不同大气CO2浓度升高与施氮互作对冬小麦光合与生长的影响

利用开顶式气室（OTC）组成的CO2浓度自动调控平台,以冬小麦为试验材料,设置CK（对照,环境大气CO2浓度）、T1（CO2浓度比CK增加40 μmol/mol）和T2（CO2浓度比CK增加200 μmol/mol）3个CO2浓度水平;在每个OTC内设置不施氮（N0,0 kgN/hm2）、中氮（N1,220 kgN/hm2）和高氮（N2,400 kgN/hm2）3个氮肥处理水平,分析冬小麦光合作用、生物量和产量结构变化,探讨CO2浓度升高和施氮水平对冬小麦光合与生长的影响。结果表明,在较低光强（PAR≤ 200 μmol/(m2·s)）和CO2浓度（Ci ≤ 300 μmol/mol）水平下,各处理的净光合速率（Pn）值均呈直线上升,随后趋于平缓。与CK相比,T2处理下Pn增加了19.93%（P=0.013）,但对最大净光合速率（Pnmax）、暗呼吸速率（Rday）、光呼吸速率（Rp）等无显著影响。在拔节—开花期,不同CO2浓度处理下N1、N2与N0相比显著增加了株高、叶片和茎鞘干重;在抽穗—开花期,T2N1与CKN1相比显著增加了茎鞘干重,增幅为37.4%（P=0.035）。与T1N0相比,T1N1、T1N2显著增加了籽粒数,增幅分别为29.69%（P=0.006）和42.27%（P=0.001）;与T2N0相比,T2N1、T2N2显著增加了籽粒数,增幅分别为16.66%（P=0.011）和19.19%（P=0.005）。与T2N0相比,T2N1、T2N2显著增加了千粒重,增幅分别为7.79%（P=0.004）和6.23%（P=0.015）。T1N2与CKN2相比显著增加了小麦经济系数,增幅为3.70%（P=0.025）。研究表明,CO2浓度升高显著增加了冬小麦光响应曲线的Pn;CO2浓度升高与施氮处理促进了冬小麦干物质的积累,其中施氮对生长前期物质积累的促进作用相对更大;CO2浓度升高与施氮处理主要通过增加籽粒数和千粒重共同影响小麦产量结构,其中T1N2处理对籽粒数的促进作用最大。     

大气CO2与温度升高对北方冬小麦旗叶光合特性、碳氮代谢及产量的影响

【目的】探讨大气CO₂浓度升高与增温影响下北方冬小麦叶片光合特征、碳氮代谢物、生物量和产量形成的调节适应规律,为未来气候变化下小麦生产提供理论依据。【方法】以冬小麦品种“中科2011”为材料,利用封闭式人工气候室,设置对照CK（CO₂浓度和气温与大田一致）、EC（CO₂浓度为大田浓度+200 μmol·mol^-1,气温与大田相同）、ET（CO₂浓度与大田一致,气温为大田温度+2℃）、ECT（CO₂浓度为大田浓度+200 μmol·mol^-1,气温为大田温度+2℃）共4个处理。测定CO₂浓度升高200 μmol·mol^-1和气温升高2℃变化条件下冬小麦生长发育、叶片的光合特性、碳氮代谢、生物量和产量指标。【结果】气温升高2℃会缩短小麦全生育期及开花到成熟时间,使孕穗期净光合速率显著增加24.7%,而对拔节期与灌浆期净光合速率无显著影响,同时,使灌浆期叶片纤维素含量、可溶性蛋白含量和硝酸还原酶活性下降,穗粒数和千粒重下降,进而使产量与生物量分别显著降低23.0%和19.7%;CO₂浓度升高200 μmol·mol^-1使拔节期与孕穗期小麦净光合速率分别提高32.8%和40.7%,增加灌浆期叶片碳水化合物含量,虽然生长后期出现光适应,但仍可通过增加单位面积穗数使小麦产量增加26.1%。在增温条件下,CO₂浓度升高可通过使开花到成熟的时间延长2 d、叶片净光合速率提高约25.54%、增加可溶性总糖、纤维素与淀粉含量等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应。【结论】CO₂浓度升高可通过延长开花到成熟时间、提高小麦净光合速率、增加光合代谢物等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应。     

