荒漠植物梭梭和沙拐枣光合作用、蒸腾作用及水分利用效率特征

运用开放式气体交换LI-6400便携式光合作用测定系统,研究了梭梭(Haloxylonammodendron)和沙拐枣(Calligonummongolicum)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)及水分利用效率(WUE)特征。结果表明:梭梭和沙拐枣在湿润状况下的Pn日变化呈单峰型,梭梭低于沙拐枣,日平均分别为19.60±0.12μmol·m-2·s-1和24.06±0.50μmol·m-2·s-1;E也是梭梭低于沙拐枣,日平均分别为5.53±0.08mmol·m-2·s-1和8.21±0.26mmol·m-2·s-1;WUE则不同,日平均梭梭高于沙拐枣,分别为3.28±0.05mmolCO2·mol-1H2O和2.84±0.06mmolCO2·mol-1H2O。WUE年均值也是梭梭高于沙拐枣,二者最高值都出现在9月,次高值出现在7月,WUE的高低变化与年降水量的高低分布一致。在湿润和干燥两种状况下,梭梭和沙拐枣Pn对光强的响应表明,水分条件好时Pn明显增大,光能利用率提高。从湿润状况时的净光合速率、光饱和点和CO2补偿点,以及干燥状况时也具有低CO2补偿点,确定梭梭和沙拐枣具有C4光合途径。     

贺兰山10种典型植物光合及水分利用效率特征研究

为了探究贺兰山不同乔灌草的光合生理特性及其对自然环境的适应特性和机制,该研究采用Li-6400XT便携式光合仪测定了贺兰山10种乔灌草气体交换参数及自然环境因子并分析其相关性.结果表明:(1)净光合速率(Pn)日均值从大到小为披针叶黄华>灰榆>山杨>栒子>冰草>油松>小叶忍冬>小檗>青海云杉>苔草,从不同生活型来看表现...     

谷子叶片光合速率日变化及水分利用效率

通过降低空气湿度（从约３０％减少到５％）、增加ＣＯ２浓度（从４００μｌＣＯ２／Ｌ啬到７３０μｌＣＯ２／Ｌ）、烫叶鞘破坏韧皮部等处理对谷子叶片光合速率日变化和水分利用效率（ＷＵＥ）进行了研究,发现中午光合速率降低与不合冰物积累有关;虽然低大所相对湿度（５％）使光合速率有所降低,但提高ＷＵＥ。而烫叶鞘使光合物质积累既抑制了光合速率,又降低了ＷＵＥ。     

植物叶片水分利用效率研究综述

植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,即植物水分利用效率(WUE)是其生存的关键因子.就近来研究最多的叶片水平上的WUE,从叶片WUE的定义,方法,进展等方面对其进行总结概括,并就今后植物叶片水分利用效率的研究提出了几点看法:方法上,叶片碳同位素方法是目前植物叶片长期水分利用效率研究的最佳方法,而δ13C的替代指标将继续是方法研究中的一个方向,前景乐观;研究内容上,要加强极端干旱区河岸林木的δ13C和WUE的研究;结合植物生理生态学,生物学和稳定同位素技术,探究植物叶片长期水分利用效率的机理,特别是要加强运用双重同位素模型加深和理解植物叶片长期水分利用效率变化规律和内在机制的研究;要结合多种方法,加强多时空尺度植物叶片WUE及其之间的转换研究.     

谷子叶片光合速率日变化及水分利用效率

通过降低空气湿度（ 从约３０ ％ 减少到５ ％ ） 、增加ＣＯ２ 浓度（ 从４００ μｌ ＣＯ２／Ｌ增加到７３０ μｌ ＣＯ２／Ｌ） 、烫叶鞘破坏韧皮部等处理对谷子叶片光合速率日变化和水分利用效率（ＷＵＥ） 进行了研究, 发现中午光合速率降低与光合产物积累有关; 虽然低大气相对湿度（５ ％ ） 使光合速率有所降低,但提高了ＷＵＥ。而烫叶鞘使光合物质积累既抑制了光合速率,又降低了ＷＵＥ。     

