玉米秸秆覆盖与施磷对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响

这是一篇关于秸秆覆盖,施磷,磷素吸收利用,光合特性,碳同化,产量的论文, 主要内容为磷素影响叶片解剖结构和羧化效率,且是调控净光合速率的重要因素。然而,西南丘陵旱地气候冬干春旱、土壤速效磷缺乏,严重限制小麦旗叶光合效率和产量。本研究于2020-2022年在西南典型丘陵旱地仁寿试验站进行主区为玉米秸秆覆盖(0,8000 kg/hm2)和裂区为施磷量(0,75,120 kg/hm2)的二因素裂区大田定位试验。研究秸秆覆盖与施磷对小麦磷素吸收利用效率、旗叶光合特性、碳代谢及产量的影响,阐明西南丘陵旱地紫色土下秸秆覆盖配施磷肥对小麦磷素利用的影响及与旗叶光合效率的关系,为西南冬小麦高产磷高效、绿色可持续发展提供理论基础与技术支撑。主要结果如下:(1)秸秆覆盖提高小麦0-20 cm根尖质子吸收动力势,从而增加地上部磷素和干物质积累:与不覆盖相比,秸秆覆盖下小麦花后0-20 cm根尖质子吸收动力势提高29.4%。两个试验年度,秸秆覆盖较不覆盖小麦的磷积累量、成熟期干物质积累量与花后干物质积累量分别提高了32.7%、29.9%和27.8%。干物质积累量随施磷量的增加而增加。秸秆覆盖与施磷降低了花前干物质转运率及对籽粒的贡献率。(2)秸秆覆盖增加小麦旗叶磷含量,有利于提高叶绿素含量和净光合速率:两个试验年度,秸秆覆盖较不覆盖小麦旗叶比叶重和比叶磷分别增加3.9%-4.1%和16.9%-24.5%。在小麦籽粒灌浆期间,秸秆覆盖处理下的旗叶叶绿素含量和净光合速率显著高于不覆盖,花后20天,秸秆覆盖较不覆盖的小麦叶绿素a、叶绿素b、叶绿素和净光合速率分别提高12.0%、8.9%、11.1%和20.8%。相较于不施磷,净光合速率在不同施磷量下增幅达4.9%-21.5%。相关性分析可知,旗叶的磷含量与比叶重及净光合速率呈显著的正相关关系。(3)秸秆覆盖与施磷增加旗叶气孔大小和密度,从而提高气孔导度和叶肉导度:秸秆覆盖较不覆盖小麦旗叶的最大净光合速率、表观量子效率、光补偿点和光饱和点分别提高10.0%、27.0%、18.8%和18.2%。与不覆盖相比,秸秆覆盖下小麦旗叶气孔大小和密度分别增加5.5%和8.0%,栅栏和海绵组织厚度分别增加8.0%和5.1%。施磷较不施磷处理的旗叶最大羧化效率、初始羧化效率、胞间CO2浓度、叶绿体CO2浓度、最大光化学效率和实际光化学效率增加幅度达到24.1%-61.1%、6.5%-10.4%、1.4%-6.6%、9.0%-42.7%、6.9%-18.4%和5.8%-16.8%。秸秆覆盖提高旗叶羧化效率和气孔导度,对电子传递效率没有影响。生化限制是秸秆覆盖与施磷处理下旗叶净光合速率的主要限制因素,占光合限制因素的0.41-0.55。(4)秸秆覆盖与施磷提高小麦旗叶蔗糖合成酶活,从而增加籽粒蔗糖含量:两个试验年度,秸秆覆盖较不覆盖花后20天的旗叶和籽粒非结构碳水化合物含量分别增加了13.8%和19.8%。在不同的磷肥处理中,施磷75 kg/hm2和120 kg/hm2的旗叶蔗糖含量下降幅度低于不施磷。籽粒蔗糖含量随着施磷量的增加而增加,施磷较不施磷的籽粒蔗糖含量增幅在23.9%-29.0%。花后20天,秸秆覆盖下旗叶蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性比不覆盖处理增加20.4%和14.1%。秸秆覆盖下,施磷75 kg/hm2和120 kg/hm2蔗糖合成酶活性没有显著差异。(5)秸秆覆盖提高小麦磷素的吸收利用效率,从而提高产量:秸秆覆盖较不覆盖磷肥偏生产力和磷素吸收效率分别提高25.0%和35.2%,磷素籽粒生产效率降低8.9%。施磷较不施磷显著提高磷肥偏生产力和磷素吸收效率,降低磷素籽粒生产效率,但在秸秆覆盖下施磷120 kg/hm2较75 kg/hm2显著降低了磷素的吸收利用效率。同时,秸秆覆盖较不覆盖有效穗分别增加15.2%和8.6%,穗粒数增加8.7%和10.7%,产量提高25.0%和19.0%,秸秆覆盖增产效应大于施磷。秸秆覆盖下施磷75 kg/hm2与120 kg/hm2二者产量没有差异(两年均值)。相关性分析可知,净光合速率和有效穗、穗粒数和产量呈显著的正相关关系。以上结果表明,秸秆覆盖与施磷提高小麦花后根尖质子吸收能力,增加小麦地上部干物质和磷素的积累。秸秆覆盖提高小麦磷肥偏生产效率和磷素吸收效率,降低磷素籽粒生产效率和收获指数。在秸秆覆盖配施磷肥下,旗叶的光合效率著提高,气孔和叶肉限制显著降低。秸秆覆盖与施磷有利于提高小麦旗叶蔗糖合成酶活性,从而促进旗叶蔗糖的合成与输出。在本试验条件下,秸秆覆盖配施75kg/hm2磷肥有助于提高小麦磷素利用效率和旗叶的光能利用,同时促进产量提升,本研究结果明确了秸秆覆盖和施磷肥条件下叶肉CO2导度在调控旗叶光合能力的作用,为改善小麦高产磷高效提供了理论依据。

