爬山虎叶片的光合生理特征对光合有效辐射与CO2浓度的响应研究

为了研究爬山虎的光合生理特征对光合有效辐射及CO2浓度的响应规律,以西南林业大学校园内的爬山虎为研究对象,采用LI-6400便携式光合作用系统,原位测定了爬山虎叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)对光合有效辐射(PAR)与胞间CO2浓度(Ci)的响应数值,并拟合计算了响应曲线的关键光合参数。结果表明,Pn在较低水平的PAR或Ci范围呈线性上升趋势,随后缓慢升至最大值,达到饱和点后又有轻微下降。Gs和Tr对于PAR或Ci的响应趋势均近似一致。WUE对PAR和Ci的响应也表现为起初快速升高,很快达到最大值后呈现不同程度的下降。爬山虎的表观量子效率(AQY)较高、光补偿点(LCP)较低、且光饱和点(LSP)较高,说明其对弱光和强光均有较强的利用能力,表现出较大的光合生理适应范围。爬山虎的表观羧化效率(ACE)、最大电子传递速率(Jmax)、最大羧化效率(Vcmax)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶含量(Rubisco)较高,表明其对不同浓度CO2的光合羧化能力均较强。分别建立了爬山虎光合生理光响应(Pn/PAR、Gs/PAR、Tr/PAR、WUE/PAR)、CO2响应(Pn/Ci、Gs/Ci、Tr/Ci、WUE/Ci)曲线的拟合方程。研究结果对更好地发挥爬山虎的生理生态效益具有一定的参考价值。

玉米、花生及其间作茬口与施磷对冬小麦光合特性及产量的影响机制

该试验在玉米单作茬口、玉米-花生间作茬口(间作茬口)、花生单作茬口共3种茬口,以及0 kg P_2O_5·hm^(-2)(P_0)和180 kg P_2O_5·hm^(-2)(P_1) 2个磷水平下,研究了间作茬口与施磷对冬小麦分蘖、叶面积指数(LAI)、干物质积累、光合特性及产量的影响机制,为玉米花生间作与小麦-玉米复种轮作提供理论依据。结果表明:(1)间作茬口较玉米茬口显著提高了冬小麦有效分蘖数、LAI、净光合速率和干物质积累量,并提高了冬小麦旗叶的SPAD值、CO_2饱和点、光饱和点及最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)、最大羧化速率(V_(cmax))、最大RUBP再生的电子传递速率(J_(max))和最大磷酸丙糖利用速率(V_(TPU)),且CE、V_(cmax)、V_(TPU)的增幅均达到显著水平(P<0.05),有效改善了冬小麦产量构成,显著提高籽粒产量(P<0.05)。(2)间作茬口较花生茬口提高了冬小麦乳熟期的P_(nmax)、AQY、CE,增加了穗粒数和粒重,提高了产量。(3)与不施磷相比,施磷180 kg P_2O_5·hm^(-2)显著促进间作茬口冬小麦生长,显著提高冬小麦旗叶的SPAD值、P_(nmax)、AQY、CE、V_(cmax)、J_(max)、V_(TPU)和籽粒产量(P<0.05)。研究发现,间作茬口较玉米茬口能有效增强冬小麦旗叶表观量子效率和CO_2羧化能力,显著提高小麦花后光合能力,促进冬小麦生长,从而增加穗粒数、粒重和籽粒产量,且间作茬口结合施磷180 kg P_2O_5·hm^(-2)效果更好。

