CO2浓度升高和磷素亏缺对黑麦草气孔特征及气体交换参数的影响

为深入理解未来大气CO2浓度升高背景下草地生态系统结构与功能响应土壤磷亏缺的潜在机理,该研究利用可精准控制CO2浓度的大型人工气候室,探讨了正常CO2浓度400 μmol/mol、升高CO2浓度800 μmol/mol和磷素供应水平（0.004、0.012、0.02、0.06、0.1和0.5 mmol/L）对黑麦草气孔特征及其气体交换过程的影响。结果表明,CO2浓度升高使供磷水平0.1和0.5 mmol/L的气孔密度增加约35%（P=0.012）和25%（P<0.001）,但却减小气孔开度13%（P=0.002）和12%（P=0.005）,且导致供磷水平为0.06 mmol/L的黑麦草气孔分布更加规则。同时,CO2浓度升高还导致供磷水平0.1和0.5 mmol/L的净光合速率显著增加8.6%（P=0.002）和15.8%（P<0.001）,从而提高黑麦草的水分利用效率。另外,不同供磷水平明显改变了植株生物量及其分配,且高浓度CO2对较高磷水平时地上生长产生更强的施肥效应。研究结果将为深入理解草地生态系统对大气CO2浓度升高和土壤磷素亏缺的响应机理提供理论依据和数据支撑。     

大气CO2浓度倍增和高温对玉米气孔特征及气体交换参数的影响

为深入了解未来大气CO2浓度升高背景下玉米气孔特征及气体交换过程对高温的响应机理,该研究利用人工气候室,探究在大气CO2浓度400 μmol/mol（C400）和800 μmol/mol（C800）下,不同温度处理（昼/夜）25/19 ℃、31/25 ℃和37/31 ℃对玉米气孔特征及气体交换参数的影响机理。结果表明：1）CO2浓度升高对玉米气孔密度的影响并不显著（P > 0.05）,增温却导致玉米不同轴面气孔密度均显著增加（P < 0.001）;不同轴面气孔密度的增加幅度均随温度升高而增大,叶片气孔密度对环境温度升高的响应呈现出非线性变化趋势。2）将环境温度由25/19 ℃增加到37/31 ℃导致C400和C800处理下玉米蒸腾速率（Tr）分别提高57%和84%,且不同轴面的气孔密度均与Tr之间存在较好的线性相关关系（近轴面R2=0.69;远轴面R2=0.71）。3）当温度从25/19 ℃升高到31/25 ℃,2个CO2浓度处理下玉米的Pn分别提高23%和21%,但环境温度提高到37/31 ℃却导致Pn分别降低24%和13%,说明高温环境（37/31 ℃）对光合反应位点造成生理伤害,而高浓度CO2缓解了高温对玉米造成的生理胁迫。同时,37/31 ℃条件下玉米叶片光合系统II（PSII）最大光化学效率（Fv/Fm）显著降低的结果也直接支持了上述结论。研究结果有助于从气孔特征的角度深入了解 CO2 浓度和温度升高对玉米叶片气体交换过程产生的影响,为未来气候变化背景下实现农作物绿色高效提质增产提供理论依据。     

大气CO2浓度增加对作物光合性能及叶片水分利用效率的影响

利用可精准控制CO_2浓度的大型气候箱设置2个CO_2浓度400和800μmol/mol,研究CO_2浓度升高对大豆(Glycine max (L.) Merr.)、冬小麦(Triticum aestivum L.)、草地早熟禾(Poa pratensis L.)、黑麦草(Lolium perenne L.)和高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)生理特性及叶片水分利用效率的影响。结果表明,大气CO_2浓度升高对大豆、冬小麦、草地早熟禾和高羊茅叶片的净光合速率没有产生显著影响,但却使黑麦草叶片的净光合速率显著增加43%(P0.05)。升高CO_2浓度增加冬小麦、黑麦草和高羊茅的最大羧化速率,而对大豆和草地早熟禾的最大羧化速率和最大电子传递速率没有产生显著的影响。另外,提高大气CO_2浓度导致黑麦草蒸腾速率的降低;同时,草地早熟禾、黑麦草和高羊茅的水分利用效率分别提高161%、175%和74%。不同作物水分利用效率对升高CO_2浓度的响应存在明显差异,3种草坪草的适应能力均高于大豆和冬小麦2种作物。研究结果有助于深入理解CO_2浓度倍增下不同农作物发生光合下调现象的潜在机理,为未来大气CO_2浓度升高情形下生态系统适应性管理提供理论支持。     

