不同氮素形态对茅苍术光合特性和光合氮素利用效率的影响

研究不同氮素形态对茅苍术光合特性和氮素吸收的影响,为其栽培氮肥高效利用提供理论依据。以一年生茅苍术为材料,研究不施氮肥、施用硝态氮、铵态氮和酰胺态氮对茅苍术叶片光响应曲线和光合氮素利用效率的影响。结果表明,施用氮肥可不同程度改善叶片光合特性,其中硝态氮处理的叶绿素含量、表观光量子效率、最大净光合速率,光饱和点、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均最高,但其光补偿点和胞间二氧化碳浓度显著低于铵态氮和酰胺态氮处理。同时,硝态氮处理能显著增大叶面积、降低比叶重,促进植株生长,使得其整株生物量比铵态氮和酰胺态氮处理提高6.89%和17.05%。此外,硝态氮处理还增加叶片氮素含量,提高光合氮素利用效率,分别比铵态氮和酰胺态氮处理提高2.43%和6.76%。可见,茅苍术光合特性对硝态氮更敏感,施用硝态氮肥能改善光能特性,促进氮素高效利用。

不同施氮量对饲用燕麦光合特性及氮素光合利用效率的影响

为探明不同施氮量下饲用燕麦在晋北地区光合特性及氮素光合利用效率的差异,以4个国内外具有代表性的饲用燕麦品种为试验材料,研究其生物产量、光合特性及氮素光合利用效率的变化特点。结果表明,4个参试品种的干草产量均随着施氮量的增加呈递增趋势,均在施氮量180kg/hm^(2)时最高;随着施氮量的增加,各品种净光合速率和氮素光合利用效率呈持续增加的趋势。综合各项指标可知,晋北地区蒙燕1号、甜燕麦、KONA和坝燕7号4个燕麦品种生产时,田间施氮量可控制在180kg/hm^(2)水平。

不同氮水平下冬油菜光合氮利用效率与光合器官氮分配的关系

【目的】氮是限制作物光合作用的重要因子,除含量之外,氮在光合器官各组分间的分配可能也是影响光合作用的重要因素。本研究从叶片尺度探究冬油菜苗期氮素在光合器官中的分配,分析不同氮水平下光合氮素利用特征及其与光合氮利用效率的关系,以揭示氮素营养影响光合氮利用效率的机制。【方法】采用田间试验,设3个施氮水平(0、180、360 kg/hm2,分别以N0、N180、N360表示),在苗期测定最新完全展开的叶净光合速率(Pn)、氮含量、光合氮利用效率(PNUE)以及最大羧化速率(Vc max)、最大电子传递速率(Jmax)等相关生理、光合参数,并计算叶片氮素在光合器官(羧化系统、生物力能学组分和捕光系统)的分配比例。【结果】施氮明显改善冬油菜苗期的生长,显著增加了叶片数、叶面积和叶片干重,但单位叶面积干重低于不施氮处理。与N0相比,N180和N360处理的冬油菜最新完全展开叶的氮含量和Pn显著升高,其中叶片氮含量分别增加了155.0%、157.3%,Pn则增加57.6%、56.1%,N180与N360处理间无显著差异;而PNUE随施氮水平的提高而降低,与N0相比,N180和N360处理分别下降了35.6%和39.6%。施氮提高了冬油菜苗期叶片的光合能力,N180和N360处理的最大净光合速率(Pnmax)、羧化效率(CE)、最大羧化速率(Vc max)及最大电子传递速率(Jmax)显著高于N0处理。氮肥用量同样影响氮素在光合器官中的分配,与N0相比,N180和N360处理的氮素在叶片光合器官投入的比例显著降低,降低幅度分别为29.3%、34.5%;其分配比例在羧化系统(PC)、生物力能学组分(PB)及捕光系统(PL)分别降低了24.1%、23.3%、34.6%和31.0%、26.7%、38.5%。相关分析表明,叶片中羧化和生物力能学组分及光合组分氮的分配比例与PNUE均呈显著正相关关系,而与非光合组分氮分配比例呈显著负相关关系。【结论】随施氮量的升高,油菜苗期光合氮利用效率呈下降趋势。氮素在光合器官(羧化系统、生物力能学组分和捕光系统)分配的差异是影响冬油菜苗期叶片光合氮利用效率的重要原因。在保证苗期适宜氮素供应的情况下,通过协调氮素在光合器官的分配对进一步提高作物光合氮素利用效率具有重要意义。