遮阴处理对大叶芹生长发育及光合特性的影响

这是一篇关于大叶芹,遮阴处理,生长发育,光合特性,品质的论文, 主要内容为为研究遮阴对大叶芹生长发育及品质的影响,本试验在吉林省长春市南关区吉林农业大学通过田间试验,以大叶芹为试验材料,设置4个遮阴处理,1个不遮阴对照:不遮阴(CK)、20%遮阴(T1)、40%遮阴(T2)、60%遮阴(T3)、80%遮阴(T4)。研究了不同遮阴处理对大叶芹生长发育、生理指标、光合指标、产量与品质的影响。明确遮阴对大叶芹种植及品质方面的影响,为大叶芹人工种植技术提供理论依据和技术指导。主要研究的结果如下:(1)对大叶芹进行遮阴处理,试验结果表明,遮阴处理下的大叶芹的株高、茎粗、地上、地下干鲜重与对照相比均有不同幅度的增加。大叶芹的株高、茎粗、叶面积和地上、地下干鲜重均表现为随遮阴度的增加呈先升高再降低趋势,遮阴明显增加了叶面积的大小,定植后65天,其中40%遮阴与对照的地上部干重差异性显著。总体以40%遮阴下大叶芹的形态指标最佳,株高、茎粗及叶面积均最大。由此可见,遮阴对大叶芹的生长有一定的促进效果。(2)在产量和品质方面,遮阴能够明显增加大叶芹的产量,提高大叶芹的品质。其中40%遮阴的产量最高,可达1456.53 kg·667 m-2,各处理的产量较对照可以提高3.94%-71.87%;在品质方面,40%遮阴的可溶性糖含量较对照显著提高了60.78%;40%遮阴的总黄酮和总酚含量最高,分别为11.57 mg·g-1和3.21mg·g-1,显著高于对照处理;纤维素含量最低为21.99 mg·g-1。综合来说,40%遮阴的产量最高,品质最佳。(3)在光合特性方面,研究结果表明:各处理均能明显增加大叶芹的净光合速率,其中以40%遮阴的净光合速率最为显著,较对照处理提升最明显。光合日变化结果表明:随着时间的推移,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均呈下降趋势,在上午40%遮阴显著高于其他处理,下午差异不明显。净光合速率为单峰曲线,不存在“光合午休”现象;胞间二氧化碳浓度表现为随时间推移为先下降后上升;蒸腾速率为双峰曲线;气孔导度为单峰曲线;水分利用率为双峰曲线。综上,遮阴处理均能明显提高大叶芹的净光合速率,提高水分利用率,降低胞间二氧化碳浓度,提高干物质积累,其中以40%遮阴提升光合作用最为明显。(4)随生育期的推进,各处理的叶绿素含量有所增加;过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性始终随遮阴度的增加表现为先上升后下降的趋势,其中以40%遮阴和对照差异最显著;T2处理丙二醛(MDA)和脯氨酸(PRO)含量最低,明显低于对照处理。总体来说,以40%遮阴的抗氧化酶活性最高,MDA和PRO含量最低,植株的抗逆性最好。