荒漠植物叶片或同化枝δ13C值及水分利用效率研究

温带荒漠植物长期生长在夏季炎热高温、冬季寒冷低温、长年干旱缺水的极端环境中,以其特有的形态学特征和生理功能来减少水分损失.为了探讨荒漠植物水分利用效率(WUE),为荒漠生态系统保育和退化植被恢复重建提供理论依据,运用稳定碳同位素技术和光合仪测定对比的方法,对河西走廊中段临泽绿洲北部荒漠中5种植物进行了全年生长期研究.结果表明荒漠植物月水分利用效率与年生长期平均水分利用效率的相关性在8月份最高,其方程式为WUEgpa= -1.8 + 1.98 WUEAug(P = 0.011,r =0.96);月稳定碳同位素比率(δ13C 或13 C/12C) (‰)与生长期平均WUE的相关性在8月和9月最大,可靠性最高,其方程式为WUE gpa= 4.7 + 0.0813 C/12Cmon(P=0.057,r=0.87).研究得出用稳定碳同位素比率指示温带荒漠植物的短期水分利用效率,随着叶片或同化枝成熟,越往生长后期,正相关性越高,直至霜降;用稳定碳同位素比率指示植物的长期水分利用效率,以8月下旬至9月下旬采样最好.梭梭和沙拐枣的水分利用效率显著高于其它荒漠植物,5种荒漠植物长期水分利用效率的排列顺序为梭梭＞沙拐枣＞柠条＞花棒≈泡泡刺.     

模拟水分胁迫对水曲柳光合速率及水分利用效率的影响

经过3年人工模拟水分胁迫,研究了不同水分处理下水曲柳光合特征及其水分利用效率的变化.结果表明,在中度水分胁迫(MW)下,水曲柳的光合速率和水分利用效率比对照组均有所提高,而在重度水分胁迫(LW)下则分别降低了7.26%和1.13%.长期的中度水分胁迫使水曲柳的光合潜力得到充分发挥,其适应性也好于重度水分胁迫.对照组水曲柳的光合速率日变化呈单峰曲线,MW组和LW组则均呈"双峰"曲线;对照组水曲柳水分利用率的日变化呈现双峰曲线,而MW组和LW组则呈现波动趋势,无明显的波峰和波谷.这与水曲柳在不同水分处理下的生理特性和环境因子的日进程密切相关.     

岩溶石漠化地区几种生态恢复植物的生理生态学特征

选择石漠化地区树种任豆树、金银花和苦丁茶的植株为对象,测定其光响应曲线和光合、蒸腾、气孔导度的日变化,研究其光合、蒸腾、气孔导度与环境因子间的关系。在岩石裸露率高、地表水缺乏、白天温度极高的石漠化地区,对任豆和苦丁茶进行光响应模拟表明,两者的最大净光合速率分别为15.88μmol.m-2.s-1、4.58μmol.m-2.s-1。从气体交换特征日变化看出,这三种植物均有光合午休现象,任豆午休程度最弱而苦丁茶最强,光合与气孔导度均呈显著的正相关关系;通过对胞间CO2浓度Ci与气孔限制Ls关系分析,任豆和金银花的光合作用上午以气孔限制为主,下午有非气孔因素影响,而苦丁茶则以非气孔限制为主。任豆树具有较高的水分利用效率,金银花次之,而苦丁茶最小。通过综合分析,认为地表缺水并不是石漠化地区简单唯一的限制因子,高温胁迫也造成该区植物同化CO2减少的原因。根系的下扎能力也应是石漠化地区植物长期存活的关键。因此通过人工诱导构建石漠化地区植物群落时一定要考虑植物本身的根系遗传性状。     

不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应

利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。     

干旱复水对海棠叶片光合蒸腾及水分利用效率的影响

以13个类型的盆栽海棠为材料,分析了自然干旱及旱后复水时叶片净光合速率(net photosynthesis rate,Pn),蒸腾速率(transpiration rate,Tr)及水分利用效率(water use effi ciency,WUE)。结果表明:13个海棠中,西府海棠的Pn和WUE最低,对水分变化最不敏感;平邑甜茶比较适应轻度和中度干旱,不适应重度干旱。复水后‘紫色王子’、‘绚丽’和‘雪球’等9个类型的Pn明显超过原初状态;‘红艳’、‘糖美林’、‘红粉’、‘红宝石’和‘王族’通过提高WUE来抵抗干旱胁迫,‘绚丽’、‘红丽’和垂丝海棠通过维持较强的恢复能力适应抗旱。干旱时,‘绚丽’比其他海棠能够更高效地利用水分。     

