长期定位施肥条件下黄土旱塬农田作物产量、水分利用效率的变化

以始于1979年的黄土旱塬黑垆土长期5种肥料试验为基础,研究了小麦、玉米一年一熟轮作条件下旱地作物产量及水分利用的变化。结果表明,无论气候年型如何,作物平均产量和水分利用效率大小依次为:有机无机肥结合(MNP)>秸秆还田与化肥配合(SNP)>单施化肥(NP)>单施农家肥(M)>单施化肥氮(N)>不施肥(CK);MNP和SNP施肥方式在旱地农业生产中具有显著的增产和提高水分利用效率的作用,2种施肥方式下小麦平均产量较CK增加189%和158%,水分利用效率提高193%和165%,玉米平均产量较CK增加125%和99%,水分利用效率提高121%和96%。随着试验年限的延长,化肥尤其是氮肥的增产效果受降水影响年际之间波动性很大,但无机氮磷结合农家肥、无机氮磷配合秸秆还田能有效减缓产量的波动,起到抗逆减灾和稳定产量的作用。有机无机肥结合(MNP)和秸秆还田与化肥配合(SNP)是实现旱地有限水资源高效利用和旱地农业可持续发展的施肥方式。

旱地马铃薯不同覆盖种植方式的土壤水热效应及其对产量的影响

在大田条件下,以不同沟垄覆盖种植方式为处理,通过测定土壤含水量、耕层土壤温度和产量等,计算马铃薯耗水量和水分利用效率,研究旱作条件下马铃薯不同覆盖种植方式的土壤水热效应及其对产量和水分利用效率的影响。结果表明,马铃薯采用高垄膜覆盖沟覆草垄播能有效增加马铃薯生育前期地温,苗期日均地温较传统平播（CK）增加了0.5℃~2.23℃,0~100 cm土壤贮水量提高52.8 mm。6月底至7月中旬的伏旱期间,高垄膜覆盖沟覆草垄播处理0~25 cm土层日均地温较全地膜覆盖处理降低3.6℃~6.9℃,较CK仅增加0.6℃~0.8℃;0~100 cm土层土壤贮水量较全膜覆盖处理增加6.2~8.3 mm,较CK增加27.3 mm。表明采用高垄膜覆盖沟覆草垄播种植,可改善伏旱期间的土壤水热状况,有利于马铃薯的生长发育,产量和水分利用效率较其它覆盖种植方式分别提高8.39%~58.38%和8.46%~67.97%。因此,高垄膜覆盖沟覆草垄播处理实现了水温对马铃薯生长的协同作用,能显著提高马铃薯对自然降水的利用效率和产量。

高大气CO2浓度下小麦旗叶光合能量利用对氮素和光强的响应

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO2浓度、2个光照强度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦叶片光合速率-胞间CO2浓度响应曲线和叶绿素荧光参数,来测算小麦叶片光化学速率、光合电子传递速率以及叶绿体磷酸丙糖利用效率(TPU)等参数,研究施氮量和光强对高大气CO2浓度下小麦旗叶光合能量传递与分配的影响,以阐明全球气候变化下植物光合能量分配对光合作用适应性下调的作用机制及其氮素调控。结果表明,大气CO2浓度升高后小麦叶片的光呼吸电子传递速率(J0)和Rubisco氧化速率(V0)显著下降;光合电子流的光化学传递速率(JC)、Rubisco羧化速率(VC)和TPU则明显升高,而且施氮后变化幅度加大;小麦叶片JC/JF(PSⅡ反应中心总电子流速率)和TPU/VC显著增加,经过PSⅡ反应中心的电子流更多地进入碳同化过程,表现较高的光合速率(Pn)。遮荫提高了叶片光化学速率和PSⅡ反应中心总电子流速率(JF),这一作用在低氮叶片尤为突出,但使得J0和V0明显升高,并显著降低JC/JF,所以Pn明显下降。正常光照条件下,增施氮素可提高小麦叶片的JF、JC、VC和TPU,并使高大气CO2浓度下J0和V0较正常大气CO2浓度处理显著降低,有效地提高了植物叶片对光能的利用效率;遮荫后高大气CO2浓度下小麦叶片JC、VC、TPU、JC/JF和TPU/VC显著高于正常大气CO2浓度处理,而且这一变化不受氮素水平的显著调节。因此,氮素在高大气CO2浓度下对小麦叶片光合能量利用的调节因光强而异,正常光照下可显著改善小麦叶片对光合能量的利用状况,而遮荫后这一作用减弱。

