【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。

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。

为探究大气CO_2浓度升高背景下不同形态氮肥对小麦的光合性能及产量的影响，利用开顶式气室（OTC），采用二因素完全区组试验设计，设置400μmol/mol（正常大气浓度，C）、600μmol/mol（高于正常大气浓度，E)2个CO_2浓度和硝态氮（NO_3~--N,A）、铵态氮（NH_4~+-N,N) 2种氮肥形态处理，测定不同处理组合下小麦花后不同时间旗叶净光合速率（P_n）、胞间CO_2浓度（C_i）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、株高、地上部生物量及产量。2年结果表明，高浓度CO_2处理（E）可显著提高小麦旗叶P_n、C_i，而对旗叶G_s、T_r均有显著抑制作用，小麦的株高、地上部生物量及产量显著升高。高浓度CO_2条件下，2种氮形态处理的小麦光合参数和产量指标均具有显著差异。高浓度CO_2处理（E）中，施用NH_4~+-N(A）的小麦地上部生物量、株高、产量比施用NO_3~--N处理（N）分别增加5.00%～11.95%、1.92%～3.59%、7.17%～8.26%，穗粒数增加4.41%～5.43%。NH_4~+-N处理（A）的小麦旗叶P_n、T_r分别比NO_3~--N处理升高7.91%～27.48%、4.91%～27.48%。综上，高浓度CO_2条件下施用NH_4~+-N可有效提升小麦旗叶的光合能力，使植株地上部生物量和产量升高。

【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．．．

【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。

［目的］探究大气ＣＯ＿２浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响，为未来气候变化条件下茶树栽培管理和茶叶加工提供科学依据。［方法］以‘龙井长叶’茶苗为材料，通过开顶式气室模拟高ＣＯ＿２浓度（６４８～６５８μｍＯｌ·ｍＯｌ－１）和温度升高（＋０．５７℃），测定不同处理下茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量和品质成分含量，研究茶树光合系统及品质成分的变化情况。［结果］ＣＯ＿２浓度升高、温度升高、ＣＯ＿２浓度和温度共同升高，茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数与对照相比有显著变化。ＣＯ＿２浓度升高、温度升高能促进茶树叶片叶绿素ａ、叶绿素ｂ合成，但与对照相比无显著变化，ＣＯ＿２浓度和温度共同升．．．

以‘豫麦49-198’为材料,通过大田试验,在施氮量240 kg.hm-2条件下,研究多元素长效碳酸氢铵(简称碳铵)颗粒肥以及不同氮肥类型(尿素、普通碳铵、多元素碳铵粉肥、有机肥+普通碳铵)对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响。结果表明:在开花后同一时期,几种氮肥处理小麦旗叶的SPAD值,叶绿素荧光指标中的Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP均高于对照(CK),并以尿素(T1)和多元素长效碳铵颗粒肥(T4)处理数值较高。氮肥施用能有效降低非光化学猝灭系数(NPQ),从而使叶片保持了较高的净光合速率,延缓了叶片衰老,也以T1和T4处理效果较好。产量结果分析表明,几种氮肥处理均能增加冬小麦籽粒产量,比对照增产达...

大田条件下设置不同的施氮和灌水水平,研究施氮量和灌水量对冬小麦(Triticum aestivum L.)叶片光合作用生理及籽粒形成的影响。结果表明,施氮和灌水提高叶片Fv/Fm和Pn,并显著提高冬小麦籽粒产量、单位面积穗数和每穗粒数。施氮明显降低千粒重,而适量灌水明显提高千粒重。

【目的】研究水肥耦合对冬小麦旗叶光合特性及生物量的影响，建立旱地冬小麦生产的合理水肥管理模式。【方法】2011－2012年，以长旱58为供试材料，设置水分(W)和肥料(Y)2个因子，其中水分包括不灌水、低灌水量、中灌水量、高灌水量4个水平，肥料包括不施肥、低肥、中肥、高肥4个水平，共16个处理，于小麦不同生育时期测定其光合指标（净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr））及生物量。【结果】1）方差分析表明，水分对小麦旗叶光合特性的影响大于肥料，各施肥水平下，旗叶Pn、Gs、Tr与水分呈正相关。不论在何种水肥组合处理中，随着生育期的延长，冬小麦旗叶Pn、Gs、Tr均呈先升后降趋势，于...

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...

