【目的】阐明ＣＯ＿２浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理和产量的影响，为客观评估气候变化背景下冬小麦生产潜力提供理论依据。【方法】２０１１—２０１４年利用开放式ＣＯ＿２富集系统（ＦＡＣＥ）平台，采用盆栽方法，研究冬小麦＂中麦１７５＂在不同ＣＯ＿２浓度及高低氮肥水平下（高浓度ＣＯ＿２ ５５０ ｍｇ·Ｌ～（－１）和大气浓度３９０ ｍｇ·Ｌ～（－１）；高氮Ｎ１，０．１６ ｇ·ｋｇ～（－１）和低氮Ｎ０，０ ｇ·ｋｇ～（－１））的生育进程、光合特征及产量变化。ＣＯ＿２富集处理于每年返青－成熟期间进行，通气时间为每日６：３０－１８：３０，夜间不通气。ＣＯ＿２浓度通过计算机程序控制，并根据具体风向和风速控制释放管．．．

利用开顶式气室(OTC)组成的CO_2浓度自动调控平台,以冬小麦为试验材料,设置CK(对照,环境大气CO_2浓度)、T_1(CO_2浓度比CK增加40μmol/mol)和T_2(CO_2浓度比CK增加200μmol/mol)3个CO_2浓度水平;在每个OTC内设置不施氮(N_0,0 kgN/hm~2)、中氮(N_1,220 kgN/hm~2)和高氮(N_2,400 kgN/hm~2)3个氮肥处理水平,分析冬小麦光合作用、生物量和产量结构变化,探讨CO_2浓度升高和施氮水平对冬小麦光合与生长的影响。结果表明,在较低光强(PAR≤200μmol/(m~2·s))和CO_2浓度(C_i≤300μmol/mol)水平下,各处理的净光合速率(P_n)值均呈直线上升,随后趋于平缓。与CK相比,T_2处理下P_n增加了19.93%(P=0.013),但对最大净光合速率(P_(nmax))、暗呼吸速率(R_(day))、光呼吸速率(R_p)等无显著影响。在拔节—开花期,不同CO_2浓度处理下N_1、N_2与N_0相比显著增加了株高、叶片和茎鞘干重;在抽穗—开花期,T_2N_1与CKN_1相比显著增加了茎鞘干重,增幅为37.4%(P=0.035)。与T_1N_0相比,T_1N_1、T_1N_2显著增加了籽粒数,增幅分别为29.69%(P=0.006)和42.27%(P=0.001);与T_2N_0相比,T_2N_1、T_2N_2显著增加了籽粒数,增幅分别为16.66%(P=0.011)和19.19%(P=0.005)。与T_2N_0相比,T_2N_1、T_2N_2显著增加了千粒重,增幅分别为7.79%(P=0.004)和6.23%(P=0.015)。T_1N_2与CKN_2相比显著增加了小麦经济系数,增幅为3.70%(P=0.025)。研究表明,CO_2浓度升高显著增加了冬小麦光响应曲线的P_n;CO_2浓度升高与施氮处理促进了冬小麦干物质的积累,其中施氮对生长前期物质积累的促进作用相对更大;CO_2浓度升高与施氮处理主要通过增加籽粒数和千粒重共同影响小麦产量结构,其中T_1N_2处理对籽粒数的促进作用最大。

利用FACE(Free air CO2enrichment)试验平台,选取北方主栽品种松粳9号和稻花香2号为试材,研究CO2浓度增高(600μmol/mol)对不同水稻品种籽粒灌浆特性的影响。在FACE条件下,松粳9号的籽粒最大灌浆速率增幅为18.0%,平均灌浆速率增幅为17.6%,灌浆前期延长0.88 d,灌浆中期和后期缩短了2.04,1.44 d,总灌浆时间缩短2.60 d。稻花香2号经过FACE处理后到达最大灌浆速率的时间比对照晚4.27 d,并且最大灌浆速率低于对照6.8%,平均灌浆速率低于对照7.7%,灌浆前期比对照延长2.45 d,中期延长3.63 d,后期延长2.56 d。千粒质...

