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。

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。

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。

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。

氮素波动对反枝苋和大豆最大净光合速率和光合氮利用效率的影响

为探讨外来杂草反枝苋(Amaranthus retroflexus)在入侵农田生态系统过程中对氮素资源波动的适应规律及与作物的竞争机制,采用人工模拟不同氮素波动条件的方法研究了反枝苋和大豆(Glycine max)最大净光合速率(Pmax)和光合氮利用效率(PNUE)的变化情况。结果表明,无论在何种氮素波动条件下,苗期反枝苋的Pmax均显著高于大豆,而开花结荚期大豆的Pmax则略高于反枝苋;无论苗期还是开花结荚期,反枝苋的PNUE均高于大豆;说明在入侵初期,反枝苋能够保持高的光合能力,对氮素资源进行高效利用,这很可能是其迅速抢占生态位,从而成功入侵的原因之一。

巴郎山糙皮桦叶片光合氮利用效率的海拔响应

为深入认识植物对环境变化的响应和适应,以分布在川西巴郎山的糙皮桦为研究对象,选择海拔2200、2500、3100和3400 m 4个分布点,测定计算了各分布点叶片光合氮利用效率(PNUE)、CO_2扩散导度(叶肉细胞导度g_m与气孔导度g_s)和氮分配比例(Rubisco氮分配比例P_R、生物力能学组分氮分配比例P_B、捕光组分氮分配比例P_L与细胞壁氮分配比例P_(CW))等参数,分析了其沿海拔的变化趋势以及叶片PNUE与其他参数的相关关系.结果表明:糙皮桦叶片PNUE、P_R和P_B在海拔2500和3100 m相对较高;叶片g_s和g_m则随海拔升高而增加,P_L随海拔升高而降低.糙皮桦叶片P_R和P_B与PNUE呈显著正相关关系,说明P_R和P_B是PNUE随海拔变异的重要内部因素.糙皮桦叶片光合系统氮分配比例P_P在海拔2500和3100 m相对较高,叶片P_(CW)随海拔升高而降低,叶片其他组分氮分配比例P_(other)随海拔升高而增加,说明随海拔的升高,糙皮桦叶片趋向将更大比例的氮分配于除光合系统和细胞壁外的其他组分中.

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。

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。

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。

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)。

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)。

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。

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。

不同光强下生长的两种榕树叶片光合能力与比叶重、氮含量及分配的关系

观测了不同光强下生长的两种榕树幼苗叶片的光合能力、比叶重(LMA)、氮含量及在光合机构中的分配。结果表明,两种榕树幼苗的最大净光合速率(Pmax)均随生长光强的升高而升高,这与LMA、单位面积氮含量(NA)和光合氮利用效率随生长光强的升高而升高有关。除36％光强下外,相同光强下生长的喜光的斜叶榕(Ficus tinctoria)的Pmax均显著高于耐荫的假斜叶榕(Ficus subulata),这与其叶片中氮在羧化组份和生物力能学组份中的分配系数、LMA和NA较高有关。

糜子/绿豆间作模式下施氮量对绿豆叶片光合特性及产量的影响

探讨施氮量对间作条件下绿豆叶片光合特性、氮素特征及产量的影响,以期为西北旱区糜子//绿豆间作模式的合理施氮提供理论依据。试验于2018-2019年在陕西榆林采用裂区设计,主处理设糜子间作绿豆(PM)、绿豆单作(SM)2种种植模式,副处理设0(N0)、45(N1)、90(N2)和135 kg hm^(-2)(N3)4个氮肥水平。结果表明,施氮处理下间作绿豆叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(T_(r))比不施氮平均增加10.5%~24.5%、15.2%~29.5%,提高了叶片光合特性;PSII最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSII实际光化学效率(ΦPSII)平均增加2.9%~7.8%、11.7%~28.4%,PSII非光化学淬灭系数(non-photochemical quenching coefficient,NPQ)降低10.3%~17.4%,叶片叶绿素荧光参数得到改善,对弱光的截获和利用能力提高,叶片PSII反应中心活性增强。单株叶面积、单位干质量叶片氮含量(N_(mass))和单位面积氮含量(N_(area))均随施氮量增加表现为先升高后降低的趋势;Chl a、Chl b含量增加,光合氮利用效率(photosynthetic N-use efficiency,PNUE)则比不施氮有所降低;不同施氮量均显著增加间作绿豆干物质积累量和荚数,百粒重2年平均分别比不施氮增加1.1%~6.9%,产量增加9.3%~19.7%。2年试验间作各处理土地当量比(land equivalent ratio,LER)为1.63~2.07,表现为间作产量优势。由此可知,施氮可改善间作绿豆叶片光合物质生产能力,延缓衰老,有效调节了光合系统对遮阴的适应性反应,且间作叶片光合性能对氮肥的响应要大于单作。糜子/绿豆间作模式LER大于1,可作为西北旱作农业区推广种植模式,在90 kg hm^(−2)施氮量下间作绿豆叶片光合特性表现最好,产量最高,LER最大,是其适宜施氮水平。

