大气NH3浓度升高对不同氮效率玉米生理指标及生物量的影响
大气氮沉降对生态系统功能影响
大气氮沉降对生态系统功能影响大气氮沉降是指大气中的氮化合物进入陆地和水体的过程。
氮沉降的来源主要是人类活动，例如工业排放、农业施氮和交通运输导致的氮氧化物排放等。
随着近几十年来人类活动的不断增加，大气氮沉降已经成为全球性的环境问题。
不仅对自然生态系统产生了影响，也对农业生产和人类健康带来了一系列问题。
大气氮沉降对生态系统功能产生的影响主要体现在以下几个方面：1. 土壤生物多样性和生态系统结构：大气氮沉降可以改变土壤中的氮素含量，从而影响土壤细菌、真菌和其他微生物的组成和丰度。
一些研究发现，氮沉降会导致土壤中硝酸盐和铵盐的积累，从而抑制一些土壤细菌和真菌的生长和活动，降低土壤微生物的多样性。
这对土壤的养分循环和有机质分解过程产生了直接和间接的影响，进而影响整个生态系统的稳定性和结构。
2. 生物地球化学循环：氮是生物地球化学循环的关键元素之一。
大气氮沉降使得陆地生态系统中氮循环过程发生改变。
持续的氮沉降可以导致土壤中氮素积累过高，从而改变植物的氮磷比例。
研究表明，在高氮沉降条件下，植物更多地吸收氮而减少对磷的吸收，这可能导致土壤磷的损失和植物的营养失衡。
此外，氮沉降还可能导致水体中氮的过度富集，引起水体富营养化问题，对水生生态系统造成负面影响。
3. 植物生长和生产力：氮是植物生长和生产力的重要限制因素之一。
适量的氮可以促进植物的生长和养分吸收，但过高的氮沉降则可能对植物产生负面影响。
研究表明，高氮沉降可以引发植物的氮饱和，导致植物对氮的吸收能力下降，同时还可能导致植物叶片的叶绿素含量减少和叶片的老化加速。
这些变化可能会降低植物的生长速率和光合作用效率，从而对生态系统的碳吸收和生产力产生直接影响。
4. 生物多样性和生态系统稳定性：氮沉降的变化不仅会对土壤中的微生物群落和植物群落造成影响，还会对生态系统的物种多样性和功能多样性产生影响。
研究发现，高氮沉降可以导致一些特定物种的繁荣，从而改变生态系统中的物种组成和相对丰度。
大气湿度对作物光合作用影响的研究
大气湿度对作物光合作用影响的研究作物的生长和光合作用受到许多因素的影响，其中之一就是大气湿度。
大气湿度是指空气中所含水蒸气的含量，它对作物的生长和光合作用具有重要的影响。
本文将就大气湿度对作物光合作用的影响展开探讨。
首先，大气湿度会直接影响作物叶片的蒸腾作用。
蒸腾作用是指植物在光照条件下，通过开放气孔释放水蒸气的过程。
随着大气湿度的增加，空气中的水分含量增加，作物叶片表面的水蒸气压差减小，导致蒸腾速率下降。
这会降低作物整体的水分蒸散量，从而减少作物对土壤水分的需求，保持作物水分平衡。
然而，当大气湿度过高时，可能会导致作物的气孔关闭，从而限制了光合作用的进行，对作物生长产生负面影响。
其次，大气湿度还会影响作物叶片的水分利用效率。
水分利用效率是指作物通过单位水分的蒸腾量，所能固定的光合产物量。
在相同光照条件下，当大气湿度较低时，作物叶片的蒸腾速率增加，但光合速率不变，从而提高了水分利用效率。
而当大气湿度较高时，蒸腾速率减少，但光合速率也随之降低，导致水分利用效率降低。
因此，适当调节大气湿度可以提高作物的水分利用效率，增加光合产物的产量。
此外，大气湿度还会影响植物的气孔导度。
气孔导度是指气孔开放程度的指标，它与光合速率和蒸腾速率密切相关。
当大气湿度较低时，作物叶片会通过增加气孔导度来增加光合速率，以满足其对二氧化碳的需求。
而当大气湿度较高时，作物叶片会减少气孔导度，从而降低光合速率。