【目的】探讨大气CO_2浓度升高与增温影响下北方冬小麦叶片光合特征、碳氮代谢物、生物量和产量形成的调节适应规律,为未来气候变化下小麦生产提供理论依据。【方法】以冬小麦品种"中科2011"为材料,利用封闭式人工气候室,设置对照CK(CO_2浓度和气温与大田一致)、EC(CO_2浓度为大田浓度+200μmol·mol~(-1),气温与大田相同)、ET(CO_2浓度与大田一致,气温为大田温度+2℃)、ECT(CO_2浓度为大田浓度+200μmol·mol~(-1),气温为大田温度+2℃)共4个处理。测定CO_2浓度升高200μmol·mol~(-1)和气温升高2℃变化条件下冬小麦生长发育、叶片的光合特性、碳氮代谢、生物量和产量指标。【结果】气温升高2℃会缩短小麦全生育期及开花到成熟时间,使孕穗期净光合速率显著增加24.7%,而对拔节期与灌浆期净光合速率无显著影响,同时,使灌浆期叶片纤维素含量、可溶性蛋白含量和硝酸还原酶活性下降,穗粒数和千粒重下降,进而使产量与生物量分别显著降低23.0%和19.7%;CO_2浓度升高200μmol·mol~(-1)使拔节期与孕穗期小麦净光合速率分别提高32.8%和40.7%,增加灌浆期叶片碳水化合物含量,虽然生长后期出现光适应,但仍可通过增加单位面积穗数使小麦产量增加26.1%。在增温条件下,CO_2浓度升高可通过使开花到成熟的时间延长2 d、叶片净光合速率提高约25.54%、增加可溶性总糖、纤维素与淀粉含量等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应。【结论】CO_2浓度升高可通过延长开花到成熟时间、提高小麦净光合速率、增加光合代谢物等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应。

大气中二氧化碳(CO2)浓度已由工业革命前的280μmol/mol增加到目前的400μmol/mol,并且仍将持续增加。作为光合作用的主要底物,CO2浓度增高对作物光合生理和产量形成将产生深刻的影响。利用开放式CO2浓度富集(FACE)系统,以北方水稻松粳9号和稻花香2号为供试材料,设置高CO2浓度(600μmol/mol)和正常大气CO2浓度(400μmol/mol),同时进行覆膜增温处理,研究CO2浓度与温度增高对水稻光合作用与产量的影响。结果表明,无论覆膜与否,大气CO2浓度增高均提高了水稻的叶片净光合速率、水分利用效率、地上部生物质量和产量,降低了气孔导度和蒸腾速率。覆膜处理增强了净光...

【目的】研究大气CO_2浓度升高(eCO_2)及氮肥施用对夏玉米开花吐丝后不同组分碳氮代谢物含量及动态和产量的影响,为全球气候变化下玉米生理过程及产量形成的变化提供理论支撑,同时为玉米作物模型调参提供实证数据。【方法】利用自由大气CO_2富集(FACE)平台,以夏玉米品种农大108为试验材料开展田间试验。在常规大气CO_2浓度(aCO_2,(400±15)μmol·mol-1)和高CO_2浓度(eCO_2,(550±20)μmol·mol~(-1))下分别设置不施氮(ZN)和施氮(CN,180 kg N·hm~(-2))2个氮水平。对夏玉米产量及其构成要素、干物质积累、花后碳代谢物(可溶性糖、淀粉、总碳)动态和氮代谢物(硝态氮,游离氨基酸、可溶性蛋白、非溶性氮化合物细胞壁氮素和类囊体氮素、总氮)动态以及碳氮比动态进行监测。【结果】(1) eCO_2与施氮对夏玉米生物量积累有一定促进作用,但对产量及产量构成因素的影响均不显著。(2)eCO_2使玉米花后功能叶碳组份中的可溶性糖浓度显著提高,灌浆后期叶片碳氮比显著提高。(3)eCO_2下花后玉米功能叶氮代谢中的必需功能氮组分浓度未受影响,而一些结构性氮组分浓度有降低,eCO_2对功能叶中功能氮组分(如可溶性蛋白)的含量没有显著影响;氮代谢中的简单组分(如游离氨基酸)在功能叶中的浓度仅在开花期比aCO_2有显著增加,后期没有显著影响;但eCO_2下氮代谢中的非溶性氮组分(如细胞壁氮素和类囊体氮素)含量在花后一些时期显著降低。(4)氮肥施用使玉米从抽雄到灌浆后期功能叶非结构性碳水化合物(如可溶性糖)浓度、硝态氮浓度、细胞壁氮素和类囊体氮素含量显著提高;中等土壤肥力下不施氮处理的功能叶可溶性蛋白含量没有受影响,但非溶性氮组分(如类囊体氮和细胞壁氮)含量降低,氮素优先满足作物生长必需的可溶性蛋白。(5)eCO_2和氮肥交互作用对不同组分碳氮代谢物的影响不同,体现在不同时期,主要表现为提高了玉米功能叶简单碳氮组分(如可溶性糖和硝态氮)在后期的浓度,且碳氮比提高;提高了灌浆初期细胞壁氮素含量,功能叶总氮浓度仅在灌浆后期表现降低、其他时期没有显著影响。【结论】eCO_2对夏玉米的生物量增加有一定作用,玉米穗位叶碳氮比在一些时期显著增加,但对产量无显著影响;eCO_2下玉米花后穗位叶非结构性碳水化合物浓度增加,但总氮和非溶性氮素化合物在花后均发生不同程度降低。在未来大气CO_2浓度升高为特征之一的气候变化情景下,合理增施氮肥对促进作物碳氮代谢的协调有一定必要性。