CO2浓度升高对森林碳平衡及碳氮耦合的影响

森林碳平衡及碳氮耦合对大气CO2浓度升高的响应存在着诸多不确定性,现有研究主要集中在温带地区,并体现在光合作用、生产力及分配、枯落物分解以及土壤碳库等各个方面,研究结果表明:CO2浓度升高(1)短期内增强了森林的光合能力,长期条件下由于氮供应与叶氮含量的下降,就会产生光合下调与适应现象;(2)提高了森林净初级生产力(NPP)并影响其在各组分之间的分配,但却没有促进土壤氮矿化作用,土壤氮有效性降低,限制了森林NPP的持续上升;(3)增加了森林枯落物的数量,刺激了微生物的氮吸收与同化以及植物对有效氮的利用,从而影响分解过程;(4)增强了森林土壤的碳汇功能,但同样会受到氮有效性的直接限制与支持氮固定的其它养分的间接限制。由于热带、亚热带地区的环境因素与温带地区存在较大差异,未来应加强这些区域的相关研究,进一步揭示森林生态系统对CO2浓度升高的响应机制。     

大气CO2浓度升高对作物根际土壤氮的影响

利用FACE(Free air carbon dioxide enrichment)技术,在两种氮肥施用(低氮LN和常规氮NN)水平下,研究CO2浓度升高对水稻和小麦收获后根际和非根际土壤硝态氮、铵态氮和有机氮的影响.结果表明,相对于对照CO2浓度处理,高CO2浓度处理在显著增加作物生物量的前提下,使水稻季根际土壤硝态氮含量降低,NN水平下降低明显,小麦季变化不大,高CO2浓度处理对作物根际的影响大于非根际.高CO2浓度对土壤铵态氮含量的影响不显著,仅小幅度增加了水稻季和降低了小麦季土壤铵态氮含量,且根际降低幅度大于非根际;增加氮肥施用使土壤铵态氮含量在高CO2浓度处理增加幅度低于对照.高CO2浓度处理并没有显著增加有机氮的含量,在小麦季作物对土壤有机氮的贡献大于水稻季,且增加氮肥施用条件下根际对有机氮的贡献较大.     

CO2浓度对冬小麦氮代谢的影响

 采用全硝态氮霍格兰营养液为培养基质，在自然光与遮光条件下分别对冬小麦植株进行增加CO2浓度处理，分期测定其体内NO3--N、NH4+-N、全氮量、吸氮量及硝酸还原酶活性（NRA），研究CO2对小麦氮代谢的影响。结果表明，无论遮光与否，增加CO2浓度均增强了植株对NO3--N的吸收、同化能力。但对地上部与根部的影响不同，施加CO2，地上部硝态氮、铵态氮浓度及NRA均有所降低，而植株由溶液中吸收的硝态氮及吸氮总量增加；与地上部相比，CO2对根部硝态氮、铵态氮浓度影响较小，趋势相似；培养期间，施CO2极显著的提高根部NRA，增强根部对硝态氮的同化能力。     

大气CO2浓度升高对植物的影响

近年来大气中CO2浓度急剧增加,对植物的各种生理特性及种群、群落和生态系统都产生重大影响.本文综述了大气CO2浓度升高对植物的主要生理特性(光合作用、呼吸作用、蒸腾作用和化感作用)、作物产量及植物种群消长、群落组成和生态系统结构和功能的影响.     

大气CO_2浓度升高与氮肥管理对麦田土壤有效氮的影响

为了探讨全球气候变化对农田土壤氮素动态的影响,采用中国稻麦轮作系统FACE(Free-Air CO2 Enrichment)平台,开展了大气CO2浓度升高和氮肥管理对麦田土壤有效氮含量影响的研究.结果表明:在低N和常规N处理下,大气CO2浓度升高使拔节期土壤C/N分别增加了5.6%和10.2%,土壤pH分别降低了 2.4%和6.4%(p＜O.05).在小麦生育期内.低N和常规N条件下.大气CO2浓度升高降低了土壤总有效氮和NO3--N含量,相对于低N处理.常规N处理下降的趋势更为明显.在低N条件下,大气CO2浓度使拔节期和成熟期土壤中NH4+-N含量分别增加了7.4%和9.9%,而常规N处理中则表现出相反的趋势.本研究显示,大气CO2浓度升高降低了土壤有效氮含量,而施用氮肥增加了土壤有效氰含量.     