因此，适当控制大气湿度可以有助于调节作物的气孔导度，从而提高光合速率和光合产物的产量。
此外，大气湿度还会影响光合色素的合成和光反应过程。
光合色素是植物中固有的吸收光能的物质，是光合作用的关键组成部分。
大气湿度的变化会影响光合色素的合成和稳定性，从而影响光合作用的进行。
研究表明，低湿度条件下，光合色素的含量和稳定性较高，可以提高作物的光合速率和产量。
因此，在农业生产中，适度控制大气湿度，有助于保持光合色素的稳定性，提高作物的光合作用效率。
大气中活性氮的浓度变化与来源分析
大气中活性氮的浓度变化与来源分析近年来，人们对大气污染越来越关注。
其中，活性氮在大气污染中起着重要的作用。
活性氮的浓度变化与来源分析对于了解大气污染的形成机制及其对生态环境的影响具有重要意义。
首先，我们来看大气中活性氮的浓度变化。
活性氮主要包括氮氧化物（NOx）和氨（NH3）。
据统计数据显示，近几十年来，全球大气中活性氮的浓度呈现上升趋势。
这主要是由于工农业活动的增加，导致了氮氧化物和氨的排放量上升。
具体来说，汽车尾气、工厂废气和生物质燃烧等都是主要的活性氮的来源。
活性氮的过多释放导致了大气环境中活性氮的浓度增加。
接下来，我们分析大气中活性氮的来源。
首先是氮氧化物的来源。
汽车尾气是氮氧化物的重要来源之一。
当汽车发动机燃烧燃料时，空气中的氮和氧反应生成氮氧化物。
此外，工厂废气中也含有大量的氮氧化物，工业生产过程中排放的废气中的氮氧化物也是重要因素。
第二个来源是氨。
在农业生产过程中，农作物施肥、养殖业的废弃物处理等都会产生大量的氨。
此外，城市生活中的污水处理厂也会排放氨。
总的来说，工农业活动是大气中活性氮的主要来源。
那么，大气中活性氮的增加对生态环境有何影响呢？首先，活性氮的过多释放会导致酸雨的形成。
氮氧化物在大气中与水蒸气等物质反应生成硝酸和亚硝酸，这些化合物在降雨过程中与水蒸气结合形成酸雨。
酸雨对土壤、植被和水体等生态系统造成严重破坏，对生物多样性的保护和生态平衡产生不利影响。
其次，活性氮的过量释放也会导致水体富营养化。
氮是水体富营养化的重要营养源之一，过量的氮会促进水中藻类的生长，导致水体富营养化，引发藻类暴发和水华。
这对水生生物的生存和水体的健康都带来了威胁。
另外，氨的释放也对大气环境和生态系统造成负面影响。
氨排放会增加细颗粒物（PM2.5）的浓度，而PM2.5是造成空气污染和健康问题的主要因素之一。
为了控制大气中活性氮的浓度和减少其对生态环境的影响，我们需要采取一系列的措施。
首先，要加强源头控制，减少氮氧化物和氨的排放。
大气氮沉降的生态效应
大气氮沉降的生态效应
大气氮沉降的生态效应主要体现在以下几个方面：
对森林生态系统的影响：大气氮沉降会影响森林物种的数量和多样性。
在较低的氮沉降量下，树木物种数量会减少，而在较高的氮沉降量下，物种数量会增加。
同时，氮沉降会影响其他生物物种的数量和多样性。
另外，大气氮沉降也会影响土壤肥力和森林生态系统的功能多样性。
对土壤的影响：大气氮沉降会增加土壤中的有机质含量，提高土壤肥力。
但持续的氮输入可能会降低土壤的固持氮能力，甚至导致土壤酸化、盐基离子损耗，从而影响土壤的理化性质。
对水体和生态系统的影响：过量的氮沉降会导致水体富营养化，引发蓝藻等水生生物的爆发性生长，从而对水质和水生生物造成负面影响。
此外，过量的氮输入也可能对生态系统的碳循环和能量流动产生影响，破坏生态平衡。
对人类健康的影响：大气氮沉降会增加大气中颗粒物浓度，这些颗粒物可能携带有毒物质和细菌等微生物，对人体健康产生负面影响。
