黄淮海平原冬小麦（Triticum aestivum）旗叶的生理生态特性

分别于2005年和2006年4、5月份,在中国科学院封丘农业生态试验站用Li-6400光合测定仪对田间冬小麦(Triticumaestivum)进行了净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日变化的测定,并同步测定了有效辐射(PAR)、气温(Ta)、叶温(Tl)、空气相对湿度(Rh)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)等因子,研究了冬小麦旗叶的Pn、Tr与环境和生理因子之间的关系。结果表明,冬小麦旗叶的Pn随PAR的增加而升高,其光补偿点和光饱和点分别在50~60μmo.lm-.2s-1和1050~1100μmol.m-.2s-1左右;Tr随PAR呈线性升高。Ta与Tl的相关系数r=0.886**,达显著水平,冬小麦旗叶Pn随Ta、Tl的增加而升高,当Ta、Tl分别超过30℃、32℃左右时,Pn随两因素的增加反而下降;Tr随Ta、Tl的增加呈直线升高。冬小麦旗叶Pn、Tr与Gs的相关系数分别为r=0.407**和r=0.322**,二者均随Gs的增加而升高,当Gs超过0.2mo.lm-.2s-1左右时,Pn的速度就会减缓。冬小麦旗叶的Pn、Tr均随Ci的增加而下降。通过对生态、生理因子的多元回归分析表明,影响黄淮海平原冬小麦旗叶的Pn、Tr的主要因子是PAR、Gs,除此以外,Ci也是影响Pn的重要因子。     

狗尾草蒸腾特性与水分利用效率对模拟光辐射增强和CO2浓度升高的响应

 在人工控制光照强度和CO2浓度条件下,测量了禾本科C4植物狗尾草（Setaria viridis）的光合速率（Pn）,蒸腾速率（Tr）,胞间CO2浓度（Ci）,气孔导度（Gs）和叶面饱和水汽压亏缺（Vpdl）对不同模拟光辐射（SPR）强度与CO2浓度的响应。结果表明：Pn, Tr 及Gs均随SPR的升高而增大,增幅趋缓,最终趋于动态平衡。SPR增强的起始阶段,水分利用率（WUE）逐渐增大,在SPR为1200 μmol·m-2·s-1时达到最大值,然后逐渐降低。Ci与Vpdl则随SPR的增强而减小,SPR高于600 μmol·m-2·s-1之后,两者均达到平衡状态。CO2浓度从300增至600 μmol·mol-1的过程中,狗尾草Pn逐渐增大,从600增至1 000 μmol·mol-1过程中,其Pn逐渐降低。Ci、Vpdl和WUE随CO2浓度的升高而增大,Gs和Tr则随CO2浓度的升高而减小。即禾本科一年生C4植物的光合作用对CO2浓度升高响应不敏感,水分蒸腾消耗的减少和WUE的提高对CO2浓度升高的响应极显著。可见,CO2浓度升高对C4植物光合作用的直接促进作用有限,但是却能从提高现有水分利用效率途径促进植物的第一性生产。     

模拟光条件下禾本科植物和藜科植物蒸腾特性与水分利用效率比较

利用人工模拟光源研究了两种 C4 光合途径禾本科植物 (虎尾草、狗尾草 )和两种 C3光合途径藜科植物 (藜、绿藜 )的光合速率 ( Pn)、蒸腾速率 ( Tr)、水分利用率 ( WUE)、气孔导度 ( Gs)、胞间 CO2 浓度 ( Ci)及叶面饱和蒸气压亏缺 ( Vpdl)随模拟光辐射 ( SPR)增强的变化规律及 Gs、Ci、Vpdl对 Tr和 WUE的影响。结果表明 :( 1 ) 4种植物的 Pn和 Tr均随 SPR增强而增大 ,两种藜科植物最大净 Pn和 Tr均高于两种禾本科植物的最大净 Pn和 Tr。 ( 2 ) WUE随 SPR增强先增大后减小 ,两种禾本科植物和两种藜科植物分别在SPR为 40 0、1 2 0 0 μmol/( m2·s)时达到最大值 ,禾本科植物的最大 WUE明显高于藜科植物。 ( 3) 4种植物的 Gs、Ci均随 SPR的增强而减小 ,两种藜科植物的 Gs和 Ci均显著高于两种禾本科植物。4种植物的 Vpdl均随 SPR增强而增大 ,禾本科植物高于藜科植物。实验表明 ,在以水分为限制因素的半干旱草原区 ,禾本科植物具有更好的保水机制和更高的水分利用效率 ,与藜科植物相比 ,在水分生态上具有一定的竞争优势。     

