高大气CO2浓度下氮素对小麦叶片光能利用的影响

作     者：张绪成 于显枫 高世铭 

作者机构：甘肃省农业科学院农业部西北作物抗旱栽培与耕作重点开放实验室兰州730070 中国农业大学资源环境学院北京100094 中国科学院水土保持研究所、黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 

出 版 物：《植物生态学报》 (Chinese Journal of Plant Ecology)

年 卷 期：2010年第34卷第10期

页      面：1196-1203页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金(30800668) 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室开放基金(10501-244)资助 

主　　题：大气CO2浓度增高 氮素 光合电子传递速率 光能分配 小麦 

摘      要：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。