CO2浓度升高对湿地松针叶蒸腾特性和水分利用效率的影响

在不同CO2浓度下，测定了湿地松上年生针叶和当年生针叶净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Cs）和叶面饱和水汽压亏缺（Vpdl）随光照强度的变化。结果表明；Ci和Vpdl随光照强度增强而减小；G5，Pn和Tr均随光照强度增强而增大．在达到光饱和点后G5和Pn随光照强度增强而逐渐减小；WUE随光照强度增强呈先增大，达到最大值后又逐渐减小。Ci，vpdl随CO2浓度升高而增大；Gs和Tr随CO2浓度升高而减小；Pn和WUE在CO2浓度为400～1200μmol／mol时随CO2浓度升高而增大，当CO2浓度升高至1600μmol／mol时．Pn和WUE减小；同时．随着CO2浓度升高，上年生针叶光饱和点提高。     

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6种苗木光合生理特性的影响

土壤控水条件下,测定了2 a生小叶杨、沙地白榆、旱榆、河南白榆、旱柳和紫穗槐等6个树种苗期叶片的气体交换参数、叶绿素相对含量和叶片水势的变化值,并对其进行了比较分析.结果表明,供测的6种苗木随水分胁迫程度的加剧叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(gs)和瞬时水分利用效率(WUE)降低的幅度并不相同.6种苗木上述5个指标的降幅排序依次为:河南白榆>小叶杨>旱柳>紫穗槐>旱榆>沙地白榆,说明了不同树种在水分胁迫条件下的光合能力及水分利用能力差别较大.6种苗木的叶绿素相对含量随水分胁迫程度的加剧变幅也不相同,河南白榆在严重的水分胁迫下叶绿素相对含量降低显著,而沙地白榆即使在极端严重的干旱胁迫下叶绿素相对含量的降幅也较小.干旱胁迫对不同树种光合机构的损伤程度有显著差异.6种苗木叶片水势的测定结果表明,河南白榆和小叶杨对干旱胁迫较敏感,最先受到干旱胁迫的伤害,而沙地白榆和旱榆具有很强的忍耐脱水的性能,对水分胁迫反应迟缓,叶片遭受干旱伤害的程度较轻.     

不同高度层冬小麦叶片水分利用效率对CO2浓度变化的响应

大气CO2浓度升高会给地球生态系统带来一系列环境问题,植物能够通过气孔调节光合作用和蒸腾作用,对环境变化做出响应。本研究以评价植物光合作用和蒸腾作用相互关系的指标水分利用效率为切入点,以冬小麦为研究对象,在灌浆期将冠层按距离地面高度分上、中、下三层,采用LI-6400便携式光合作用测量系统测定数据对各层叶片光合、蒸腾特性随CO2浓度变化的响应进行了对比分析。结果表明：随着CO2浓度的增加,（1）各层叶片净光合速率呈直角双曲线形式增加,不同层叶片之间净光合速率对CO2浓度响应的差异不显著（P〉0.05）,但各层羧化速率、光合能力、光呼吸表现不一致,均为上层〉中层〉下层;（2）各层叶片蒸腾速率总体下降,不同层叶片之间蒸腾速率对CO2浓度响应的差异显著（P〈0.01）,蒸腾速率的变化是气孔导度随CO2浓度变化的结果,两者呈显著正相关（P〈0.01）;（3）净光合速率提高与蒸腾速率降低,共同使叶片水平水分利用效率提高。研究工作有利于加深气候变化对农业影响的认识,也为农田生态系统碳、水耦合循环的多层模型研究奠定基础。     

CO2浓度升高对茶树光合速率影响的初步研究

通过人工调控CO2 浓度,对不同光环境下茶树(Camelliasinensis)的光合速率进行了研究。在气温34 0℃以上、光合有效辐射强度80 0 μmol/ (m2 s)左右的高温、强光环境中,提高大气CO2 浓度可缓解高温对光合速率的抑制作用,CO2 浓度提高到5 5 0 μl/l可使抑制茶树光合作用的气温提高约1～2℃,70 0 μl/l则可使抑制气温提高3～4℃。在强光下CO2 对茶树有较强的“气肥”作用,在光合有效辐射强度为4 0 0 μmol/ (m2 s)左右的弱光环境中CO2浓度提高也可提高光合速率水平。弱光环境中气温对光合作用的影响较强,茶树最适宜生长温度为2 9 0～30 0℃,气温超过30 0℃则温度开始对光合作用产生抑制,在气温达34 0℃以上高温时,茶树表现为净呼吸     

大气CO_2浓度增加对植物生长发育及其水分利用效率的影响

本文根据国内外研究，介绍了大气ＣＯ_２浓度增加对不同植物的生长发育、光合、蒸腾及水分利用效率的影响，并对其利弊做了简要的分析。     

大气CO2浓度升高对土壤碳库的影响

土壤碳库是输入、输出土壤碳量的平衡:大气CO2浓度升高有可能通过生态系统中的各种生理过程来增加输入土壤的碳量,输入土壤碳量的增加使土壤成为一个潜在的碳汇,有可能缓解大气CO2浓度的升高;但另一方面输入土壤碳量的增加,为微生物的生长提供了能量,从而提高了微生物的活性,因此土壤呼吸增强,土壤碳输出增加.本文综述了大气CO2浓度升高对土壤碳输入、输出的影响以及目前研究中存在的争论,并提出有待进一步研究的领域和方向.     