覆盖方式对陇中旱地冬小麦光合特性及干物质生产的影响

这是一篇关于覆盖模式,冬小麦,光合特性,干物质,土壤温度的论文, 主要内容为黄土高原雨养农业区是我国主要粮食产区之一,也是产量提升的主要潜力区。覆盖栽培能有效调温稳温、集雨保墒,是该区冬小麦稳产高产和农业可持续发展的关键。本研究以冬小麦‘康庄974’为研究对象,在西北半干旱雨养农业区设置不同的覆盖栽培模式,两种秸秆带状覆盖:秸秆带状4行(SSM4)和5行(SSM5);两种地膜覆盖:透明地膜(TPMS)和黑色地膜(BPMS),以露地无覆盖(CK)为对照。比较研究不同覆盖方式对冬小麦光合生理特性、土壤温度、干物质转运分配和产量及产量构成要素的影响。主要结果如下:(1)覆盖较对照显著提高冬小麦产量。秸秆带状覆盖和地膜覆盖平均分别较CK增产15.0%和18.0%,增幅表现为TPMS>SSM5>BPMS>SSM4。不同处理间的差异主要是单位面积有效穗数(r=0.709**)和千粒重(r=0.773**)的不同。与CK相比,秸秆带状覆盖平均增加了单位面积穗数11.2%和千粒重1.8%,增幅以SSM5最大;地膜覆盖平均增加了单位面积穗数6.4%和千粒重4.9%,以TPMS增幅最大。覆盖显著提高了冬小麦生物产量,秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别平均增加17.9%和23.2%,且分别以SSM5和TPMS处理增幅最大。(2)覆盖较对照能明显提高冬小麦光合性能。与CK相比,秸秆带状覆盖显著提高了冬小麦旗叶花后平均净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)17.4%～28.2%,降低了胞间CO2浓度(Ci)8.2%,增幅和降幅均以SSM5处理最大。地膜覆盖处理仅蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)显著较CK增加了8.6%和15.7%,增幅以TPMS最大,胞间CO2浓度(Ci)显著降低3.8%,降幅以BPMS最大,但净光合速率与CK无显著差异(p>0.05)。相关分析表明,冬小麦籽粒产量与旗叶净光合速率(r=0.539*)和蒸腾速率(r=0.633*)均呈显著正相关。(3)地膜覆盖以增温效应为主,TPMS增温幅度高于BPMS,BPMS处理的降温效应主要出现在孕穗～开花阶段;秸秆带状覆盖则以降温效应为主,降温幅度SSM5大于SSM4,其增温效应主要在越冬期。各处理土壤温度日变幅均以5 cm土层最大,覆盖较CK降低了各土层土壤温度日变幅,秸秆带状覆盖日变幅最小。地膜覆盖平均较CK增加了冬小麦全生育期土壤积温142.9℃,秸秆带状覆盖降低309.6℃。覆盖处理对冬小麦越冬-拔节阶段的土壤积温影响最为显著。(4)覆盖增加了冬小麦干物质积累量。地膜覆盖干物质积累量较CK显著增加32.3%,秸秆带状覆盖增加18.5%。覆盖较CK增加了开花期和成熟期各器官干重和干物质在叶和颖壳+穗轴中的分配比例。TPMS叶片和茎鞘干物质转运量分别较CK显著增加61.3%和37.5%。地膜覆盖平均较CK增加了花前干物质转运对籽粒产量的贡献率3.8个百分点,相应降低了花后光合对籽粒的贡献率,而秸秆带状覆盖降低了花前贡献率,增加了花后贡献率3.2个百分点。地膜覆盖增加了灌浆前期(花后7-19 d)籽粒灌浆速率,秸秆带状覆盖增加了灌浆后期(花后23-39 d)的灌浆速率,且地膜覆盖灌浆峰值出现时间最早,秸秆带状覆盖最晚。地膜覆盖最大灌浆速率(Vmax)最大,但平均缩短了灌浆持续时间1.7 d,而秸秆带状覆盖平均延长了灌浆持续时间2 d。在陇中半干旱雨养农业区,秸秆带状覆盖和地膜覆盖两种模式均能有效提高冬小麦花后光合特性,调节土壤温度,促进干物质积累及向籽粒的转运,有利于该地区冬小麦产量的提升。但从资源可持续利用和绿色农业发展角度来说,秸秆带状覆盖更符合绿色生产发展模式。