遮荫处理对灰木莲幼苗叶片光合氮利用效率的影响

以适生在我国南亚热带地区的珍贵树种灰木莲(Manglietia glauca)为研究对象,对其幼苗叶片的光合氮利用效率(PNUE)及影响因素在不同遮荫条件下的适应情况进行了研究,以期为这种珍贵树种的栽培育苗,以及人工纯林的改造提供科学理论依据。结果表明:60%遮荫条件下生长的灰木莲幼苗叶片光饱和净光合速率最高(Amax,6.03μmol m^(-2)s^(-1)),主要是由于60%遮荫条件下的灰木莲幼苗叶片具有最高的最大羧化速率(V_(cmax),32.93μmol m^(-2)s^(-1))及较高的最大电子传递速率(J_(max),61.83μmol m^(-2)s^(-1))。不同遮荫处理下的灰木莲幼苗叶片PNUE并没有显著差异,这是因为其在不同遮荫条件下的单位面积叶片氮含量(N_(area))及A_(max)会同步变化,核心是其分配到1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)及生物力能学组分的氮比例(PR及PB)在不同遮荫处理下并没有显著差异。灰木莲幼苗叶片光合系统中捕光组分氮分配比例(PL)会随着遮荫程度的增加而显著增大,三个处理下的PL大小顺序为:90%遮荫(0.296 g/g)>60%遮荫(0.216 g/g)>全光(0.132 g/g),但这部分氮比例的提高并不会提高叶片的PNUE。灰木莲幼苗叶片捕光组分氮并不与细胞壁氮、Rubisco氮或者生物力能学组分氮形成协同变化,其随着遮荫程度的增加而增大的氮比例来源于其他氮库,这种变化是多因子综合作用的结果。因此在培育灰木莲幼苗时要进行适度遮荫,进行纯林改造时开出的林窗也不宜过大,要选择较为荫蔽的林下环境进行栽植;在遮荫的同时也要适度增施氮肥,以补充因捕光组分氮比例提高而造成的叶片氮消耗。

浅埋滴灌下不同滴灌量对玉米花后碳代谢和光合氮素利用效率的影响

为探明浅埋滴灌下不同滴灌量对玉米花后碳代谢和光合氮利用效率的影响,以传统畦灌常规灌量(4000 m^(3)hm^(-2))为对照,设置浅埋滴灌传统畦灌常规灌量40%(W1:1600 m^(3)hm^(-2))、50%(W2:2000 m^(3)hm^(-2))和60%(W3:2400 m^(3)hm^(-2))3个处理,研究浅埋滴灌下不同滴灌量玉米产量和花后叶源特性、光合特性、光合碳代谢关键酶活性、光合氮素利用效率、非结构性碳水化合物含量的变化特征。结果表明,2018—2020年玉米籽粒产量W3与CK差异不显著,W2和W1均显著低于CK,3年产量平均降低3.91%和11.18%;滴灌下W3产量与W2差异均不显著,但显著高于W1,3年平均产量分别较W1增加17.56%、9.06%和9.56%。开花期W3和CK瞬时光合利用率、瞬时水分利用效率和瞬时羧化速率均较高且二者差异均不显著,W1均最低,气孔限制值的表现则相反。叶源特性和光合碳代谢相关酶活性花后30 d至成熟期W1和W2均低于W3,W3优于CK,其中,单株叶面积、比叶重、穗位叶叶绿素含量和光合势W3较CK平均提高了20.29%、3.03%、14.80%和21.37%,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶、丙酮酸磷酸双激酶、苹果酸酶、苹果酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性W3分别较CK提高19.66%、12.53%、10.67%、21.17%和11.72%。花后至花后50 d,CK和W3光合氮素利用效率均较高且二者差异不显著,其中花后20 d至50 d CK和W3均显著高于W1,花后50 d至成熟期W3分别较CK、W2和W1提高3.24%、3.29%和7.40%。花后50 d至成熟期W3蔗糖最高且与CK、W1的差异显著,W3分别较W2、CK和W1提高11.31%、14.02%和43.48%;花后30 d至成熟期W3可溶性糖含量均最高,W3分别较W2、CK和W1提高14.06%、17.78%和34.20%;花后50 d至成熟期CK淀粉含量最高且与W3的差异不显著,CK分别较W3、W2和W1提高8.01%、14.52%和26.69%。由此可见,浅埋滴灌下灌量达传统畦灌常规灌量60%时,玉米花后叶源特性较好,光合碳代谢酶活性较强,光合氮素利用效率、非结构性碳水化合物含量和产量均较高,可为玉米合理灌溉和节水稳产提供理论指导。