综上所述，大气氮沉降的生态效应十分复杂，涉及多个方面。
为了保护生态环境和人类健康，需要采取措施控制大气氮沉降的排放和影响。
氮素营养对玉米产量及品质的影响
能增 加籽 粒 中蛋 白质含 量 ； 同施 氮 量 随施肥 期 相 状况 决定 了玉 米植 株 内营养 元 素 的吸 收代谢 ，农 田 量 ，
养分 失调ｆ 机 、 机 比例 失 调 ； 分 中碳 、 比失调 ； 推迟 籽粒蛋 自质含 量有 所增加 。 ｉ ｒＷＨ认为 ， 有 无 养 氮 Ｐｅ ｅ ｒ 土壤
经 流２１６ 验交 ０１ ．
舭蝴 琏
氮素营 养对玉 米产 量及 品质 的影 响
罗 玉 鑫
（ 宁省 沈 阳市农 业科 学院 沈 阳 １ ０ ４ 辽 ０ ３ ） １
摘 要 ： 国 玉 米 生 产 虽 然 面 积 大 、 量 高 ， 品 质 不 高 ， 用 性 不 强 。 玉 米 品 质 差 的 原 因较 多 ， 品 我 产 但 专 如
２４ 增 强抗 灾害 意识 、 ． 确保 稻 作 安全
苗 、 插 秧 、 灌 水 、 田增 温 促 熟 和 增 施 磷 、 肥 旱 浅 晒 钾
低 温冷 害 和 缺水 干 旱 是影 响水 稻 产 量 的重 要 自 等 ： 广 应 急性 防御技 术 ， 推 如深 水 灌溉 、 烟雾 薰 蒸 、 使
用 玉米 、 用 甜 玉 米 、 食 蔬菜 玉 米 等 已在 生 产 上商 业 化 成 了人 们最 为关 注 的农业 增 产措施 。 ０世纪 ９ ２ ０年 代 种 植 。其 中高蛋 白饲 用 玉米 蛋 白质含 量 较 对 照高 出 以后 ． 中国氮 肥用 量 急剧 增加 ，０年代 中期 跃 居世 界 ９ １％～ ５ ．高 油 杂 交 种 籽 粒 含 油 量 高 达 ６７ ，比 首 位 ，０ ０年 超过 ２４ ｌ 纯氮 ， 占全世 界 总用 量 ０ １％ ．％ ２０ ．ｘ Ｏ ｔ 约 普 通 玉米 高 ５ ％以 上 ，高 赖 氨酸 和 色 氨 酸 的杂 交 玉 的 ３ ％ 。 ０ ０ 米 较 一 般 品种 含量 高 出 ２倍 多 。我 国在 玉 米 的 专用 随着 社 会生 产 的 发展 。玉 米 在 饲用 及 工 业生 产
2023版高考生物一轮总复习课时质量评价10影响光合作用的因素及应用
课时质量评价(十)(建议用时：40分钟)一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．自工业革命以来，全球环境中的O3浓度增加了一倍多。
科学家研究了增加O3对玉米光合作用的影响，结果如下表所示：项目未添加O3组添加O3组净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 28 22气孔导度/(mol·m－2·s－1) 0.14 0.1叶绿素含量/(g·m－2) 0.5 0.52 胞间CO2浓度/(μmol·mol－1) 1.0 1.3百粒重/g 30.3 27.3每穗籽粒数量391 417 下列说法错误的是( )A．O3可能通过影响玉米光合作用的暗反应，使玉米产量下降B．气孔导度主要通过影响细胞水分含量来影响光合作用的强度C．环境CO2浓度、气孔导度会影响CO2的供应而影响光合作用D．O3导致的玉米减产是通过减少籽粒质量，而不是籽粒的数量B解析：由题表可知，添加O3组中气孔导度和百粒质量小于未添加O3组，胞间CO2浓度大于未添加O3组，而光合作用的暗反应消耗CO2生成有机物，所以O3可能通过影响CO2浓度影响光合作用，A正确；气孔导度主要通过影响细胞内CO2含量来影响光合作用，B错误；环境中CO2浓度、气孔导度都会影响细胞内CO2的供应量，从而影响光合作用，C正确；添加O3组的百粒重小于未添加O3组，而每穗籽粒数量大于未添加O3组，所以O3是通过减少籽粒质量导致玉米减产的，D正确。