5种常见水土保持树种的气体交换特性研究

为了了解水土保持树种的气体交换特性,对无患子(Sapindus mukorossi)、南酸枣(Choerospondias axillaris)、香樟(Cinnamomum camphora)、秃瓣杜英(Elaeocarpus glabripetalus)和毛竹(Phyllostachys edulis)等常见树种的光合蒸腾特性进行研究。结果表明,香樟、无患子、南酸枣和毛竹的净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,有明显的"光合午休"现象;秃瓣杜英的Pn日变化曲线则呈单峰型,未出现"光合午休"现象。5种树种的Pn以香樟毛竹无患子南酸枣秃瓣杜英;蒸腾速率(Tr)以香樟无患子毛竹南酸枣秃瓣杜英;水分利用效率(WUE)以秃瓣杜英毛竹南酸枣无患子香樟。单因素方差分析表明:不同树种间的Tr、气孔导度(Gs)和WUE存在显著差异,而Pn和胞间CO2浓度(Ci)的差异不显著。相关性分析表明,Pn与Tr、Gs和光合有效辐射(PAR)呈正相关关系;Tr与Gs呈正相关关系,与WUE呈负相关关系;Gs与WUE呈负相关关系;Ci与PAR和空气CO2浓度(Ta)呈负相关关系。香樟和无患子的Tr相对较大,而WUE较低,在养护过程应加强浇水及遮阴以降低其水分蒸腾的速率;秃瓣杜英、南酸枣和毛竹的Tr相对较低,而WUE相对较高,能够科学地利用土壤水分,可适应较干燥的外界环境。     

两种高质牧草不同生育期光合生理日变化及光响应特征

于2010年5月25日(拔节、分枝期)、7月6日(抽穗、结荚期)、8月25日(开花期)晴朗天气,采用LI-6400便携式光合作用测定系统对新引1号东方山羊豆和柳枝稷各项光合生理生态指标进行了测定。结果表明:(1)新引1号东方山羊豆净光合速率(Pn)日变化呈双峰曲线,存在"光合午休"现象;分枝期Pn、光能利用效率(LUE)、水分利用效率(WUE)日均值高于结荚期,而结荚期的叶温(Tl)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)日均值高于分枝期。(2)柳枝稷的Pn日变化呈单峰曲线,拔节期Pn、Tr日均值高于抽穗期,开花期最低;WUE与Ci日均值在开花期最高,拔节期次之,抽穗期最小;Tl、LUE日均值在抽穗期最高,拔节期次之,开花期最小。(3)Pn与Tr、Gs、叶片气孔限制值(Ls)、光合有效辐射(PAR)具有极显著正相关关系,与Ci呈极显著负相关;Tr与Gs、叶温下蒸汽压亏缺(Vpdl)、气温(Ta)、Tl、PAR均呈极显著正相关关系,与大气CO2浓度(Ca)呈显著负相关;Tl、Gs与PAR呈极显著正相关。(4)通过光响应曲线的绘制及相关生理指标的计算,结合相关评价标准,得出柳枝稷为阳生植物,而新引1号东方山羊豆为耐荫植物,且柳枝稷比新引1号东方山羊豆对光环境的适应性强。     

土壤水分状况对花生和早稻叶片气体交换的影响

通过田间测坑试验研究了长期处于不同土壤水分状况下花生和早稻叶片气体交换的一些特点.结果表明,花生分枝期轻度和中度水分胁迫使气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)略有下降,净光合速率(Pn)和叶片水分利用效率(WUE)减小,轻度水分胁迫Gs/Tr略有上升而中度胁迫Gs/Tr变小.花生结荚期轻度和中度水分胁迫都使Gs、Tr、Gs/Tr和Pn显著降低,WUE大幅度上升.花生结荚期明显受土壤水分胁迫影响.早稻灌浆期轻度和中度水分胁迫Gs、Tr和Gs/Tr变化不显著,Pn和WUE增加,并且轻度水分胁迫下籽粒产量增加.Gs和Gs/Tr变化情况相结合可以作为作物水分胁迫程度的一个参考指标,即如果Gs和Gs/Tr同时下降则作物已经受到水分胁迫影响.     