底泥养分富集条件下11种水生植物的光合氮利用效率

为揭示水生植物对富营养化河涌底泥的生理生态适应性及其净化能力,选取11种水生挺水植物(包含6种本土植物和5种外来植物)结合河涌底泥进行试验。通过测定试验一年后植物叶片的光饱和光合速率(P_(sat),μmol m^(-2)s^(-1))、比叶面积(SLA,m^2/kg)、总氮含量(TN,mg/g)和光合作用氮利用效率(PNUE,μmol mol^(-1)s^(-1)),比较分析物种间生理与结构特性及其相互关系。结果表明:种间的SLA层次比较分明,最高的大叶皇冠草(20.31±0.30)与最低的鸢尾草(7.22±0.31)相差近3倍。种间的P_(sat)在(3.76±0.57)(鸢尾草)—(21.53±1.20)(水罂粟)之间,水罂粟比鸢尾草高81.79%。种间的PNUE从42.53±8.42(鸢尾草)至655.8±100.93(天使花),美人蕉、水罂粟、风车草和香蒲的PNUE值均较高,且差异不明显(P>0.05),这些植物的PNUE显著高于较低PNUE的种类(包括菖蒲、蓝花草和鸢尾草)(P<0.05)。种间SLA分别与PNUE和P_(sat)(μmol kg^(-1)s^(-1))呈显著的正相关,SLA和P_(sat)(μmol m^(-2)s^(-1))分别与TN(mmol/m^2)呈显著负相关(P<0.05)。外来植物类群的PNUE、SLA、P_(sat)和TN均显著高于本地植物类群(T-test,P<0.05),说明外来水生植物在养分富集化环境下能更有效地利用资源,具有潜在的高生长速率和种间竞争优势。

超级杂交稻叶片光合特性、光合氮素利用效率和产量对不同施氮量的响应

为探明超级杂交稻叶片光合特性、光合氮素利用效率和产量对不同施氮量的响应特征,以Q优6号(V1)、宜香优2115(V2)为材料,于2019年在贵州省黄平县进行了不同施氮量的田间试验。结果表明,随着施氮量的增加,在孕穗期,最大电子传递速率(J_(max))和单位叶面积氮含量(N_(area))呈上升趋势,表观光量子效率(AQE)、净光合速率(P_(n))和光合氮素利用效率(PNUE)(除N0处理外)呈先升后降趋势,而光补偿点(LCP)和胞间二氧化碳浓度(C_i)表现相反;在抽穗期,气孔导度(G_(s))、LCP和N_(area)呈先升后降趋势,而PNUE呈相反趋势。每穗粒数和实际产量随着施氮量的增加呈先升后降趋势,而有效穗数呈上升趋势,千粒重和结实率呈下降趋势。随着施氮量的增加,在孕穗期,Q优6号的P_(n)、N_(area)和AQE呈先升后降趋势、C_(i)与之相反,宜香优2115的P_(n)、N_(area)和AQE呈上升趋势、C_(i)呈下降趋势;在抽穗期,两个品种的N_(area)均呈上升趋势,LCP均呈先升后降趋势。此外,随着施氮量的增加,两个品种产量及其构成因子变化趋势一致,千粒重和结实率均呈下降趋势,实际产量呈先升后降趋势。两个品种间,水稻孕穗期的PNUE,抽穗期的P_(n)、N_(area)和PNUE,以及千粒重和结实率均为宜香优2115显著高于Q优6号,每穗粒数和实际产量表现相反。在本试验条件下,回归分析结果表明,Q优6号获得最高产量的施氮量为188.13 kg/hm^(2),最高产量可达13 237.89 kg/hm^(2);宜香优2115获得最高产量的施氮量为107.16 kg/hm^(2),最高产量可达10 027.35 kg/hm^(2)。总的来说,在75~225 kg/hm^(2)的施氮量范围内,增施氮肥能促进叶片气孔张开和吸收CO_(2)参与光合作用,促进CO_(2)转化成稳定的碳水化合物,同时提高叶片光合速率和光合氮素利用效率,进而实现高产。