液体地膜对滴灌棉花生理特性和产量的影响

为探寻解决干旱区棉田日益严重的"白色污染"问题的途径,明晰液体地膜代替塑料薄膜与滴灌结合对棉花生理特性与产量的影响效果,通过桶栽试验,设置了5种处理(液体地膜1 900 kg/hm2,LFD1;液体地膜2 200 kg/hm2,LFD2;液体地膜2 500 kg/hm2,LFD3;普通塑膜,PFD;裸地对照,CK),监测和分析了不同处理对滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率和产量的影响。结果表明,液体地膜覆盖用量的大小对滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等生理特性指标和水分利用效率及产量均具有重要影响。随着液体地膜用量的增加,滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及产量也不断增加,并与塑料地膜覆盖处理的差距变小。液体地膜覆盖对滴灌棉花生理特性的影响作用效果在棉花生理活动旺盛的生育前期和中期更为显著,随着作物生育期的推进(液体地膜覆盖时间的延长)而逐渐降低。在所有观测时间点,3个液体地膜覆盖处理的滴灌棉花叶片净光合速率均高于CK且与CK具有显著性差异(P0.05);在不同阶段和同一阶段的不同观测时段不同用量液体地膜处理对棉花叶片净光合速率均具有不同的影响。在棉花生理活动相对旺盛的蕾期6月26日14:00,LFD1、LFD2和LFD3的叶片净光合速率较CK分别提高11.12%、29.76%和40.20%,较PFD分别降低24.96%、12.38%和5.33%;液体地膜覆盖滴灌棉花水分利用效率、单株铃数、单铃质量、产量等指标均高于CK处理(P0.05),液体地膜用量最大的LFD3处理与PFD处理的水分利用效率、单株铃数、单铃质量、产量均没有显著性差异(P0.05)。LFD1、LFD2和LFD3较CK分别增产7.10%、11.79%和14.39%。不同用量的液体地膜覆盖处理对于滴灌棉花水分利用效率及产量具有重要影响,液体地膜通过不断对棉花生理特性的影响最终影响到水分利用效率与产量;适量液体地膜(不低于2 500 kg/hm2)与滴灌结合可以与塑料地膜膜下滴灌棉花具有相当的节水、增产效果(与CK相比),液体地膜具有的可降解、无污染特点将使该技术具有较大的应用潜力。     

水分调亏对冬小麦生理生态的影响

通过冬小麦盆栽试验，在不同时期给以不同的调亏灌溉处理，以研究不同生长时期水分亏缺和亏缺程度对冬小麦生理及生长特性的影响，为农田节水提供指导。冬小麦生长发育过程划分为4个阶段：返青—拔节初期，拔节—孕穗，孕穗—抽穗，开花—灌浆成熟。每个生育时期设置4个水分水平，结果表明：土壤水分调控对株高、叶面积、叶绿素含量、光合、蒸腾、水分利用效率等指标均有影响；水分胁迫使作物光合速率的峰值提前出现，这有助于胁迫处理的作物利用有限的土壤水分；蒸腾速率比光合速率对水分胁迫的反应更为敏感，更易受气孔调节的影响。     

灌溉水含盐量对辣椒产量品质及水分利用效率的影响

为探讨灌溉水含盐量对辣椒耗水、产量、品质和水分利用效率的影响,于2015年4—7月在江苏省农业气象试验站进行盆栽辣椒试验。试验共设置5个灌溉水盐分处理,灌溉水含盐量分别为0.9(CK)、1.6、2.7、4.7和7.0 d S/m。结果表明,耗水量随着灌溉水含盐量和饱和土壤浸提水含盐量(electrical conductivities of saturated soil extracts,ECe)的增加呈显著线性下降趋势。与CK处理相比,灌溉水含盐量高于1.6 d S/m时,辣椒产量显著降低27%~65%(P0.05)。通过相对产量与ECe的线性拟合得出,临界ECe为1.5 d S/m,ECe每增加1 d S/m产量降低5.61%,这也表明辣椒为中等盐分敏感的植物。灌溉水含盐量增加降低了果长、最大果宽、单果质量、果实个数和果实含水率,但增加了果实硬度和可溶性固形物。辣椒的水分利用效率也随着灌溉水含盐量增加而极显著线性下降(P0.001)。灌溉水含盐量为1.6 d S/m时,辣椒耗水、产量、品质和水分利用效率均没有显著降低,在水资源匮乏的地区可采用该电导率下的盐水对辣椒进行灌溉。研究为微咸水灌溉下辣椒生产和水分利用效率的提高提供了科学依据。     

