臭氧和氮肥交互对小麦干物质生产、N、P、K含量及累积量的影响

利用中日合作建立的亚洲首个稻麦轮作开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台,选取小麦品种(Tritcium aestivum)扬麦16为试材,研究了不同臭氧和氮肥水平下,小麦不同部位干物质量以及N、P、K质量分数的变化。结果表明,臭氧胁迫下,常氮水平小麦根、叶和穗干物质量以及根冠比与对照相比均显著降低,降幅分别为37.4%、17.4%、12.8%、29.8%,而增施氮肥后,小麦根叶穗及根冠比与常氮下相比均显著增加,增幅分别为60.5%、23.2%、10.7%、43.6%;常氮条件下,臭氧浓度升高明显降低N、P、K累积量及成熟期叶中N、P、K质量分数,降幅分别为10.93%、11.65%、7.64%、23.87%、14.81%、14.9%,而成熟期穗中N、P、K质量分数明显增加,增幅分别为6.15%、10.34%、13.12%,增施氮肥后,N、P、K累积量及小麦叶中N质量分数与常氮相比明显增加,增幅分别为15.58%、11.91%、9.00%、10.74%,叶中P、K质量分数也有所增加但增幅很小,而增施氮肥对其他部位的N、P、K质量分数影响不大。臭氧和氮肥对茎部干质量及N、P、K质量分数影响均不明显。总之,增施氮肥对小麦在臭氧胁迫下的生物量累积和养分累积有一定的缓解作用。

开放式臭氧浓度升高对2个冬小麦品种光合损伤的研究

在开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台上,观测了高浓度臭氧(正常大气臭氧浓度的基础上增加50%)对2个冬小麦(TritciumaestivumL.)品种(烟农19和扬麦16)在灌浆期内功能叶片光合损伤的情况.观测显示,整个灌浆期内2个小麦品种有关参数响应的趋势表现一致:净光合速率(Pn)逐渐下降,在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16降幅分别达到56.21%和21.82%.②荧光动力学参数Fv/Fm(最大光化学量子产量)、qp(光化学淬灭系数)、Φexc(PSⅡ有效光化学量子产量)、ΦPSⅡ(PSⅡ实际光化学量子产量)呈下降趋势,NPQ(非光化学淬灭系数)逐渐上升;在能量分配方面,吸收的光能在PSⅡ天线色素的耗散部分(%D)升高、用于PSⅡ光化学反应的部分(%P)降低,而不属于前两者的其它消耗部分(%X)变化不明显.在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16的ΦPSⅡ分别下降24.42%和9.97%.③光合色素参数Chla/Chlb(叶绿素a/叶绿素b)比值上升,而Chlt/Car(叶绿素/叶黄素)的比值下降.④叶绿体内依赖Mg2+、Ca2+的ATPase(ATP酶)活性和ATP含量均增加.上述参数随臭氧处理时间延长,变化幅度和品种间的差异趋于显著,当臭氧处理35d时,变幅最大,且烟农19变幅显著大于扬麦16.结果表明,在臭氧浓度升高环境下,作物通过增加热耗散、改变色素含量和结构、提高ATPase活性等进行防御和损伤修复.随着处理时间的增加,臭氧对冬小麦的光合损伤具有累积效应,且2个品种表现出较大的差异性.

施氮肥缓解臭氧对小麦光合作用和产量的影响

以小麦(Triticum aestivum)品种‘扬麦16’为试材,利用开放式空气臭氧(O3)浓度升高平台,研究了增施氮(N)肥对O3对小麦光合作用和产量影响的缓解作用。结果表明,O3胁迫下灌浆期小麦的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、类胡萝卜素(Car)、总叶绿素含量(Chlt)和可溶性蛋白的含量显著降低,降幅分别为28.95%、31.79%、23.17%、58.89%、68.64%、22.89%、60.31%和32.00%;胞间CO2浓度(Ci)变化很小;成熟期生物量和收获时产量也明显下降,降幅分别为12.23%和12.63%;而增施N肥可以增加小麦灌浆期的Pn、Chla、Chlb、可溶性蛋白的含量,进而增加小麦生物量和产量,增幅分别为25.66%、83.05%、121.57%、30.33%、14.94%和10.67%,而对Ci、Gs、Tr、Car含量无明显影响。O3和N肥对小麦叶片的Pn、Chlt及可溶性蛋白含量有明显的交互作用。因此,在大气O3浓度升高条件下增施N肥对小麦O3损伤有一定的缓解作用。