棉花花铃期叶片氮分配对光合氮利用效率的影响

为探讨棉花(Gossypium spp.)叶片净光合速率(P_(n))与氮分配的关系,分析影响光合氮利用效率(PNUE)提高的限制因子,揭示氮利用效率的光合生理调控机制,该研究在花铃期测定包括陆地棉(G.hirsutum)、海岛棉(G.barbadense)、树棉(G.arboreum)和草棉(G.herbaceum)16个基因型棉花的气体交换参数、不同组分氮含量与比例和单位面积细胞壁含量(CW_(area))等,分析P_(n)、CW_(area)、PNUE与各组分氮含量之间的关系。结果表明:当单位面积氮含量(N_(area))小于3.75 g·m^(-2)时,P_(n)与N_(area)呈极显著正相关关系,超过此值,它们之间无相关关系;而P_(n)与光合机构中的核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)氮含量(N_(r))和生物力能学氮含量(Nb)呈显著正相关关系,与捕光系统氮含量(N_(L))呈边缘性正相关关系,表明光合机构氮含量(N_(p))比N_(area)对光合能力更为重要;此外,P_(n)也与气孔导度(G_(s))呈显著正相关关系。基因型‘常紫1号’低的P_(n)主要与低N_(p)有关,而基因型‘MOC-620’低的P_(n)主要与低G_(s)有关。光合机构各组分氮分配比例也与PNUE呈显著或极显著正相关关系;但光合机构各组分氮分配比例受自身N_(area)和CW_(area)影响。相关分析表明,生物力能学氮分配比例(P_(b))和捕光系统氮分配比例(P_(L))与N_(area)极显著负相关;Rubisco氮分配比例(P_(r))、P_(L)和P_(b)分别与CW_(area)显著、极显著和边缘性负相关。表明随着N_(area)和CW_(area)增加,叶片倾向于非光合机构氮分配,包括储存氮组分和细胞壁组分。此外,细胞壁可能通过影响叶肉导度(g_(m))降低P_(n)和PNUE。增加光合机构氮分配比例,降低非光合机构的氮分配比例以及增加g_(m)可提升基因型‘常紫1号’和‘MOC-620’的PNUE。

不同施氮水平对色素辣椒光合效率的影响

【目的】研究减氮对辣椒光合效率和产量的影响,分析不同施氮水平下氮素的含量与光合效率和产量的关系。【方法】研究利用盆栽在2个时期设置4个施氮水平:苗期N_(1)(47.52 Kg/hm^(2))、N_(0.8)(38.03 Kg/hm^(2))、N_(0.6)(28.50 Kg/hm^(2))、N_(0)(0 Kg/hm^(2));坐果期N_(1)(79.20 Kg/hm^(2))、N_(0.8)(63.36 Kg/hm^(2))、N_(0.6)(47.52 Kg/hm^(2))、N_(0)(0 Kg/hm^(2)),分析不同处理下辣椒的光合、氮和产量等相关指标。【结果】苗期N 0.6处理下色素辣椒生长指标和光合参数均最大,净光合速率分别较N_(1)、N_(0.8)、N_(0)处理增加了8.6%、9.8%、13.5%;最大羧化速率(V_(cmax))增加了7.6%、8.3%、9.3%;最大电子传递速率(J_(max))增加了17.1%、18.4%、21.8%。坐果期N_(0.8)处理下色素辣椒生长指标及光合参数最大,净光合速率分别较N_(1)、N_(0.6)、N_(0)处理升高了10.0%、10.2%、15.4%;V_(cmax)升高了4.9%、6.3%、13.4%;J_(max)分别增加了0.6%、15.8%、21.9%。苗期N_(0.8)处理下色素辣椒产量较N_(1)、N_(0.6)、N_(0)分别增加了1.8%、2.5%、2.8%。坐果期N_(0.8)处理下色素辣椒产量较N_(1)、N_(0.6)、N_(0)分别增加了6.3%、11.6%、17.6%。随着施氮量的减少,辣椒比叶重(LMA)和光合氮利用效率(PNUE)增加,比叶氮(N area)则下降;施氮水平对氮素在光合器官中的分配也有影响,氮素在光合系统分配比例随着施氮量的减少逐渐增加,在非光合系统中的分配比例随施氮量的减少而减少。氮素在辣椒叶片光合组分的分配比例与PNUE显著正相关,在非光合组分的分配比例则与PNUE显著负相关。【结论】内色素辣椒苗期营养生长最适宜施氮量为N_(0.6)处理,而生殖生长最适宜施氮量为N_(0.8)处理,坐果期则皆为N_(0.8)处理,即两个时期N_(0.8)处理皆更利于色素辣椒产量形成。

