无CO_2气流中光下C_3植物叶片长时间CO_2气体交换特性研究

由于无CO_2空气中,光合CO_2固定受阻,光合环中间产物无法正常再生,以往有关无CO_2空气中C_3植物叶片CO_2猝发研究报道都是测定预光合处理的叶片迅速移入无CO_2空气中,断光后瞬间的CO_2猝发,且仅作为光呼吸强度的测定指标。在探讨无CO_2空气中C_3植物叶片光合碳代谢与光抑制相互关系时,作者观察到经光合预处理的小麦、水稻叶片,在无CO_2空气中随光暗交替,CO_2猝发可长时间进行。其强度及持续时间受氧气浓度、光强及光合产物积累量的显著影响,并受到光合能量代谢抑制剂DCMU的显著抑制。暗呼吸抑制剂碘乙酸等无明显影响。饥饿(暗处理)叶片在无CO_2空气中,CO_2猝发活性需经一定时间的光诱导方可表现。诱导过程与气孔导度变化不完全相关。诱导所需时间与光强成反比,与饥饿程度成正比。叶片光合CO_2固定以及高于2％的氧气浓度非诱导过程所必需。上述结果清楚表明:无CO_2空气中,C_3植物叶片CO_2猝发其碳源不仅来源于Calvin循环中活跃的中间产物,而且还可能经某种转化途径来源于贮藏性光合产物。本研究结果不仅揭示了无CO_2空气中C_3植物光合碳代谢的复杂性,其重要意义还在于揭示了在无CO_2空气中,甚至在相当长一段时间内,C_3植物光合碳循环并非停止,而是维持某种特殊运转。其作用可能在于通过重新动员贮藏性光合产物,“回迁”光合碳循环,参与光合机构对光抑制的适应。     

大气CO_2浓度升高对大豆光合生理的影响

绿色植物进行光合作用离不开CO_2,其浓度的高低对植物的生长发育会产生一定的影响。大豆是我国及世界主要的粮食作物之一,开展大气CO_2浓度升高对大豆影响的研究,将为CO_2浓度升高条件下,大豆生产如何响应高浓度CO_2提供理论依据。利用开顶式气室(OTC)进行了CO_2浓度升高对大豆主要发育期叶片光合及叶绿素荧光影响的研究。结果表明,大气CO_2浓度升高使大豆净光合速率增加,气孔导度和蒸腾速率均下降,水分利用效率增加。大气CO_2浓度升高对大豆的叶绿素荧光参数的影响因生育期不同而有所差异,开花期,大豆叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)、非光化学淬灭系数(NPQ)和光化学淬灭系统(q P)均无显著变化;在鼓粒期,大豆叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(NPQ)均比对照明显降低,光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)和光化学淬灭系数(q P)均比对照显著增加。     

大气CO_2浓度升高和干旱的交互作用对大豆光合作用的影响

研究大气CO_2浓度升高和水分胁迫对大豆的影响,有助于了解在未来气候条件下,大豆生产的变化,提前采取必要的应对措施。试验利用开顶式气室开展高CO_2浓度(大气CO_2浓度增加200μmol/mol)和干旱条件下大豆光合生理指标变化的研究。结果表明,开花期,大气CO_2浓度升高后,大豆的净光合速率、水分利用率显著增加,干旱条件下增幅明显小于湿润条件下增幅;干旱使大豆叶片PSⅡ有效光量子效率(Fv'/Fm')、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)和PSⅡ光化学有效量子产率(ΦPSⅡ)显著降低,非光化学淬灭系数(NPQ)显著增加;CO_2浓度升高对大豆叶绿素荧光参数影响不显著。未来大气CO_2浓度升高会提高开花期大豆净光合速率和叶片水分利用效率,但对大豆抗旱能力提升效果有限。     

