玉米‖花生間作體系中玉米適應強光的光合機理.pdf

1、玉米‖花生間作高矮相間，形成傘狀冠層結構，提高了復合群體光能截獲率，改變了玉米、花生的光合特性，提高了花生對弱光、玉米對強光的利用能力，實現了光能的分層、高效利用。間作玉米對強光利用能力的增強關鍵在于固碳羧化 CO2的能力提高，但是間作玉米適應強光的光合機理是什么？相對單作玉米的強光對間作玉米葉片會不會造成傷害？間作玉米是如何適應這種相對強光的？為了弄清以上問題，于2013-2014年設玉米‖花生間作2:4間作模式試驗，探索了間作玉米在

2、大田強光下的光合、熒光特性；于2014-2015年設玉米‖花生間作2:2、2:4和2:8三種行比間作模式(設間作玉米三個光照梯度)試驗，探索了間作玉米適應強光的光合機理。三年試驗均在河南科技大學農場進行。結果表明：
　　(1)與單作玉米相比，間作顯著提高了玉米功能葉處的透光率，功能葉花后的凈光合速率Pn、羧化效率CE、CO2飽和點Cisat、Rubisco最大羧化效率Vcmax以及最大電子傳遞速率Jmax大幅提高；JIP-test

3、分析發(fā)現熒光誘導曲線中K點和J點沒有顯著上升，說明強光并未對PSII受體側和供體側造成傷害；顯著提高了PSII單位面積吸收(ABS/CS)，捕獲(TR0/CS)和用于電子傳遞的能量(ET0/CS)。這表明間作提高了玉米功能葉片的光能吸收量，增強固碳羧化能力，及時有效將光能轉化為化學能，提高了光合速率，具有顯著產量優(yōu)勢。
　　(2)與單作玉米相比，在開花期，2:2、2:4和2:8間作玉米冠層光合有效輻射分別提高了9.02％、20.5

4、4%和26.78%，均達到顯著水平，形成三個光照梯度。與單作玉米相比，在收獲期，2:2、2:4和2:8間作玉米單株葉面積分別提高了12.76%、23.76%、18.28%；單株干物質積累分別提高了12.17%、23.63%、25.16%；玉米單穗重分別提高了10.68%、35.38%、45.40%；隨著間作行比減小，間作玉米單株葉面積、干物質積累、單穗重、穗行數、百粒重逐漸增加，株高、穗位高、重心高度、穗部禿尖長度逐漸減小。另外，2:8

5、行比間作玉米在蠟熟期衰老速度過快，2:4行比間作更有利于維持玉米葉面積。
　　(3)與單作玉米相比，在可比面積上，2014年2:2、2:4和2:8間作玉米產量分別提高了60.97%、79.08%和215.16%，間作產量優(yōu)勢為2350kg·hm-2-2771kg·hm-2；2015年三種行比間作玉米產量分別提高了54.21%、76.24%、96.76%，間作產量優(yōu)勢為2366kg·hm-2-2637kg·hm-2，與不施磷相比，施

6、磷后產量優(yōu)勢提高了9.85%-38.69%。這表明間作具有顯著產量優(yōu)勢，且主要來源于玉米，磷肥可以擴大間作產量優(yōu)勢和土地利用率，2:4行比間作為田間栽培較優(yōu)模式。
　　(4)間作玉米對強光利用能力提高是隨光強增強逐漸適應增強的一個過程。大口期至灌漿期，間作玉米穗位葉的SPAD值、表觀量子效率(AQY)、光補償點(LCP)、光飽和點(LSP)、光飽和時的最大凈光合速率(LSPn)、羧化效率(CE)、最大電子傳遞速率(Jmax)、磷酸

7、丙糖利用率(TPU)、氣孔導度(gs)、蒸騰速率(Tr)和凈光合速率(Pn)均表現為IM2:8>IM2:4>IM2:2，胞間CO2濃度(Ci)則是IM2:2>IM2:4>IM2:8；蠟熟期2:8間作玉米的AQY、LSPn、gs、CE、Jmax和TPU均低于2:4間作玉米；施磷能提高AQY、LSPn、CE、Vcmax、Jmax和TPU等光合參數。這說明間作玉米gs、AQY、CE、Vcmax、Jmax和TPU隨著光強增強逐漸提高是增強利用強

8、光能力的關鍵，但超過一定光強易早衰，施磷肥有助于葉片光合速率的提高。
　　(5)開花到蠟熟期，隨著光照的增強，間作玉米穗位葉片吸收光能(ABS/CS)、捕獲光能(TR0/CS)、用于電子傳遞光能(ET0/CS)、熱耗散能量(DI0/CS)、量子產額或能量分配比率(φP0、ψ0、φE0、φD0)均表現為IM2:8>IM2:4>IM2:2，而單位面積反應中心數量(RC/CS)逐漸降低。間作玉米穗位葉片PSII受體側(Vj)相比于單作分

9、別高出2.58%、4.00%和6.39%，供體側(Wk)比單作分別高出1.88%、3.82%和6.81%，2:8行比玉米均達到了顯著水平，這表明2:2和2:4間作強光未對葉片PSII受體側和供體側造成傷害，但2:8行比間作強光開始對葉片造成不利影響，蠟熟期較為明顯，磷肥延緩了葉片從乳熟到蠟熟期Wk、Vj的上升。這說明，間作玉米穗位葉隨著光照增強，光能吸收和電子傳遞能力得到增強，但超過一定行比(2:8)，葉片易早衰，不利于光合速率的提升。