六道沟流域2种典型灌木不同季节水分来源及利用效率

该试验以黄土高原风蚀水蚀区的典型代表六道沟流域为研究区,选取了2种典型灌木柠条(Caragana korshinskii)和沙柳(Salix psammophila)为研究对象,测定其茎秆水和不同层次土壤水分的δD值及叶片的δ~(13) C值,利用IsoSource模型分析2种植物对不同层次土壤水分的利用比例,并同步测定叶片水势、气孔导度、光合速率和蒸腾速率等生理生态因子,分析2种灌木在不同季节的水分来源及生理生态适应机制。结果表明:(1)柠条和沙柳的水分利用策略随季节波动,在不同季节对不同土层水分的利用比例存在差异。(2)旱季柠条和沙柳主要利用40~80cm土层的土壤水,利用比例分别为48.1%和49%。(3)雨季柠条主要利用表层0~10cm和浅层10~40cm的土壤水分,利用率约为57.5%;雨季沙柳主要利用浅层10~40cm的土壤水,利用比例达76%。(4)旱季柠条和沙柳的水分亏缺严重,其叶片水势、气孔导度、光合速率和蒸腾速率均小于雨季,而水分利用效率均大于雨季。研究发现,柠条和沙柳在旱季均主要利用深层土壤水分,雨季更倾向于利用浅层土壤水分;柠条和沙柳均能够通过降低气孔导度减小水分损失来获得较高的碳同化速率,维持较高的水分利用效率以适应干旱环境,均表现出较强的适应能力。     

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。     

重庆石灰岩地区十大功劳光合特性动态变化和对CO2的响应研究

运用开放式气体交换C I-310便携式光合作用测定系统,研究了重庆石灰岩地区适生灌木十大功劳(Maho-nia fortunei)光合特性的动态变化和对CO2的响应。结果表明:十大功劳的净光合速率和气孔导度的日变化为双峰曲线,蒸腾速率的日变化为单峰曲线,净光合速率出现了光合午休现象,主要由非气孔因素影响,水分利用效率的日变化呈“L”型。在季节变化中净光合速率、蒸腾速率和气孔导度都呈现双峰曲线,而水分利用效率呈现“W”型。气体交换的日动态和季节动态变化是与植物生存的气候环境相适应的,在石灰岩地区表现出低光合低蒸腾和高水分利用效率的节水特性。净光合速率随着CO2浓度的升高而表现出升高趋势,其CO2补偿点为90μmol.mol-1左右,羧化效率为0.0125,较低的羧化效率是十大功劳净光合速率较低的一个原因。     

引种台湾桤木的水分生理特性

台湾桤木(Alnusformosana)原产台湾,是台湾地区重要的先锋造林树种和林地培肥树种。水分是限制植物地理分布和决定植物引种能否成功的重要因子之一。采用Li-6400光合测定系统对引种两年生台湾桤木苗木的水分生理特性进行了研究,结果表明:(1)在整个生长期,叶片蒸腾速率日变化均表现为宽大的单峰型曲线,以13∶00～15∶00时左右蒸腾速率最高,不同部位叶片在不同生长期的峰值有所不同,属非蒸腾午休型植物。气孔导度日变化有单峰型和双峰型2种变化曲线;(2)蒸腾速率季节变化表现为单峰曲线,以7月为最高,整个生长期叶片日均蒸腾速率为3.25mmol·m-2·s-1,表现出高光合、强蒸腾的生理特点;(3)水分利用效率日变化与光合速率日变化相似,有单峰曲线和双峰曲线2种类型,与气孔导度的日变化有显著相关性。在整个生长期,以6月、7月叶片水分利用效率为最低,8月为最高;(4)在影响水分利用效率季节变化的生理生态因子中,以温度、光合有效辐射、气孔导度和相对湿度4个因子的直接作用为最大。     