2．(2021·吉林四平模拟)下图中纵轴表示植物某种气体吸收量或释放量的变化(注：不考虑横轴和纵轴单位的具体表示形式，单位的表示方法相同)。
下列说法正确的是( )A．若f点以后进一步提高光照强度，光合作用强度会一直不变B．若a代表O2吸收量，d点时，叶肉细胞既不吸收O2也不释放O2C．c点时，叶肉细胞中能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体D．若a代表CO2释放量，适当提高大气中的CO2浓度，e点可能向右下方移动D解析：e点时已经达到光饱和点，其他条件不变，f点以后继续提高光照强度可能会伤害叶片中的叶绿体，光合作用强度可能会发生变化，A错误；若a代表O2吸收量，d点时，整个植株既不吸收O2，也不释放O2，但对于叶肉细胞来说有O2的净释放，B错误；图中c点时，叶肉细胞只能进行呼吸作用，故产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，C错误；若a 代表CO2释放量，适当提高大气中的CO2浓度，光饱和点增大，e点向右下方移动，D正确。
铵根离子对植物的影响和作用
铵根离子对植物的影响和作用铵根离子（NH4+）对植物具有多方面的影响和作用。
下面将从植物生长、营养吸收和生理调节等方面进行详细阐述：1.植物生长促进：铵根离子是植物体内重要的氮源之一。
与其他氮源相比，植物对铵根离子的吸收和利用速度较快，因此可以迅速提供植物所需的氮元素。
铵根离子还可以刺激植物的生长，增加植物的叶面积、根长和鲜重。
2.营养吸收增加：铵根离子在土壤中较为稳定，植物对其吸收利用效率高。
铵根离子还能促进土壤中其他营养元素的吸收，如磷、镁等。
对于土壤磷的吸收来说，铵根离子能够提高土壤中磷的有效性，增加磷的供应量。
3.生理调节作用：铵根离子参与了多种植物生理代谢过程的调节。
首先，铵根离子参与了植物的光合作用和光呼吸过程。
其次，铵根离子还是植物体内酸碱平衡的重要组成部分，能够维持细胞内外的酸碱平衡，保证正常的细胞代谢和植物的正常生长。
此外，铵根离子还能够调节植物体内的离子平衡，影响植物对其他元素的吸收和传输。
然而，铵根离子也存在一定的负面影响和作用：1.相对酸化作用：铵根离子在土壤中被氧化为亚硝酸根离子（NO2）和硝酸根离子（NO3），这个过程会释放出氢离子（H+），使土壤呈酸性。
过高的铵根离子浓度会导致土壤酸化，影响土壤微生物活性和植物的生长。
2.高浓度毒性：当土壤中铵根离子浓度过高时，会对植物产生毒害作用，抑制植物生长和根系发育。
高浓度的铵根离子还会干扰其他营养元素的吸收和平衡。
因此，在施肥和土壤管理中，需要注意合理控制铵根离子的供应，平衡植物对其他养分的需求，避免出现过度施用铵态氮造成的土壤酸化和植物毒害等问题。
大气CO2浓度升高对生物的生理生态影响解析
CO2浓度升高对植物光合作用机理的影响
❖已有研究表明，一定范围内大气CO2浓度升 高与植物光合CO2同化速率呈正相关。一般 认为，光合速率增加主要是因为叶绿体内 CO2分压增加，增加了对Rubisco竞争力所 致，即所谓底物浓度效应。
CO2浓度升高对植物光合作用机理的影响
光合速率已 经达到原来 的两倍
CO2浓度升高对动植物关系的影响
参考文献
