覆膜对不同施肥条件下玉米拔节期光合参数与荧光参数的影响

为探明覆膜对早春东北黑土玉米叶片光合生理特征的影响,在大田条件下,研究了覆膜对不同施肥条件下玉米拔节期叶片光合参数与叶绿素荧光参数的影响.结果表明:覆膜能够显著增加不同施肥条件下玉米拔节期叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用率,而对其他光合参数如细胞间隙CO2浓度和气孔限制值影响不显著.就施肥条件而言,覆膜对N、P处理玉米拔节期叶片光合参数的影响明显强于其他施肥处理.覆膜能够增加施P和PK处理玉米拔节期叶片Fm、Fv/Fm和Fv/Fo值,而显著降低了施NPK处理玉米拔节期叶片相应的荧光参数,覆膜对其他施肥处理玉米拔节期叶片叶绿素荧光参数的影响不显著.     

玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米光合特性差异及氮肥调控效应

玉米与大豆或甘薯套作是西南地区玉米种植的两种主要模式,为探讨两种套作模式下玉米光合特性差异及施氮效应,于2008―2010年在四川省2个玉米主栽区,开展了玉米/大豆和玉米/甘薯两种模式的定位试验,对比两种模式下玉米光合特性的差异;在此基础上于2011年采用两因素裂区设计,在两种模式上分别设5个施氮量[0 kg(N)·hm-2(N0)、90 kg(N)·hm-2(N90)、180 kg(N)·hm-2(N180)、270 kg(N)·hm-2(N270)和360 kg(N)·hm-2(N360)],通过分析不同处理玉米叶面积指数、叶绿素相对值、穗位叶叶片含氮量、光合速率和荧光参数动态变化,研究施氮水平对两种模式下玉米光合特性的影响。结果表明:种植模式和施氮量对玉米光合特性具有明显的调节作用。与玉米与甘薯套作相比,玉米与大豆套作显著减缓了玉米灌浆期到成熟期单株叶面积、叶绿素相对值的下降速率,提高了穗位叶片PSⅡ活性及其光化学效率,从而提高了光合速率,成熟期单株生物量较玉米/甘薯模式增加10.49 g。换带轮作后,从抽雄吐丝期开始,玉米光合特性各指标在两模式间差异达显著水平,玉米/大豆模式下玉米单株叶面积、净光合速率、穗位叶片Fv/Fm、ФPSⅡ花后各生育时期平均较玉米/甘薯模式高941 cm2、4.81μmol·m-2·s-1、0.017和0.020;灌浆期到成熟期各指标下降速率玉米/大豆模式较玉米/甘薯模式也明显减缓,成熟期玉米单株生物量玉米/大豆模式较玉米/甘薯模式平均高26.83 g。玉米/大豆模式下以180 kg·hm-2、玉米/甘薯模式下以270 kg·hm-2施氮处理,提高了玉米的单株叶面积、叶绿素荧光动力学参数,有利于玉米灌浆期间光系统Ⅱ反应中心维持较高比例的开放程度,从而提高光合速率,增加生物积累量。过量施氮(270~360 kg·hm-2),叶绿素含量、叶片的Fv/Fm、ФPSⅡ下降,光合速率降低。     

冰核细菌对低温胁迫下枇杷光合参数和叶绿素荧光参数的影响

冻害是影响和限制枇杷生产和发展的主要因素。本试验以"早钟6号"枇杷为试材,采用人工降温的方法,测定接种冰核细菌后,枇杷叶片光合参数和叶绿素荧光动力学参数变化。结果显示:冰核细菌的存在能显著降低低温胁迫下枇杷叶片的Pn、Fm、Fv、Fv/Fo、Fv/Fm和水分利用效率,说明冰核细菌加重了低温对枇杷叶片光合机构的破坏性,加重冻害发生。在接种冰核细菌条件下,-3℃比-1℃Pn、Fm、Fo、Fv、Fv/Fo和Fv/Fm降低更显著且时间提前,说明温度愈低,冰核细菌对光合系统的破坏愈重且冻害发生时间提前。另外,Tr与冰核细菌的存在无显著相关性。     

