[1]莫晓燕,张佳睿,宋炜,等.CO2浓度和NaCl胁迫对玉米光合性能和水分利用效率的影响[J].江苏农业科学,2025,53(13):55-64.
　Mo Xiaoyan,et al.Effects of CO2 concentration and NaCl stress on photosynthesis and water use efficiency of maize[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2025,53(13):55-64.
点击复制

CO2浓度和NaCl胁迫对玉米光合性能和水分利用效率的影响()

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第53卷
期数:
2025年第13期
页码:
55-64
栏目:
遗传育种与耕作栽培[
出版日期:
2025-07-05

文章信息/Info

Title:
Effects of CO2 concentration and NaCl stress on photosynthesis and water use efficiency of maize
作者:
莫晓燕1; 张佳睿1; 宋炜2; 马超1; 李菲1; 刘亮1; 郑云普1; 郝立华1
1.河北工程大学水利水电学院，河北邯郸 056038； 2.河北省煤田地质局环境地质调查院，河北石家庄 050091
Author(s):
Mo Xiaoyan; et al
关键词:
玉米(Zea may L.); CO2浓度; NaCl胁迫; 光合作用; 水分利用效率
Keywords:
-
分类号:
S513.01
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
利用大型环境生长室探讨不同CO2浓度和NaCl胁迫对玉米植株生物量、气体交换参数、光合色素含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明，NaCl胁迫显著影响玉米的根系生物量(P<0.001)、茎秆生物量(P=0.001)、叶片生物量(P<0.001)和总生物量(P<0.001)，但CO2浓度对玉米植株生物量未产生显著影响。另外，大气CO2浓度升高导致中度、重度NaCl胁迫条件下玉米的净光合速率(Pn)分别显著提高20.8%(P<0.001)、16.1%(P=0.027)，而对照、轻度NaCl胁迫下的玉米叶片蒸腾速率却分别显著降低42.0%(P<0.001)、23.4%(P=0.031)，最终导致对照、轻度、中度、重度NaCl胁迫处理下玉米叶片的瞬时水分利用效率(WUEI)分别显著提高81.2%(P<0.001)、44.2%(P=0.009)、93.5%(P<0.001)、33.0%(P=0.007)。此外，大气CO2浓度升高，显著提高了重度NaCl胁迫下玉米叶片的POD活性(P=0.005)、SOD活性(P=0.001)及PRO含量(P<0.001)，但却降低了MDA含量(P<0.001)，表明CO2浓度升高可以提高相关抗氧化酶的活性，从而降低重度NaCl胁迫下玉米植物体内活性氧对植物的伤害程度。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］IPCC. Climate Change 2022：Mitigation of climate change［M］. Cambridge，UK：Cambridge University Press，2022：17-39.
［2］Yasuor H，Tamir G，Stein A，et al. Does water salinity affect pepper plant response to nitrogen fertigation？［J］. Agricultural Water Management，2017，191：57-66.
［3］景艳霞，袁庆华. NaCl胁迫对苜蓿幼苗生长及不同器官中盐离子分布的影响［J］. 草业学报，2011，20(2)：134-139.
［4］赵莹，杨克军，赵长江，等. 外源糖调控玉米光合系统和活性氧代谢缓解盐胁迫［J］. 中国农业科学，2014，47(20)：3962-3972.
［5］Gilliham M，Able J A，Roy S J. Translating knowledge about abiotic stress tolerance to breeding programmes［J］. The Plant Journal，2017，90(5)：898-917.
［6］Hochberg U，Windt C W，Ponomarenko A，et al. Stomatal closure，basal leaf embolism，and shedding protect the hydraulic integrity of grape stems［J］. Plant Physiology，2017，174(2)：764-775.
［7］马剑，刘贤德，金铭，等. NaCl胁迫对文冠果幼苗生长性状的影响［J］. 中南林业科技大学学报，2018，38(1)：11-15.
［8］Islam A T M T，Koedsuk T，Ullah H，et al. Salt tolerance of hybrid baby corn genotypes in relation to growth，yield，physiological，and biochemical characters［J］. South African Journal of Botany，2022，147：808-819.
［9］Wu J X，Nadeem M，Galagedara L，et al. Effects of chilling stress on morphological，physiological，and biochemical attributes of silage corn genotypes during seedling establishment［J］. Plants，2022，11(9)：1217.
［10］李彦生，金剑，刘晓冰. 作物对大气CO2浓度升高生理响应研究进展［J］. 作物学报，2020，46(12)：1819-1830.