（1）戈峰，陈法军，大气CO2浓度增加对昆虫的影 响，生态学报，2006年,3月，26卷，第3期
（2）何平，大气CO2浓度升高对植物光合机理影响 的分析，中南林学院学报，2001年3月，第21卷 ，第1期
（3）马永亮，王开运，孙卿，张超，邹春静，孔正 红，大气CO2浓度升高对植物根系的影响，生态 学杂志，2007，26(10):1640—1645
CO2浓度升高对动植物关系的影响
❖CO2浓度升高对刺吸式口器昆虫的影响
❖ 研究表明，植物在高浓度CO2环境下，组织内碳 ／氮比的改变对刺吸韧皮部汁液的昆虫有较大的 影响，对刺吸木质部汁液的昆虫无显著影响。迄 今，大多数研究并未发现对蚜虫有不良影响，少 数有促进作用，极少数研究发现不良影响。
❖ 例如，Benzemer等综述发现，吸食韧皮部汁液 的昆虫的发育历期缩短17％；Docherty等对桦 树和无花果树上的3种蚜虫和2种叶蝉的研究，未 发现高浓度CO2对其取食和个体表现有明显的影 响。
CO2浓度升高对动植物关系的影响
❖CO2浓度升高对咀嚼式口器昆虫的影响
❖ 高浓度CO2条件下生长的植物对咀嚼式口器昆虫 的影响尚未得到一致结论。但多数研究认为，咀 嚼式口器昆虫为了获得足够的氮素营养而增加取 食，但这些昆虫的生长率、繁殖和生存力有下降 的趋势。如有研究报道，增加CO2浓度促使鳞翅 目昆虫和蝗虫取食增加，但昆虫的生长发育减缓 ，鳞翅目幼虫死亡率提高。
大气CO2浓度变化对植物生长的影响
大气CO2浓度变化对植物生长的影响气候变化是当今全球面临的最大挑战之一，而大气中二氧化碳（CO2）浓度的上升是其中一个重要的因素。
近年来，由于人类的活动，CO2浓度每年都在不断增加，这对于生态系统的稳定性和生物多样性带来了不可估量的影响。
特别是对于植物生长而言，大气CO2浓度的增加对它们将产生怎样的影响呢？一、CO2浓度的上升会促进植物生长CO2是植物进行光合作用必需的物质，当CO2浓度升高时，植物的光合作用速率也会加快。
研究表明，在合理的氮肥、光照和水分条件下，CO2浓度的升高可以促进植物生长。
此外，由于CO2刺激植物生长，也可能导致更多的碳被储存在地下，形成长期的碳汇，从而减缓全球变暖。
因此，有人认为，通过提高CO2浓度来促进植物生长，可能是缓解物种灭绝和气候变化的一种有效方法。
二、CO2浓度的上升会改变植物品质然而，随着CO2浓度的上升，植物发育和品质方面也会受到一些负面影响。
例如，一些早期研究表明，高CO2浓度会导致植物中碳水化合物的积累，从而影响营养和口感。
此外，一些研究还表明，高CO2浓度的环境会导致某些植物更加容易遭受病菌和虫害的侵袭。
这是因为，病菌和虫害会利用植物中积累的糖分繁殖，从而导致疾病的蔓延。
因此，CO2浓度的上升可能会导致植物品质下降，这也可能会对人类的健康和食品安全造成一定影响。
三、CO2浓度的变化可能会影响植物的种类和分布由于CO2浓度的变化可能会迫使植物适应新的生态环境，因此它们的种类和分布也可能发生变化。
例如，一些研究表明，CO2浓度的上升可能会导致某些草地植物更加耐旱，并且可以在干旱的环境中存活更长时间。
相反，一些木本植物和乔木则可能对CO2的浓度敏感，这可能会导致它们的死亡或移动。
此外，由于CO2浓度的变化可能会导致植物的生长速率和品质变化，因此还有一些植物可能会在某些地区大量繁殖，而在其他地区逐渐消失。
综上所述，CO2浓度的升高可能会同时对植物生长带来正面和负面影响。
氮肥生理效率
氮肥生理效率氮肥生理效率是指作物吸收和利用氮肥的能力，直接影响着作物的产量和品质。
