不同氮处理下CO2升高对小麦生育生理及产量品质影响研究

论文摘要

通过开顶式气室控制大气CO2浓度,做出两种氮素处理水平。对小麦的生长发育、生理特性及产量品质等进行实验测定,研究了在不同的氮素处理水平下大气CO2浓度升高对小麦的株高、叶面积、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度、产量及产量构成因素、叶绿素含量、矿质元素及氨基酸含量的影响,并探讨了在高氮和低氮处理大气CO2浓度增长状况下小麦生长发育、生理特性和产量品质的变化趋势。结果表明,低氮处理水平下与对照CO2浓度(350μmol·mol-1)相比,大气CO2浓度为550μmol·mol-1和750μmol·mol-1时,小麦的平均株高分别增加了5.6cm和11.7cm,高氮处理水平下小麦的平均株高也呈现出增加的趋势。相对于低氮处理小麦的平均株高增加了0.65cm-2.45cm。在小麦进入营养生长后期,叶面积正值快速增长期。小麦在大气CO2浓度增高的条件下相对于对照增加幅度平均分别为:7.33%和27.48%。而高氮处理相对于低氮处理水平下,小麦的叶面积也呈现增加的趋势。大气CO2浓度增加促进了小麦净光合速率、水分利用效率的提高,而蒸腾速率和气孔导度随着CO2浓度提高而降低,与对照(350μmol·mol-1)相比,低氮条件两种高CO2浓度处理下,净光合速率分别增加2.02%、16.68%;水分利用效率分别增加9.84%、24.16%,蒸腾速率分别降低7.33%、15.01%,气孔导度分别降低14.09和24.29%。高氮处理水平CO2升高条件下净光合速率分别增加2.5996、18.96%;水分利用效率分别增加9.2696、25.33%,蒸腾速率分别降低7.42%、16.21%。气孔导度分别下降10.92%和21.97%。叶片净光合速率相对于对照区提高幅度存在差异,拔节期提高幅度最大,但是也可以看出高氮的净光合速率较低氮高,这说明了提高CO2浓度可加速小麦的净光合速率,,可以使在同一时间内积累更多的光合物质,有利于植株的增高变大,更有利于进一步提高产量。在低CO2浓度处理下,小麦净光合速率的日变化出现了光合午休现象,当CO2浓度达到750μmol·mol-1时,光合午休现象消失。低氮处理水平下光合速率的日变化呈双峰曲线,高氮处理水平下则呈单峰曲线。两种氮素处理水平下大气CO2浓度升高情景下,叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素总量均有增加。大气CO2浓度上升有利于小麦单株产量的提高,与背景CO2浓度(350μmol·mol-1)相比,两种高CO2浓度处理水平下,单株产量分别提高8.80%、18.51%。高氮处理水平下小麦的单株产量高于低氮处理水平。CO2浓度增加对小麦产量构成因子的贡献,最显著的是每穗小穗数的提高,千粒重其次,穗粒数最小。随大气CO2含量的增加,小麦籽粒中磷、钾、铁、铜、钠和钼的含量有降低趋势,其中磷、铁、钾元素含量降幅较大,与对照相比,CO2含量为550和750μmol·mol-1时,磷含量降低8.9%和11.8%,铁含量降低7.5%和10.8%,钾含量降低2.5%和7.7%,铜、钠、钼含量下降幅度相对较小。钙元素含量随大气CO2含量增加无明显变化趋势。另一方面,在大气CO2含量增加情况下,小麦籽粒中镁、锌、锰、硒、碘含量呈增长趋势,其中锌和硒含量提高幅度较大,高氮处理比低氮处理的矿质营养元素含量有所增高。小麦蛋白质的含量与大气CO2浓度的变化不呈正相关。大气CO2浓度升高也使小麦氨基酸含量以及氨基酸组分发生了改变,天门冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、精氨酸和脯氨酸10种氨基酸含量随大气CO2增加而下降,而苏氨酸、丝氨酸无明显变化;丙氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸和组氨酸含量增加,增加幅度较大的是蛋氨酸和半胱氨酸。小麦籽粒必需氨基酸与氨基酸总量的比值随大气CO2含量的升高而有增加的趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 2浓度增加对植物光合作用的影响'>1.1 CO₂浓度增加对植物光合作用的影响