C_3植物光抑制及其在不同光合、光呼吸条件下的表现

在无HCO_3~-体系中,大豆叶肉细胞经80klx光强处理1—2分钟,光合CO_2固定速率稍高于对照,5分钟后,光抑制开始表现,20分钟后,光合CO_2固定速率下降30％左右。大豆叶碎片光抑制效应表现在时间上稍后于叶肉细胞。经光抑制处理后,叶绿体的质子吸收和希尔反应速率均显著降低。光强是影响光抑制的最主要因素。在叶绿体水平上,氧气可加强光抑制效应,但在叶片水平上,低浓度范围内(2-21％),增加氧气浓度,可减缓光抑制。提高光合和光呼吸的各种处理均可减缓光抑制。低光强下(10-20klx),50-100ppm的NaHSO_3可提高叶肉细胞的光合CO_2固定速率,而高光强下(大于45klx),则降低光合作用。本文对光呼吸耗散能量与光抑制效应之间的可能关系进行了初步讨论,提出不同光合能量代谢状况下,叶肉细胞的光合作用对光呼吸具有不同的依赖性。     

大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响

[目的]探究大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响,为未来气候变化条件下茶树栽培管理和茶叶加工提供科学依据。[方法]以‘龙井长叶’茶苗为材料,通过开顶式气室模拟高CO_2浓度(648~658μmol·mol-1)和温度升高(+0.57℃),测定不同处理下茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量和品质成分含量,研究茶树光合系统及品质成分的变化情况。[结果]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高,茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数与对照相比有显著变化。CO_2浓度升高、温度升高能促进茶树叶片叶绿素a、叶绿素b合成,但与对照相比无显著变化,CO_2浓度和温度共同升高能显著增加茶树叶片叶绿素a、叶绿素b含量。CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高均显著降低了茶树叶片中游离氨基酸和咖啡碱含量,而使茶多酚含量显著增加,酚氨比显著升高。[结论]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高都能通过改善茶树叶片光系统结构促进光合作用,进而影响茶叶品质成分。在对茶树光合系统和品质成分的影响中,CO_2浓度升高和温度升高表现出协同作用。     

CO_2加富与钾素水平对黄瓜光合特性和生物量的影响

本研究在开顶式气候室,研究了CO_2加富和常规含量下(1 000和380μmol/mol)以及不同钾素水平(150、300、600 mg/kg)下,黄瓜各生育期叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等的变化及其相互关系。结果表明:(1)CO_2加富短期内(1~24 d)极显著提高了黄瓜光合作用,而加富后期(27 d)所有钾素水平的黄瓜均出现了光合下调/适应现象,其中150 mg/kg和300 mg/kg钾素水平的黄瓜叶片光合速率较大;(2)过高钾素(600 mg/kg)会抑制苗期(加富2 d)黄瓜光合作用,CO_2加富后期(27 d)则无显著影响,且增加钾素供应对缓解光合适应无影响;(3)CO_2加富前期,黄瓜气孔导度、蒸腾速率显著降低,水分利用效率提高,后期常规钾素水平(150 mg/kg)黄瓜气孔导度、蒸腾速率有增加的趋势;加富前期光合速率与气孔导度呈显著正相关,后期则无显著相关关系;(4)CO_2加富显著增加了黄瓜植株干重,高CO_2含量条件下增加钾素水平可继续增加生物量,但在自然CO_2含量下增加钾素水平黄瓜生物量则无显著变化。     