氮素对高大气CO_2浓度下小麦叶片光合功能的影响

为探讨高大气CO2浓度下植物光合作用适应现象的光合能量转化和分配的氮素响应及其对C3植物光合功能的影响,本试验对盆栽小麦进行2个大气CO2浓度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和叶绿素含量等指标,研究施氮对高大气CO2浓度下小麦叶片光合功能的影响。结果表明,大气CO2浓度升高后,低氮处理小麦叶片光合速率发生明显的适应性下调,光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)下降;但高氮叶片则无明显的光合作用适应现象发生。高大气CO2浓度下低氮叶片光化学速率、PSII线性电子传递速率(JF)、光合电子流的光化学传递速率(JC)、Rubisco羧化速率(VC)和TPU下降,并随生育时期推进其下降趋势更为明显,但高氮叶片的上述参数无显著变化;小麦叶片JC/JF、VC/JC和VO/VC随氮素水平和大气CO2浓度的变化无显著变化,表明施氮能提高光合机构对光合能量的传递速率,但对光合能量的分配方向无明显影响。施氮提高小麦叶片氮素和叶绿素含量,并且使高大气CO2浓度下光合氮素利用效率(NUE)明显增加。大气CO2浓度升高后,施氮增强光合机构的光合能量运转速率,同化力提高,无明显的光合作用适应现象;由于氮素水平与大气CO2浓度对小麦叶片的光合能量利用存在明显的交互作用,而且高大气CO2浓度下施氮使得小麦叶片NUE增加、正常大气CO2浓度下降低,证明高大气CO2浓度下施氮对光合作用具有直接的影响。

施氮和大气CO_2浓度升高对春小麦拔节期光合作用的影响

为明确高大气CO2浓度下小麦叶片光合作用的适应机制及氮素的调控作用,利用开顶式气室,通过盆栽试验,测定和分析了不同大气CO2浓度和施氮量下小麦拔节期叶片的光合参数、叶绿素含量等指标。结果表明,高大气CO2浓度(760μmol.mol-1)处理的小麦叶片的叶绿素含量、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均随着施氮水平的升高而升高,平均增幅分别为31.6%、69.6%和57.6%,而胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)随施氮水平的升高而呈先下降后上升的趋势。高大气CO2浓度下小麦叶片Pn、Ci和WUE显著高于正常CO2浓度(400μmol.mol-1)处理,平均增幅分别为36.8%、74.0%和102.7%。在400μmol.mol-1CO2浓度下测定时,与正常大气CO2浓度下生长的小麦相比,高大气CO2浓度下生长的小麦拔节期叶片Pn在高施氮水平(0.2 g N.kg-1土)下未发生下调,而在低、中施氮水平(0和0.1 g N.kg-1土)下叶片Pn明显降低。因此,高大气CO2浓度下施氮可显著提高小麦叶片的Pn和WUE,且充分供氮可使叶片不发生光合适应现象,这可能与较高的施氮水平提高了高大气CO2浓度下小麦叶片的叶绿素含量有关。

旱地不同覆盖沟垄种植方式对马铃薯土壤水分和产量的影响

马铃薯是西北黄土高原半干旱区的特色作物和主栽作物之一,如何提高其降水利用效率是发展该区域马铃薯产业的重点问题。在大田试验条件下,以不同的覆盖方式和沟垄种植方式为处理,测定马铃薯生育期的土壤水分含量及其分布和产量,计算耗水量和水分利用效率,研究西北黄土高原半干旱区旱地不同覆盖和种植方式对马铃薯产量和水分利用效率的影响。结果表明,马铃薯采用草-膜二元覆盖垄种技术,能够有效地积蓄自然降水,草-膜二元全地面覆盖保墒、垄沟有效地聚集和保持了土壤水分,尤其在伏旱阶段的块茎形成期,0-100cm土层的土壤含水量高于全膜覆盖处理。因此,高垄膜覆盖沟覆草垄播使得产量和水分利用效率较其它种植模式分别提高8.39%～58.38%和8.46%～67.97%,是一项适合于西北黄土高原旱作区马铃薯高产的栽培技术。