［11］郑云普，刘媛媛，殷嘉伟，等. 水分和CO2对玉米光合性能及水分利用率的影响［J］. 农业工程学报，2023，39(12)：71-81.
［12］Ainsworth E A，Long S P. What have we learned from 15 years of free-air CO2 enrichment (FACE) A meta-analytic review of the responses of photosynthesis，canopy properties and plant production to rising CO2［J］. New Phytologist，2005，165(2)：351-371.
［13］Leakey A D B. Rising atmospheric carbon dioxide concentration and the future of C4 crops for food and fuel［J］. Proceedings of the Royal Society of London B：Biological Sciences，2009，276(1666)：2333-2343.
［14］Liu J，Hu T T，Fang L，et al. CO2 elevation modulates the response of leaf gas exchange to progressive soil drying in tomato plants［J］. Agricultural and Forest Meteorology，2019，268：181-188.
［15］Fan X D，Cao X，Zhou H R，et al. Carbon dioxide fertilization effect on plant growth under soil water stress associates with changes in stomatal traits，leaf photosynthesis，and foliar nitrogen of bell pepper (Capsicum annuum L.)［J］. Environmental and Experimental Botany，2020，179：104203.
［16］王建波. 三江平原小叶章湿地碳特征对模拟CO2升高和氮沉降的响应［D］. 长春：东北师范大学，2013：2.
［17］Ghannoum O，von Caemmerer S，Ziska L H，et al. The growth response of C4 plants to rising atmospheric CO2 partial pressure：a reassessment［J］. Plant，Cell & Environment，2000，23(9)：931-942.
［18］Wall G W，Brooks T J，Adam N R，et al. Elevated atmospheric CO2 mproved Sorghum plant water status by ameliorating the adverse effects of drought［J］. New Phytologist，2001，152(2)：231-248.
［19］王秋兰，靳鲲鹏，曹晋军. 大气CO2浓度升高对玉米叶片光合生理指标及其产量的影响［J］. 山西农业科学，2018，46(12)：2051-2053，2061.
［20］燕辉，刘晓利. 不同灌溉模式下CO2浓度升高对玉米幼苗生理特性的影响［J］. 中国土壤与肥料，2023(3)：135-141.
［21］盛敏. VA菌根真菌提高玉米耐盐性机制与农田土壤微生物多样性研究［D］. 杨凌：西北农林科技大学，2008：20-21.
［22］王玉凤. 玉米苗期对NaCl胁迫的响应与耐盐性调控机理的研究［D］. 沈阳：沈阳农业大学，2008：9.
［23］王丽燕，赵可夫. 玉米幼苗对盐胁迫的生理响应［J］. 作物学报，2005，31(2)：264-266.
［24］孙丽红. 高浓度CO2对狗牙根盐胁迫的缓解效应［D］. 南京：南京农业大学，2015：9.
［25］张浩，郭婷，吴子龙，等. 添加蚯蚓粪对盐胁迫下玉米气孔特征和光合特性的影响［J］. 玉米科学，2023，31(2)：73-80.
［26］张军，戈丹，刘玉，等. 盐胁迫对玉米苗期光合性能和保护酶活性的影响［J］. 湖北农业科学，2022，61(15)：10-14.
［27］Burnison B K. Modified dimethyl sulfoxide (DMSO) extraction for chlorophyll analysis of phytoplankton［J］. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences，1980，37(4)：729-733.
［28］张颖，朱铭强，李浩，等. 半干旱黄土丘陵区4种灌木树种的光合特性研究［J］. 西北农林科技大学学报(自然科学版)，2012，40(3)：65-70.
［29］杨海霞，李士美，郭绍霞. 丛枝菌根真菌对紫薇耐盐性的影响［J］. 植物生理学报，2014，50(9)：1379-1386.
［30］张军，戈丹，刘玉，等. 盐胁迫对玉米苗期光合性能和保护酶活性的影响［J］. 湖北农业科学，2022，61(15)：10-14.
［31］潘璐，李志鑫，崔世茂，等. 高温、加富CO2耦合对温室黄瓜光合作用及叶片衰老的影响［J］. 华北农学报，2017，32(3)：168-173.
［32］厉书豪，李曼，张文东，等. CO2加富对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片光合特性及活性氧代谢的影响［J］. 生态学报，2019，39(6)：2122-2130.
［33］束秀玉. CO2加富对盐胁迫下西瓜幼苗生长及生理生化特性的影响［J］. 河南农业科学，2020，49(12)：107-114.
［34］刘亮，郝立华，李菲，等. CO2浓度和温度对玉米光合性能及水分利用效率的影响［J］. 农业工程学报，2020，36(5)：122-129.