不同年代推出的冬小麦品种叶片气体交换日变化的差异

选择 6 0年来北京地区广泛种植的 3个冬小麦 (TriticumaestivumL .)品种 ,在相同的环境条件下种植。为了研究它们的产量与单位叶面积的净光合速率 (Pn)的关系 ,测定了不同生育期Pn、蒸腾速率 (Tr)的日变化 ,并用Pn/Tr计算叶片瞬时的水分利用率 (WUE)。结果表明 :单位叶面积净光合速率与产量之间的关系随生育期不同而变化。在拔节期高产品种“京冬 8号”(九十年代推出 )的光合速率和蒸腾速率在一天中总是最高 ,一天中差异最大时 ,分别比低产品种“燕大 1817”(四十年代推出 )高 77%和 6 9%。而其水分利用率却小于低产品种。这种差异随小麦的生长发育而变化 ,一般上午 10 :0 0前“京冬 8号”的光合速率较高 ,而 10 :0 0后“燕大 1817”的光合速率较高。到腊熟期 ,低产品种“燕大 1817”的光合速率在一天中始终最高。蒸腾速率的变化规律与光合速率相似 ,然而“燕大1817”叶片的水分利用率一般最高。与现代推出的品种不同 ,老品种“燕大 1817”叶片的光合作用午休现象不明显 ,说明它可能具有一定的抗光氧化性。我们认为 ,在品种改良的过程中 ,叶片光合作用的潜力可能有所提高 ,但它的抗光氧化性可能减弱。     

纳米SiO2对髯毛箬竹叶片光合特征参数日变化的影响

采用叶面喷施的方法,研究了0(CK)、150、300和450 mg.L-1纳米SiO2对髯毛箬竹(Indocalamus barbatusMcClure)叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔限制值和水分利用效率等光合特征参数日变化(7:00至16:00)的影响。结果表明:对照组髯毛箬竹叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和气孔限制值的日变化曲线均为"双峰"型,有明显的"午休"现象;胞间CO2浓度的日变化曲线则为"W"型;水分利用效率的日变化曲线为"U"型。与对照相比,喷施150、300和450 mg.L-1纳米SiO2均能不同程度提高髯毛箬竹叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,减小气孔限制值及胞间CO2浓度的变化幅度,提高"午休"时的水分利用效率,缓解光合作用的"午休"现象;其中,300 mg.L-1纳米SiO2处理组的效果最佳,在出现最大峰值的10:00时300 mg.L-1纳米SiO2处理组的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别比对照提高了13.98%、71.21%和49.09%,且均与对照差异显著(P<0.05)。综合分析结果说明:髯毛箬竹叶片光合能力的提高是气孔和非气孔限制因素共同作用的结果,而喷施适量的纳米SiO2能够在一定程度上改善非气孔限制因素,从而增强髯毛箬竹叶片的光合能力。     

不同年代推出的冬小麦品种叶片气体交换日变化的差异

选择60年来北京地区广泛种植的3个冬小麦( Triticum aestivum L.)品种,在相同的环境条件下种植.为了研究它们的产量与单位叶面积的净光合速率( Pn ) 的关系,测定了不同生育期 Pn 、蒸腾速率( Tr )的日变化,并用 Pn / Tr 计算叶片瞬时的水分利用率( WUE ).结果表明:单位叶面积净光合速率与产量之间的关系随生育期不同而变化.在拔节期高产品种"京冬8号"(九十年代推出)的光合速率和蒸腾速率在一天中总是最高,一天中差异最大时,分别比低产品种"燕大1817"(四十年代推出)高77%和69%.而其水分利用率却小于低产品种.这种差异随小麦的生长发育而变化,一般上午10:00前"京冬8号"的光合速率较高,而10:00后"燕大1817"的光合速率较高.到腊熟期,低产品种"燕大1817"的光合速率在一天中始终最高.蒸腾速率的变化规律与光合速率相似,然而"燕大1817"叶片的水分利用率一般最高.与现代推出的品种不同,老品种"燕大1817"叶片的光合作用午休现象不明显,说明它可能具有一定的抗光氧化性.我们认为,在品种改良的过程中,叶片光合作用的潜力可能有所提高,但它的抗光氧化性可能减弱.     

不同浇水量对毛乌素沙地沙柳幼苗气体交换过程及其光化学效率的影响

 利用毛乌素沙地优势灌木沙柳(Salix psammophila)幼苗,研究气体交换及其PSⅡ的光化学效率对4种浇水量响应。结果表明：不同浇水量明显影响沙柳幼苗净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和叶片温度日变化动态;除幼苗叶片温度随着浇水量的增加而降低外,其它以上因素均随浇水量的增加而增大。浇水量少时,幼苗净光合速率明显有“午睡”现象,而充足浇水能有效消除幼苗净光合速率的“午睡”现象;浇水量增加降低了沙柳幼苗光补偿点,提高了饱和光强和表观量子效率;浇水量显著影响幼苗的PSⅡ光化学效率,随着浇水量减少,幼苗的最大荧光、可变荧光、最大荧光比和最大光化学效率逐渐减小。相关分析反映了在不同施水量处理下,环境因子光合有效辐射、大气温度、大气饱和水汽压差及其生理变量气孔导度、叶片温度、胞间CO2浓度均显著影响幼苗净光合速率。     