大气CO_2浓度增高和施氮量对抽穗期春小麦光合参数及水分利用效率的影响

在开顶式小型温室内模拟大气CO2浓度增高,并在N0,N100,N200计3个氮素水平〔施N量分别为纯N0、0.1、0.2 g/kg(土)〕下盆栽小麦,研究小麦光合作用和水分利用效率(WUE)对大气CO2升高的响应及其氮素调控机制。结果表明,760μmol/molCO2浓度×N素小麦叶片的净光合速率、叶片胞间CO2浓度、气孔限制值及叶片水分利用效率较对照呈明显上升趋势,叶片气孔导度显著降低,蒸腾速率则呈先降后升的趋势;在400μmol/molCO2浓度下,N0和N100处理的小麦光合速率明显下降,但N200处理较当前CO2浓度处理明显升高;气孔导度,胞间CO2浓度以及蒸腾速率呈现下降的趋势,小麦的气孔限制值Ls和WUE在N200条件下表现最高,较各个处理均达到极显著水平。两种大气CO2浓度下的小麦叶片光合速率和气孔导度均随氮素水平的升高而明显升高,胞间CO2浓度和蒸腾速率表现均不一致。因此,长期高CO2浓度使得小麦叶片WUE和Ls值显著升高,在低中氮处理下产生明显的光合下调现象,但在高氮处理下却不发生。

长期不同施肥方式对黄土高原旱地黑垆土土壤酶活性及其肥力的影响

以30 a（1979-2008）肥料长期定位试验为基础,分析探讨长期不同施肥方式对旱地黑垆土耕层（0-20 cm）土壤酶活性及其肥力的影响。结果表明：土壤脲酶活性M处理显著高于其他处理,MNP和SNP处理效果优于NP处理;土壤多酚氧化酶活性N和NP处理增加效果显著,M、MNP、SNP处理效果均不明显;土壤蛋白酶活性N处理效果最佳,显著高于其他处理;MNP、SNP处理能显著增加土壤有机质和全磷含量,有利于全氮含量的积累,表明有机-无机肥配施是旱地中低产田培肥土壤的有效措施。

高大气CO_2浓度下C3植物叶片水分利用效率升高的研究进展

大气CO2升高不仅造成一系列的气候变化反应,而且对植物的生理、生长等都有显著影响。本文对高大气CO2浓度下C3植物叶片的气孔密度、气孔导度以及植物的光合、蒸腾作用和水分利用效率影响的研究进展进行了论述,认为高大气CO2浓度下,植物叶片气孔密度明显降低,而气孔导度同样也下降了约30%左右。光合速率的增幅一般为50%-100%,不同植物蒸腾速率下降幅度表现极为不一致,约为10%-70%,水分利用效率则呈上升趋势,且氮肥处理充足下的WUE增加幅度比氮肥处理不充足的大。本文对它们之间的相互关系进行了分析,为培育高水分利用效率和节水作物品种提供理论依据。

高浓度CO2下氮素对小麦叶片干物质积累及碳氮关系的影响

高大气CO2浓度下植物叶片干物质积累、碳氮关系和糖含量的变化对光合作用的适应性下调有重要的反馈作用,通过研究不同施氮量对高大气CO2浓度下植物叶片干物质积累、叶氮浓度和糖含量的影响,可进一步明确氮素对植物光合作用适应性下调的调控机制。以不同大气CO2浓度和氮素水平为处理条件,测定盆栽小麦拔节期叶片鲜重、干重、含水量、还原糖、可溶性糖、全氮含量,研究了氮素对长期高大气CO2浓度(760μmol.mol-1)下小麦叶片的干物质积累、糖含量及碳氮含量的影响。结果表明,大气CO2浓度升高使小麦叶片的鲜重和干重增加,含水量下降。大气CO2浓度升高使N0处理的小麦叶片还原糖含量下降,而可溶性糖含量显著升高;施氮后小麦叶片还原糖含量无显著变化,但可溶性糖含量降低。高大气CO2浓度条件下小麦叶片全氮含量下降,C/N比增加,而增施氮素后C/N比显著下降。可溶性糖含量和C/N比的下降有利于减轻同化物质对光合作用的反馈抑制,提高大气CO2浓度增高条件下小麦叶片的Pn。