干旱、CO2和温度升高对春小麦光合、蒸发蒸腾及水分利用效率的影响

研究了干旱、CO₂浓度和温度升高对春小麦生育期、光合速率(P_n)、蒸发蒸腾(ET)及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明,大气CO₂浓度升高(550、700μmol·mol^-1)虽可延长抽穗成熟期,但高温(日平均温度高于正常日平均温度约4.8℃)对生育期的影响远大于高CO₂影响,使得高CO₂、高温下抽穗成熟期缩短,且种子提前萌发;CO₂浓度升高和高温共同作用使各水分处理的小麦光合增强、气孔阻力增加、叶片水平的水分利用效率(WUEl)和群体水平的水分利用效率(WUE)增大,但对蒸腾速率影响不显著.对蒸发蒸腾的影响因不同的土壤水分而不同,在高(田间持水量的75%～85%)、中(田间持水量的55%～65%)水分条件下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾增加,而在低水分条件(田间持水量的35%～45%)下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾减少.     

水肥耦合对汉源花椒幼苗叶片光合作用的影响

以汉源花椒幼苗为试验材料,通过盆栽试验研究了不同水肥耦合处理对汉源花椒叶片气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)和叶面饱和水汽压亏缺(Vpdl)日变化的影响,并探讨了汉源花椒光合特性与土壤田间持水量(FWC)、施肥量(包括施全量NPK、1/2NPK和不施肥,其中全量NPK含尿素150 kg N/hm~2、过磷酸钙60kg P_2O_5/hm~2和硫酸钾150 kg K_2O/hm~2)和环境因子间的关系。结果表明:各处理汉源花椒叶片Gs、Pn、Tr和Vpdl日变化均呈"单峰"型曲线,其峰值分别出现在10:00—12:00、10:00—12:00、14:00和14:00左右,没有出现光合"午休"现象;Ci最低值出现在10:00—12:00左右;WUE日变化呈"双峰"型曲线,峰值分别出现在10:00和16:00左右,但第2个峰值明显低于第1个峰值。NPK+50%FWC和1/2NPK+50%FWC两处理叶片Pn日变化峰值出现在12:00左右,而其他处理均出现在10:00左右。叶片Gs、Pn、Tr和WUE平均值均随施肥量的增加而增加,而Ci和V_(pdl)平均值随施肥量的增加而降低。叶片Gs、Pn和Tr平均值随土壤水分含量的增加总体上呈先增加后降低的趋势变化;Ci平均值总体上随土壤水分含量的增加而增加;WUE平均值随土壤水分含量的增加而降低;V_(pdl)平均值随土壤水分含量的增加呈先降低后增加的趋势变化。叶片Pn与地径(D)、苗高(H)、D~2H、叶绿素含量和chla/chlb比值呈显著正相关。为了促进植株生长和获得较高的叶片Pn和WUE,土壤水分应控制在35.9%—46.7%FWC。叶片Gs、Pn和Tr与光合有效辐射强度(PAR)呈显著正相关,Tr与气温的相关系数高于它与其他环境因子的相关系数,提高叶片Pn的最佳PAR为1263.6μmol m~(-2)s~(-1)。说明适宜的土壤水分含量和肥料施用量能延长汉源花椒叶片Pn达到峰值的时间,对提高叶片Pn和WUE及促进植株生长具有重要作用;PAR是影响叶片Gs和Pn的主要环境因子,气温是影响叶片Tr的首要环境因子。     

遮荫处理对臭柏幼苗光合特性的影响

为了探明臭柏幼苗在不同遮荫处理下的光合特性和色素含量,通过盆栽实验,测定了0%、25%、50%、75%和90%四个遮荫处理下臭柏光合特性日变化和色素含量。结果表明:(1)随着遮荫率增加,臭柏净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及蒸腾速率(Tr)随之减小,而胞间CO2浓度(Ci)随之增大,非气孔制限因素是臭柏光合速率下降的主要原因,且90%遮荫会影响臭柏幼苗的正常生长;(2)叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和叶绿素总量(Chl a+b)均随着遮荫率增加而增大,Chl a/b则随着遮荫率的增大而呈下降趋势;(3)几乎所有遮荫处理组Gs均与Tr表现出不同程度的相关性,而Gs与Pn的相关性较差;所有遮荫处理组水分利用效率(WUE)与Pn均呈极显著相关,而与Tr相关性不显著,说明臭柏是通过较高的光合速率来实现高的水分利用效率以适应不同的光照条件。同时WUE和Ci也表现出不同程度的相关性。     

