大气O3浓度升高对麦田土壤重金属铜生物有效性和生理毒性的影响

在开放式空气O3浓度增加（FACE）平台下,采用盆栽试验,初步研究了O3浓度升高后麦田重金属Cu的生物有效性变化以及对各生长阶段小麦叶片生理毒性的影响。结果表明,在FACE条件下,小麦地上部对Cu的吸收相比于正常大气对应组有增加的现象;与正常大气对应组相比,FACE条件下土壤中有效态Cu的含量也有所增加;随着小麦的生长发育,FACE圈小麦叶片内的MDA含量总体呈上升趋势,O3升高铜污染组的小麦叶片内MDA的含量最高;与正常大气对照组相比,O3升高铜污染组的小麦叶片SOD酶和POD酶比较敏感,在分蘖期其活性受到诱导,但随着暴露时间的增加,抗氧化系统的各个酶的活性逐渐受到抑制。O3加剧了Cu对小麦的牛理胁迫．增加了Cu的牛物有效性。     

O3与CO2浓度倍增对大豆叶片及其总生物量的影响研究

利用OTC-1型开顶式气室研究CO2和O3浓度倍增对大豆叶片及其总生物量的影响结果表明,CO2和O3浓度倍增均可致使大豆黄叶率增加,绿叶率下降;CO2浓度倍增使大豆总叶片干物质量和总叶面积、绿叶和黄叶干物质量及总生物量均明显增加;O3浓度倍增使大豆总叶干物质量和总叶面积、绿叶和黄叶干物质量及总生物量均下降;CO2与O3交互作用处理对大豆生物量的影响均表现为CO2>O3;CO2与O3持续倍增处理对大豆叶片老化的影响为O3>CO2,CO2与O3逐渐达倍增的处理在大豆鼓粒前CO2的缓解作用明显,鼓粒后CO2与O3的影响逐渐接近;大豆总生物量增长遵循自然增长曲线。     

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。     

臭氧胁迫对水稻光合作用与产量的影响

采用开顶式气室（OTC）,对水稻“3694繁”（Oryza sativa L.3694 Fan）进行田间原位臭氧（O3）熏气实验,研究了不同O3浓度熏气处理下水稻光合色素、气体交换参数以及产量的响应。实验设置分4个水平：过滤大气组（CF,10 nL.L^-1）、自然大气组（NF,40nL.L^-1）和两个不同浓度的O3处理组（O1：100 nL.L^-1;O2：150 nL.L^-1）。结果表明：（1）与CF组相比,两个不同浓度的O3处理均导致水稻叶片光合色素含量大幅度下降,加速水稻的衰老过程;（2）在实验进程中,O3处理导致水稻叶片气体交换参数发生显著变化,饱和CO2浓度的净光合速率（Psa）t、气孔导度（Gs）、水分利用效率（WUE）、气孔限制值（Ls）和羧化效率（CE）均呈现下降趋势,表明O3浓度的升高使水稻光合作用对CO2的利用效率降低,水稻在灌浆期对O3最为敏感;（3）O3处理使水稻产量损失明显,当AOT40值达到2.32μL.L^-1h时,就能导致水稻产量10%的减产。     

施硅对镉胁迫下生育前期水稻生长及其植株体内抗氧化酶活性的影响

【目的】探究在北方水稻土中施硅对镉胁迫下水稻生长、光合特性以及抗氧化系统的影响，为进一步应用硅缓解水稻镉毒害提供理论依据。【方法】通过盆栽试验方法，研究在不同浓度镉添加水平(0、1、3、5 mg kg^-1)下，施加不同浓度的硅(0、100、300、500 mg kg^-1)对生育前期(至分蘖期)水稻生长、叶片光合特性和抗氧化系统的影响。【结果】不同浓度镉胁迫均显著降低了水稻株高、根长和生物量(地上部和根部鲜重)，增加了水稻茎叶中镉含量，降低了水稻叶片叶绿素含量、净光合速率、胞间CO2和蒸腾速率。施镉量为3和5 mg kg^-1时，水稻叶片气孔导度显著下降。镉胁迫下，施硅增加了水稻叶片叶绿素含量，降低了水稻茎叶中镉含量，改善了水稻叶片光合特性；水稻的株高、根长和生物量也随着硅的施入而得到提高。对于抗氧化系统来说，与空白对照(Si0Cd0)相比，施镉量为3和5 mg kg^-1时，水稻叶片超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性显著降低、降幅达16.9%、26.3%和9.3%、15.7%，而过氧化物酶活性显著提高、提高...     