虎杖光合生理生态特性日变化研究

用Li-6400便携式光合测定系统对5个虎杖材料的光合生理特性日变化及其与气象因子关系进行了研究。结果表明：（1）虎杖的净光合速率日变化呈‘单峰’型曲线,日最大净光合速率（15．0μmol·m^-2·s^-1）值出现在9：00左右;（2）叶片水压亏缺、气孔导度和蒸腾速率的峰值在同一时间出现（13：00）,胞间CO2浓度不随气孔导度的降低而减小,控制虎杖光合速率因子为非气孔限制;（3）供试5个材料的净光合速率日变化趋势基本一致,并以地栽组培苗的净光合速率最高,而‘贵州凯里’的最低。光合有效辐射对光合特征参数的变化影响最大,且对净光合速率起决定性作用（r-0．534^＊＊）,环境因子主要通过对蒸腾速率、叶片水压亏缺和叶面温度的作用来影响虎杖叶片净光合速率。     

伐桩储水下毛竹光合蒸腾特性

以伐桩储水毛竹(Phyllostachys edulis)林为研究对象,设置CK(0个伐桩储水)、T1(12个伐桩储水)和T2(18个伐桩储水)3个灌水量处理(样地大小:10 m×20 m),测定2年生毛竹叶片光合色素含量、光合蒸腾生理指标及主要环境因子,研究不同数量储水伐桩下毛竹叶片光合色素含量、光合蒸腾特性差异及其与环境因子间的关系。试验表明:(1)不同处理间各光合色素含量均表现为T2T1CK,Chla、Chlb、Car和Chla+Chlb含量的最大增幅分别为17.05%、14.49%、25.93%和17.19%。(2)不同处理下毛竹净光合速率与蒸腾速率日变化均为单峰曲线,均未出现"光合午休"现象,各处理间毛竹净光速率与蒸腾速率日变化均表现为T2T1CK。(3)增加储水伐桩后,12:00—14:00间引起毛竹净光合速率降低的因素由非气孔限制变为气孔限制。(4)增加储水伐桩后,毛竹净光合速率与各环境因子关联度大小的顺序发生了变化;不同处理下毛竹蒸腾速率与各环境因子关联度大小的顺序均不完全相同。研究表明,增加储水伐桩数量在一定范围内可使毛竹各光合色素含量增加,光合与蒸腾能力提高,光合产物积累增加,改善了毛竹的生长状况,且各光合色素含量、光合蒸腾能力与储水伐桩数量正相关。本研究为毛竹林节水灌溉措施的制定和培育生产提供了理论依据。     

平茬措施对柠条生理特征及土壤水分的影响

通过对比试验,研究了平茬措施对柠条的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、枝水势,以及土壤水分含量的影响。结果表明:(1)平茬措施对柠条生理特征的影响因其生长发育阶段而异。其中,在花期(6月份),平茬柠条日平均净光合速率较对照(未平茬柠条)降低14.72%,日平均蒸腾速率提高27.31%,水分利用效率较对照低33.33%;随着柠条的生长发育(7月、8月、9月),平茬柠条日平均净光合速率逐渐升高最终高于对照,日平均蒸腾速率的差距也不断缩小;相应的其水分利用效率增加较快(对照柠条、平茬柠条增幅分别达108.3%、222.5%),至自然生长末期(9月),平茬柠条较对照高出4.76%。(2)平茬柠条枝水势的日变化和月变化均高于对照。(3)在整个生长季,平茬柠条地的平均土壤含水量在50—240 cm范围内均明显高于对照,且平茬措施显著降低了0—300 cm剖面各层土壤水分变异情况。(4)相关分析显示,平茬措施对柠条生理特征及土壤水分有重要影响。可见,采取平茬措施的第1年,平茬措施对柠条同时产生消极的生理影响和积极的土壤水分效应。弄清平茬措施的更新复壮机理,需要开展更多的深入研究工作。     