低钾下光照度与CO_2浓度对不同钾效率基因型甘薯光合作用的影响

为揭示不同钾效率基因型甘薯在低钾条件下叶片光合性能及其响应效应,以黄潮土区长期定位试验处理[正常钾处理(NPK处理)和低钾处理(NP处理)]下甘薯为对象,研究低钾条件下不同钾利用效率基因型甘薯光照度与CO_2响应曲线及其特征参数变化。结果显示,2个钾处理下甘薯叶片净光合速率都随光照度的增加迅速上升,当光照度达到1 000μmol/(m~2·s)后渐趋平缓,增大至光饱和点,出现最大净光合速率,光照度达到光饱和点后净光合速率略有下降;NP处理下,胞间CO_2浓度小于200μmol/mol时甘薯叶片净光合速率随胞间CO_2浓度的增加而缓慢升高,200~400μmol/mol时净光合速率随胞间CO_2浓度的增加迅速升高,随后又缓慢升高,直至CO_2饱和点出现最大净光合速率。直角双曲线修正模型拟合分析结果显示,低钾条件下3个不同钾利用效率基因型品种(徐薯18、徐薯32、宁紫薯1号)间最大净光合速率、CO_2补偿点与光补偿点差异显著(P0.05),饱和光照度与光响应曲线初始斜率差异不显著。与NPK处理相比,NP处理下叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度与叶绿素含量显著下降,且不同钾利用效率品种间的光合特性存在一定差异。不同钾利用效率品种对光照度与CO_2响应强度次序相同,均表现为:NPK-徐薯18NPK-徐薯32NPK-宁紫薯1号NP-徐薯32NP-徐薯18NP-宁紫薯1号。低钾条件下徐薯32叶片有最大净光合速率、饱和光照度与饱和CO_2浓度以及最低CO_2补偿点和光呼吸速率,叶绿素含量受影响小,因此徐薯32较适宜于低钾条件下种植。     

红外线CO_2气体分析仪测定光呼吸的方法

光呼吸是植物绿色细胞在光下释放CO_2的过程,光呼吸的测定在研究光合机理、光呼吸生理功能,以及探讨提高作物光合效率等方面都是很有必要的。本文就用红外线CO_2气体分析仪测定光呼吸谈些工作体会。用“红外”测定光呼吸通常有以下几种方法。 1.测定断光瞬间的CO_2猝发量; 2.测定光下CO_2释放量; 3.外推法求算[CO_2]为零时的光合强度; 4.测定低氧下表观光合的增量。     

不同氮素条件米槁幼苗光合作用对CO_2响应特征

为探求氮素对米槁幼苗叶片CO_2响应特征影响,以1年生米槁幼苗为试验材料,采用砂培法,利用Li-6400光合仪测定4种不同氮浓度胁迫下米槁叶片CO_2响应曲线及气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)等相关光合参数,并运用直角双曲线、非直角双曲线、直角双曲线修正3种模型拟合米槁叶片CO_2响应曲线。结果显示,直角双曲线修正模型拟合米槁叶片CO_2响应曲线,可克服直角双曲线模型未考虑曲线凸度缺陷及无法拟合CO_2过饱和净光合速率(Pn)下降缺点,得到光合参数与实测值相近,直接确定CO_2饱和点(CSP)。在控制外界条件下,各氮处理米槁Ci随叶室内CO_2浓度(Ca)升高呈同步直线上升趋势。同一Ca值下,米槁叶片Ci随氮浓度水平增加而增大。各氮处理下米槁叶片Gs随Ci升高总体呈下降趋势;Tr变化趋势与Gs一致,在同一Ci下,Gs与Tr均随氮浓度增大而增加。米槁叶片Pn随Ci升高逐步升高,但在高Ci阶段Pn略下降,增施氮素可提高米槁叶片CSP、最大净光合速率(Pnmax),降低叶片CO_2补偿点(CCP),表明增施氮素能可强米槁叶片光合作用对CO_2适应幅度,提高CO_2利用效率,促进有机物积累。研究表明,直角双曲线修正模型拟合米槁叶片CO_2响应曲线效果最佳,施氮可有效促进米槁幼苗生长。     