不同年代大豆品种叶片氮含量及其与净光合速率的关系

为了解大豆品种遗传改良过程中叶片氮含量的变化及其与净光合速率的关系,对吉林省1923-2004年间育成的21个大豆品种的叶片氮含量和光合特性进行了研究。结果表明,叶片氮含量与育成年代在R2期和R6期呈极显著或显著正相关,但在R4期呈不显著负相关。在R2期和R6期,大豆品种间叶片单位叶面积氮含量增长率明显大于净光合速率增长率,导致了氮素光合利用效率与育成年代呈极显著或显著负相关;在R4期,现代品种叶片单位叶面积氮含量低于老品种,而净光合速率仍高于老品种,导致了氮素光合利用效率与育成年代呈显著正相关。叶片氮含量高,叶绿素含量就高,净光合速率也高,但氮素光合利用效率却低;可将R4期氮素光合利用效率作为高产品种选育的一个指标。

不同年代水稻品种叶片氮含量变化及其与净光合速率的关系

【目的】探索在遗传改良过程中水稻植株叶片全氮含量的变化及其与净光合速率的关系,明确其在不同年代的变化趋势。【方法】以吉林省1958-2005年育成的33个水稻品种为材料,用凯氏定氮法测定植株叶片全氮含量,用LI-6400型光合测定系统测定功能叶片净光合速率,研究在遗传改良过程中吉林省不同年份育成水稻品种叶片全氮含量与其光合特性的协同进化规律。【结果】随着水稻品种育成年代的推进,叶片全氮含量、叶绿素含量、比叶重、净光合速率均呈增加趋势,而氮素光合利用效率则呈降低趋势;在抽穗期和抽穗后10d,叶片全氮含量与育成年代分别呈极显著或显著正相关;在抽穗期30d,叶绿素含量与育成年代呈极显著正相关;在抽穗期和抽穗后10d,比叶重与育成年代分别呈极显著或显著正相关;在抽穗后10d,净光合速率与育成年代呈显著正相关;而在抽穗期和抽穗后10d,氮素光合利用效率与育成年代呈极显著负相关;抽穗期水稻叶片全氮含量与产量呈极显著正相关。【结论】水稻品种遗传改良过程中,植株叶片氮含量和净光合速率都得到了显著提高,但叶片氮含量的增加幅度明显大于净光合速率的增长,因此在品种改良过程中应注重叶片净光合速率的提高。

不同遮荫水平下香榧苗期光合作用及氮分配的响应机制

【目的】通过比较不同遮荫水平下香榧苗期的生长指标、气体交换参数、光合色素含量和叶氮含量的差异,初步探讨不同遮荫水平下香榧苗期光合作用及氮分配的响应机制。【方法】以2年生香榧苗为材料,测定不同遮荫水平(0,50%,75%和90%遮荫水平)下香榧苗的苗高、地径、生物量及叶片的光响应、二氧化碳(CO_2)响应曲线、叶绿素和叶氮含量等指标。【结果】随遮荫水平的增加,香榧苗叶色逐渐增绿;地径增量和生物量均呈先增加后降低的趋势,其中50%和75%遮荫水平下的地径增量最高,分别为0遮荫下的215.2%和233.6%(P<0.05),为90%遮荫下的161.4%和175.2%(P<0.05);75%遮荫水平下的生物量最高,分别为0,50%,90%遮荫下的141.0%,111.5%和114.0%(P<0.05)。随遮荫水平的增加,香榧苗的根冠比逐渐降低,但其叶片的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和类胡萝卜素(Car)含量均呈逐渐升高的趋势。随遮荫水平的增加,香榧苗期叶片的光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)呈逐渐下降的趋势;其表观量子效率(AQY)呈逐渐升高的趋势;其最大净光合速率(P_(max))、最大Ru BP羧化速率(V_(cmax))及Ru BP再生的光合电子传递速率(J_(max))均呈先升高后降低的趋势,且这些参数在50%和75%遮荫水平下最高;但其单位面积上的叶氮含量(N_a)呈逐渐降低的趋势。随遮荫水平的增加,分配到羧化作用的N素(N_c)、能量代谢的N素(N_B)、捕光色素的N素(N_L)、光合氮素利用效率(PNUE)均呈先增加后降低的趋势,除N_L外其他参数均在75%遮荫水平下最高。【结论】遮荫处理能有效地促进香榧苗的生长;有效加强香榧苗对早晨或傍晚弱光的利用,这有利于植物体的生长发育。而过度遮荫(90%遮荫水平)的香榧苗P_(max)显著降低,这可能与其为了捕获更多的光能,将更多资源用于捕光蛋白上,而导致光合能力下降有关。与50%遮荫水平相比,75%遮荫水平的香榧苗将更多的氮素分配到光合机构(Nc和N_B)中,从而显著提高PNUE。综上所述,前期苗木培育中,给予香榧苗75%遮荫水平有利于其生长发育。