巨桉与5种木本植物幼树的耗水特性及水分利用效率的比较

巨桉因生长迅速且经济效益高,在我国南方被广泛用于营造短周期工业原料林,但其蒸腾耗水状况与其他常见或乡土树种存在怎样的差异,大面积种植是否会改变栽培区原有的水分平衡,是一个尚未明确的问题。利用LI-6400光合作用仪测定了巨桉与其他5种木本植物在不同光强、温度、湿度下的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),用称重法测定了参试植物载叶量、生物量和耗水量,并对这些树种的蒸腾耗水特性进行了评价。结果表明:(1)相同环境条件下,巨桉的Tr最大,WUE最低,单位质量耗水量最多,单株蒸腾耗水量远高于其他树种,其明显较大的叶面积可能是重要原因之一,虽然其Pn仅次于杨树,生物量积累最大,因此为高光合、高蒸腾、低水分利用效率植物。(2)阔叶树种的Pn和Tr明显高于针叶树种,而WUE低于针叶树种。(3)环境因子(光照强度、温度和湿度)对植物Pn、Tr和WUE的影响较大,其中Pn主要受光照强度影响,Tr对湿度最为敏感,一般情况下WUE随湿度的增大而升高。在试验设置的温度范围(24—32℃)内,光合作用变化幅度不大。光照强度800μmol.m-.2s-1和温度28℃最有利于参试植物的光合作用。(4)巨桉等速生树种较强的光合作用使其生长迅速,固碳潜力大,但其高蒸腾和低水分利用效率的特点意味着在栽培区替代原有植被进行大规模造林时,可能会消耗更多的水资源而对生态环境造成一定的不利影响,因此在发展巨桉人工林时应选择水分条件好的区域(尤其是年降雨量充沛且季节间分配相对均匀的地区),并进行科学的经营管理。     

烤烟伸根期的光合特性及其对土壤水分的响应

烤烟NC89、LJ851、LJ911伸根期的生长中心在地下部分。合理地控制土壤水分含量,协调地上部分和地下部分的生长是此期生产管理的重要环节。土壤相对含水量在75%~85%的光合速率最高,但水分利用效率最高的土壤相对含水量在65%~75%之间,且此土壤水分含量有利于烤烟烟苗的蹲苗、壮苗,是烤烟生长的最佳土壤水分条件。     

北京杨水分生理生态特性研究

对北京杨水分生理生态的研究表明 ,生长期北京杨蒸腾速率的日变化呈早晚低、中午高的抛物线型。生长期北京杨蒸腾速率 ( Tr)的平均值为 598.8mg/ gld· h。蒸腾速率的日变化分别与光照强度 ( L)及光照强度 ( L)与气温 ( T)和相对湿度 ( H)的复合因子 ( L· T;L/ H)相关性极显著。生长期北京杨小枝水势 ( Wp)的平均值为 -1 .0 50 6MPa;早、晚高、午间低。小枝水势日变化与 L及复合因子 L· T、L/ H 相关性极显著。 8～ 1 0月光合速率 ( Pn)的平均值为 1 1 .94 mg/ dm2· h;光合速率日变化与 L日变化的关系显著。北京杨饱和含水时的最大渗透势 ( Ψsat)、膨压为零时的渗透势 ( Ψtlp)和质外体水相对含量 ( AWC)的变化规律表现为从生长期初到生长期末 (绝对值 )逐渐升高的趋势 ;而膨压为零时的渗透水相对含量( ROWCtlp)和膨压为零时的相对含水量 ( RWCtlp)呈波动变化 ,但仍具有生长活跃期 ( 5、6和 8月份 )较高的特点。     

Abscisic acid and ethylene content in Gerbera jamesonii plants submitted to drought and rewatering

Gerbera jamesonii plants were subjected to a drying and rewatering for 10 d under greenhouse conditions. Transpiration rate and leaf water potential decreased with the application of stress and recovered to a level similar to that observed in the control plants. Leaf abscisic acid concentration increased while ethylene production decreased under stress. After rewatering, each of the parameters recovered, to similar levels, as in the control. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Absence of typical diel vertical migration in Daphnia: varying role of water clarity, food, and dissolved oxygen in Lake Eymir, Turkey