低温胁迫对玉米幼苗叶绿素荧光诱导动力学的影响

为了探讨低温胁迫对玉米幼苗叶片光化学反应的影响机制,本研究基于叶绿素荧光动力学原理,对常温(25℃)和低温处理(0℃)的玉米幼苗叶片进行测量,分别获得快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)和荧光参数,并应用JIP-test法进行比较分析。结果表明:相比于常温处理,低温胁迫下玉米叶片最大荧光(Fm)和光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学效率(FV/FO)分别减少55.3%和65.9%,而初始荧光(FO)基本没有变化;对O-P相的荧光参数进行标准化的WOJ和WJI增大,但WIP减小; J和I相的相对可变荧光Vj和Vi表现相反,Vj增加19.7%而Vi减少16.4%;反映PSⅡ供体侧活性的FK占振幅FO-FJ的比例WK增加44.7%,放氧复合体的组分OEC减少13.1%;反映PSⅡ受体侧电子传递活性的参数Sm、MO、N分别增加210%、49.6%、294%;表示量子产额或能量分配的φPo、ψO、φEO分别减少24.9%、6.82%、29.7%,φDO增加141%;反映单位反应中心活性的参数ABS/RC、TRO/RC、ETO/RC、DIO/RC分别增加70.4%、24.7%、16.1%、328%,而单位面积有活性反应中心密度RC/CSO减少37.4%;表示光合性能的参数PIABS、PICSm分别减少81.6%、90.6%。综合分析玉米叶片光合过程对低温胁迫敏感,其表现的低温逆境防御保护机制是:PSⅡ供体侧的放氧复合体损伤,导致PSⅡ供体侧提供电子的能力下降,反应中心失活数量上升,而单个反应中心的效率增强,多余能量以热量形式散失,减少活性氧(ROS)的产生;低温胁迫造成的玉米叶片PSⅡ供体侧损伤,将抑制电子的传递,进而影响光合能力。     

氮肥对新疆棉花产量形成期叶片光合特性的调节效应

在新疆生态条件下,采用裂区设计研究了氮肥用量对棉花产量形成期叶片光合特性的调节效应。结果表明,适量追施氮肥在一定程度上可以改善叶片光合性能,提高植株生育后期叶片叶绿素含量和硝酸还原酶(NR)活性;维持叶片较高的PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和PSⅡ光化学最大效率(Fv/Fm);提高中下部叶片的光合速率,延缓了叶片衰老,保证了棉花生育后期光合产物的形成,从而使棉花达到高产。这种调节效应因品种和生育时期的不同而异。新陆早6号在盛铃前期叶片叶绿素含量、NR活性、光合速率及Fv/Fo和Fv/Fm随氮肥用量增加而增加,盛铃后期至吐絮期叶绿素含量、Fv/Fo和Fv/Fm、叶片光合速率等指标均以中氮处理(300.kg/hm2)最高,高氮处理易造成植株盛花期生长过旺,群体荫蔽,影响了叶片光合作用;新陆早7号中氮处理与高氮处理之间差异不明显。因此,生产上应根据不同品种和生育时期进行合理施肥,避免因施肥不当造成产量下降和浪费肥料。     

低氮胁迫对耐低氮玉米品种苗期光合及叶绿素荧光特性的影响

【目的】叶绿素荧光参数经常用来评价光合器官的功能和环境压力的影响,不同玉米基因型耐低氮胁迫能力差异较大,与光合及叶绿素荧光特性对低氮胁迫的响应机制有关。本文以耐低氮能力差异较大的4个玉米杂交种为试验材料,研究了低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种苗期光合及叶绿素荧光特性的影响,以期明确耐低氮胁迫玉米品种的光合机制。【方法】采用二因素完全随机设计盆栽试验,因素A为不同耐低氮性玉米品种:‘正红311’、‘成单30’和不耐低氮品种‘先玉508’、‘三北2号’;因素B为不同氮素水平:正常氮CK(霍格兰完全营养液,N 15 mmol/L)、低氮胁迫LN1(N 0.5 mmol/L)、极低氮胁迫LN2(N 0.05 mmol/L)。测定了苗期单株干物质积累量,单株氮素积累量,叶片叶绿素含量与荧光特性,以及光合效率指标。【结果】低氮胁迫下玉米苗期单株干物质积累量、单株氮素积累量、叶片叶绿素含量等生理指标显著下降,但耐低氮品种的下降幅度显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下玉米苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)显著降低,胞间CO2浓度(Ci)显著升高,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的降幅及胞间CO2浓度(Ci)的增幅耐低氮品种均显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光量子产量(Fv'/Fm')和光化学猝灭系数(q P)等叶绿素荧光特性也均显著降低,耐低氮品种下降幅度显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下耐低氮品种PSⅡ实际光量子产量(ΦPSⅡ)降低,不耐低氮品种有所增加;而耐低氮品种非光化学猝灭系数(NPQ)升高,不耐低氮品种有所降低。【结论】耐低氮玉米品种能够减缓低氮胁迫对植株光合系统的影响,进而保证植株较高的氮素积累,提高叶片叶绿素含量,维持较高的PSⅡ有效光量子产量(Fv'/Fm')和光化学猝灭系数(q P),为光合作用提供充足的光能;从而保持了较高的净光合速率(Pn),保证了耐低氮品种在低氮条件下保持较高的干物质生产。     