适宜氮水平下冬油菜苗期不同叶位叶片光合氮分配特征

【目的】探讨适宜氮水平下冬油菜苗期不同叶位叶片的光合速率及其内部光合氮素利用特征,并分析氮素营养影响光合氮利用效率的限制因子,为合理施用氮肥提供理论依据。【方法】采用田间试验,设置4个施氮水平(0、45、180和360 kg·hm^(-2),分别用N_0、N_(45)、N_(180)和N_(360)表示),测定苗期干物质积累及成熟期产量。选取N_0(对照)和N_(180)(适宜氮水平)处理,将植株绿叶从上而下平均分为上部、中部和下部,测定不同叶位叶片最大净光合速率(P_n max)、氮含量(N_A)、叶绿素含量(Cc)以及可溶性蛋白氮含量(N_S)等相关生理、光合参数,并计算叶片氮素在光合组织系统(羧化系统、生物力能学组分和捕光系统)的分配比例,分析叶片氮素利用特征。【结果】施氮对冬油菜增产效果显著,N_(45)、N_(180)和N_(360)较N_0处理增产幅度分别达170.0%、505.6%和604.1%,其中,N_(180)与N_(360)处理产量差异不显著;苗期干物质积累与产量表现一致。与N_0处理相比,N_(180)处理冬油菜不同叶位叶片N_A、Cc和P_n max均显著升高,上部和中部叶片光合氮利用效率(P_NUE)有所下降。光合组织系统氮分配结果表明,N_(180)处理上部、中部叶片,氮素在光合组织系统中羧化系统(P_C)、生物力能学组分(P_B)及捕光系统(P_L)的分配比例均低于N_0处理,但各组分氮含量较N_0处理平均增加幅度分别达到20.6%、11.8%和28.8%。施氮与否对相同叶位叶片可溶性蛋白氮(N_S)与非可溶性蛋白氮(N_(non-S))的比例影响不大,但显著影响光合组织系统在N_S和N_(non-S)中的分配,其中N_0处理各部叶片的羧化系统氮含量(NC)占N_S的比例平均为83.4%,N_(180)处理比例为60.3%。基于边界线分析法定量各光合组织系统分配对P_NUE的影响结果表明,P_C和P_B对P_NUE的影响大小分别为26.8%和42.6%,显著高于P_L的影响。氮素营养对P_NUE的影响以P_C和P_B限制为主,平均所占比例达77.8%。上部叶P_NUE主要受P_C限制,所占比例达83.3%;而下部叶片P_NUE主要受P_B和P_L限制。【结论】施氮对冬油菜增产效果显著,施氮量为180 kg·hm^(-2)时较为适宜。缺氮条件下,植株将有限的氮尽可能地向光合器官中分配,且下部叶片光合氮素较早发生降解,而适宜氮水平下能维持光合蛋白在各自蛋白类型内的分配比例。氮素营养限制光合氮素利用效率提高的主要因子是羧化系统和生物力能学组分氮分配;随着叶位的降低光合氮素利用效率的主要限制因子由羧化系统氮分配逐渐转变为捕光系统及生物力能学组分氮分配。

不同功能型植物叶氮含量与光合特性的关系研究

在山西南部的霍山七里峪林场,确定乔木、灌木和草本物种共26个,用Li-3000A叶面积测定仪测量了叶面积的大小、用Li-6400便携式光合作用测定系统测定了叶光饱和速率(Aarea),计算了比叶重(LMA)、单位重量的光饱和光合速率(Amass)、单位面积叶氮含量(Narea)、单位重量叶氮含量(Nmass)及光合氮利用效率(PNUE),研究了它们之间的不同和相互作用关系。结果表明:不同功能型植物的Nmass、Aarea、Amass、Narea和PNUE差异显著(p<0.05),植物叶片氮含量与植物光合生理特性具有显著相关关系,Nmass与Aarea、Amass和PNUE呈线性显著的正相关(p<0.05);Narea与Aarea、Amass、PNUE之间呈极显著的负相关(p<0.01)。