CO2浓度增高对三裂叶蟛蜞菊光合生理特性的影响

在人工控制CO2浓度梯度条件下,测量了喜阴多年生草本植物三裂叶蟛蜞菊1月和3月的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和叶面饱和蒸气压亏缺(Vpdl)。结果表明:CO2浓度升高对三裂叶蟛蜞菊的光合生理特性影响较大,当CO2浓度由0升高到1900μmol·mol1的过程中,Pn增加很快,其值在1.53～11.3μmol·m2·s1之间;水分利用率(WUE:光合与蒸腾之比)随CO2浓度的升高也在增大,当CO2浓度为1900μmol·mol1时,1月份的WUE是18.248μmol·mmol1,3月份的只有8.794μmol·mmol1,高水分利用效率与其对干旱的适应性密切相关。     

夜间低温对2种桉树幼苗光合特性的影响

以人工气候箱模拟夜间低温处理尾叶桉和邓恩桉幼苗,研究其对2种桉树的光合特性和叶绿体超微结构的影响.结果表明:夜间低温使尾叶桉和邓恩桉的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均降低;胞间CO2浓度和气孔限制值升高;2种桉树幼苗的水分利用率变化有一定的差异,邓恩桉的水分利用率随低温胁迫升高,而尾叶桉的水分利用率则先升高然后下降;同时,低温胁迫下尾叶桉和邓恩桉气孔导度与净光合速率和蒸腾速率均呈明显的线性关系.夜间低温导致2种桉树叶绿体肿胀变形,淀粉粒降解,对尾叶桉的影响要比邓恩桉的影响大.     

水分对胡杨幼苗光合及生长特性的影响

采用盆栽控制实验方法对不同水分条件下胡杨幼苗的光合日变化以及生长特性进行分析研究.结果显示:(1)不同水分条件下胡杨幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)日变化曲线均呈单峰型,峰值时间均在12:00;当土壤含水量为21.6%～24.0%时,幼苗的水分利用效率(WUE)日变化曲线呈不明显的双峰型,峰值时间分别在8:00和18:00,其他处理均为单峰型,但峰值时段有差异;随着土壤含水量的减小,胡杨幼苗的Pn、Gs、Ci和Tr日均值逐渐降低,当土壤含水量为12.0%～19.2%时,幼苗的WUE日均值显著高于其他处理.(2)幼苗的株高、基径、各器官的生物量及总生物量均随土壤含水量的减小而降低,当土壤含水量为12.0%～19.2%时,幼苗地下生物量的降低程度大于地上生物量,且幼苗的根冠比也增大.研究表明,土壤含水量对胡杨幼苗的光合特性及其生长具有显著影响,当土壤含水量大于12.0%时,幼苗能够通过增大水分利用效率,改变根冠比提高抗旱性;当土壤含水量小于9.6%时,幼苗自我调节能力减弱,生长受到抑制.     