烟草碳、氮代谢及氮肥施用对烟草产量和品质的影响

烟草是中国一种重要的经济作物，而氮是植物必需的矿质养分，研究烟草碳氮代谢规律，对指导烟草的生产具有重要的作用。本文综述了近几年有关烟草碳氮代谢的研究进展及氮肥施用与烟草品质的影响，分析了不同氮肥品种及施氮方式与烟草植株钾、钙、磷吸收和烟草品质的关系．     

GO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2 排放研究

为了研究CO2 浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2 排放通量变化,选择三江平原典型草旬化小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地系统为对象,利用开顶箱进行CO2 浓度升高模拟试验.试验结果表明,CO2 浓度升高促进了湿地生态系统CO2 排放量,不施氮、常氮和高氮处理分别增加23.78%、23.14%和34.18%.CO2 浓度升高增加了小叶章地上、地下生物量的积累,且当氮素供应充足时增加显著.土壤微生物量碳和水溶性有机碳在CO2 浓度升高条件下有增加的趋势.回归分析表明小叶章生物量、土壤活性有机碳与湿地生态系统CO2 排放量显著相关.CO2 浓度升高和施氮通过影响植物生物量和土壤微生物活性进而影响湿地生态系统CO2 排放量,这对于重新估算未来环境变化条件下湿地生态系统碳平衡具有重要意义.     

CO2浓度升高背景下氮形态对小麦光合性能及产量的影响

为探究大气CO₂浓度升高背景下不同形态氮肥对小麦的光合性能及产量的影响,利用开顶式气室(OTC),采用二因素完全区组试验设计,设置400μmol/mol(正常大气浓度,C)、600μmol/mol(高于正常大气浓度,E)2个CO₂浓度和硝态氮(NO₃^--N,A)、铵态氮(NH₄⁺-N,N) 2种氮肥形态处理,测定不同处理组合下小麦花后不同时间旗叶净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、株高、地上部生物量及产量。2年结果表明,高浓度CO₂处理(E)可显著提高小麦旗叶P_n、C_i,而对旗叶G_s、T_r均有显著抑制作用,小麦的株高、地上部生物量及产量显著升高。高浓度CO₂条件下,2种氮形态...     

玉米不同基因型双列杂交后代抽丝后氮素代谢特性

【目的】阐明保绿型玉米和非保绿型玉米双列杂交后代抽丝后氮素代谢特征。【方法】选育氮高效品种是实现玉米高产高效生产的根本途径。为明确不同基因型玉米双列杂交后代的氮代谢和利用特征,筛选出保绿型玉米氮高效品种,采用大田试验的方法,选择保绿型（SG, stay-green）玉米自交系Q319、CZ01、VA91和非保绿型（NSG, non-stay-green）玉米自交系BM、B73、MO17,以此组配6×6完全双列杂交,以双列杂交后代为材料,系统研究不同玉米品种主要生育时期叶片、茎鞘、籽粒氮含量和粗蛋白质含量的变化,抽丝前后氮素积累、分配和氮收获指数,叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性等的影响,并对叶片氮代谢酶活性与保绿性的相关性进行了分析。【结果】不同基因型双列杂交后代抽丝后叶片氮含量呈倒“V”型变化特性,高峰期在灌浆期前后。茎鞘和籽粒氮含量均随生育期推进呈逐渐降低的变化趋势。保绿型（SG）玉米叶片、茎鞘、籽粒氮含量均显著高于非保绿型（NSG）玉米。抽丝前保绿型玉米自交后代氮积累、抽丝后氮积累、氮积累总量分别比NSG高20.00%、82.30%和45.23%;其转移量、转移率和氮素收获指数则分别比NSG低51.28%、66.59%和14.32%,抽丝后保绿型玉米的氮积累量约占50%,而非保绿型玉米仅为40%左右。保绿型玉米自交后代叶片和茎鞘粗蛋白质含量分别比非保绿型高108.23%和33.63%。抽丝至成熟期叶片硝酸还原酶活性的变化呈单峰曲线,高峰期在灌浆期前后,不同基因型玉米间变化趋势一致。抽丝后叶片GS活性、GOGAT活性和可溶性蛋白含量变化均呈单峰曲线,高峰期在抽丝后15 d左右。保绿型玉米NR活性、GS活性、GOGAT活性和可溶性蛋白含量在各时期均高于非保绿型。相关分析表明,叶片保绿度与叶片氮含量、可溶性蛋白含量、GOGAT活性呈极显著的正相关,与GS活性呈显著正相关,与NR呈正相关,但不显著。叶片氮含量与可溶性蛋白、GOGAT活性、GS活性呈极显著的正相关。氮素的同化与相关的酶活性关系极为密切。【结论】较高的氮代谢水平是叶片保绿的营养生理基础之一,保绿型玉米有较高的氮代谢酶活性,在后期有较强的氮素吸收和同化能力,保绿性可作为筛选氮高效玉米品种的一个重要农艺性状。     