高温、高CO2对农作物影响的试验研究

在人工气候室试验研究高温和高CO2浓度对农作物的影响结果表明，高温、高CO2浓度使农作物生育进程加快，作物生育期缩短，作物的光合作用速率升高，蒸腾速率下降和气孔阻力增加；在相同的发育期使作物叶面积、根、茎、叶生长量不足，生物量下降；对不同作物产量结构的影响有差异，对小麦的影响主要是小穗数和穗粒数下降，而对玉米的影响主要是籽粒百粒重下降。高温、高CO2浓度可使农作物叶片中微量元素含量发生显著变化。     

蓼科、禾本科植物细胞膜对铝胁迫反应的比较研究

以4种蓼科植物(荞麦、金荞麦、虎杖、无辣蓼)和2种禾本科植物(水稻、小麦)为材料,比较研究不同科属植物的细胞膜对铝胁迫反应的差异。结果表明:(1)6种植物叶片的游离脯氨酸含量、MDA含量和根系质膜透性均随着Al3 胁迫浓度增加而增大,禾本科植物的游离脯氨酸含量高于4种蓼科植物,荞麦、金荞麦的质膜透性、MDA含量高于虎杖、无辣蓼、水稻、小麦。(2)荞麦、小麦叶片的SOD和POD活性随Al3 胁迫浓度持续增长,虎杖和水稻持续下降,金荞麦和无辣蓼在25 mg/L Al3 处理时最高,100 mg/L Al3 胁迫明显降低。综合细胞膜对铝胁迫反应的各种特征,可以说明蓼科植物细胞膜透性变化是Al3 引发氧化胁迫的一种受损表现,而禾本科植物细胞膜透性变化是对A3 胁迫的一种适应性反应。     

高浓度CO2下氮素对小麦叶片干物质积累及碳氮关系的影响

高大气CO₂浓度下植物叶片干物质积累、碳氮关系和糖含量的变化对光合作用的适应性下调有重要的反馈作用,通过研究不同施氮量对高大气CO₂浓度下植物叶片干物质积累、叶氮浓度和糖含量的影响,可进一步明确氮素对植物光合作用适应性下调的调控机制。以不同大气CO₂浓度和氮素水平为处理条件,测定盆栽小麦拔节期叶片鲜重、干重、含水量、还原糖、可溶性糖、全氮含量,研究了氮素对长期高大气CO₂浓度(760μmol·mol-1)下小麦叶片的干物质积累、糖含量及碳氮含量的影响。结果表明,大气CO₂浓度升高使小麦叶片的鲜重和干重增加,含水量下降。大气CO₂浓度升高使N0处理的小麦叶片还原糖含量下降,而可溶性糖含量显著升高;施氮后小麦叶片还原糖含量无显著变化,但可溶性糖含量降低。高大气CO₂浓度条件下小麦叶片全氮含量下降,C/N比增加,而增施氮素后C/N比显著下降。可溶性糖含量和C/N比的下降有利于减轻同化物质对光合作用的反馈抑制,提高大气CO₂浓度增高条件下小麦叶片的P_n。     

紫外线UV—B增加对小麦开花及结实率的影响

采用田间试验方法，研究了在自然紫外光强基础上人工增加紫外线ＵＶ－Ｂ强度照射对小麦开花及结实的影响。结果表明，ＵＶ－Ｂ增加能显著降低小麦的每惠粒数；显著影响泪科的开花过程，表现为开花推迟，开共大幅度下降，可孕小花数下降。而可孕小花数下降并发育小花退化百分率下降并非发育小花数下降造成。ＵＶ－Ｂ增加对小麦的结实率无显著影响。     