CO_2增施对四川弱光区设施黄瓜叶片光系统功能及其产量的影响

【目的】为探究CO_2增施对弱光区设施黄瓜叶片光系统II、光系统I、跨膜质子梯度及产量的影响。【方法】以‘川翠3号’黄瓜为材料,利用吊袋式CO_2气肥进行黄瓜的CO_2增施处理,采用分光光度计、LI-6400便携式光合测定仪和Dual-PAM-100双通道荧光测定仪分别测定处理和对照黄瓜叶片的光合色素含量、叶片气体交换参数、光系统II和光系统I荧光参数及跨膜质子梯度的550~515 nm差示信号等参数;此外,测定黄瓜叶片的叶面积、单果重、单株结果数、株高及产量等指标。【结果】CO_2增施使黄瓜叶片叶面积、叶绿素b、总叶绿素含量、表观量子效率(AQE)增高,而叶绿素a/b下降;PSII和PSI的最大电子传递速率和跨膜电位(Δψ)增高导致pmf增高。此外,CO_2增施使得黄瓜单果重、单株结果数及株高均有增加,小区产量比对照增加73.8%。由此可见,叶片接受的光能更多的用于CO_2同化作用,同时提高了黄瓜叶片的弱光利用率和抗光氧化的能力,最终通过增加单果重和单株结果数导致其产量的增加。【结论】本研究结果不仅进一步揭示了弱光区黄瓜光合系统对CO_2浓度升高的响应机制,还为四川弱光地区春季黄瓜促成栽培中应用吊袋式CO_2施肥方式提供了理论依据。     

日光温室CO_2加富对番茄叶片光合特性的影响

为探讨CO_2施肥对番茄光合作用的影响,确定有利于番茄生长发育的最适CO_2浓度。以"兴海12号"番茄为试材,设4个CO_2处理,分别为(400±25)μmol/mol(CK)、(600±25)μmol/mol(T1)、(800±25)μmol/mol(T2)、(1 000±25)μmol/mol(T3),用Li-6400光合仪测定不同CO_2浓度下,相同叶位叶片的光合参数,研究不同浓度CO_2对番茄叶片光合特性的影响。结果显示:(1)随着处理天数的增加,光合速率呈先增大后减小的趋势,生长前期以T2、T3处理下光合速率最大,30 d以后T2条件下光合速率最大。(2)CO_2浓度对气孔导度和蒸腾速率的影响无规律性变化,可能是不同叶龄受CO_2影响不同,也可能与处理时间有关。(3)高CO_2浓度下水分利用效率明显高于对照,T3处理优势明显。(4)高CO_2浓度对叶绿素a含量影响显著,对叶绿素b、类胡萝卜素而言,处理50 d时T3条件下明显低于对照,其他处理与对照无显著差异。结果表明,一定范围内提高CO_2浓度可以弥补环境CO_2不足,(800±25)μmol/mol CO_2浓度更有利于番茄光合作用积累有机物。     

大气CO_2浓度增加对新疆绿洲膜下滴灌棉花生长发育的影响

通过田间小区试验,研究CO_2浓度对施氮水平棉花生理的影响。研究结果:(1)C360、C540水平下,低氮处理棉花株高高于高氮处理,C720水平棉花株高则为低氮处理低于高氮处理;(2)棉花叶、蕾、茎表现为高氮处理干质量大于低氮处理,随CO_2浓度增加,干物质量均先增加后降低;根干质量在C360、C540水平下低氮处理高于高氮处理,C720水平则为高氮处理高于低氮处理。2个氮水平下根冠比均表现为随大气CO_2浓度升高而升高;(3)通气前,棉花叶片SPAD值表现为高氮处理高于低氮处理,通气过程中C540水平棉花叶绿素含量(SPAD值)逐渐升高,通气结束后,高氮处理表现为叶片SPAD值随CO_2浓度升高而升高,低氮处理则表现为C540C720C360。     

棚室CO_2施肥方法及CO_2发生器的应用

<正> 唐山市近年来推广棚室蔬菜施用CO_2气肥,收到显著的经济效益。现已列入棚室蔬菜“两高一优”措施之一。 一、施CO_2气肥的目的 实践证明,施CO_2气肥能满足蔬菜对CO_2的需要,能使蔬菜高产、高效品质好。原因是植物干重的90％～95％是通过光合作用吸收空气中CO_2转化成有机物的,从根部吸收养料转化的仅占5～10％。所以CO_2是光合作用的主要原料,在一定范围内植物的光合作     