为探究北方冬麦区小麦品种春化基因组成与冬春性的关系,以北方冬麦区271份小麦主栽品种为试验材料,通过分子标记对4个主效春化基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1和Vrn-B3的组成和分布进行检测,并在海南省三亚市观察田间抽穗情况,同时结合资料记载调查其冬春性特性。分子标记检测结果显示,4个显性等位基因中Vrn-D1(占27.7%)在供试品种中分布频率最高,且呈现由南向北逐渐降低趋势;显性等位基因Vrn-B1在该麦区小麦材料中分布频率较低(占3.0%);所检测材料中均不含显性等位基因Vrn-A1和Vrn-B3;该麦区小麦春化基因组合主要为vrn-A1/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3。通过对供试小麦材料进行冬春性分析,发现部分含有显性等位基因Vrn-D1的材料需要春化才能开花结实,而包含显性等位基因Vrn-B1的小麦材料对春化的需求明显较弱。4个显性春化基因中,只有显性等位基因Vrn-D1和Vrn-B1在所检测的北方冬麦区小麦品种中有分布,且显性等位基因Vrn-B1对小麦春化发育特性的作用强于Vrn-D1。

通过试验对２ 个春小麦品系在 Ｃ Ｏ２ 浓度倍增下的反应进行了观测，结果表明，在 Ｃ Ｏ２ 浓度倍增环境中，晚熟品系的全生育期缩短比早熟品系少。晚熟品系的生物量和产量增加比早熟品系更显著，因此，晚熟品系可能更适合于未来的全球变化。另一方面，２ 个品系春小麦的光合速率、地下和地上部分的生物量在 Ｃ Ｏ２ 倍增环境中增加显著，但籽粒产量的增加小于生物量的增加，意味着在 Ｃ Ｏ２ 浓度增加时经济系数将减小，其原因将进一步研究。从另外一个角度去考虑，这些特点可能会成为农作物适合于未来全球变化的另一个增产途径。

为探究氮肥对不同遮阴程度下冬小麦群体生长及干物质积累分配和产量的调控效应，在大田条件下以‘新冬20号’为材料，设置4种遮阴处理（不遮阴（S_0）、拔节期遮阴10%～抽穗期遮阴25%(S_1）、遮阴20%～50%(S_2）、遮阴30%～75%(S_3），遮阴均从拔节期至成熟期）和4个氮肥水平（不施肥（N_0）、拔节期（遮阴后）追施纯氮103.5(N_1）、138.0(N_2）、172.5kg/hm~2(N_3）），测定小麦群体生长率（CGR）、净同化率（NAR）、光合势（PP）、干物质积累量、生殖器官与营 养 器 官 质 量 的 比 例（RVR）和 产 量 等 指 标。结 果 表 明：遮 阴 显 著 降 低 冬 小 麦 群 体 的 CGR、NAR、干物质积累量、RVR及产量；轻度遮阴（S_1）显著提高冬小麦的 PP。在轻度遮阴（S_1）条件下，N_2和 N_3处理的冬小麦拔节-开花期 CGR 均显著高于 N_1和 N_0处理；N_2处理冬小麦开花-灌浆期和灌浆-成熟期 CGR 和拔节-开花期和开花-灌浆期 PP均显著高于 N_0、N_1和 N_3处理；N_2处理冬小麦总干物质积累量较其他氮肥处理分别增加52.5%、11.2%和16.7%,RVR比 N_1和 N_3分别高3.6%和11.9%;N_2处理冬小麦产量比 N_0、N_1和 N_3分别增加39.8%、7.9%和6.6%。在中度（S_2）和重度（S_3）遮阴条件下，N_0处理的冬小麦拔节-开花期 CGR 显著高于其他氮肥处理，N_1处理小麦的开花-灌浆期和灌浆-成熟期 CGR 分别较 N_0、N_2、N_3处理高28.2%、21.8%、33.5%和266.7%、32.4%、76.1%；拔节-开花期和开花-灌浆期 PP分别较 N_0、N_2、N_3高153.8%、1.0%、6.5%和51.4%、5.1%、12.8%;NAR随着施氮量的增大而降低，各施氮量处理间产量差异不显著。相关分析表明，冬小麦产量与拔节-成熟期 CGR、开花-灌浆期 PP、干物质积累量、RVR 均呈极显著正相关。因此，在轻度遮阴条件下，可通过适量增施氮肥促进冬小麦群体生长速率和开花后光合生产能力的提高，有利于干物质积累及向籽粒分配，一定程度上弥补了遮阴对小麦产量的不利影响；在中度或重度遮阴之下，氮肥对小麦群体生长及干物质积累和分配的调控效应降低，应适度减少施氮量。