地下水埋深对胡杨叶片光合作用及抗氧化物质积累的影响

以塔里木荒漠生态系统建群种—胡杨（Populus euphratica Oliv.）为试材,研究胡杨光合气体交换参数、抗氧化酶活性及渗透调节物质沿地下水埋深（GWD）梯度的变化规律,探讨胡杨适应干旱荒漠环境的生理生态机制。结果表明：（1）不同GWD条件下胡杨净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）的日变化均呈单峰型,而胞间CO₂摩尔分数（C_i）日变化呈“V”型,P_n与G_s变化同步,峰值均出现在12：00,而T_r峰值滞后P_n、G_s 2 h。不同GWD间P_n峰值差异显著（P<0.05）,T_r、G_s峰值和C_i谷值在GWD为5.5 m极显著降低（P<0.01）。胡杨P_n、T_r、G_s、C_i、水分利用效率（WUE）和光能利用效率（LUE）均随GWD增加而降低,其中G_s、LUE日均值在GWD为5.5 m显著降低（P＜0.05）,但不同GWD条件下P_n、T_r、C_i、WUE日均值均无显著差异（P＞0.05）;（2）12：00—16：00胡杨P_n下降主要受气孔因素限制,16：00—20：00 P_n下降主要受非气孔因素限制;（3）通过对不同GWD条件下胡杨P_n、T_r与生理生态因子进行相关、偏相关、逐步回归分析发现,G_s是影响胡杨P_n、T_r的主要因子;不同GWD条件下胡杨调控P_n、T_r的因子不同,GWD增加使胡杨P_n与光合有效辐射（PAR）、T_r与G_s之间的相关性增强,表明GWD直接调控胡杨叶片水汽交换（G_s）过程;（4）胡杨叶片丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性和游离脯氨酸（Pro）含量均随GWD增加而增大,而可溶性蛋白质（SP）含量、可溶性糖（SS）含量则降低,表明随GWD增加,胡杨叶片细胞膜透性和光合碳同化受抑增强,胡杨通过提高保护酶活性（POD、SOD）和渗透调节（Pro）能力协同抵御地下水位降低所带来的干旱胁迫,以维持基本正常的生理活动,这是胡杨适应荒漠区干旱生境的生理生态策略。     

水分胁迫下天然次生灌木山桃和山杏光合气体交换特征

以半干旱黄土丘陵区3年生天然次生灌木山桃(Prunus davidiana)和山杏(Prunus sibirica)为试验材料,采用充分供水、正常供水、轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫5种水分处理,比较了水分胁迫对山桃和山杏光合气体交换参数的影响.结果表明:山桃和山杏的净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE)在不同水分处理之间差异显著.随着水分胁迫的缓解,山桃和山杏的Pn日变化曲线逐渐从单峰型转变成不明显的双峰型;重度水分胁迫下,Pn受到明显抑制,一直维持在较低水平;Pn在轻度或中度水分胁迫下出现最大值,且山桃的日均Pn要高于山杏;Pn降低的原因上午表现为气孔限制因素,而下午则以非气孔限制因素为主.山桃和山杏的Ci日变化规律与Pn基本相反,它们的Tr日变化在轻度和中度水分胁迫下为双峰曲线,并以正常供水条件下日均Tr最大;不同程度水分胁迫下,山桃、山杏的Gs日变化表现出相似的变化规律,且气孔都出现了过早关闭的现象.适度的水分胁迫能够提高山桃、山杏的水分利用效率,同时也降低了Pn和Tr.研究发现,山桃和山杏在水分胁迫下能通过较大幅度降低蒸腾速率来提高其水分利用效率,从而增强其适应干旱环境的能力,它们在黄土丘陵区具有较广阔的发展潜力.     

水分胁迫下白杨派双交无性系主要生理过程研究

以白杨双杂交杂种新无性系为主要试验材料,在４种水分胁迫条件下对各无性系生理和生长指标进行分析,结果表明,土壤干旱胁迫对无性系净光合速率,蒸腾速度,气孔导度,叶温与气温差,细胞间ＣＯ２浓度等生理指标均产生显著影响。不同指标对水分胁迫的敏感性不同,无性系间在各项生理指标值及随水分胁迫发展而下降幅度均存在着显著差异。     

外源亚精胺对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

采用营养液水培法,研究了低氧胁迫下亚精胺(Spd)对黄瓜幼苗净光合速率（P_n）、细胞间隙CO₂浓度（C_i）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）以及量子效率（Φ_c）和羧化效率（CE）的影响.结果表明,低氧胁迫下,黄瓜植株P_n呈下降趋势,处理10 d后达最低值,为同期对照的63.33%,而低氧胁迫的外源Spd处理10 d时P_n升高了1.25倍;C_i与P_n呈一定负相关性（R²=0.4730～0.7118）,G_s与T_r的变化幅度较大,低氧胁迫下有明显下降趋势,Spd处理后其值有所上升,两者呈显著相关（R²=0.7821～0.9458）,但与P_n的相关性不显著;低氧下Φ_c和CE比对照分别下降了63.01%和72.33%,而Spd处理后,Φ_c和CE值分别提高了23%和14%.表明在低氧胁迫下黄瓜幼苗的光合抑制主要是由非气孔限制所引起的,而外源Spd可通过对光系统的修饰减轻黄瓜幼苗的低氧胁迫伤害.