提高氮肥生理效率是农业可持续发展的关键之一。
本文将从氮肥的作用机制、影响氮肥生理效率的因素以及提高氮肥生理效率的措施等方面进行探讨。
一、氮肥的作用机制氮肥是作物生长发育所必需的重要营养元素，对植物的生长起着重要的促进作用。
氮肥通过被植物根系吸收后，转化为氨基酸、蛋白质、核酸等有机物质，参与植物的光合作用、呼吸作用、物质运输和植物生长发育的调控。
同时，氮肥还可以提高植物的抗病能力，增加产量和改善品质。
1.土壤条件：土壤中的有机质含量、土壤酸碱度、土壤微生物活性等因素都会影响氮肥的利用效率。
例如，土壤酸性较高时，氮肥的转化率会降低，从而影响作物对氮肥的吸收利用。
2.氮肥施用量：适量的氮肥施用可以提高作物对氮肥的吸收利用率，但是过量施用会导致氮肥的浪费和环境污染。
因此，合理施用氮肥是提高氮肥生理效率的重要措施之一。
3.施肥时间：作物对氮肥的需求量随生长发育阶段的不同而不同。
合理掌握施肥时间，可以提高作物对氮肥的吸收利用效率。
4.氮肥种类：不同种类的氮肥在作物吸收利用上存在差异。
如尿素在土壤中需经过酶解转化为氨，才能被作物吸收利用，而铵态氮则可以直接被作物根系吸收利用。
5.作物品种：不同作物对氮肥的需求量和吸收利用能力存在差异。
选择适合的作物品种，可以提高氮肥的生理效率。
三、提高氮肥生理效率的措施1.合理施肥：根据作物的需求量和土壤的养分状况，科学合理地确定施肥量和施肥时间，避免氮肥的浪费和环境污染。
2.配套施肥：氮肥的施用应与磷肥、钾肥等其他肥料配套使用，提高养分的协同效应，增加氮肥的利用效率。
3.利用有机肥料：有机肥料中含有丰富的有机氮，可以增加土壤的养分供应，提高氮肥的利用效率。
4.优化土壤环境：改善土壤酸碱度、增加土壤有机质含量，促进土壤微生物活性，有利于提高氮肥的转化和利用效率。
5.科学管理：合理的田间管理措施，如合理密植、适时疏果、灌水管理等，可以提高作物对氮肥的吸收利用效率。
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大气NH3浓度升高对不同氮效率玉米生理指标及生物量的影响陈小莉1 李世清1,23 任小龙2 强 虹2 吉春容2 闫登明2(1中国科学院水利部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)(2西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100)
摘 要 该试验采用开顶式气室(Opentopchambers)装置,在两种大气NH3浓度水平(大气背景浓度值为10nl・L
-1
和高NH3浓度1000nl・L
-1)和两种供氮介质水平(高供氮介质和低供氮介质)下,对两种氮效率玉米(Zeamays)基
因型(‘氮高效5号’(NE5)和‘氮低效四单19’(SD19))的叶绿素指标值(SPAD值)、净光合速率(P
n)、气孔导度(Gs
)、
生物量和根冠比等生物学和生理学指标进行了测定。结果表明,大气NH3浓度升高对两种氮效率玉米基因型各生理指标有显著影响(p<0.05)。与大气背景NH3浓度相比,当大气NH3浓度为1000nl・L-1时,生长在高供氮介质中‘氮高效5号’的SPAD值、Pn和Gs分别降低7.0%、14.0%和6.5%,而‘氮低效四单19’的对应指标分别降低9.0%、11.0%和6.9%;生长在低供氮介质中的两种氮效率玉米基因型各生理指标均显著增加(p<0.05):‘氮高效5号’的SPAD值、P
n和Gs