3个种源地连翘在石家庄山区的适应性评价

这是一篇关于连翘药用成分含量,光合特性,抗寒生理指标,隶属函数法的论文, 主要内容为为筛选优质、高产、抗寒性强的连翘类型,探究不同产地连翘在石家庄山区的生理生态适应性,以山西运城、河南三门峡、河北石家庄3个种源地的连翘为试材,观察并研究了3种连翘的生长特性、产量及果实品质、光合特性以及低温胁迫下连翘不同器官生理指标的变化,并利用隶属函数法进行抗寒性评价,主要结果如下:(1)3种连翘的栽植保存率均在95%以上。山西连翘与河南连翘的树形较为直立,便于人工管理,山西连翘的平均单株产量为0.41 kg,显著高于河南连翘(0.32 kg)与河北连翘(0.25 kg)。3种连翘的连翘苷与连翘酯苷A含量无显著性差异,连翘苷含量在0.82%～0.93%,连翘酯苷A含量在7.17%～7.68%,山西连翘与河南连翘的挥发油含量分别为2.11%、2.05%,河北连翘为1.64%。(2)山西连翘的叶面积较大,叶绿素含量最多,具有较低的光饱和点与光补偿点,最大净光合速率最小,为7.49μmol·m-2·s-1,对于弱光的利用能力较强,适合栽植于山地半阴坡或林下空地。河南连翘的叶面积较大、叶色深,叶绿素含量较低,具有较高的光饱和点与光补偿点,最大净光合速率为10.54 μmol·m-2·s-1,在强光照下的净光合速率较大,需栽植于光照良好的立地。河北连翘的叶面积较小、叶色深,叶绿素含量低,但叶绿素a/b的值最高,具有低光补偿点和高光饱和点,可适应的光照范围较广,最大净光合速率为13.23 μmol·m-2·s-1,显著高于其他2种连翘,在不同光照环境下均有较强的光合能力。(3)3种连翘在受到低温胁迫后,SOD活性随温度降低的变化趋势为先降低后升高,POD、CAT活性的变化趋势为先升高后降低,这3种抗氧化酶协同作用,清除连翘体内过量的活性氧,其活性均与连翘的抗寒能力呈正相关。3种连翘在受到低温胁迫后,会迅速增加体内可溶性蛋白与可溶性糖的含量,随温度降低的变化趋势虽不同,但总体含量越高,抗寒能力越强。3种连翘枝条、花瓣的脯氨酸含量与抗寒性的强弱相关,但与幼果的关系不能确定,连翘中可溶性糖含量与淀粉含量不相关,因此在低温胁迫下,连翘不依靠分解体内的淀粉增加可溶性糖含量。(4)3种连翘不同器官的半致死温度计算结果为:枝条半致死温度的范围在-32.44～-29.26℃,花瓣的范围在-6.72～-5.93℃,幼果的范围在-3.78～-3.09℃。对3种连翘不同器官的抗寒性进行综合评价,结果表明:河南连翘枝条、幼果的抗寒能力最强,山西连翘花瓣的总体抗寒能力最强,但在温度过低时,其花瓣的抗寒能力较河南连翘与河北连翘弱,河北连翘的枝条、花瓣、幼果的综合抗寒能力均最低。