Diel vertical migration (DVM) is a complex and dynamic behaviour against predation because the reaction of migrating organisms to light intensity plays a primary role, but is modified by other factors. In the relatively shallow but thermally stratified Lake Eymir, Daphnia pulex de Geers utilized vertical refugia afforded by the hypolimnion during both day and night. Differences in general vulnerability to fish predation determined the differences in their mean residence depths (MRDs) of different population categories such as most conspicuous and vulnerable individuals of adult with eggs inhabited the deepest depth, whereas juveniles stayed close the thermocline. In late spring, profoundly high amplitude of displacement within the hypolimnion, probably due to the hypolimnion being well-lit and relatively well-oxygenated for the fish and rather unsafe for the large-sized daphnids, was recorded. Therefore, the large-sized daphnids daytime refuge was close to the bottom whereas at night they moved upward to benefit from warmer water temperature along with food availability in the presence of fish predation but still remained below the thermocline. In summer, the insignificant amplitude of the hypolimnetic, which later became epilimnetic, displacements were probably due to the near-anoxic condition found below the thermocline. This might have deterred the fish, thus providing a safer refuge for daphnids in the below thermocline, which afterwards became the above thermocline. Low oxygen availability was regarded as the summer proximate factor. The abundant food and warmer water conditions found in the below/above thermocline also accounted for absence of DVM in summer. Consequently, this study suggests that DVM by Daphnia is an adaptation that is plastic to changing environmental conditions.     

准噶尔荒漠3种短命植物气体交换特征的日变化

采用LI-6400便携式光合测定仪,在晴天条件下对准噶尔荒漠3种典型短命植物东方旱麦草(Eremopyrum orientale)、卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)和四齿芥(Tetracme quadricormis)的气体交换特征的日变化规律进行了研究.结果表明:①东方旱麦草和卷果涩芥的净光合速率(简称Pn,后同)的日变化呈"双峰"型,14:00(采用时间均为北京时间,后同)左右存在明显的光合"午休"现象,四齿芥Pn的日变化呈"单峰"型,峰值出现在12:00与前两者的第一峰值出现时刻相同.3种植物蒸腾速率(简称E,后同)的日变化均呈"单峰"型,但不同植物的峰谷值出现时刻不同.水分利用效率(WUE)日变化,四齿芥呈"单峰"型,东方旱麦草和卷果涩芥呈"双峰"型,峰值分别出现在8:00～10:00之间,后两者第二峰值分别出现在16:00和18:00.②根据Pn、胞间CO2浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的变化方向,推测3种短命植物的光合"午休",东方旱麦草和卷果涩芥主要受非气孔因素限制,而四齿芥主要受气孔因素限制.③卷果涩芥和四齿芥两种十字花科草本日平均Pn、E 和WUE 均高于禾本科东方旱麦草,尤其卷果涩芥是一种高光合、高蒸腾、高水分利用率的物种.④相关分析结果表明,对Pn影响最显著的环境因子是光合有效辐射(PAR),对E影响最显著的因子3种植物各不相同.     

Development of Water Stress under Increased Atmospheric CO2 Concentration

The increase in water use efficiency (the ratio of photosynthetic to transpiration rates) is likely to be the commonest positive effect of long-term elevation in CO₂ concentration (CE). This may not necessarily lead to decrease in long-term water use owing to increased leaf area. However, some plant species seem to cope better with drought stress under CE, because increased production of photosynthates might enhance osmotic adjustment and decreased stomatal conductance and transpiration rate under CE enable plants to maintain a higher leaf water potential during drought. In addition, at the same stomatal conductance, internal CO₂ concentration might be higher under CE which results in higher photosynthetic rate. Therefore plants under CE of the future atmosphere will probably survive eventual higher drought stress and some species may even be able to extend their biotope into less favourable sites. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Effects of short-term NaCl stress on water relations and gas exchange of two jute species

Thirty-day-old seedlings of two jute species (Corchorus capsularis L. cv. JRC 212 and C. olitorius L. cv. JRO 632) were subjected to short-term salinity stress (160 and 200 mM NaCl for 1 and 2 d). Relative water content, leaf water potential, water uptake, transpiration rate, water retention, stomatal conductance, net photosynthetic rate and water use efficiency of both jute species decreased due to salinity stress. The decrease was greater in C. olitorius than in C. capsularis and with higher magnitude of stress. Greater accumulation of Na+ and Cl- and a lower ratio of K+/Na+ in the root and shoot of C. olitorius compared with C. capsularis were also recorded. Pretreatment of seedlings with kinetin (0.09 mM), glutamic acid (4 mM) and calcium nitrate (5 mM) for 24 h significantly improved net photosynthesis, transpiration and water use efficiency of salinity stressed plants, the effect being more marked in C. olitorius. Among the pre-treatment chemicals, calcium nitrate was most effective. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.