为了探讨全球气候变化对农田土壤氮素动态的影响,采用中国稻麦轮作系统FACE(Free-Air CO2 Enrichment)平台,开展了大气CO2浓度升高和氮肥管理对麦田土壤有效氮含量影响的研究。结果表明:在低N和常规N处理下,大气CO2浓度升高使拔节期土壤C/N分别增加了5.6%和10.2%,土壤pH分别降低了2.4%和6.4%(p<0.05)。在小麦生育期内,低N和常规N条件下,大气CO2浓度升高降低了土壤总有效氮和NO3--N含量,相对于低N处理,常规N处理下降的趋势更为明显。在低N条件下,大气CO2浓度使拔节期和成熟期土壤中NH4+-N含量分别增加了7.4%和9.9%,而常规N处理中则...

为了确定旱地小麦秸秆还田量与氮肥的施用量,在青岛农业大学胶州试验站设不同的秸秆还田量与氮肥处理。研究了精量秸秆还田与施氮量对冬小麦光合特性以及产量的影响。结果表明,与单施N肥处理相比较,适量的秸秆还田能明显提高冬小麦叶绿素SPAD值,延缓旗叶衰老,改善旗叶光合性能,提高小麦千粒质量,但明显降低有效穗数。在同一秸秆还田下高水平氮比低水平氮处理的冬小麦旗叶衰老速度要慢、光合时间更长、产量也明显增多。在施氮225 kg/hm2(N2)下秸秆还田9 000 kg/hm2(J3)比其余处理可明显延缓旗叶衰老、提高光合速率、降低气孔导度、提高蒸腾速率,增加千粒质量。在该地区最具优势的氮肥与秸秆还田量是N2...

【目的】揭示大气CO2浓度升高和氮肥管理对地下生态系统的影响。【方法】采用中国稻麦轮作FACE(Free-Air CO2 Enrichment)系统平台,开展了大气CO2浓度升高和氮肥管理对土壤线虫群落组成影响的研究。【结果】在稻麦轮作系统共观察到线虫35属,15个功能团。拟丽突属、真头叶属、丝尾属和潜根属为优势属,其中丝尾属和真头叶属对CO2浓度升高和氮肥管理反应敏感。在CO2浓度升高条件下土壤线虫总数、功能团Fu2和Om4的线虫多度均显著增加,其中Fu2多度在CO2和氮肥的交互影响下变化明显。【结论】CO2浓度升高和氮肥管理改变了土壤腐屑食物网的结构和有机质的分解途径。高氮条件下,CO2浓...