玉米雄穗碳氮代谢研究

大田条件下,以农大364和郑单958为材料,对两种基因型玉米各生育时期雄穗可溶性糖、蔗糖以及可溶性蛋白质积累状况进行了研究.结果表明,随着玉米生育进程的推进,可溶性糖、蔗糖含量呈现先升后降的变化趋势,在散粉期达最高值,说明抽雄期至散粉期是一个碳水化合物积累的过程.可溶性蛋白质呈现不断下降的变化规律,成熟期降至最低值.     

平度市免耕直播夏玉米钾素施用效应

为了考察钾素对夏玉米(Zea mays L.)植株生长、产量和钾素利用的影响,于2015年在山东省平度市蓼兰镇、同和街道、明村镇进行了钾素肥料效应试验。结果表明,施钾肥处理对穗位叶面积的影响比其他施肥处理明显;与只施用氮、磷肥处理相比,3个试验点氮、磷、钾配施的作物产量平均增加6.92%,增产效果明显;植株钾素积累量平均增加26.09%,利于夏玉米生长及子粒产量的形成。     

包膜尿素与普通尿素对夏玉米碳氮代谢的影响

以郑单958玉米为材料,连续2年比较了包膜尿素与普通尿素对夏玉米碳氮代谢影响的差异.结果表明:施氮提高叶片与茎鞘总糖含量,12叶展前以普通尿素处理效果较好,吐丝后以包膜尿素处理效果较好;施氮显著提高叶片与茎鞘全氮含量,以包膜尿素处理效果较好;施氮降低茎鞘C/N,降幅以包膜尿素处理较大;施氮使氮收获指数下降,包膜尿素处理降幅较普通尿素处理大;叶片与茎鞘碳转运发生于乳熟至成熟期,而叶片与茎鞘氮转运分别主要发生于乳熟至成熟期和吐丝至乳熟期,碳、氮转运量一般以包膜尿素处理较大,包膜尿素能改善夏玉米碳氮代谢状况.     

稳定氮肥用量对夏玉米产量和氮肥利用率的影响

通过大田小区试验,研究了稳定氮肥不同用量对夏玉米产量、养分累积量、氮肥利用效率及经济效益的影响。结果表明,与不施稳定氮肥相比,稳定氮肥施氮量90、150、210 kg·hm^-2和270 kg·hm^-2分别增产36.7%、62.1%、76.6%和81.9%,地上部氮素总累积量分别增加39.0%、60.3%、79.0%和113.4%,经济效益分别增加36.1%、61.2%、72.7%和77.1%;与农民习惯施用氮肥相比,高量稳定氮肥用量210 kg·hm^-2和270 kg·hm^-2分别增产7.3%和10.5%,地上部氮素总累积量分别增加3.2%和23.0%,经济效益分别增加9.7%和11.4%。施用稳定氮肥促进夏玉米对氮素的吸收累积,高量210 kg·hm^-2和270kg·hm^-2处理较习惯施氮提高总吸氮量。施用稳定氮肥各处理氮肥表观利用率和农学效率显著高于农民习惯施氮,偏生产力高于农民习惯施氮,生理效率除270 kg·hm^-2处理外,高于农民习惯施氮。稳定氮肥施氮量在210 kg·hm^-2时,能较好地协调玉米高产与稳定氮肥合理利用的统一。     