氮钾配施对冬油菜角果皮光合作用及光合器官氮分配的影响

【目的】角果皮作为典型的非叶器官,其光合作用不仅是油菜(Brassica napus L.)光合作用的重要补充,更是生育后期产量建成的重要碳源。我们研究了氮、钾营养及氮钾配施对冬油菜角果形态、角果皮光合特性、光合器官氮分配的影响及光合氮利用效率(PNUE)差异机制。【方法】采用双因素田间试验,设4个施氮量(N_(0)、90、180、270 kg/hm^(2),分别以N_(0)、N_(90)、N_(180)、N_(270)表示),两个钾用量(K_(2)O 0、120 kg/hm^(2),分别以K_(0)、K_(120)表示),试验共计8个处理:N_(0)K_(0)、N_(0)K_(120)、N_(90)K_(0)、N_(90)K_(120)、N_(180)K_(0)、N_(180)K_(120)、N_(270)K_(0)、N_(270)K_(120),每个处理3次重复。在角果期测定角果形态参数、净光合速率(A_(n))、角果皮氮钾养分含量、光合氮利用效率(PNUE)以及最大羧化速率(V_(cmax))等相关光合、生理参数,并计算角果皮氮素在光合器官(羧化系统、电子传递系统和捕光系统)的分配比例。【结果】与N_(0)K_(0)处理相比,氮钾配施处理单株角果数增加了1.7~3.0倍,角果长和角果面积分别提高了12.1%~30.2%和9.9%~43.8%。在不同氮肥施用量下,施钾后角果皮氮含量平均降低了19.5%;在不同施钾量下,氮肥施用后角果皮钾含量平均降低了20.9%。氮钾配施处理角果皮气孔导度(g_(s))、叶肉导度(g_(m))、V_(cmax)及A_(n)较N_(0)K_(0)处理平均提高了11.1%、158.8%、88.2%和115.0%。与N_(0)处理相比,施氮后角果皮光合系统氮库平均增加了51.1%,但羧化系统(N_(cb))和电子传递系统(N_(et))中氮分配比例分别下降了8.4和2.5个百分点,PNUE降低了21.1%;相反,施钾后角果皮光合氮库和分配比例分别较K_(0)处理提高了28.7%和15.6个百分点,其中N_(cb)和N_(et)氮库分别提高了35.9%和31.4%,PNUE增幅高达65.7%。与N_(0)K_(0)处理相比,尽管氮钾配施对角果皮光合系统氮分配比例的提升作用较小,但光合系统氮库容量增加了90.7%,远高于单施氮肥或钾肥对角果皮光合氮库的提升幅度。PNUE与角果皮钾含量和光合系统中各组分氮分配比例呈极显著正相关关系,而与角果皮氮含量及氮钾比呈显著负相关。【结论】氮钾配施一方面提高了角果皮光合面积、协调氮钾营养平衡、降低CO_(2)传输阻力,另一方面增加了角果皮光合氮库、改善了光合系统中氮分配比例,从而提高了角果光合能力、优化了PNUE。因此,在实际生产中氮钾肥要合理配施,最大化个体光合潜能,进而提高群体生产力达到增产增效的目的。

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.

甘南高寒草甸球花蓼和鹅观草资源利用权衡与共存状态

为深入了解高寒草甸植物群落共存及多样性维持机制,2006年6月在2种施氮处理与施磷处理水平下,研究鹅观草(Roegneria kamoji)和球花蓼(Polygonumsphaerostachyum)的净光合速率、光合水分利用效率与光合氮素利用效率变化情况,调查其在水分梯度下的分布模式。结果表明,球花蓼具有较高的光合氮素利用效率,并对土壤水分的变化反应敏感;鹅观草具有较高的光合水分利用效率,并对土壤氮素水平的变化反应敏感。同时,鹅观草多出现在较干旱位置而球花蓼更多的出现在湿润位置。分析得出:球花蓼和鹅观草在资源利用方面存在权衡(trade-off)关系,这有助于它们共存于群落中;球花蓼与鹅观草共存状态受到土壤水分和氮素的影响,一旦土壤水分、氮素发生变化,其共存状态也会随之变化。

华山松、油松不同叶龄针叶光合特性对林窗式疏伐的响应

[目的]通过对比研究华山松和油松不同叶龄针叶形态、光合速率、叶绿素和叶氮含量对林窗式疏伐的响应,探讨林窗大小、叶龄和树种对林窗式疏伐后叶光合特性响应的影响。[方法]2008年在30年生华山松和油松混交人工林中,设置对照、小林窗(80 m2)和中林窗(110 m2)处理,2013年以对照样地内和林窗边缘华山松和油松为研究对象,测定其当年生、1年生和2年生叶比叶重(LMA)、单位叶面积叶绿素a(Chl a)、叶绿素b含量(Chl b)、氮含量(N)、最大净光合速率(Amax)、光合氮利用效率(PNUE)等指标。[结果]小林窗和中林窗疏伐对叶光合特性影响一致,均对当年生叶影响不显著,但显著改变了1年生和2年生叶绿素含量、N和PNUE,提高了其Amax。华山松叶LMA、叶绿素含量、N、Amax均低于油松,两树种多年生叶对林窗式疏伐的响应也明显不同:林窗边缘华山松1年生和2年生叶LMA和N与对照差异不显著,但叶绿素含量低于对照,PNUE和Amax显著高于对照;林窗边缘油松1年生和2年生叶LMA和PNUE与对照差异不显著,但N和Amax显著高于对照。[结论]80 110 m2林窗疏伐显著改变叶光合特性,提高其光合潜力;林窗疏伐影响1年生和2年生叶光合特性,对当年生叶影响不显著;华山松和油松对林窗式疏伐的响应特征存在差异。