［35］袁会敏，周健民，段增强，等. 盐胁迫下大气CO2浓度升高对黄瓜幼苗生长、光合特性及矿质养分吸收的影响［J］. 土壤，2008，40(5)：797-801.
［36］殷嘉伟. CO2浓度升高和水分亏缺对玉米气孔特征、气体交换参数及生化特性的影响［D］. 邯郸：河北工程大学，2023：28.
［37］孙超，单楠，王慧娟，等. 盐胁迫对黄瓜幼苗光合作用及其关键酶基因表达特性的影响［J］. 中国蔬菜，2016(8)：29-34.
［38］吕艳伟，何文慧，陈雨鸥，等. 盐胁迫对小麦幼苗光合色素含量和细胞膜的影响［J］. 江苏农业科学，2013，41(6)：74-76.
［39］韩志平，张海霞，李侠，等. 硝酸钙胁迫对黄瓜幼苗生长和生理特性的影响［J］. 北方园艺，2019(1)：22-29.
［40］张其德，温晓刚，卢从明，等. 盐胁迫下CO2加倍对春小麦一些光合功能的影响［J］. 植物生态学报，2000，24(3)：308-311.
［41］袁蕊，聂磊云，郝兴宇，等. 大气CO2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响［J］. 生态学杂志，2017，36(12)：3510-3516.
［42］韦忆，韦小丽，王明彬，等. 大气CO2浓度升高对红豆树苗木光合生理和形态的影响［J］. 南京林业大学学报(自然科学版)，2023，47(6)：124-132.
［43］Pérez-López U，Miranda-Apodaca J，Lacuesta M，et al. Growth and nutritional quality improvement in two differently pigmented lettuce cultivars grown under elevated CO2 and/or salinity［J］. Scientia Horticulturae，2015，195：56-66.
［44］潘鸿，曹吉鑫，陈展，等. CO2浓度升高对木荷幼苗光合特征的影响［J］. 生态学杂志，2022，41(5)：865-872.
［45］袁嫚嫚，朱建国，刘钢，等. 粳稻生育后期剑叶光合日变化和光合色素对大气CO2浓度和温度升高的响应：FACE研究［J］. 应用生态学报，2018，29(1)：167-175.
［46］胡单，杨永红. 不同施氮对冬青稞幼苗光合色素·生物量及产量的影响［J］. 安徽农业科学，2011，39(24)：14561-14563，14585.
［47］李华，贺洪军，朱金英，等. 外源水杨酸对黄瓜幼苗盐胁迫伤害的影响［J］. 北方园艺，2010(13)：19-21.
［48］曹兵，宋培建，康建宏，等. 大气CO2浓度倍增对宁夏枸杞生长的影响［J］. 林业科学，2011，47(7)：193-198.
［49］王建林，徐正进，高峰. 杂交稻与常规稻叶绿素变化规律的研究［J］. 辽宁农业科学，2001(5)：18-21.
［50］许大全. 叶绿素含量的测定及其应用中的几个问题［J］. 植物生理学通讯，2009，45(9)：896-898.
［51］Chen Y，Xu D Q. Two patterns of leaf photosynthetic response to irradiance transition from saturating to limiting one in some plant species［J］. New Phytologist，2006，169(4)：789-798.
［52］宝俐，董金龙，李汛，等. CO2浓度升高和氮素供应对黄瓜叶片光合色素的影响［J］. 土壤，2016，48(4)：653-660.
［53］高英，同延安，赵营，等. 盐胁迫对玉米发芽和苗期生长的影响［J］. 中国土壤与肥料，2007(2)：30-34.
［54］金奖铁，李扬，李荣俊，等. 大气二氧化碳浓度升高影响植物生长发育的研究进展［J］. 植物生理学报，2019，55(5)：558-568.
［55］何勇，朱祝军. 等渗的Ca(NO3)2和NaCl胁迫对番茄根系呼吸和活性氧代谢的影响［J］. 浙江大学学报(农业与生命科学版)，2013，39(4)：396-402.
［56］Maggio A，Reddy M P，Joly R J. Leaf gas exchange and solute accumulation in the halophyte Salvadora persica grown at moderate salinity［J］. Environmental and Experimental Botany，2000，44(1)：31-38.
［57］付珊，雷婷，金苇，等. 盐胁迫对番茄幼苗生长及生理指标的影响［J］. 湖北师范大学学报(自然科学版)，2023，43(3)：9-15.
［58］Sipos G，Solti á，Czech V，et al. Heavy metal accumulation and tolerance of energy grass (Elymus elongatus subsp.ponticus cv.Szarvasi-1) grown in hydroponic culture［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2013，68：96-103.