高CO_2浓度和遮荫对小麦叶片光能利用特性及产量构成因子的影响

CO2和光能是植物光合作用的动力和底物,它们的变化必然引起植物光合特性和生长的变化。研究大气CO2浓度和光强变化对植物光合生理的影响,有利于认识作物对全球生态变化的生理响应机制。试验以高大气CO2浓度和遮荫为处理手段,通过测定小麦(Triticum aestivum)旗叶的光合气体交换参数、光强光合速率响应曲线和产量构成因子,分析光强光能利用效率之间的关系,研究高大气CO2浓度(760μmol.mol 1)和遮荫对小麦叶片光合特性及产量构成因子的影响。结果表明,高大气CO2浓度下,小麦叶片的净光合速率(Pn)增加;同时最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)显著升高;遮荫处理使小麦叶片的Pnmax、LSP、LCP降低。正常光照下大气CO2浓度升高使小麦叶片呼吸速率(Rd)显著下降,遮荫后大气CO2浓度升高对Rd无显著影响。大气CO2浓度升高能显著提高小麦叶片表观量子效率(AQY),而遮荫对AQY的影响因大气CO2浓度而异,高大气CO2浓度下遮荫使AQY显著提高,正常大气CO2浓度下遮荫则使AQY明显下降。高大气CO2浓度下遮荫使小麦株高、穗长增加,而穗粒数、单株穗粒重、千粒重减小。受光合特性的变化和光强限制,高大气CO2浓度下遮荫使小麦叶片呼吸增强,导致Pn下降,不利于干物质积累和籽粒产量的形成。

半干旱区旱地不同覆盖方式对糜子耗水和产量的影响

为探讨半干旱区旱地不同覆盖方式对糜子耗水特征和产量的影响,测定了全膜覆土穴播(PMS)、全膜覆盖穴播(PM)和露地穴播(CK)3种不同处理的糜子发育动态、0—200cm土壤水分季节变化、糜子地上生物量动态、产量和耗水量。2a的试验结果表明,地膜覆盖后糜子营养生长期缩短,生殖生长时期延长,但全生育期缩短;PMS处理的糜子的生育期较CK缩短12～13d,较PM延长10～11d。地膜覆盖使糜子拔节前0—200cm土层的土壤含水量增加,随糜子生育进程的推进,3种处理的耗水量依次为:PM>PMS>CK。在抽穗前,PM的地上生物量最大,其次为PMS,CK最小;在收获期,PMS的生物量和籽粒产量均显著高于PM。PM和PMS的产量较CK分别在2009和2010年提高了83.53%和64.56%,115.51%和84.47%;与PM处理相比,PMS的糜子产量在2009年和2010年提高了17.42%,18.18%,但两个处理的土壤耗水量在2a均无显著差异。因此,通过覆盖降低棵间蒸发是提高旱地糜子产量和水分利用效率(WUE)的主要途径。通过覆盖方式的选择来调控糜子的发育进程和耗水过程,对提高糜子产量和WUE也有重要意义。

施肥和水分调亏对冬小麦生长和产量的影响

通过盆栽试验对不同施肥处理条件下冬小麦水分调亏效应进行了研究。设置3个施肥处理:不施肥(F0)、施复合肥(F1)和复合肥+有机肥配施(F2);2个水分处理:充分供水(W:75%FC)和水分调亏(D:50%FC～55%FC)。研究表明,在孕穗期,相同施肥条件下,调亏处理冬小麦的叶面积、株高和叶绿素均显著小于未调亏处理。到花期时,各水分调亏处理的叶绿素量与未调亏没有显著差别。F2处理的水分调亏小麦的叶面积和株高与未调亏小麦没有显著差别;F0和F1处理的水分调亏小麦的叶面积和株高均显著小于相应未调亏处理小麦。在拔节期,F0处理的水分调亏小麦的光合速率显著低于未调亏处理;F1和F2处理的水分调亏小麦的光合速率与未调亏处理没有显著差异。但复水后,到抽穗期,F2处理的水分调亏小麦的光合速率显著高于未调亏处理,表现超补偿效应。但F0和F1处理的水分调亏小麦的光合速率和未调亏小麦相比没有显著区别。抽穗后在充分供水条件下,F0和F1处理的小麦,返青-拔节期水分调亏对产量有显著负效应。F2的调亏处理小麦的产量没有受到影响;在干旱条件下,F0和F1处理的小麦,返青-拔节期水分调亏对产量没有影响,但F2处理的水分调亏小麦的产量显著高于未调亏处理的小麦。在相同施肥条件下,水分调亏处理小麦的稳产性均高于未调亏处理小麦。在各调亏处理中,F2处理小麦的稳产性最高,F1处理小麦次之,F0处理小麦的稳产性最低。