樱桃番茄叶片气孔特征和气体交换过程对NaCl胁迫的响应

为探讨樱桃番茄叶片气孔特征和气体交换过程对盐胁迫的响应机理,通过向营养液中添加NaCl盐,配制成0(对照)、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 mol/L浓度的Na Cl营养液,在人工气候箱条件下对樱桃番茄幼苗进行为期21 d的光照培养。结果表明,不同浓度NaCl溶液对气孔长度、气孔周长、气孔宽度和气孔形状指数均产生显著影响(P0.05),但其最大值均小于对照。随着Na Cl浓度的增加净光合反应速率(Pn)呈明显下降趋势,且在重度Na Cl胁迫(0.25 mol/L)下Pn同其他盐浓度处理的差异均为显著水平(P0.05)。同时,樱桃番茄叶片的蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和细胞间CO_2浓度(C_i)随NaCl浓度的增加而降低,且与对照存在显著差异(P0.05)。另外,NaCl胁迫导致樱桃番茄叶片水平的水分利用效率(water use efficiency,WUE)降低,尤其是重度Na Cl胁迫(0.25 mol/L)的WUE比对照显著降低48%(P0.05)。此外,叶绿素含量随NaCl浓度增加先升高后降低。可见,NaCl胁迫条件下叶片通过调整单个气孔形态(气孔开度大小)和气孔分布特征(气孔密度和空间分布格局)优化气体交换效率,但其在重度盐胁迫下优化气体交换效率的能力却非常有限。研究结果可为樱桃番茄耐盐品种选育和盐碱地丰产增收提供依据。     

Effects of biofertilizers and cycocel on some physiological and biochemical traits of wheat (Triticum aestivum L.) under salinity stress

In order to study the effects of biofertilizers and cycocel on some physiological and biochemical characteristics of wheat (Triticum aestivum L.) under salinity condition, a factorial experiment was conducted based on randomized complete block design with three replications under greenhouse condition in 2015. Treatments were included salinity in four levels [no salt (control or S₀), salinity 30 (S₁), 60 (S₂) and 90 (S₃) mM NaCl equivalent of 2.76, 5.53 and 8.3 dS m^?1, respectively], four biofertilizers levels [no biofertilizer (F₀), seed inoculation by Azotobacter chrocoocum strain 5 (F₁), Pseudomonas putida strain 186 (F₂), both inoculation Azotobacter + Pseudomonas (F₃)] and three cycocel levels [without cycocel as control (C₀), application of 600 (C₁) and 1000 (C₂) mg L^?1]. Results showed that salinity severe stress (90 mM) decreased chlorophyll content, relative water content (RWC), total chlorophyll, photochemical efficiency of PSII and yield of wheat. Whereas, soluble sugars and proline content, electrical conductivity (EC), the activity of catalase (CAT), peroxidase (POD), polyphenol oxidase (PPO) enzymes were increased. Similar results were observed in CAT, POD and PPO activities due to inoculation by biofertilizers and cycocel. Salinity at 30 mM increased the photochemical efficiency of PSII and chlorophyll content in plants grown under biofertilizer and cycocel treatment but with increasing salinity up to 90 mM mentioned parameters were decreased. The highest proline and soluble carbohydrate at all salinity levels were observed in plants treated in the highest cycocel level and Azotobacter+ Pseudomonas application. Generally, it was concluded that biofertilizers and cycocel can be used as a proper tool for increasing wheat yield under salinity condition.     

华北半湿润地区微咸水滴灌番茄耗水量和土壤盐分变化

该文利用3 a试验资料研究了华北半湿润地区滴灌条件下,不同盐分浓度微咸水和土壤基质势对番茄耗水量、水分利用效率和土壤盐分的影响。研究发现总体上番茄整个生育期累计耗水量随着灌溉水盐分浓度的增大而降低,随着土壤基质势控制的降低而降低;而水分利用效率随着灌溉水盐分浓度的增大略微有增大的趋势,随着土壤基质势控制的降低明显升高;3 a微咸水灌溉后,整个土体0～90 cm深度土壤盐分没有明显增加。