CO_2浓度升高对水稻和玉米叶片光合生理特性的影响

以水稻品种南粳45与玉米品种郑单958为试验材料,利用开顶式气室(OTCs)法研究二氧化碳(CO_2)浓度升高处理下,水稻和玉米的叶片光合生理特性的变化,揭示CO_2浓度升高对水稻和玉米生理特性的影响机理。结果表明:随着CO_2浓度升高,水稻和玉米叶绿色度比值(soil and plant analyzer development,SPAD)呈现增加趋势。各处理间差异不显著(P0.05)。水稻和玉米的净光合速率(net photosyntheic rate,Pn)和胞间CO_2浓度(intercellular CO_2concentration,Ci)随着CO_2浓度的增加而增加,但是水稻和玉米的气孔导度(conductance to H2O,Cs)和蒸腾速率(transpiration rate,Tr)随着CO_2浓度的增加而降低。郑单958比南粳45更快达到CO_2饱和点,出现光适应性现象。在较高CO_2浓度下,C3作物的Pn、Ci、Cs和Tr的影响幅度大于C4作物。     

逆境光合条件下C_3植物叶片谷胱甘肽含量的动态变化

测定了大田自然条件下及逆境光合条件下,C_3植物水稻、花生叶片谷胱甘肽含量的动态变化.在大田正常自然条件下,叶片谷胱甘肽含量相对稳定,日变化范围在 70～100nmolg~(-1)FW间.在无 CO_2空气强光照(1400μmolm~(-2)s~(-1))条件下,叶片谷胱甘肽含量迅速积累,6h内可增加3倍,并表现出对光强的极大依赖性.提高无CO_2气体中氧气浓度,延长叶片饥饿时间以及外源H_2O_2处理,均明显加速叶片谷胱甘肽积累,对氧化型及还原型谷胱甘肽含量的分析表明:叶片谷胱甘肽的积累,主要是体内谷胱甘肽生物合成加速及还原型谷胱甘肽含量的增加.以上结果显示逆境光合处理与谷胱甘肽-抗坏血酸氧化还原系统运行紧密联系,进一步证明此系统在减缓光抑制方面可能起重要作用.     

陇中半干旱区玉米对光和CO_2浓度的响应模型

为挑选出最适合陇中半干旱区玉米的光响应和CO_2响应模型,以甘肃省白银市会宁县种植的玉米为试验材料,使用Li-6400型便携式光合仪测定玉米在不同光合有效辐射和CO_2浓度下的光合数据,采用应用较多的非直角双曲线模型、直角双曲线模型、指数模型、M-M模型以及叶子飘建立的光响应模型(以下简称叶子飘模型)与CO_2响应模型对光响应数据和CO_2响应数据进行拟合。结果表明,无论是光响应还是CO_2响应,叶子飘模型均能较好地拟合玉米的光响应和CO_2响应数据,可以较准确地描述玉米的光响应和CO_2响应曲线,并且对光响应过程中的最大净光合速率(P_(n,max))、光补偿点(I_c)、光饱和点(I_(sat))、暗呼吸速率(R_d)、CO_2响应过程中的光合能力(P_(n,max))、CO_2补偿点(C_(ic))、CO_2饱和点(C_(isat))、光呼吸速率(R_p)等光合参数的计算也较可靠。     

大气CO_2浓度升高对玉米叶片光合生理指标及其产量的影响

以大丰30为试验材料,利用开顶式气室(OTCs)法研究了CO_2浓度升高处理下,玉米叶片叶绿素含量、净光合速率、叶面积指数以及籽粒产量的变化,揭示CO_2浓度升高对玉米光合生理特性及籽粒产量的影响机制。结果表明,随着CO_2浓度的升高,叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)的含量均逐步升高,叶片净光合速率也在不断升高,从大喇叭口期开始到生育期结束叶面积指数均表现为增大,最终对单株籽粒产量以及单株生物产量有显著增产作用。     

