壤速效氮含量与光合特性指标呈显著正相关。因此,适当增加马铃薯连作土壤中氮肥投入,尤其是中后期合理施肥,有助于提高光合特性。     

连作和轮作对谷子叶片构型和叶绿素、氮素含量的影响

研究旨在提升谷子连作障碍认知度,为谷子轮作制度和可持续生产提供理论依据和技术支持。采用周年单序轮作处理和连作处理相比较的方法,研究其对旱地谷子叶片构型、叶绿素和氮素含量的影响。结果表明,连作处理降低谷子个体的叶面积和群体的叶面积指数,严重影响谷子叶片的生长发育;降低谷子叶片的叶绿素和氮素含量,影响谷子叶绿体的发育。谷子连作种植是不科学的田间生产方式,应选择合理的年际轮作制度,以实现谷子高产稳产。     

微生态制剂对重茬甜菜生长及块根产量品质的影响

为明确微生态制剂对重茬甜菜生长发育及产量品质影响效果,试验于2016年在内蒙古自治区林西县进行。分别施用微生态制剂LJT1号和LJT3号于甜菜苗床喷施3次和移栽甜菜田喷施3次。试验结果表明,苗床喷施微生态制剂可以增加甜菜幼苗根长、株高、植株干重及增大根冠比率;移栽田喷施微生态制剂提高了叶片SPAD含量,增强了叶片光合能力;施用微生态制剂降低了甜菜根腐病发病率,提高了甜菜块根产量、含糖和产糖量。因此,在甜菜种植中特别是重茬甜菜栽培生产中可以施用微生态制剂培育壮苗、提高光合能力、降低发表率,进而增产增糖。     

连作对西洋参根系生长及酶活性的影响

在新地及种植过一年、二年、三年参地里播种西洋参,三个月后进行西洋参根重、根系活力、根系酶活性的试验,研究连作对西洋参生理机能的影响。结果表明,随种植年限增加西洋参根重逐年下降;根系活力逐年升高;抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性先升后降。超氧化物歧化酶（SOD）始终表现为下降趋势。谷胱甘肽还原酶（GR）则呈现上升趋势。丙二醛（MDA）含量在2年生地连作、3年生地连作与对照间没有显著差异,在4年生地连作有明显的升高。     

旗叶蜡质含量不同小麦近等基因系的抗旱性

于2013-2014和2014-2015年度,以多蜡质和少蜡质的4个小麦近等基因系为材料,采用田间旱棚方式控制土壤水分,研究了蜡质含量与小麦抗旱性的关系。结果表明,干旱处理后,多蜡质小麦品系旗叶的蜡质含量平均为15.15 mg g?1,较少蜡质小麦品系(8.43 mg g?1)高79.8%;多蜡质小麦品系旗叶的水势较高,干旱处理后下降幅度明显小于少蜡质小麦品系,水分散失率也显著低于少蜡质品系(P< 0.05);多蜡质小麦品系旗叶的光合速率平均下降7.5%,而少蜡质小麦品系下降9.8%;多蜡质小麦品系旗叶PSII最大光化学效率(Fv/Fm)平均下降幅度为3.4%,少蜡质小麦品系下降幅度达到5.8%;多蜡质小麦品系的籽粒产量高于少蜡质品系,平均高3.7%;多蜡质小麦品系的抗旱指数和干旱敏感指数均显著低于少蜡质小麦品系(P< 0.05)。以上结果表明,蜡质能够提高小麦的抗旱性,旗叶蜡质含量可以作为抗旱小麦品种的选择指标。     

新疆麦茬复播向日葵光合性能与产量的研究

对麦茬复播4个向日葵杂交种光合性能与产量的分析研究结果表明:新葵10号最大叶面积指数为3.6,而新食葵6号最大叶面积指数为5.8。向日葵不同品种在生长期单位面积的干物质积累变化呈"S"型曲线,但新食葵6号的干物质积累较大,与产量不成正比。复播油葵单株光合势变幅在5.93～16.86m2.d,光合势与生物产量和子实产量呈显著正相关。全生育期净光合效率的平均值为10.08g/m2.d。     

冬小麦-夏玉米“双晚”种植模式的产量形成及资源效率研究

为了进一步明确黄淮平原冬小麦晚播、夏玉米晚收的“双晚”增产及资源高效的效应,选用2个中熟冬小麦品种和2个中晚熟夏玉米品种,于2006—2008年先后在河南温县和焦作进行大田试验,研究作物群体物质生产、产量形成参数定量指标及光温资源的分配利用。结果表明,冬小麦晚播产量降低不明显,夏玉米晚收产量显著提高747~2 700 kg hm^-2,“双晚”周年产量21 891~22 507 kg hm^-2,比对照提高442~2 575 kg hm^-2。冬小麦晚播平均叶面积指数、每平方米穗数和穗粒数降低,但平均净同化率、收获指数和粒重提高达5%显著水平;夏玉米晚收平均叶面积指数、收获指数、生育期天数和粒重均显著提高。“双晚”栽培优化了周年资源分配,提高生育期与光、温资源变化的吻合度,其生产效率分别提高2.22%~10.86%和0.47%~11.56%。小麦和玉米品种的遗传类型是影响“双晚”栽培技术的关键。因此,选用小麦晚播早熟高产和玉米长生育期晚熟品种,通过有效调节资源配置,将小麦冗余的光温资源分配给C₄高光效作物玉米,是提高周年高产高效的重要途径。     

花生连作障碍与根系分泌物自毒作用的研究进展

中国花生主产区的连作面积较大,连作障碍已成为影响花生产量的重要因素之一。目前,化感作用研究已成为揭示连作障碍机制的热点。本研究系统综述了连作对花生生育、产量、品质、营养吸收、生理特性和病害的影响;介绍了植物化感自毒作用与根系分泌物的概念,以及根系分泌物对花生生育的影响;总结了缓解花生连作障碍的措施包括合理轮作、土壤灭菌、添加有益微生物或营养元素以及采用综合措施等。并对花生连作障碍相关研究中的热点问题进行了探讨,以期为指导中国花生生产,实现花生生产的可持续发展提供理论和技术支持。