［59］朱天奇，鲁泽宇，胡桑源，等. 盐胁迫对两个高羊茅品种幼苗生长及生理特性的影响［J］. 草地学报，2022，30(8)：2082-2088.
［60］徐云岭，余叔文. 植物适应盐逆境过程中的能量消耗［J］. 植物生理学通讯，1990，26(6)：70-73.
［61］厉书豪. CO2加富提高黄瓜幼苗耐盐能力的生理机制研究［D］. 泰安：山东农业大学，2019：31-32.
［62］汪月霞，孙国荣，王建波，等. NaCl胁迫下星星草幼苗MDA含量与膜透性及叶绿素荧光参数之间的关系［J］. 生态学报，2006，26(1)：122-129.
［63］康丽娟，刘永梅，李敦海，等. 不同盐度下水华束丝藻对CO2浓度倍增的生理响应［J］. 水生生物学报，2007，31(5)：671-674.
［64］付晴晴，谭雅中，翟衡，等. NaCl胁迫对耐盐性不同葡萄株系叶片活性氧代谢及清除系统的影响［J］. 园艺学报，2018，45(1)：30-40.
［65］侯楠，宋玉伟. 盐胁迫对玉米幼苗叶片光合荧光和抗氧化酶活性的影响［J］. 现代农业科技，2014，24：36，40.
［66］齐琪，马书荣，徐维东. 盐胁迫对植物生长的影响及耐盐生理机制研究进展［J］. 分子植物育种，2020，18(8)：2741-2746.
［67］Pérez-López U，Robredo A，Lacuesta M，et al. The oxidative stress caused by salinity in two barley cultivars is mitigated by elevated CO2［J］. Physiologia Plantarum，2009，135(1)：29-42.

相似文献/References:

[1]徐小华,曾晓红,全晓松,等.虚拟仪器大棚温室环境远程监测系统设计[J].江苏农业科学,2014,42(10):389.
　Xu Xiaohua,et al.Design of environment remote monitoring system in greenhouse based on virtual instrument[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(13):389.
[2]刘瑜,尹飞虎,高志建,等.大气CO2浓度增加对新疆绿洲膜下滴灌棉花生长发育的影响[J].江苏农业科学,2016,44(11):108.
　Liu Yu,et al.Effect of atmospheric CO2 concentration increase on growth of cotton under mulch drip irrigation in oasis of Xinjiang area[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(13):108.
[3]卞景阳,张志刚,孙兴荣,等.水稻叶片气孔对CO2浓度变化的响应[J].江苏农业科学,2017,45(23):72.
　Bian Jingyang,et al.Response of stomata in rice leaves to CO2 concentration change[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2017,45(13):72.
[4]袁宏霞,孙胜,张振花,等.日光温室CO2加富对番茄叶片光合特性的影响[J].江苏农业科学,2018,46(07):136.
　Yuan Hongxia,et al.Influences of CO2 enrichment on photosynthetic characteristics of tomato leaves in solar greenhouse[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2018,46(13):136.
[5]胡智勇,陈孝杨,陈敏,等.土壤与大气温度及CO2浓度变化对根系呼吸影响研究进展[J].江苏农业科学,2018,46(11):1.
　Hu Zhiyong,et al.Research progress on effects of soil and atmospheric temperature and CO2 concentration on root respiration[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2018,46(13):1.
[6]丁林凯,阚飞,李玲,等.陇中半干旱区玉米对光和CO2浓度的响应模型[J].江苏农业科学,2019,47(08):86.
　Ding Linkai,et al.Photosynthetic responses models of maize to light intensity and CO2 concentration in semi-arid area of central Gansu[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2019,47(13):86.
[7]郝田,范宁丽,于景金.CO2浓度升高影响植物生长发育的研究进展[J].江苏农业科学,2020,48(21):52.
　i>Hao Tian,et al.Research progress on effects of elevated CO2 concentration on plant growth and development[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2020,48(13):52.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2024-07-03
基金项目：国家自然科学基金(编号：32071608)；河北省自然科学基金(编号：E2023402086、E2024402128)；邯郸市科技计划(编号：19422011008-47)。
作者简介：莫晓燕(2000—)，女，河南洛阳人，硕士研究生，主要从事气候变化背景下农作物逆境生理生态相关研究。E-mail：mxy1819670851@163.com。
通信作者：郝立华，博士，讲师，主要从事农业水土工程及全球变化生态学相关研究。E-mail：haolihua_000@sina.com。
更新日期/Last Update: 2025-07-05