氮磷添加对金露梅叶片化学计量及光合特征的影响

通过三种养分添加处理,氮添加(5、10和15g·m-2)、磷添加(梯度同氮添加)、氮磷同时添加[(5g N+5g P)·m-2、(10g N+10g P)·m-2、(15g N+15g P)·m-2],对照(无养分添加),探讨养分添加对金露梅叶片性状氮含量(Nmass)、磷含量(Pmass)、氮磷比(N∶P)、比叶重(LMA)、净光合速率(Pn)和光合氮利用效率(PNUE)的影响,以及各性状之间的相互关系。结果表明:在处理水平上,除N或P显著提高金露梅叶片的N∶P外,氮、磷添加对叶片其它性状无显著影响;不同氮、磷处理下添加水平对金露梅叶片的Nmass、N∶P、Pn和PNUE均有显著影响,随着养分水平提高,各性状的变化模式各不相同,叶片Pmass无明显变化,而叶片LMA虽有降低的趋势但不显著。回归分析表明,叶片Pmass与Nmass之间呈显著正相关(R2=0.347,P<0.001),叶片Nmass与N∶P之间也呈显著正相关(R2=0.018,P<0.05),而叶片Pmass与N∶P呈显著负相关(R2=0.505,P<0.001);叶片LMA与Pn之间显著负相关(R2=0.02,P<0.05),而与PNUE之间显著正相关(R2=0.077,P<0.001)。这表明在一定范围内,环境变化可以改变金露梅叶片的养分保持能力、光合能力以及养分利用效率。

间作对氮调控玉米光合速率和光合氮利用效率的影响

研究间作后作物光合碳同化和光合氮利用效率(PNUE)对氮投入的响应,对阐释间作产量优势的氮调控效应,指导间作氮肥管理有重要意义。本研究设置玉米(Zea mays)单作、玉米间作两种种植模式的4个氮水平(N0,0 kg·hm^(-2);N1,125 kg·hm^(-2);N2,250 kg·hm^(-2);N3,375 kg·hm^(-2)),分析间作与施氮量对玉米叶片特征、光合参数、PNUE和产量的影响。结果表明:与单作相比,间作显著增加玉米叶片的叶干质量和比叶质量;各施氮水平(除N3)下,间作中靠近马铃薯(Solanum tuberosum)侧的玉米叶面积均显著高于单作玉米。单间作对比发现,间作提高了玉米光饱和点和暗呼吸速率。单作、间作靠玉米侧(I-M)、间作靠马铃薯侧(I-P)的玉米PNUE均随施氮量增加而降低,降幅以I-P最大;施氮量低于250 kg·hm^(-2)时,相同施氮量下的玉米PNUE和净光合速率(Pn)均以I-P最高,I-M和单作次之。间作显著提高了玉米产量(土地当量比>1)。该研究中当施氮量≤250 kg·hm^(-2)时,间作I-P的玉米叶片Pn和PNUE显著提高可能是间作玉米产量提高的重要原因。

不同功能型植物光合特性及其与叶氮含量、比叶重的关系

以秦岭南部的宁陕县和黄土高原地区的富县和神木为研究地点,研究不同气候带区乔木、灌木和草本植物的光合特性及其与叶片氮含量(Nmass)、比叶重(LMA)的作用关系。结果表明,宁陕、富县和神木3个地区之间的乔木、灌木和草本植物的光饱和速率(Pmax)、光合氮利用效率(PNUE)、PSⅡ电子传递量子效率(ФPSⅡ)、Nmass和LMA差异均达显著水平(p<0·05),神木地区乔木、灌木和草本植物的Pmax均显著高于宁陕和富县。3个地区的乔木、灌木和草本植物之间的Pmax、PNUE、ФPSⅡ、PSⅡ最大光能转换效率(Fv/Fm)、Nmass和LMA差异均达显著水平(p<0·05),草本植物的Pmax和PNUE明显高于灌木和乔木。由南向北分布的宁陕、富县和神木3个地区,随着气候干旱的加剧,乔木、灌木和草本植物的LMA均呈增加的趋势,且不同功能型植物的LMA的大小比较为乔木>灌木>草本植物。宁陕、富县和神木地区近60种植物(包括乔木、灌木和草本植物)的LMA与Nmass、PNUE与LMA均呈极显著的负相关(p<0·01),而Pmax与Nmass呈显著的正相关(p<0·05)。对光合参数之间的相关分析表明,Pmax与PNUE呈极显著的正相关(p<0·01),而Pmax与ФPSⅡ呈极显著的负相关(p<0·01)。

