沙木蓼和沙枣对地下水位变化的生理生态响应Ⅱ.叶片光合作用及其对温度和光的反应

 在甘肃民勤沙生植物园内,研究了两种优势旱生植物沙木蓼(Atraphaxis frutescens)和沙枣(Elaeagnus angustifolia)的光合生理等特性对不同地下水深度(1.4～3.4 m)的响应。结果表明：1)地下水深度的变化导致了这两种旱生植物净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度（Gs）、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、叶绿素a与叶绿素b的比值、光量子效率、CO2羧化效率等的显著变化;2)两种植物均能较好地适应地下水深度为3.4 m的水分胁迫;3)两种植物对地下水深度变化的适应方式略有不同,沙木蓼主要通过一定程度地净光合速率的降低、并保持一定的水分利用率来适应干旱,而沙枣则通过净光合速率的较大幅度降低以增加其水分利用率来适应干旱;4)地下水深度的变化并未导致两种植物光合作用适宜温度的明显变化,但却引起了在适宜温度下净光合速率的显著下降。沙枣是非豆科固氮植物,两者的差异是否与固氮作用相关还有待进一步研究。     

保水剂对水分胁迫下辣椒生长及光合作用的影响

以‘超越5号’辣椒品种为试材,研究了中度水分胁迫10d和20d及随后分别复水的过程中保水剂对始花期辣椒植株的生长量、叶绿素以及光合特性的影响。结果显示:(1)水分胁迫显著抑制了辣椒植株的生长、叶绿素含量以及光合作用。(2)添加2‰的保水剂显著提高了水分胁迫下植株的株高、茎粗、干鲜重、叶绿素含量以及净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率等光合参数,降低了气孔限制值和水分利用率。(3)保水剂能够显著缓解短时间内中度水分胁迫造成的伤害,但随着胁迫时间的延长保水剂缓解的效果有限。(4)复水后,添加保水剂的植株生长量、叶绿素含量以及光合参数都显著高于未添加保水剂的植株,同时短时间胁迫下恢复的效果明显好于长时间胁迫的效果。研究表明,施加保水剂能通过提高叶绿素含量,缓解水分胁迫对辣椒叶片气孔的限制,从而提高叶片的光合作用效率,促进辣椒植株的生长,且胁迫时间越短,保水剂缓解的效果越好。     

5℃夜间低温对红树幼苗光合速率和蒸腾速率的影响

5℃夜间低温处理温室栽培红海榄（Rhizophora stylosa和银叶树（Heritiera littoralis)幼苗,白天20℃室温分别恢复1h和4h,测定功能叶的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率和叶绿素含量。结果表明：夜间低温明显降低红海榄和银叶树的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率,促进胞间CO2浓度增加,而叶绿素含量变化不大。白天空温恢复时间增长,净光合速率、气孔导率和蒸腾速率回升,胞间CO2浓度下降,红树幼苗对低温有一定的适用能力。低温处理2d,红海榄叶净光合速率的抑制程度大于1d处理,而银叶树叶净光合速率的抑制程度则有所减轻。两种红树叶气孔导度与净光合速率和蒸腾速率均呈线性关系,气孔导度是控制叶片光合成和蒸腾水分丢失动态平衡的主要因素。     

甘肃马先蒿寄生对禾草内生真菌共生体光合特性的影响

[目的]甘肃马先蒿与感染内生真菌的禾草(紫花针茅和麦宾草)建立根寄生关系,有关内生真菌对根寄生危害禾草光合作用调控方面的研究较少。[方法]本研究以紫花针茅和麦宾草带菌(E+)、不带菌(E-)植株为研究对象,研究甘肃马先蒿寄生和未寄生处理对紫花针茅和麦宾草E+、E-植株不同生长阶段光合特性影响的动态变化。[结果]甘肃马先蒿寄生显著降低紫花针茅和麦宾草的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,而胞间二氧化碳浓度和水分利用率却显著增加,这与禾草是否感染内生真菌无关。甘肃马先蒿寄生后E+紫花针茅的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率高于E-植株,而麦宾草E+植株的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率却低于E-植株;同时,根寄生条件下E+紫花针茅的胞间二氧化碳浓度和水分利用率低于E-植株;而E-麦宾草植株的胞间二氧化碳浓度和水分利用率却低于E+植株。[结论]内生真菌侵染影响甘肃马先蒿根寄生危害禾草的光合作用;甘肃马先蒿和内生真菌同时成为禾草营养消耗库时,内生真菌与禾草的共生关系处于一种互惠共生和相互拮抗的动态变化。     