玉米花生间作改善花生铁营养提高其光合特性的机理

【目的】研究玉米花生间作改善花生铁营养后对花生功能叶片光能吸收、转化、电子传递和CO2固定的影响,揭示玉米花生间作改善花生光合性能的机理。【方法】试验在河南科技大学试验农场进行,采用两因素两水平完全随机设计,两个种植模式包括玉米花生间作(2行玉米间作4行花生)和花生单作,两个磷肥施用水平为:不施磷(P0)和施P2O5 180 kg/hm2 (P1)。单作花生于新叶完全展开时(7月14日)出现黄化,8月2日严重黄化,间作花生未出现黄花。测定了黄化和正常花生功能叶片光合作用强度对光照和CO2浓度的响应,并分析了相关参数,运用JIP-test建立了叶绿素荧光诱导动力学曲线并计算了相关参数。【结果】与单作缺铁花生相比,间作花生功能叶单位面积光能的吸收(ABS/CSo)、捕获(TRo/CSo)和电子传递(ETo/CSo)、PS I受体侧电子还原的能量(REo/CSo)和单位面积反应中心数目(RC/CSm)明显提高,光合电子传递链电子传递能力明显增强,PSⅡ最大光化学效率(ΨPo)、捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA–下游电子受体的概率(Ψo)、用于电子传递的量子产额(ΨEo)、电子从还原系统传递到PS I电子受体侧的效率(δR)、PS I末端受体还原的量子产额(ΨRo)均显著提高,增幅依次为36.7%~39.6%、79.6%~92.2%、151%~163%、16.3%~20.0%和177%~215%;PS I光化学活性(ΔI/Io)及PS I与PSⅡ之间的协调性(ΦPSⅠ/PSⅡ)也显著增强;间作花生功能叶SPAD值、光饱和时净光合速率(LSPn)、光饱和点(LSP)、羧化效率(CE)、CO2饱和时净光合速率(Amax)、Rubisco最大羧化速率(Vc, max)、最大电子传递速率(Jmax)和磷酸丙糖利用率(TPU)显著提高。施磷能显著提高间作花生功能叶SPAD值、ΨPo、Ψo、ΨEo、δR、ΨRo、铁含量、净光合速率和生物量(P <0.05),却了加剧单作花生的缺铁症状,显著降低其功能叶SPAD值、ΨPo、Ψo、ΨEo、δR和ΨRo、铁含量、净光合速率和生物量(P <0.05)。与单作正常花生相比,间作降低了花生功能叶ABS/CSo、TRo/CSo、ETo/CSo、LSPn和单株干物质量,却显著提高了功能叶ΨEo。【结论】玉米花生间作显著改善了花生铁营养,因而促进了花生功能叶PSⅡ对光能的吸收、转化和电子传递,提高PS I光化学活性、PSⅡ与PS I的协调性和电子传递链稳定性,还显著提高暗反应CO2羧化固定能力,从而提高净光合速率和生物量。施磷加剧单作花生缺铁症状,降低其光化学效率、暗反应能力、净光合速率和生物量,却能增强间作种间作用,提高间作花生光能吸收转化能力和CO2固定能力。

玉米和花生同垄间作对作物光合特性和间作优势的影响

为了明确玉米和花生同垄间作提高间作优势的光合机理,采用大田随机区组试验,以玉米和花生平作间作(FIC)为对照,分别在0(P0)和180 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)(P180)两个磷水平下,分析了玉米和花生同垄间作(RIC)与玉米和花生沟垄间作(GIC)对作物叶面积指数(LAI)、SPAD值、CO_(2)羧化能力、光系统间协调性和间作产量优势的影响。结果表明:与FIC和GIC相比,RIC显著提高了间作玉米吐丝期SPAD值及吐丝期、乳熟期功能叶的表观量子效率(AQY)、最大电子传递速率(Jmax)、最大羧化效率(V_(c,max))、CO_(2)饱和时的净光合速率(A_(max))和光系统间协调性(Φ_(PSⅠ/PSⅡ)),降低了乳熟期功能叶K相可变荧光Fk占F_(j)-F_(o)振幅的比例(Wk)和J相可变荧光F_(j)占F_(p)-F_(o)振幅的比例(V_(j)),各指标在FIC与GIC间差异不显著。与FIC相比,RIC和GIC能够提高间作花生生育后期LAI和结荚期SPAD值,显著提高了V_(c,max)、A_(max)和Φ_(PSⅠ/PSⅡ),降低荚果膨大期功能叶Wk和V_(j)值,各指标在RIC与GIC间差异不显著。RIC的土地当量比和间作产量优势均高于FIC和GIC;施磷能进一步促进间作玉米、花生功能叶的V_(c,max)、Jmax、A_(max)和Φ_(PSⅠ/PSⅡ),提高间作产量优势。表明同垄间作可通过改善间作玉米、花生功能叶的光合电子传递及光系统间协调性,增强CO_(2)羧化固定能力,提高光合速率,进而增加作物产量和间作优势。