表油菜素内酯对汞胁迫下小麦幼苗抗氧化系统的影响

为探讨表油菜素内酯(EBR)对小麦幼苗汞胁迫的调控作用,采用营养液水培法,研究汞胁迫下叶面喷施24-表油菜素内酯对小麦幼苗生长、叶片MDA及H2O2含量、质膜透性、抗氧化酶活性、抗氧化物质含量的影响。结果表明,50 mg·L-1汞处理小麦幼苗后,小麦幼苗的株高和干重显著降低,叶片的MDA、H2O2含量和质膜透性增加,SOD、POD和CAT活性下降,As A、GSH含量降低。与单独汞胁迫相比,叶面喷施一定浓度EBR促进了小麦幼苗的生长,降低了小麦幼苗叶片的MDA和H2O2含量,减小了质膜透性,提高了SOD、POD和CAT活性,增加了抗氧化物质As A、GSH含量,提高了As A/DHA、GSH/GSSG的比值,以EBR浓度0.01 mg·L-1为宜。综上,外源EBR可缓解汞胁迫对小麦幼苗的伤害,其机制可能与EBR能提高抗氧化酶活性及抗氧化物质含量、降低MDA和H2O2含量有关。本研究结果为降低汞污染土壤对作物生长的毒害作用提供了依据。     

地表臭氧浓度升高对麦田水热通量的影响

臭氧(O₃)浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O₃对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O₃浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。本研究利用完全开放式O₃浓度升高平台（O₃-FACE）,通过连续观测农田小气候特征,结合能量平衡法分析O₃浓度升高对麦田水热通量、小麦籽粒产量和田间水分利用效率的影响。结果表明：O₃浓度升高显著降低了开花后第32天小麦旗叶的叶绿素含量,降低了乳熟–成熟期的麦田潜热通量平均值和正午峰值,但影响幅度较小。O₃浓度升高对麦田平均水热通量及其分配无显著影响,也未影响籽粒产量、产量组成和田间水分利用效率。不同于10年前江淮地区主推的扬辐麦2号、烟农19和嘉兴002等品种,当前推广的农麦88表现出极强的O₃抗性。在O₃浓度不断升高背景下,种植农麦88有助于减缓O₃浓度升高对田间蒸散和水分利用效率的影响。     

臭氧污染对不同品种小麦磷素吸收与分配的影响

利用中国稻麦轮作O3-FACE（Free air O3 concentration enrichment）试验平台,研究了小麦（Tritcium aestivum L.）品种的物质积累、磷素的吸收与分配对大气臭氧浓度增加的响应。结果显示,大气臭氧浓度增加50%对供试小麦根和地上部的生物量积累影响差异较大,显著降低了扬麦16、烟农19和嘉兴002的产量,降幅为13.2%-35.7%,但对扬麦15和扬幅麦2号的产量无显著影响。臭氧增加导致5种小麦根系和地上部植株中磷含量呈下降趋势,而籽粒中磷含量却无显著变化。臭氧污染降低了磷在小麦根和籽粒中的积累量,促使小麦植株中磷由根部向地上部转移,增加了籽粒中磷所占比重。高臭氧浓度下扬麦16、烟农19和嘉兴002的磷偏生产力降低9.0-23.8（kg/kg, P2O5）, 磷素利用率显著降低8.2%-20.2%,但扬麦15和扬幅麦2号的磷素偏生产力与利用效率变化不明显。以上结果表明,臭氧污染具有改变小麦物质分配, 影响土壤磷素在土壤-植物系统周转的潜在风险。     

外源抗坏血酸对臭氧胁迫下水稻光合及生长参数的影响

为研究臭氧浓度变化对水稻生长的影响及外源抗坏血酸的防护作用,在田间原位条件下,利用开顶式气室(OTCs)研究了外源抗坏血酸对O3胁迫下水稻光合及生长参数的影响.结果表明:在O3胁迫下,叶片的光合色素含量、气体交换参数、净同化率、相对生长速率及粒/叶面积(cm2)均显著下降;喷施外源抗坏血酸后,叶绿素a含量、叶绿素a/叶绿素b以及水稻叶片的光合速率、蒸腾速率显著升高,而叶绿素b含量和气孔导度变化不显著;外源抗坏血酸对O3胁迫下水稻的净同化率、相对生长速率及粒/叶面积(cm2)影响比较显著,特别是粒/叶面积(cm2)的提高有利于水稻源、库协调发展,为提高水稻产量和改进品质奠定了物质基础.     