根际CO_2浓度对网纹甜瓜生长和根系氮代谢的影响

【目的】探讨根际CO2浓度对网纹甜瓜生育的影响。【方法】采用雾培植株根际通CO2处理方式,在开花结果期对网纹甜瓜进行不同浓度的根际CO2处理,研究根际CO2浓度对网纹甜瓜植株生长和根系氮代谢的影响。【结果】在网纹甜瓜果实发育期间,根际2500μL·L-1和5000μL·L-1CO2浓度处理同350μL·L-1(对照)处理相比,植株生长受到明显抑制。根系硝态氮(NO3--N)含量、氨态氮(NH4+-N)含量、ATP酶活性、硝酸还原酶(NR)活性和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均表现出先增后降的变化趋势,且5000μL·L-1处理变化的幅度大于2500μL·L-1处理。根系中可溶性蛋白质含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷草转氨酶(GOT)活性和谷丙转氨酶(GPT)活性在整个处理期间,均随着根际CO2浓度的升高而降低。根际高浓度CO2使根系伤流液中氨基酸的总量和大部分氨基酸的含量下降。【结论】在网纹甜瓜果实发育期间根际CO2浓度长期达到2500μL·L-1以上时,植株生长和果实发育受到抑制,根系对氮的吸收、代谢能力下降,植株氮循环水平降低。     

氮肥运筹对不同夏玉米品种碳氮代谢协调性的影响

【目的】在不同的氮肥水平下研究不同夏玉米品种碳、氮代谢差异,分析其协调性,提出高产、稳产的生理学指标,探索根据代谢型进行差异化管理的新途径。【方法】2009—2011年在河南温县和郑州,利用大田和盆栽两种种植方式,60 000株/hm2密度,设计0、120、240、360 kg·hm~(-2) 4个氮肥水平,比较郑单958(ZD958)、农大108(ND108)、浚单20(XD20)、豫单2002(YD2002)等4个夏玉米品种的产量、叶片持绿性、氮吸收和转运、不同器官C/N、叶片PEP羧化酶和RUBP羧化酶活性等指标的差异,分析4个品种在不同氮肥水平下的碳、氮代谢协调性。【结果】(1)盆栽试验中,不同氮肥水平间产量比较,XD20差异最大,ZD958差异最小;随着氮肥水平提高,产量呈增加趋势。但大田试验中,除XD20之外,其余品种在N240和N360条件下差异不显著。(2)对灌浆期氮的吸收和转运比较,低氮条件下,ZD958营养器官氮优先向叶片转移,能保持较好的持绿性;ND108对氮的吸收和运转量都较大,持绿性好,但有效利用较低;XD20在低氮条件下氮的吸收量较低,缺乏优先供应叶片的机制,易早衰;YD2002在4个氮肥水平下均表现为灌浆期营养器官氮向籽粒转移量过大,根系吸收量小,易早衰。(3)在灌浆期,正常施肥条件下,ZD958和XD20叶片碳氮比介于YD2002和ND108之间;在成熟期,ZD958和XD20的籽粒碳氮比较高。(4)在灌浆中期,ZD958的PEPCase/RUBPCase最高,且与其余3个品种差异显著;YD2002始终处于较低水平;XD20和ND108随氮肥水平增加提高显著。【结论】玉米品种良好的碳氮代谢协调性表现在碳水化合物和氮素的转运过程中,碳氮代谢协调性较好的品种能很好地协调光合产物和氮素在籽粒灌浆和维持营养器官功能需求之间的矛盾,具有较高的PEPCase/RUBPCase,从而保证高产、稳产。     

施氮量对苏玉10号产量形成的作用

采用单因素随机区组试验设计,设置6个施氮水平,在基穗肥比为1︰2的条件下,研究了施氮量对苏玉10号产量形成的作用。苏玉10号的施氮量试验结果表明：在适宜密度基础上,产量（Y）与施氮量（X）的关系为Y=-0.066 9x^2＋37.476x＋5 454.3（R^2=0.873 5^＊＊）,最佳施氮量为280.1 kgN·hm^-2。     

密度与施肥对玉米华玉10号农艺性状及产量的影响

研究了不同种植密度(4.50万、5.25万、6.00万、6.75万株/hm2)和不同施肥方式对玉米(Zca mays L.)品种华玉10号产量的影响。结果表明,该品种在湖北省山区春播最适宜的密度应掌握在每公顷5.25万~6.00万株;施肥量以每公顷1 200 kg(底肥∶苗肥∶穗肥=5∶1∶2)的处理方式产量最高,单产达到9 175.5kg/hm2。