分别增加5.7%、7.1%和17%,‘氮低效四单19’的对应指标分别增加7.0%、11.0%和
22.0%。高供氮介质中NH3浓度升高对氮低效基因型玉米冠层生物量抑制作用小于对氮高效基因型玉米的抑制效
应,而低供氮介质中NH3浓度升高对氮高效基因型玉米冠部的促进作用显著高于对氮低效基因型玉米的促进作用(p<0.05);两种大气NH
3营养下玉米根冠比的变化与采样时期有关。说明从大气中吸收NH3有利于改善生长在
低供氮介质上玉米的氮素营养状况,而且对氮低效基因型玉米的促进作用比对氮高效基因型玉米更加显著。关键词 玉米 NH3浓度升高 氮效率 基因型 生理指标
INFLUENCEOFINCREASEDATMOSPHERICNH3ONPHYSIOLOGYINDEXANDBIOMASSOFMAIZEWITHDIFFERENTNEFFICIENCY
CHENXiao2Li1,LIShi2Qing1,23,RENXiao2Long2,QIANGHong2,JIChun2Rong2,andYANDeng2Ming21StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarming,InstituteofSoilErosionandWaterConservation,ChineseAcademyofSciences,Yan2
gling,Shaanxi712100,China,and2CollegeofResourcesandEnvironmentSciences,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China
Abstract Aims Themainaimofthisstudywastoinvestigatetheresponseofvariousphysiologyindexes,e.g.,chlorophyllindexvalue(standfortherelativecontentofchlorophyll,SPADvalue),netphotosyntheticrate(Pn),stomatalconductance(Gs),androotshootratio(R/S)intwogenotypesofmaize(Zeamays)toNH3concentrationenrichment.Methods
WegrewmaizeonHoaglandsolutioninPVCpotsinopentopchambers(OTCs).Theexperiment
wasasplit2splitplotdesign,whichmaintreatmentsweretwoNH3concentrations(10and1000nl・L-1).The
sub2plottreatmentsoftheexperimentweretwolevelsofnitrogen(highandlow),andsub2sub2plottreatmentsweretwoNefficiencygenotypes(highNefficiency,‘NE5’,andlowNefficiency,‘SD19’).AirflowinOTCswascontrolledbysmallfansandatmosphericNH3concentrationwasmeasuredaccuratelybytwomethods(NH
3determinationtubesandGTL2Catmospheredetectingapparatus).