【目的】探究氮肥后移对高温胁迫下春小麦（Triticum aestivum L.）旗叶膜脂过氧化作用、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量和产量的影响，筛选缓解春小麦花后高温早衰的科学施肥方法。【方法】2022年3月至2023年9月，以宁3015为试验材料，在宁夏农垦平吉堡农六队试验基地进行试验。采用裂区试验设计，主区为温度，设（25±2）℃（常温RT）和（35±2）℃（高温HT），副区为氮肥运筹。施氮总量一定（300 kg·N·km~(-2)),2022年设G1（分蘖期30%）、G2（拔节期30%）、G3（孕穗期30%）、G4（抽穗期20%）和G5（灌浆期20%）共5种施肥方式，2023年由前一年试验结果筛选出G1（分蘖期30%）、G3（孕穗期30%）和G5（灌浆期20%）共3个处理。于开花期开始取样，每5天取样一次，测定旗叶膜脂过氧化作用、抗氧化酶活性和渗透调节物质等指标。【结果】连续两年氮肥运筹试验中旗叶的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性、脯氨酸（Pro）含量和产量均在G5处理达到最高，丙二醛（MDA）和膜透性均在G5处理下最低，且与G1处理存在显著性差异（P<0.01）。根据皮尔逊（Pearson）相关性分析可知，春小麦籽粒产量和SOD、POD、CAT活性和脯氨酸含量显著正相关（P<0.05），与MDA含量和膜透性显著负相关（P<0.05）。综合评价表明，2022和2023年氮肥运筹的主成分得分排序为G5>G3>G4>G2>G1和G5>G3>G1，两年试验结果趋势一致。【结论】适当的氮肥后移可以降低高温胁迫下春小麦旗叶膜脂过氧化作用，增加抗氧化酶活性和渗透调节物质含量，进而增加产量，本试验中灌浆期施氮总量20%的处理较为适宜。

【目的】探讨近地层大气O3浓度增高对小麦生产的影响。【方法】2007—2009年度应用FACE研究平台,以O3自然浓度(A-O3)为对照,设计O3浓度增高50%(E-O3)进行对比试验,采用烟农19、扬麦16、嘉兴002、扬麦15和扬辐麦2号等5个品种为对象,研究大气O3浓度增高50%对不同基因型小麦品种籽粒产量及其构成因素的影响。【结果】O3浓度增高显著降低小麦籽粒产量,降幅为10.10%—34.51%,平均为19.74%,品种、年度间存在显著或极显著差异。O3浓度增高条件下千粒重降低17.88%(10.16%—29.47%);每穗粒数下降3.47%(-1.53%—11.90%),但穗数平均...

【目的】在陕西关中小麦-玉米轮作区通过连续7年田间定位试验,探索秸秆还田配施化学氮肥对冬小麦产量、籽粒蛋白质含量、地上部吸氮量、收获期土壤硝态氮残留量及土壤氮素平衡的影响,为小麦增产及氮素高效利用提供科学依据。【方法】试验采用裂区设计,主处理为玉米秸秆还田和不还田,副处理设置5个施氮水平,分别为0(N0,不施用氮肥)、84 kg·hm~(-2)(N84,当地推荐氮肥用量的一半)、168 kg·hm~(-2)(N168,当地推荐氮肥用量)、252 kg·hm~(-2)(N252,高氮肥用量)、336 kg·hm~(-2)(N336,超高氮肥用量)。【结果】与秸秆不还田处理相比秸秆还田未提高冬小麦籽粒产量,施用氮肥较不施氮肥小麦增产18%—29%,而超高氮肥用量较推荐氮肥用量有减产风险。秸秆还田和氮肥用量对小麦产量有交互效应。与秸秆不还田处理相比,秸秆还田在氮肥用量为252和336 kg·hm~(-2)时,公顷小麦穗数增加5%—7%,产量平均增加5%—6%。秸秆还田对小麦籽粒蛋白质含量无显著影响,施用氮肥的籽粒蛋白质含量较不施用氮肥增加16%—33%。秸秆还田对小麦地上部吸氮量无显著影响,施用氮肥的地上部吸氮量较不施用氮肥增加36%—72%。秸秆还田和氮肥用量对小麦地上部吸氮量有交互效应。与秸秆不还田处理相比,秸秆还田在氮肥用量为252和336 kg·hm~(-2)时地上部吸氮量平均增加5%—8%。与秸秆不还田相比,秸秆还田使土壤硝态氮残留量平均增加18%,增加的硝态氮含量主要分布在70—170 cm土层。N168处理在秸秆不还田条件下土壤氮处于亏损状态,秸秆还田后有效地弥补了氮亏缺,进一步增加氮肥用量,将大幅增加土壤氮盈余量。相对于秸秆还田,氮肥用量对土壤氮盈余量的影响更大。【结论】秸秆还田配施高氮肥用量能增加小麦产量和地上部吸氮量,但同时增加了土壤硝态氮残留量和氮盈余量。综合考虑小麦籽粒产量、土壤硝态氮残留和土壤表观氮平衡等,秸秆还田配施168 kg·hm~(-2)氮肥更利于维持小麦产量和保护生态环境。