不同遮光度对冬小麦生长发育和水分利用效率的影响

[目的]探究不同程度遮光对冬小麦生长发育和水分利用效率的影响,分析遮光条件下小麦的生长发育状况及耗水特性,为节水灌溉提供新途径。[方法]通过小区试验,设置不遮光(CK)、20%遮光(L_(20))、40%遮光(L_(40))、60%遮光(L60)、80%遮光(L_(80))共5个处理组,分析冬小麦株高、叶面积、干物质、产量和水分利用效率的变化特征。[结果]遮光处理使冬小麦生育期延长,叶面积增加,但各处理间的株高无明显变化;L_(40),L60,L_(80)处理抑制了冬小麦茎、穗干物质的积累;遮光使得光合产物在茎、叶、穗各器官中的分配比例发生变化,但L_(20)处理对冬小麦茎、叶、穗干物质的积累和分配无明显影响;遮光使得土面蒸发量和冬小麦的总耗水量均明显降低,且遮光度越大,降低幅度越大;与CK相比,L_(20)处理的产量下降了4.23%,水分利用效率则提高了10.11%,其他处理的产量和水分利用效率均有所下降。[结论]L_(20)处理对产量无明显影响,但有效提高了水分利用效率,起到了明显的节水作用。     

Effects of ambient gaseous pollutants on photosynthesis,growth, yield and grain quality of selected crops grown at different sites varying in pollution levels

In recent decades, ambient gaseous pollution has increased due to anthropogenic activities worldwide. The studies to evaluate the adverse effects of ambient pollutants on commonly grown food crops are still limited, especially in Asian countries like Pakistan. The present study was conducted to measure the ambient pollutants in different sites of Faisalabad and their impact on growth and yield of wheat, mung bean and peas. Plants were grown in pots and placed at three sites named as control (Wire house of Government College University, Faisalabad), low pollution (LP) (Farm Area of Ayub Agricultural Research Institute) and high pollution (HP) (GT Chowk, Faisalabad) sites. Results showed that ambient ozone (O₃) concentration was highest at HP site followed by LP site and was below AOT40 in control site. Ambient pollutants caused foliar injury in crops and decreased plant height, leaf area, biomass and grain yield. Pollutants caused a reduction in photosynthetic pigments, stomatal conductance and net photosynthetic rate and grain protein contents in all three crops. In conclusion, the ambient O₃ level was highest at HP site, this current O₃ level and other pollutants decreased the growth and yield of important food crops.     

施磷水平对晋南旱地冬小麦产量及磷素利用的影响

在自然降水条件下, 通过大田试验研究了施磷量对晋南旱地冬小麦部分抗性指标、产量、磷素利用率以及1 m土壤磷素形态分布特征的影响。结果表明: 施磷可以提高旱地冬小麦抗逆性、穗数, 进而提高产量, 但对穗粒数和千粒重影响不明显。在0~120 kg(P₂O₅)·hm^-2施磷范围内, 小麦生育期旗叶硝酸还原酶(NR)活性、穗数和产量随施磷量增加显著增加, 丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量随施磷量增加显著降低。当施磷量达到180 kg(P₂O₅)·hm^-2时, 旗叶中MDA、Pro含量降低幅度较小, 甚至会升高; NR活性除抽穗期外不再有显著变化, 穗数和产量变化亦不显著。磷素施入土壤后易固定, 导致磷肥利用率偏低, 当季回收率仅为9%~13%, 以施磷60~120 kg(P₂O₅)·hm^-2为最高。1 m土壤各土层Hedley形态磷分布特征表现为: HCl-Pi>Residual-P> HCl-Po>NaOH-Pi>NaHCO₃-Pi>NaOH-Po>H₂O-Pi>NaHCO₃-Po>H₂O-Po, 其中以HCl-P和Residual-P为主, 分 别占全磷的75%和20%左右, H₂O-P、NaHCO₃-P和NaOH-P含量共占全磷的5%左右。施入土壤中的磷素当 季主要被固定在0~20 cm土层, 不同Hedley形态磷增加量总体在0~39.11 mg·kg^-1之间, 且施磷越多, 被固定磷素就越多。综合考虑冬小麦抗逆性、产量及磷素利用率, 当地旱作冬小麦施磷量(P₂O₅))以120 kg·hm^-2左右为宜。     