Importantfindings UnderelevatedatmosphericNH3,thereweresignificantdifferences(p<0.05)forphysiologyindexesbetweenthetwovarieties,‘NE5’and‘SD19’.UnderhighNmedium,comparedwith10nl・L-1atmosphericNH3concentration,theSPADvalue,PnandGsof‘NE5’treatedwith1000nl・L-1de2creased7.0%,14.0%and6.5%,respectively,andthecorrespondingtargetsof‘SD19’decreased9.0%,11.0%and6.9%,respectively.UnderlowNmedium,variousphysiologyindexesofthetwovarietiessignifi2cantlyincreased,i.e.,theSPADvalue,PnandGsof‘NE5’increased5.7%,7.1%and17%,respec2
Ξ 收稿日期:2006210230 接受日期:2007202203
基金项目:国家自然科学基金(30571116和30670326
)
3通讯作者Authorforcorrespondence E2mail:spl@ms.iswc.ac.cn
植物生态学报 2008,32(1)204～211 ΞJournalofPlantEcology(ChineseVersion)tively,andtherelativevalueof‘SD19’increased7.0%,11.0%and22.0%,respectively.TheresultsalsodemonstratedthatunderhighNmedium,theinhibitioneffectofincreasedatmosphericNH3on‘SD19’shootbiomasswasobviouslylowerthanthatof‘NE5’,whileunderlowNmedium,NH3concentrationenrichmenthadmorepositiveinfluenceon‘NE5’(p<0.05)than‘SD19’.Moreover,theratioofrootstoshootsof‘NE5’and‘SD19’inthetwoatmosphericNH
3concentrationswasrelatedtomaizegrowthperiods,i.e.,
thereweredifferentchangesfortheirrootandshootbiomassinthreesamplingtime,butstillobeyingcertainlaws.AlltheseresultsindicatedthattheabsorbedatmosphericNH3byplantscanimprovecropnitrogennutri2tiongrowinginlowNmedium,andtheremaybemoresignificantlypositiveeffectonlownitrogenefficiencygenotypes.Keywords Zeamays,NH3concentrationenrichment,Nefficiency,genotypes,physiologyindexes
大气NH3既是重要的大气污染物,也是一些植物的重要氮素来源(Schjoerringetal.,1998;Beat&Albrecht,2002)。目前全球每年大约有9.3×106molNH3进入大气层,并呈不断上升趋势(Fangmeieretal.,1994)。NH3浓度的增加势必会影响大气环境质量和生态平衡,因此对大气NH3含量变化的关注越来越多。过去认为,大气NH3主要来自于肥料和动物排泄物中NH3的挥发、含氮有机化合物的矿化和燃烧以及煤等化石燃料的燃烧(Heggetal.,1990)。以后研究表明,植物生长过程也可向大气释放含氮气态化合物(Husted&Schjoerring,1996;李生秀等,1995;王朝辉等,2001),以NH3为主,NOx次之(O′Deen&Porter,1986)。植物除了挥发NH3,其冠层可直接吸收大气中的NH3。研究发现,大气NH3是豆科、禾本科植物和一些森林植物的重要氮素来源(Pérez2Soba&vanderEerden,1993;Schjoer2ringetal.,1998;Beat&Albrecht,2002)。大气NH3在一定浓度范围内增加,对植物生理过程会产生深刻影响(vanHoveetal.,1991)。植物吸收大气NH3后不仅会改变草原植物群落组成及植物体的C∶N比(Wedin&Tilman,1996),增加森林等植被对CO2的固定(Nadelhofferetal.,1999),而且在一定程度上会抑制根系对硝态氮的吸收(Hansteinetal.,1999),减少光合产物消耗(由于在吸收和还原硝态氮时消耗的能量比铵态氮多)(Men2gel&Kirkby,1987),对低碳架植物根部代谢会产生显著影响。但vanHove等(1991)用气室法研究表明,长期暴露在64μgNH3・m-3空气中的白杨(Popu2luseuramricana)叶片,能够增加CO2同化速率、气孔导度和对NH3的吸收。vanderEerden和Pérez2Soba(1992)研究表明,植物叶片对NH3的吸收能增加酶活性,诱导气孔进一步开放,促进叶片对NH3和CO2吸收,并且使光子通量密度增加,从而导致光合作用增加;同时由NH3浓度升高所导致的气孔开放能够增加蒸腾速率,可改变植物水分关系(Duecketal.,