广西猫儿山不同海拔常绿树种和落叶树种光合速率与氮的关系

分析广西猫儿山不同海拔常绿和落叶树种的光合作用-氮关系,探讨光合氮利用效率(PNUE)是否受到叶片习性和海拔的影响。落叶树种的PNUE都显著高于常绿树种,这与前者有较低的比叶重(LMA)和较高的单位叶重光合速率(Amass)、氮含量和气孔导度(gs)有密切关系。高海拔树种的PNUE显著低于中低海拔树种的PNUE,这与前者较高的LMA和较低的Amass和gs相关。PNUE和相关的叶片特征的主成分分析表明常绿-落叶树种和低海拔-中海拔-高海拔树种的分布是一个自然过渡的过程。此外,PNUE与土壤碳:氮比没有显著相关性,但与年均温正相关,这表明温度气候是调节PNUE沿海拔变化的主要环境因素。因此,这种叶片习性和温度气候调节的PNUE变化可能是调节猫儿山常绿树种沿海拔形成双峰分布的一种机制。

黄土高原油松和刺槐叶片光合生理适应性比较

以黄土高原地区由南向北分布的杨凌、永寿、富县、安塞、米脂、神木等县为研究地点,研究不同地区油松和刺槐的光合特性与叶结构性状间的关系.结果表明,不同地区油松针叶和刺槐叶片的净光合速率(Pn)、光合氮利用效率(PNUE)、水分利用效率(WUE)、比叶质量(LMA)、氮含量(Nmass)和叶绿素相对含量(Chl)差异均达极显著水平(P<0.001),说明不同地区油松和刺槐的光合能力和叶结构性状参数差异很大.由南向北,油松的Pn、WUE和PNUE呈略微增加趋势,而刺槐则呈显著降低趋势,表明油松在干旱生境下仍能维持较高的光合能力,而刺槐光合能力明显受到抑制;油松和刺槐的LMA均呈略微上升趋势,而Nmass和Chl均呈略微下降趋势,且刺槐的变化幅度高于油松,说明油松从生理代谢和叶结构性状上对干旱环境的适应能力均强于刺槐.相关分析表明,不同地区油松和刺槐的LMA与Nmass整体上呈极显著负相关;Pn、PNUE与LMA、Nmass相关不显著,与Chl呈极显著正相关;WUE与LMA呈显著负相关(P<0.05),与Nmass呈显著正相关.

常绿阔叶林8种乔灌木叶片氮含量及其分配与光合能力的关系

以浙江天童国家森林公园常绿阔叶林为研究对象,采用空间代替时间的方法,研究了5个不同演替阶段常见的4种乔木以及4种灌木叶片的光饱和速率(Pmax)、光合氮素利用效率(PNUE)及其与叶片氮含量(NL)、叶片氮素在细胞壁的分配比例(细胞壁N/叶片总N,NCW/NL)、氮素在光合酶中的分配比例(NR/NL)、单位面积叶干重(LMA)的相互关系。结果表明:(1)演替系列4种乔木和4种灌木各种间指标除NL外均表现出显著差异,前期种较后期种具有更高的NR/NL、PNUE、Pmax,而后期种LMA、NCW/NL、MCW/ML(细胞壁干重/叶片总干重)更大,NL在乔木各种间差异不明显,在灌木种间则差异显著;乔木种较灌木种具有更大的LMA、NCW/NL、MCW/ML,而NR/NL则较灌木小;8种植物的Pmax与NL以杨梅为最高,连蕊茶最低;苦槠具有最高的PNUE,而栲树最低。(2)随着演替的进行,前期种的NR/NL、PNUE、Pmax有减小趋势,而LMA、NCW/NL、MCW/ML逐渐增大,后期种则表现出相反的趋势。(3)NR/NL与Pmax、PNUE之间呈显著正相关关系,而LMA、NCW/NL、MCW/ML则与Pmax、PNUE、NR/NL显著负相关。研究认为,NR/NL与NCW/NL之间的负相关性及其对PNUE的影响可以在一定程度上解释树木在光合与维持两方面的权衡关系以及演替的生理机制。