Yield and yield formation of field winter wheat in response to supplemental solar ultraviolet-B radiation

The stratospheric ozone decrease has heightened concern over the ecological implications of increasing solar UV-B radiation on agricultural production and natural plant ecosystems. UV-B is absorbed, and can damage many important plant species through a variety of interacting mechanisms. The effects of enhanced UV-B exposure on yield and yield formation of winter wheat associated with photosynthetic activity and total biomass development were investigated in this study. The overall experimental design included three UV-B treatments (two supplemental UV-B treatments and an ambient level) with three replicates of each treatment. Results suggested that the supplemental UV-B can cause the decrease of yield of winter wheat up to 24% with 11.4% increased UV-B. Supplemental UVB decreased dry matter accumulation most during the jointing–booting stage when the leaf area index (LAI) was the greatest. In addition, the supplemental U-VB appeared to effect the distribution of dry matter but did not effect the net assimilation ratio of the wheat.     

CO2浓度倍增对冬小麦生长发育产量形成及发芽率的影响

利用OTC-1型开顶式气室进行了CO₂浓度倍增对冬小麦影响的诊断试验，结果表明，CO₂浓度倍增对冬小麦生长发育、叶面积变化、生物量及产量形成等影响显著，且均为正效应。     

施氮量对冬小麦氮素吸收、转运及产量的影响

2004至2005年在田间条件下,研究了施氮量0、105、2103、15.kg/hm2对冬小麦氮素吸收、累积、转运、产量及氮肥利用率的影响。结果表明,施用氮肥可显著提高冬小麦的子粒、秸秆产量及成熟期地上部总吸氮量,但过量施用氮肥对子粒和秸秆增产不显著;各施氮处理的氮肥利用率在34.2%～38.3%之间,随施氮量增加而略有降低。植株中氮素含量随生育期的延长而降低,氮素累积量总体呈增加趋势。施氮量对冬小麦氮素吸收有显著影响,同一生育时期,氮素含量和累积量都随着施氮量增加而提高。施氮可显著地促进氮素在子粒中累积,其中69%～87%的氮素是靠营养体的转运而来的。施氮量影响氮素的转运效率,随施氮量增加,转运效率降低。本试验条件下,冬小麦的合理施氮量应控制在105～210.kg/hm2之间。     

长期施用磷肥对冬小麦根际磷、锌有效性及其作物磷锌营养的影响

以中国农业大学昌平试验站长期定位试验为基础,研究了长期施用磷肥对冬小麦根际磷锌有效性及其对作物磷锌营养的影响。结果表明,长期施用磷肥[P2O5,135.kg/(hm2.a)]导致土壤有效磷含量逐年提高;对根际和非根际土壤有效锌含量没有显著影响,但是根际土壤有效锌含量显著高于非根际土壤;长期施用磷肥冬小麦抽穗期植株锌含量显著低于不施磷处理;无论拔节期和抽穗期,植株含磷量和植株磷锌比(P/Zn)都随着施磷量的增加而显著增加。长期施用磷肥处理(P1和P2)在显著提高了冬小麦子粒含磷量的同时,显著降低了其含锌量;冬小麦子粒磷锌比(P/Zn)随着施磷量的增加也显著增加,子粒含磷量与含锌量呈极显著的负线性相关关系。