黄土高原4种豆科牧草的净光合速率和蒸腾速率日动态及水分利用效率

在晴天条件下 ,研究了 4年生甘肃红豆草 (Onobrychis viciaefolia scop.cv.‘Gansu’)、沙打旺 (Astragalus adsurgens)、东方山羊豆 (Galega orientalis)和多年生香豌豆 (L athyruslatifolius)人工种群花期 (5月 31日 )和再生期 (7月 10日 )的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率以及土壤贮水量和水分利用特征。结果表明 ,自 5月 31日 (花期 )至 7月 10日 (再生期 ) ,4种牧草对土壤水分消耗由大到小依次为 :沙打旺 119.2 mm、多年生香豌豆 91.6 mm、山羊豆 81.9m m和红豆草 73.8m m。红豆草在花期和再生期的净光合速率分别为 12 .4 1和 9.0 6μ mol CO2 / (m2 · s) ,沙打旺为 10 .10和 7.0 1μ m ol CO2 / (m2 · s) ;红豆草在花期和再生期的日均蒸腾速率 8.13和 9.0 5 m m ol H2 O/ (m2· s) ,沙打旺刈割前和刈割后蒸腾速率分别为 7.4 0和 6 .5 4mmol H2 O/ (m2· s) ,属于高光合、高蒸腾型。而山羊豆和多年生香豌豆则属于低蒸腾、低光合类型 ,花期和再生期 ,山羊豆的日均光合速率分别为 4 .74和 4 .88μm ol CO2 / (m2· s) ,多年生香豌豆为 4 .4 1和 4 .6 4 μ mol CO2 / (m2· s) ,相应的蒸腾速率分别达到 3.75和 5 .4 2 m mol H2 O/ (m2 · s) ,4 .74和 4 .34m mol H2 O/ (m2 · s)。     

沙漠人工植被区的蒸发蒸腾

研究于2003年6月至8月在沙坡头沙漠试验研究站的水分平衡观测场进行。利用微型蒸渗仪结合大型称重式土壤蒸渗仪测定了流沙、油蒿(A rtem isia ord osica)和柠条(C arag ana korsh insk ii)3类样地的土壤蒸发;油蒿和柠条的蒸腾利用表面覆盖油毡的大型非称重式蒸渗池和气孔计测定;同时对降水量、流沙渗漏量、0~200cm土层的土壤含水量进行了观测。结果表明:在沙漠人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株遮阴的影响,但不同样地的蒸发量是有差异的,样地和位置间的互作效应差异不显著;在沙漠区有很大比例的蒸发发生在稀少的降水事件之后。气孔计测定的蒸腾速率经单位换算统一,用多项式拟合得到日变化曲线均达到显著水平(p<0.05);将蒸渗池和气孔计2种方法测定结果方差分析表明油蒿的蒸腾均高于柠条的(p<0.05),测定方法间(蒸渗池和气孔计)差异不显著;从而说明本研究以叶面积指数和植物冠层盖度为基础进行叶片与种群间的尺度转换是可行的。2003年6月至8月期间,该区的降水量为159.1mm,渗漏量为48.5mm,裸沙蒸发量为63.0mm;油蒿样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为54.1mm、59.0mm和119.4mm;柠条样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为59.5mm、56.4mm和127.6mm。     

中国东部南北样带森林优势植物叶片的水分利用效率和氮素利用效率

通过测定中国东部南北样带主要森林生态系统中10种优势植物(兴安落叶松、蒙古栎、水曲柳、紫椴、色木槭、红松、杉木、木荷、马尾松、锥栗)叶片的碳氮含量(Cmass、Nmass)、同位素丰度(δ13C、δ15N)以及光合响应曲线,分析了不同优势植物叶片的水分利用效率和氮素利用效率之间的差异及其相互关系.结果表明： 不同生活型植物叶片的Nmass和δ15N差异显著,表现为阔叶植物>针叶植物,落叶植物>常绿植物;最大光合速率(Pn max)表现为针叶植物>阔叶植物,落叶植物>常绿植物;植物叶片的瞬时水分利用效率(WUEi)和长期水分利用效率(WUE)均表现为阔叶植物>针叶植物,常绿植物>落叶植物;植物叶片的瞬时氮素利用效率(NUEi)和长期氮素利用效率(NUE)则表现出相反的规律,且常绿植物和落叶植物叶片的NUE差异显著;WUEi和WUE之间相关性不显著,而NUEi和NUE之间呈显著正相关.植物叶片的水分利用效率与氮素利用效率显著负相关.两种资源利用效率均受植物生活型的影响,并且存在一定的制约关系.     

The effect of atmospheric humidity on photosynthesis,transpiration and water use efficiency of leaves of several plant species

The effect of humidity on the gas exchange of leaves of the dicotyledons soybean (Glycine max (L.) Merrill), sunflower (Helianthus annuus L.), jojoba (Simmondsia chinensis (L.) Schneider), and saltbush (Atriplex halimus L.) and the monocotyledons wheat (Triticum aestivum L.), barley (Hordeum vulgare L.) sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) and barnyard grass (Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.) was examined under conditions of adequate soil moisture in a controlled environment. Photosynthesis and stomatal and internal diffusion resistances of whole, attached, single leaves were not affected by changes in humidity as the vapour pressure deficit between the leaf and atmosphere ranged from 8 to 27 mb. Transpiration increased linearly with increasing vapour pressure deficit. Whole plants of barley exhibited a different response. As humidity was increased, photosynthesis increased, transpiration expressed per unit of vapour pressure difference increased, and diffusion resistances became smaller. Reasons for the different behaviour of single leaves and whole plants are suggested. An index for water use efficiency, expressed per millibar of vapour pressure deficit, was calculated for single leaves of each species used in the experiments. This showed that water use efficiency was highest in the C₄ xerophytes and lowest in the C₃ mesophytes. The effect of environment on water use efficiency is examined using data from the literature.     