沼气灯CO_2气肥特性研究

本文以沼气灯排放的CO_2为气肥源,研究了沼气灯在密闭空间下不同燃烧时间段内CO_2浓度变化规律。结果表明,沼气灯在释放CO_2时,随着时间延长和点灯数量的增加,室内CO_2浓度逐渐增加,且CO_2浓度增加量稳定增长。     

NaCl和Na_2CO_3处理对猴樟幼苗生长发育的影响

采用1年生猴樟幼苗为材料,分别浇施100和200 mmol·L~(-1)NaCl溶液和100和200 mmol·L~(-1 )Na_2CO_3溶液,以蒸馏水为对照,检测其生长发育状况。结果表明:NaCl和Na_2CO_3处理均影响猴樟幼苗的生长发育,但不同生长指标受到的影响程度不一致。与对照相比,猴樟株高、根系数量和根系活力均受到抑制且浓度越高受抑越强,茎叶及根系干质量均表现为低促(100 mmol·L~(-1))高抑(200 mmol·L~(-1)),主根长和侧根长均表现为促进,茎粗、侧根粗和叶绿素含量在NaCl处理表现为低促高抑而在Na_2CO_3处理表现为抑制,根冠比表现为NaCl处理促进但Na_2CO_3处理抑制,主根粗表现为NaCl处理促进但Na_2CO_3处理低促高抑;无论是NaCl还是Na_2CO_3处理,猴樟幼苗MDA、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性均表现为增加,其中高浓度NaCl处理可溶性蛋白和脯氨酸含量低于低浓度处理而MDA和可溶性糖含量及SOD活性则相反,高浓度Na_2CO_3处理的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及SOD活性均低于低浓度处理而MDA含量则相反。综合说明,猴樟可通过对根部生长发育的调整以适应盐碱胁迫,故低浓度的NaCl和Na_2CO_3溶液处理可在一定程度上促进猴樟幼苗生长,其中以NaCl处理促进作用更加明显,而高浓度NaCl和Na_2CO_3溶液处理对猴樟幼苗生长均表现为抑制,其中以Na_2CO_3溶液处理抑制作用更加明显。     

CO_2加富对温室番茄植株源-库间NSC积累的影响

以‘兴海12号’番茄为试材,通过对生长发育期植株进行增施CO_2处理,使CK、T1、T2、T3的CO_2含量分别维持在(400±25)、(600±25)、(800±25)、(1000±25)μmol·mol~(1)水平,分析不同时期各器官中葡萄糖、果糖、蔗糖与淀粉含量,探讨增施CO_2对番茄植株‘源-库’间非结构性碳水化合物(NSC)积累的影响。结果表明:经CO_2加富处理后,番茄植株各器官中NSC含量均高于对照。随着果实的生长发育,成熟期叶片中葡萄糖含量达最大值,其中(1000±25)μmol·mol~(1)处理下成熟期叶片中葡萄糖含量较对照显著增加94%;且(1000±25)μmol·mol~(1)处理下各时期叶片中蔗糖含量均显著高于其他处理和对照;而(800±25)μmol·mol~(1)处理下叶片中淀粉含量较低。不同加富处理下,各维管器官中NSC含量均增加,尤其是(1000±25)μmol·mol~(1)处理下茎部NSC含量在果实发育的前三个时期均最高。CO_2加富处理对萼片中NSC含量的影响不是很显著,但能够加快蔗糖与淀粉的降解,促进果实成熟过程中还原糖的积累,其中(800±25)μL·L~(1)处理下成熟期果实中葡萄糖与果糖含量较对照分别显著增加46%和42%。可见,CO_2加富促进NSC在番茄植株各器官中的积累,促进光合产物向库端器官的积累,利于提高果实中糖分,其中以(800±25)μmol·mol~(1)处理效果最佳。