东北刺人参光合特性及种实性状变异的研究

这是一篇关于东北刺人参,光合特性,遮阴,种实性状的论文, 主要内容为东北刺人参(Oplopanax elatus Nakai)为国家二级保护植物,是一种集观赏、食用和药用于一身的经济价值很高的极度濒危树种。本文以东北刺人参为研究对象,通过遮阴(L70:70%遮阴率、L50:50%遮阴率、L30:30%遮阴率、L0:全光)设置不同的光照强度,研究东北刺人参在不同光强下的光合特性,了解其对光的需求及适应规律,进而为东北刺人参保育及利用提供参考。同时从吉林省5个东北刺人参种群采集果实,并进行观察、测量和分析,旨在阐明东北刺人参种实性状间的关系及其变异规律,从而为东北刺人参良种选育提供理论依据。主要研究结果如下:(1)光响应特性(1)净光合速率的光响应:6～8月东北刺人参的净光合速率的光响应曲线在4种光强下均呈现出快速上升、缓慢上升、趋于平稳三个阶段,净光合速率均值表现为6月>8月>7月。(2)光响应各因子的变化:最大净光合速率、表观量子效率整体表现为6月>8月>7月;暗呼吸速率、光补偿点整体表现为7月>8月>6月;光饱和点整体表现为6月>7月>8月。(2)CO2响应特性(1)净光合速率的CO2响应:6～8月份四种遮阴处理的东北刺人参CO2响应曲线变化趋于一致,共分为三个阶段:CO2浓度为0～600μmol·m-1、600～1400μmol·m-1、1400～1600μmol·m-1时,CO2响应曲线分别呈快速、较快和缓慢增长的趋势。(2)CO2响应曲线各因子变化:6～8月东北刺人参对CO2响应的最大净光合速率、光呼吸速率均表现为7月>6月>8月;CO2饱和点与CO2补偿点从大到小的顺序均为8月>7月>6月。(3)光合日变化(1)净光合速率的日变化:6月份L0处理出现光合午休现象;7月份L0和L30处理出现光合午休现象;8月份L50处理出现光合午休现象。6月份东北刺人参的净光合速率整体大于7、8月份的净光合速率值。(2)净光合速率与生理生态因子相关性:四种不同遮阴处理下东北刺人参净光合速率与蒸腾速率、光合有效辐射、叶室温度呈正相关,与胞间CO2浓度呈负相关;净光合速率在L0、L70处理下与气孔导度呈显著正相关,在L30、L50处理下呈负相关。(3)光合日变化的主成分及综合评价:对不同遮阴环境下东北刺人参的光合参数进行主成分分析,并选取了两个主成分,方差累计贡献率为62.798%。对不同遮阴环境下东北刺人参的光合参数进行综合评价,得分最高是L70处理,说明L70处理下光合日变化表现最好。(4)吉林省不同东北刺人参种群的种实性状变异特征(1)通过比较东北刺人参种群间与种群内种实性状变异系数的均值,得到种群间(28.3%)>种群内(20.63%),说明吉林省东北刺人参种实性状变异主要来源于种群间。(2)东北刺人参种实性状间表现正相关关系最大的为种子长度与种型系数,负相关关系最大的为果实横径与果型系数。(3)对不同东北刺人参种群的种实性状进行主成分分析,选取3个主成分,方差累计贡献率达到60.947%,分析结果表明果实横径、果实纵径、单果质量、种子长度和种子千粒重代表了东北刺人参种实性状的绝大部分信息。(4)吉林省5个不同种群的东北刺人参种实性状的综合评价结果为:白山市长白朝鲜族自治县十五道沟东北刺人参种群的种实性状最优。