不同水分与养分水平对玉米叶绿素荧光特性的影响

通过对玉米拔节期叶片叶绿素荧光参数的测定，发现这些参数均受诸如水分、光热、养分等外界条件的影响。水分对叶绿素荧光参数的影响非常显著，随着水分的降低，玉米叶片的基础荧光增大，而可变荧光、PSⅡ光化学效率及PSⅡ潜在活性显著降低，因此，只要选择合适的测定时间，加快测定速度，叶绿素荧光可作为研究判断玉米水分胁迫程度的理想指标。     

基于叶绿素荧光成像的玉米苗期叶片光合特性垂直分布

作物的综合光合作用能力直接决定粮食产量,探明作物光合特性分布机制是开发新品种、研发新农艺的一个关键科学问题。为探究玉米植株光合特性的垂直分布规律,该研究利用荧光成像技术对不同品种和不同氮、水处理的5叶期样本进行图像采集,对植株不同叶片的荧光淬灭特性及荧光参数进行分析。荧光淬灭特性分析表明,叶片光量子产量随垂直高度的增加呈上升趋势;由非加权组平均法聚类产生的四类淬灭特性中,郑单958在不同环境中的荧光淬灭垂直分布异质性小于先玉335和浚单20。关键荧光参数分析结果表明,叶片最大光能转换效率、实际光能转换效率、光反应电子传递活性随垂直高度的增加呈上升趋势,除衰老叶片外的非光化学能量耗散差异性不显著。光合特性垂直分布分析表明,不同土壤氮含量下样本的最大光量子效率（Fv/Fm）有较为显著的二次函数分布特征,随着土壤氮含量的降低,垂直分布的异质性增大;不同品种间的稳态光适应光化学淬灭（qL_Lss）有较为显著的一次函数分布特征,郑单958表现出较强的抗逆性。基于机器学习方法,以荧光参数垂直分布数据分类植株组别的结果表明,郑单958样本的最大光量子效率（Fv/Fm）、微量土壤氮含量下样本的最大光量子效率（Fv/Fm）和干旱环境下样本的稳态非光化荧光淬灭（NPQ_Lss）判别准确率分别达0.82、0.94和0.88,与其他处理及荧光参数相比,垂直分布规律更显著;其他荧光参数的分布特征并不能有效判别样本组别。将叶片按植株形态学自下而上排序,由植株叶片光合垂直异质性关键叶片分析,第2片叶片可以作为垂直分布的\     

两种不同基因型玉米苞叶叶绿素荧光特性差异分析

在大田条件下,以郑单958和农大364玉米为研究材料,测定了苞叶的叶绿素含量,并对叶绿素荧光动力学及光合参数进行了比较分析。结果表明,两种不同基因型间玉米苞叶总叶绿素含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量存在差异。抽丝-灌浆期,郑单958显著高于农大364,说明此时郑单958苞叶的叶绿素更有利于获取更多的光能为光合作用所利用,但农大364苞叶的叶绿素降低速率要低于郑单958,这样有利于其保持更持久的光合能力。两种不同基因型间玉米苞叶叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo等)存在较大差异。郑单958高于农大364,说明郑单958具有潜在高生物产量的生理生化基础。两种不同基因型间玉米苞叶净光合速率(Pn)和水分利用效率(WUE)存在显著差异。抽丝-灌浆期,虽然郑单958的苞叶叶绿素含量高于农大364,但净光合效率较低,说明玉米的净光合速率是其生理生态因素对环境变化适应的结果。     