高大气CO_2浓度下氮素对小麦叶片光合能量分配的调节

探讨了施氮量对高大气CO2浓度下小麦功能叶光合能量传递与分配的影响,进而明确氮素对小麦叶片光合作用适应性下调的能量分配调节作用。采用开顶式气室盆栽法,通过测定小麦拔节期和抽穗期不同大气CO2浓度和施氮水平下的叶氮浓度、光合速率-胞间CO2浓度(Pn-Ci)响应曲线和荧光动力学参数,测算光合电子传递速率和分配去向。与在正常CO2浓度(400μmol mol-1)条件下相比,在高大气CO2浓度(760μmol mol-1)下,小麦叶氮浓度显著下降,N200处理(200mg kg-1)叶片抽穗期叶氮浓度的下降幅度较拔节期高335.7%。N200处理较N0处理(0mg kg-1)提高小麦叶片光适应下PSⅡ反应中心最大量子产额(Fv′/Fm′)、光化学效率(ΦPSⅡ)和开放比例(qP),降低非光化学猝灭系数(NPQ)。高大气CO2浓度下,小麦叶片光化学反应的非环式光合电子传递速率(Jc)和Rubisco羧化速率(Vc)显著升高,而光呼吸的非环式光合电子传递速率(Jo)和Rubisco氧化速率(Vo)明显降低;施氮使Jc、Jo、Vc和Vo值均呈上升趋势,而且Jc和Vc达到显著差异。高大气CO2浓度下Jo/Jc和Vo/Vc显著降低,施氮后小麦拔节期叶片Jo/Jc和Vo/Vc降低,但抽穗期Jo/Jc升高而Vo/Vc无明显变化。叶氮浓度与小麦叶片Jc、Jo和Vo均呈显著线性正相关,而且高大气CO2浓度下小麦叶片Jc、Jo和Vo对氮浓度的敏感性降低。高大气CO2浓度下,小麦叶片PSⅡ反应中心开放比例增加,非光化学耗能降低,更多的光合电子进入光化学过程;施氮后使小麦叶氮浓度增加,提高光合能力,改变了能量分配,这是高氮条件下光合作用适应性下调被缓解的一个关键因素。

施肥对冬小麦的水分调亏灌溉效应的影响

为了研究冬小麦在不同施肥条件下的调亏灌溉效应,通过小区试验设置了不施肥(F0)、单施复合肥(F1)和复合肥+有机肥配施(F2)三种施肥处理,并在返青-拔节期对冬小麦进行了适当的水分亏缺处理。结果表明,与F0和F1处理相比,F2处理的小麦,在水分亏缺期间光合速率没有受到显著影响,但复水后光合速率表现超补偿效应。到花期时,F2处理的调亏灌溉下小麦的叶面积、株高、每茎干质量和成穗数与未调亏灌溉时没有显著差别。抽穗后,在充分供水条件下,返青-拔节期水分亏缺对F2处理小麦的产量没有显著影响,但对F0和F1处理小麦的产量有显著负效应;在自然干旱条件下,水分亏缺对F2处理小麦的产量有显著的正效应。F2处理下,小麦的稳产性显著高于F0和F1处理。可见,在3种施肥处理条件下,复合肥与有机肥配施处理时冬小麦的调亏灌溉效应最好。

施氮和大气CO_2浓度升高对小麦旗叶光合电子传递和分配的影响

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO2浓度(正常:400μmol.mol-1;高:760μmol.mol-1)、2个氮素水平(0和200 mg.kg-1土)的组合处理,通过测定小麦抽穗期旗叶氮素和叶绿素浓度、光合速率(Pn)-胞间CO2浓度(Ci)响应曲线及荧光动力学参数,来测算小麦叶片光合电子传递速率等,研究了高大气CO2浓度下施氮对小麦旗叶光合能量分配的影响.结果表明:与正常大气CO2浓度相比,高大气CO2浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,高氮处理的小麦叶片叶绿素a/b升高.施氮后小麦叶片PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ反应中心最大量子产额(Fv'/Fm')、PSⅡ反应中心的开放比例(qP)和PSⅡ反应中心实际光化学效率(ΦPSⅡ)在大气CO2浓度升高后无明显变化,虽然叶片非光化学猝灭系数(NPQ)显著降低,但PSⅡ总电子传递速率(JF)无明显增加;不施氮处理的Fv'/Fm'、ΦPSⅡ和NPQ在高大气CO2浓度下显著降低,尽管Fv/Fm和qP无明显变化,JF仍显著下降.施氮后小麦叶片JF增加,参与光化学反应的非环式电子流传递速率(JC)明显升高.大气CO2浓度升高使参与光呼吸的非环式电子流传递速率(J0)、Rubisco氧化速率(V0)、光合电子的光呼吸/光化学传递速率比(J0/JC)和Rubisco氧化/羧化比(V0/VC)降低,但使JC和Rubisco羧化速率(VC)增加.因此,高大气CO2浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,而增施氮素使通过PSⅡ反应中心的电子流速率显著增加,促进了光合电子流向光化学方向的传递,使更多的电子进入Rubisco羧化过程,Pn显著升高.