施氮量对草地早熟禾氮利用效率及生理特性的影响

这是一篇关于草地早熟禾,施氮量,氮利用效率,光合特性,氮代谢关键酶的论文, 主要内容为为研究不同草地早熟禾(Poa pratensis)生理特性和氮利用效率对施氮量的响应差异,探明草地早熟禾最佳施氮策略,在大田试验条件下,采用11份国外草地早熟禾材料Blue ghost、Comet、Fielder、Geronimo、Green star、Heidi、Jackpot、Jackrabbit、Martha、My Holiday Lawn及Park和3份山西野生居群Hunyuan、Taihang及Yingxian;设置4个施氮水平,分3次施入,每次施氮量为0 g·m-2(N0),1g·m-2(N1),5 g·m-2(N5),10 g·m-2(N10),分析了各次施氮处理不同施氮量对草地早熟禾绿色指数、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、净光合速率、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶的影响以及对反映氮利用效率的草屑鲜重、草屑干重、根干重、含氮量等指标影响。全文研究结果如下:1、不同施氮量处理下各草地早熟禾材料的绿色指数、叶绿素含量、净光合速率存在显著差异。第一次测定,随着施氮量的升高,Fi、Jp、Ma、Pa和Th的叶绿素a含量在N1处理下显著高于N0处理。第二次测定,随着施氮量的升高,在N10处理下Ge、Hy和Yx的叶绿素b含量显著高于N0处理,Jp的净光合速率逐渐升高,Co和Fi的净光合速率先升高再降低。第三次测定,随着施氮量的升高,Hy、Ma和My的绿色指数逐渐升高,Bg、Co、He、Hy、Jp、Ja和My的类胡萝卜素含量在N5处理下显著高于N0处理,Bg、Ge、Gr、Hy、Jp和Th的净光合速率呈现先降低后升高的变化趋势,Co的净光合速率逐渐升高;2、不同施氮量处理下各草地早熟禾材料间根中的硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、和谷氨酸合成酶活性存在显著差异,而谷氨酰胺合成酶差异不显著。随着施氮量的升高,每次测定的He、Ma和Th的根中硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性均逐渐升高。第一次测定,Fi、Gr、He和Th的谷氨酸合成酶在N10处理下显著高于N0和N1处理。第二次测定,Gr、He、Ma、Th和Yx的根中硝酸还原酶在N10处理下显著高于其他处理。第三次测定,在N10处理下Gr、He、Ma和Th的根中亚硝酸还原酶活性显著高于N0处理;3、不同施氮量处理下各草地早熟禾材料间的草屑鲜重、草屑干重、根干重、叶片全氮和根全氮存在显著差异。随着施氮量的升高,每次测定的Bg、Fi、Gr、Ja、Ma和Yx的叶片全氮,Fi、Ge、Gr、Jp、Ja、Ma、My、Pa和Yx的根全氮,Fi的草屑鲜重,处理;第三次测定,Hy的根干重均逐渐升高。第一次测定,Gr和Jp的根干重在N5处理下显著高于N0处理;第二次测定,Fi、Ge、He、Pa、Th和Yx的草屑鲜重在N10处理下显著高于N0处理下Fi、Gr、Hy、Ja、Ma、Pa和Yx的草屑干重显著高于N0处理;4、总施氮量为3 g·m-2,15 g·m-2和30 g·m-2时,Bg、Co、Ge、Gr、He、Ma、My、Pa和Yx的氮利用效率较不施氮有显著提高,随着施氮次数增加氮利用效率提升程度逐渐降低;其余材料Fi、Hy、Jp、Jr和Th在总施氮量为15 g·m-2和30 g·m-2时氮利用效率较不施氮有显著提高,Fi、Hy和Jr的氮利用效率提升程度随着施氮次数增加而降低,Jp和Th只在第一次和第二次测定时氮利用效率较不施氮有显著提高;5、相关性分析显示,草地早熟禾的含氮量与叶绿素a和类胡萝卜素含量有显著的正相关性,与硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性有显著的负相关性。草地早熟禾的草屑量与净光合速率、根全氮和草屑全氮有显著正相关性。这些有关氮利用效率的指标在材料间的差异,是草地早熟禾材料间氮利用效率不同的重要原因。综上所述,在本试验条件下Jp和Th不宜进行第三次施氮,其余12份材料适宜进行3次分时段施氮策略。施氮时间越早对氮利用效率影响程度越高,早期施氮和N5施氮量时,草地早熟禾氮利用效率最高,根中硝酸还原酶活性高,叶绿素含量高且净光合速率适中,根冠比分配合理,说明适宜的施氮时期和施氮量不仅可以降低氮肥的过量浪费,还可以促进草地早熟禾同化氮素的生理功能,从而提高氮利用效率。