不同供镁水平对水稻叶片叶绿素荧光特性和能量耗散的影响

以高产杂交稻汕优63为材料,研究了不同供镁(Mg)水平对水稻叶片叶绿素荧光特性和抗氧化酶类活性的影响。结果表明,缺Mg使水稻叶片叶绿素含量降低,光合电子传递速率下降、CO2同化受抑制而导致Fv／Fm、PSⅡ等下降、净光合速率降低,加重了叶片受到光抑制的程度。尽管缺Mg叶片所捕获和传递到PSⅡ反应中心的光能减少,但是在强光下仍然积累了大量过剩激发能。在13:00时,对照叶片的qP下降,qN升高,过剩的激发能通过非光化学猝灭途径耗散掉以避免光合机构受到伤害,而缺Mg叶片qP下降的同时qN也显著下降,这可能是由于缺Mg使叶黄素循环受阻而阻碍了过剩激发能的耗散。缺Mg叶片中没有能够通过能量耗散系统及时耗散掉的过剩激发能导致了活性氧自由基的生成比例增加,诱导了抗氧化酶类活性不同程度的增加。大量活性氧自由基不能被抗氧化酶类及时清除掉,积累到一定程度引起了膜脂过氧化加剧而使叶绿体结构受到损伤,最终使得叶片失绿坏死。     

生长调节剂对玉米氮代谢的影响

采用田间小区试验,研究了植物生长调节剂不同配方对玉米光合特性、氮素代谢以及玉米子粒产量与蛋白质含量的影响。结果表明,调节剂不同配方处理能明显提高子粒灌浆期玉米功能叶叶绿素的含量和净光合速率,功能叶与茎秆中的全氮和蛋白氮的减少量,功能叶的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶与转化酶活性及子粒谷氨酰胺合成酶与转化酶活性;灌浆中、后期玉米功能叶蛋白水解酶活性和玉米子粒产量、子粒蛋白质含量及蛋白质产量。在生长调节剂中,PGR4处理玉米子粒的蛋白氮含量比对照提高1.35.g/kg,子粒产量比对照增加9.5%,子粒蛋白质产量比对照增加19.6%;PGR3处理玉米子粒的蛋白氮含量比对照提高0.78.g/kg,子粒产量比对照增加11.4%,子粒蛋白质产量比对照增加17.4%,是较合理的配方。     

土壤干旱下氮磷营养对玉米气体交换的影响

在盆栽条件下就氮磷营养对玉米叶片气体交换的影响进行了比较研究。结果发现 :虽然土壤干旱条件下 ,氮磷均增大了玉米叶片的气孔导度 ,但氮对促进干旱条件下气孔开放的作用要显著大于磷的作用 ;土壤干旱条件下 ,氮磷均有增大玉米叶片光合速率的作用 ,但氮有同时减小光合的气孔和非气孔限制的作用 ,而磷提高干旱条件下的光合速率则主要以减小光合的非气孔限制 (提高叶肉光合活性 )为主 ;由于氮磷对玉米叶片气孔导度和光合作用的不同影响 ,因而表现出其在提高干旱条件下玉米叶片水分利用效率方面的不同作用 ,其中磷对提高干旱条件下玉米水分利用效率的作用更为明显     

不同土壤水分供应与施锌对玉米水分代谢的影响

采用盆栽试验研究不同土壤水分状况下及施锌对玉米植株水分状况、水分生理特征的影响。结果表明,干旱胁迫下,玉米叶片含水量和水势降低,植株体内自由水分的含量减少,而束缚水含量略有增加,离体叶片失水速率小;叶片气孔阻力增加,导度下降,蒸腾作用和光合速率受到抑制。施锌后玉米叶片的水势和鲜重含水量没有明显变化,但玉米叶片气孔阻力降低,气孔导度增加,叶片蒸腾速率和光合作用速率加大。干旱胁迫下,施锌对玉米植株体内水分生理代谢有一定的调节作用,但是在土壤水分供应充足时,施锌更能增强玉米水分生理代谢,提高水分利用效率。     