长期施肥对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

以长期定位试验为研究对象,分析了长期施肥对土壤不同层次活性碳的影响,并计算了各处理的碳库指数和碳库管理指数。结果表明,土壤活性碳均随土层的增加而减少0,～7.5 cm土层的活性有机碳平均比7.5～15 cm、15～30 cm、30～50 cm高出6.6%、23.4%、57.1%。施肥均可以提高土壤活性有机碳和碳库指数。单施有机肥培肥土壤和有机肥、化肥的配合施肥对提高土壤中活性有机碳的作用较单纯施用化肥更为显著。施肥除了绿+N、秸+N、农+绿+N处理的碳库管理指数降低外,其它各处理的碳库管理指数均有所增加。农业生产中必须重视有机肥的合理施用,使土壤碳库处于良性状态,最终才有可能维持土壤的可持续性利用。

氮素对高大气CO_2浓度下小麦叶片光合作用的影响

通过测定小麦拔节期叶片的光合气体交换参数和光强-光合速率(Pn)响应曲线,研究了氮素对长期高大气CO2浓度(760μmol.mol-1)下小麦叶片光合作用的影响.结果表明:在长期高大气CO2浓度下,增施氮肥能提高小麦叶片Pn、蒸腾速率(Tr)和瞬时水分利用效率(WUEi);与正常大气CO2浓度相比,高大气CO2浓度下小麦叶片的Pn和WUEi增加,气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)降低.随光合有效辐射的增强,高大气CO2浓度下小麦叶片的Pn和WUEi均高于正常大气CO2浓度处理,Gs则较低,而Ci和Tr无显著变化.高氮水平下小麦叶片Gs与Pn、Tr、WUEi呈线性正相关,Gs与Ci在正常大气CO2浓度下呈线性负相关,但高大气CO2浓度下二者无相关性;低氮水平下小麦叶片的Gs与Pn、WUEi无相关性,而与Ci和Tr呈线性正相关,表明高大气CO2浓度下低氮水平的小麦叶片Pn由非气孔因素限制.

高大气CO2浓度下氮素对小麦叶片光能利用的影响

关于氮素对高大气CO2浓度下C3植物光合作用适应现象的调节机理已有较为深入的研究,但对其光合作用适应现象的光合能量转化和分配机制缺乏系统分析。该文以大气CO2浓度和施氮量为处理手段,通过测定小麦(Triticum aestivum)抽穗期叶片的光合作用-胞间CO2浓度响应曲线以及荧光动力学参数来测算光合电子传递速率和分配去向,研究了长期高大气CO2浓度下小麦叶片光合电子传递和分配对施氮量的响应。结果表明,与正常大气CO2浓度处理相比,高大气CO2浓度下小麦叶片较多的激发能以热量的形式耗散,增施氮素可使更多的激发能向光化学反应方向的分配,降低光合能量的热耗散速率;大气CO2浓度升高后小麦叶片光化学淬灭系数无明显变化,高氮叶片的非光化学猝灭降低而低氮叶片明显升高,施氮促进PSII反应中心的开放比例,降低光能的热耗散;高大气CO2浓度下高氮叶片通过PSII反应中心的光合电子传递速率(JF)较高,而且参与光呼吸的非环式电子流速率(J0)显著降低,较正常大气CO2浓度处理的高氮叶片下降了88.40%,光合速率增加46.47%;高大气CO2浓度下小麦叶片JF-J0升高而J0/JF显著下降,光呼吸耗能被抑制,更多的光合电子分配至光合还原过程。因此,大气CO2浓度增高条件下,小麦叶片激发能的热耗散速率增加,但增施氮素后小麦叶片PSII反应中心开放比例提高,光化学速率增加,进入PSII反应中心的电子流速率明显升高,光呼吸作用被抑制,光合电子较多地进入光化学过程,这可能是高氮条件下光合作用适应性下调被缓解的一个原因。