【目的】系统地研究华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系对不同碳氮管理措施的响应,为作物增产、土壤培肥、环境友好的"三赢"局面提供数据支持和理论依据。【方法】分别采用Nmin测试法、尼龙网袋埋藏法、静态碱液吸收法研究不同碳氮管理对冬小麦/夏玉米不同时期0—1 m土层硝态氮累积量、秸秆腐解、土壤CO2排放的影响。【结果】基于Nmin测试法的优化碳氮(Nopt,C+Nopt)处理和平衡氮素的碳氮(C+M,C+W)处理在冬小麦产量上为传统碳氮(Ncon,C+Ncon)处理的100.8%—115.9%;在夏玉米产量上,为传统处理的96.0%—116.4%;且能够节省48.2%—70.4%的氮肥用量。传统处理0...

为了明确干旱胁迫对不同抗旱性冬小麦灌浆期下午旗叶光合荧光特性和产量的影响，2018—2019年度和2019—2020年度，在防雨棚池栽条件下，以强抗旱性冬小麦品种晋麦47(JM47)和弱抗旱性冬小麦品种偃展4110(YZ4110)为材料，采取测墒补灌的方法，设置重度干旱(W1:播前65%MFC(最大田间持水量)+拔节后45%～55%MFC)、中度干旱(W2:播前75%MFC+拔节后55%～65%MFC)、轻度干旱(W3:播前75%MFC+拔节后65%～75%MFC)、适宜供水(W4:播前75%MFC+拔节后75%～85%MFC)4个处理，测定了灌浆前期、中期和中后期14:00—16:00的旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、瞬时水分利用效率(IWUE)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)以及成熟期的产量及其构成因素。结果表明，水分和品种对小麦灌浆期下午的旗叶光合、荧光特性和成熟期的产量均有显著影响。从2 a均值来看，与W4相比，干旱胁迫处理(W1、W2和W3)灌浆期下午的旗叶Pn、Gs和ΦPSⅡ,JM47分别降低2.07%～68.92%,-3.23%～50.00%和-1.89%～30.19%;YZ4110分别降低7.71%～80.19%,11.11%～59.26%和0～73.47%;JM47和YZ4110灌浆中期下午的旗叶Tr分别降低6.30%～32.87%和6.49%～41.74%,灌浆中后期下午旗叶Fv/Fm分别降低1.20%～18.52%和2.50%～30.00%,且上述指标的降幅基本表现为JM47

【目的】探明微喷补灌对冬小麦开花后旗叶衰老和光合特性、籽粒灌浆速率、产量和水分利用效率的影响，为小麦节水高产提供重要技术支持。【方法】于２０１１—２０１３年冬小麦生长季，选用高产冬小麦品种济麦２２，设置全生育期不灌水（Ｗ０）、微喷补灌（Ｗ１）和传统畦灌（Ｗ２）处理，研究小麦开花后旗叶水势、超氧化物歧化酶（ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅ，ｓｏｄ）和过氧化氢酶（ｃａｔａｌａｓｅ，ｃａｔ）活性、叶绿素荧光参数、群体光合速率和籽粒灌浆速率等的差异。Ｗ１与Ｗ２处理的灌水时期一致，均于小麦拔节期和开花期各灌水１次。Ｗ１处理采用小麦专用微喷带（Ｚｌ２０１２２０３５６５５３．７）补充灌溉，灌水前测定．．．

为明确花后渍水对小麦籽粒灌浆特性和产量的影响。于2015-2016年小麦生长季在安徽农业大学皖中试验站以皖垦麦076和皖麦52为供试材料,采用大田试验方法,在小麦开花后设置了0(W0),3(W3),6(W6),9 d(W9)4个渍水处理,研究花后渍水对小麦旗叶光合特性、抗氧化酶活性、籽粒灌浆特性和产量及其构成因素的影响。结果表明,花后14 d,两品种W3处理旗叶净光合速率、SPAD值、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性与W0无显著差异,W6和W9处理显著低于W0,而旗叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性在不同品种间表现不同,皖垦麦076的W9处理旗叶SOD和CAT活性显著低于其他处理,皖麦52的W3和W6处理旗叶SOD和CAT活性显著低于W0但高于W9处理。渍水6,9 d显著降低了小麦籽粒灌浆的平均速率,不同小麦品种在渍水条件下对籽粒灌浆进程的影响程度也不同。花后各渍水处理对小麦穗数无显著差异,皖垦麦076 W3处理的穗粒数与W0无显著差异,W6和W9处理显著低于W0,而皖麦52的穗粒数表现为W3、W6和W9处理均显著低于W0,以W9处理最低,两品种千粒质量和产量均表现为W0>W3>W6>W9,渍水9 d时,两品种产量降幅分别为34.99%,40.44%。本试验条件下,开花期渍水降低了小麦旗叶光合能力,影响了籽粒灌浆进程,降低了平均灌浆速率,导致千粒质量下降,从而降低了产量。

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P<0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P<0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P<0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P<0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P<0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P<0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(PT>C。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。