不同施肥处理对夏玉米产量及活性氧代谢的影响

以2009年建立的肥料定位试验为研究平台,于2013年进行了不同施肥处理对夏玉米产量及活性氧代谢影响的研究。结果表明,氮磷钾均衡施肥对夏玉米籽粒产量有显著的增产作用,产量达到9 299.85 kg/hm2,NPK处理的穗粒数和千粒重最高,NP处理的穗长、穗重与NPK处理没有显著差异;氮能有效地提高玉米穗位叶叶绿素含量和籽粒的灌浆速率;氮对玉米穗位叶过氧化物酶活性的影响最大,氮钾配施能够有效地提高玉米穗位叶超氧化物歧化酶活性,增加穗位叶可溶性蛋白质含量,降低穗位叶丙二醛含量。合理配施氮钾能够有效地提高玉米穗位叶光合效率,延缓叶片衰老,提高玉米籽粒产量。     

Effect of earthworms on molybdenum-depending activities

Pot experiments performed in an alkaline, silty clay soil showed that the presence of Allolobophora caliginosa increased nitrate reductase activity in maize seedlings and nitrogen fixation in the soil, but did not affect photosynthesis and biomass of maize seedlings and oxygen consumption in the soil. The increase in molybdenum-depending activities is ascribed to the greater availability of molybdenum recorded in the presence of earthworms.     

CO2浓度和温度对玉米光合性能及水分利用效率的影响

利用可精准控制CO2浓度的大型人工气候室,探讨提高CO2浓度和温度对玉米生长、气体交换参数、荧光参数及水分利用效率的影响。结果表明,温度显著影响玉米的生长过程,但CO2浓度对玉米的生物量、叶面积和株高的变化均未产生显著影响。另外,在25/19℃和31/25℃温度条件下,净光合速率(Pn)对温度的响应并没有受到CO2浓度的影响,但在37/31℃高温环境下,CO2浓度升高导致玉米的Pn显著提高16.4%(P<0.05),表明在高温条件下,升高CO2浓度能增加玉米的净光合速率。此外,玉米叶片的水分利用效率(water use efficiency,WUE)随温度升高而显著下降,但CO2浓度升高条件下的玉米叶片WUE明显高于自然CO2浓度,表明CO2浓度升高可以降低升温对玉米叶片WUE的影响。但在不同环境温度条件下,CO2浓度升高缓解高温对叶片WUE产生影响的机理存在差异,较低温度时CO2浓度升高通过降低叶片的蒸腾速率提高WUE,而在高温条件下主要是由于CO2浓度升高能有效缓解高温对Pn的伤害,进而促进叶片WUE的提升。研究结果可为深入理解未来气候变化对玉米生长及水分利用效率产生的影响提供参考,为应对气候变化的农田管理策略制定提供数据支撑和理论依据。     

水分胁迫对玉米光合作用的影响

本文研究了快速水分胁迫对玉米光合作用的气孔和非气孔抑制的影响.快速水分胁迫下玉米叶片渗透调节能力丧失.光合强度和气孔阻力间为显著负相关、且相同的水势阈值.轻度水分胁迫下,叶片细胞间隙CO₂浓度、气孔导度和光合强度下降,叶圆片放氧能力变化很小,气孔相对限制值增加,光合强度主要受气孔因素的限制.严重水分胁迫下,叶片细胞间隙CO₂浓度增加,气孔导度、气孔相对限制值、光合强度和叶圆片放氧能力下降,光合强度主要受非气孔因素的限制.     

不同灌溉处理对夏玉米氮素吸收及转移的影响

通过田间试验, 研究了两个生长季夏玉米4 个不同水分处理(灌溉1 水、灌溉2 水、灌溉3 水、灌溉4 水)对其各个生育阶段氮素吸收、分配、转移的影响。结果表明, 拔节抽雄期灌水可以增加夏玉米茎叶的氮素积累量和氮分配比, 生育后期灌水各处理之间单株氮素积累量无显著差异; 穗部的氮素积累75%来源于扬花后期氮素同化吸收, 25%来自营养器官茎叶的氮素转移, 说明灌浆至成熟期穗部氮素主要吸收利用土壤中的氮, 充足的水分可以保证营养器官积累更多的氮素, 但后期同化氮素比率随着灌水的增加而减小。因此, 灌浆至成熟期需要维持适中的水分条件, 在保证吸收利用土壤氮素的同时, 增加储存在茎叶中的氮素向籽粒的转移, 从而提高氮素利用效率。