• 2浓度增加对植物呼吸作用的影响'>1.2 CO₂浓度增加对植物呼吸作用的影响
• 2浓度增加对植物气孔导度和气孔密度的影响'>1.3 CO₂浓度增加对植物气孔导度和气孔密度的影响
• 2浓度增加对植物蒸腾作用和水分利用效率的影响'>1.4 CO₂浓度增加对植物蒸腾作用和水分利用效率的影响
• 2浓度增加对植物生长和产量的影响'>1.5 CO₂浓度增加对植物生长和产量的影响
• 2浓度增加对植物化学成分的影响'>1.6 CO₂浓度增加对植物化学成分的影响
• 2 引言
• 3 实验设计及安排
• 3.1 实验材料与方法
• 3.2 测定项目及方法
• 3.2.1 小麦生长过程有关参数的测定
• 3.2.2 小麦光合参数的测定
• 3.2.3 小麦产量及品质等有关参数的测定
• 3.2.4 土壤养分的测定
• 4 结果与分析
• 2升高对小麦生长状况的影响'>4.1 不同氮素处理水平下CO₂升高对小麦生长状况的影响
• 2升高对小麦株高的影响'>4.1.1 两种氮肥处理水平下CO₂升高对小麦株高的影响
• 2升高对小麦叶面积的影响'>4.1.2 两种氮肥处理水平下CO₂升高对小麦叶面积的影响
• 2浓度升高对小麦生理特性的影响'>4.2 高氮和低氮处理水平下大气CO₂浓度升高对小麦生理特性的影响
• 2升高对小麦的不同生育阶段净光合速率的影响'>4.2.1 两种氮肥处理水平下CO₂升高对小麦的不同生育阶段净光合速率的影响
• 2浓度处理下小麦净光合速率的日变化'>4.2.2 不同CO₂浓度处理下小麦净光合速率的日变化
• 2升高小麦不同生育阶段的蒸腾速率的影响'>4.2.3 两种氮肥处理水平下CO₂升高小麦不同生育阶段的蒸腾速率的影响
• 2升高小麦蒸腾速率的日变化'>4.2.4 两种氮肥处理水平下CO₂升高小麦蒸腾速率的日变化
• 2升高小麦气孔导度的变化'>4.2.5 两种氮肥处理水平下不同生育期CO₂升高小麦气孔导度的变化
• 2升高小麦开花期的气孔导度的日变化'>4.2.6 两种氮肥处理水平下CO₂升高小麦开花期的气孔导度的日变化
• 2浓度升高对小麦不同时期的水分利用的影响'>4.2.7 两种氮素处理水平下大气CO₂浓度升高对小麦不同时期的水分利用的影响
• 2浓度升高小麦的水分利用效率日变化'>4.2.8 两种氮素处理水平下大气CO₂浓度升高小麦的水分利用效率日变化
• 2升高对小麦叶片叶绿素和类胡萝卜素含量的影响'>4.2.9 两种氮肥处理水平下CO₂升高对小麦叶片叶绿素和类胡萝卜素含量的影响
• 2浓度升高和氮素处理对小麦产量及品质的影响'>4.3 CO₂浓度升高和氮素处理对小麦产量及品质的影响
• 2升高对小麦的产量及产量构成因素的影响'>4.3.1 两种氮素处理水平下CO₂升高对小麦的产量及产量构成因素的影响
• 2浓度升高对小麦籽粒主要营养元素含量的影晌'>4.3.2 两种氮肥处理下CO₂浓度升高对小麦籽粒主要营养元素含量的影晌
• 2浓度升高对小麦籽粒蛋白质含量及氨基酸组成的影响'>4.3.3 两种氮肥处理下CO₂浓度升高对小麦籽粒蛋白质含量及氨基酸组成的影响
• 5 结论
• 6 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介