Diurnal patterns of canopy photosynthesis,evapotranspiration and water use efficiency in chickpea (Cicer arietinum L.) under field conditions

Diurnal changes in net photosynthetic rate (PN), evapotranspiration rate (ET) and water use efficiency (WUE=PN/ET) of field grown chickpea (Cicer arietinum) L. cv. H-355 were studied from the vegetative phase through maturirty at Haryana Agricultural University Farm, Hissar, India. The maximum photosynthetic rate (PN max) increased from the initial vegetative phase to pod formation and declined at a rapid rate from pod filling to maturity. The response of PN to photosynthetic photon flux density (PPFD) (400–700 nm) was temperature-dependent during the day, i.e. on cool days the PN rates were lower for certain quanta of PPFD during the first half than during the second half of day, and vice versa on warm days. ET was affected both by crop cover and evaporative demand up to flowering, but thereafter it was independent of crop cover and followed the course of evaporative demand. ET was related to air temperature during the day while PN was related to PPFD. There was a lag of two to three hours between PN_max (around noon) and ET_max (around 2 p.m.). WUE increased from the vegetative stage through flowering but decreased thereafter to maturity.Abbreviations DAS days after planting - ET evapotranspiration - LAI leaf area index - PAR photosynthetically active radiation (in figures) is equivalent to PPFD (see below) - PN net photosynthetic rate - PPFD photosynthetic photon flux density - WUE water use efficiency (= PN/ET)     

Water relations, gas exchange, photochemical efficiency, and peroxidative stress of four plant species in the Heihe drainage basin of northern China

Haloxylon ammodendron, Calligonum mongolicum, Elaeagnus angustifolia, and Populus hosiensis had different adaptations to limited water availability, high temperature, and high irradiance. C. mongolicum used water more efficiently than did the other species. Because of low transpiration rate (E) and low water potential, H. ammodendron had low water loss suitable for desert conditions. Water use efficiency (WUE) was high in E. angustifolia, but high E and larger leaf area made this species more suitable for mesic habitats; consequently, this species is important in tree shelterbelts. P. hosiensis had low WUE, E, and photosynthesis rates, and therefore, does not prosper in arid areas without irrigation. High irradiances caused photoinhibition of the four plants. The decrease of photochemical efficiency was a possible non-stomata factor for the midday depression of C. mongolicum. However, the species exhibited different protective mechanisms against high irradiance under drought stress. H. ammodendron and C. mongolicum possessed a more effective antioxidant defence system than E. angustifolia. These three species showed different means of coping with oxidative stress. Hence an enzymatic balance is maintained in these plants under adverse stress conditions, and the concerted action of both enzymatic and non-enzymatic reactive oxygen species scavenging mechanisms is vital to survive adverse conditions.     

沙柳光合作用和蒸腾作用日动态变化的初步研究

沙柳是毛乌素沙地流动沙丘和固定沙丘上广泛分布的重要固沙植物。叶片的光合速率呈现出不规则的日动态变化 ,在 1 0 :0 0～ 1 1 :0 0及 1 4 :0 0出现光合午休现象。蒸腾速率呈现出单峰型的日动态变化 ,蒸腾在午后 1 5:0 0达到最大。水分利用效率在早晨 9:0 0后保持在 2～ 2 .5μmol CO2 · mmol-1 H2 O左右。叶片水分亏缺也表现出规律性的变化。从早晨开始 ,叶片水分亏缺逐渐增大 ,在 1 8:0 0达到最大值。比较生长季节的不同时期环境因子的变化情况表明 ,春末的光照强度和气温比夏末高 ,但土壤水分含量则相反。沙柳在春末的光合速率、蒸腾速率分别是夏末的 79%和 72 .4% ,表明水分亏缺是影响沙柳生长发育的主要限制因素。沙柳在不同季节对水分的不同利用特点是对环境胁迫的弹性适应     

土壤干旱条件下不同施钾水平对烟草光合速率和蒸腾效率的影响

研究了土壤干旱条件下,不同的施钾水平对烟草光合速率,胞间CO2浓度,气孔导度,蒸腾速率,蒸腾效率及生物量的影响。结果表明：在土壤干旱条件下适量施钾可以减少叶肉细胞光合活性的下降,消弱非气孔因素对光合的限制,增强气孔调节能力,提高蒸腾效率,并获得较高的生物量。