甘肃马先蒿寄生对禾草内生真菌共生体光合特性的影响北大核心CSCD

[目的]甘肃马先蒿与感染内生真菌的禾草(紫花针茅和麦宾草)建立根寄生关系,有关内生真菌对根寄生危害禾草光合作用调控方面的研究较少。[方法]本研究以紫花针茅和麦宾草带菌(E+)、不带菌(E-)植株为研究对象,研究甘肃马先蒿寄生和未寄生处理对紫花针茅和麦宾草E+、E-植株不同生长阶段光合特性影响的动态变化。[结果]甘肃马先蒿寄生显著降低紫花针茅和麦宾草的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,而胞间二氧化碳浓度和水分利用率却显著增加,这与禾草是否感染内生真菌无关。甘肃马先蒿寄生后E+紫花针茅的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率高于E-植株,而麦宾草E+植株的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率却低于E-植株;同时,根寄生条件下E+紫花针茅的胞间二氧化碳浓度和水分利用率低于E-植株;而E-麦宾草植株的胞间二氧化碳浓度和水分利用率却低于E+植株。[结论]内生真菌侵染影响甘肃马先蒿根寄生危害禾草的光合作用;甘肃马先蒿和内生真菌同时成为禾草营养消耗库时,内生真菌与禾草的共生关系处于一种互惠共生和相互拮抗的动态变化。     

干旱生境中接种丛枝菌根真菌对三叶鬼针草

为阐明丛枝菌根真菌对石灰岩地区适生植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)光合作用的影响,设置正常浇水(A)、中度干旱胁迫(B)和重度干旱胁迫(C)3个水分处理梯度,比较了不同水分处理条件下接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和未接种三叶鬼针草之间净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、羧化效率、水分利用效率等特征的差异.结果表明,水分胁迫显著降低三叶鬼针草的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和羧化效率.胞间CO2浓度在处理的前期(7d)因干旱胁迫而降低,在后期随土壤含水量的降低而升高;水分利用效率则是中度胁迫的植株、正常浇水处理植株、重度胁迫植株依次降低.在正常浇水条件下接种G. mosseae 对三叶鬼针草光合参数没有产生显著性影响;在中度胁迫条件下,接种植株较未接种植株在水分处理的前28d有更高的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和羧化效率;在重度胁迫条件下,虽然净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和羧化效率接种植株高于未接种植株,但是二者并不显著.研究认为,干旱胁迫对三叶鬼针草光合作用的影响在水分处理的前期表现为气孔因素制约,在后期则主要是非气孔因素的影响;在正常浇水条件下接种G. mosseae 对三叶鬼针草的光合作用没有显著性影响,在干旱胁迫条件下,丛枝菌根真菌通过改善三叶鬼针草气孔导度和羧化效率等减弱干旱胁迫对植株的伤害,但是这种保护作用因为土壤水分的严重匮乏以及土壤干旱的时间延长而受到限制.     

水分和光照对厚皮甜瓜苗期植株生理生态特性的影响

以厚皮甜瓜‘西博洛托’为试材,研究了温室内育苗基质含水量和光照强度对厚皮甜瓜苗期植株生长发育和生理生态特性的影响.结果表明:不同基质含水量和光照强度对厚皮甜瓜苗期植株生长发育影响显著,随基质含水量的降低,苗期植株叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量升高,叶片相对含水量和比叶面积下降,基质含水量为60%～80%时,幼苗净光合速率最高;随着光照强度的减弱,幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶片相对含水量、比叶面积和胞间CO2浓度升高,叶绿素a/b和净光合速率下降.在不同处理中,以80%基质含水量 100%温室光照处理的幼苗生长最健壮,壮苗指数、净光合速率等指标最高.     

干旱胁迫下H_2S信号增强植物叶片的光合作用

干旱胁迫是影响农作物产量最重要的环境因素之一。硫化氢(H_2S)作为第三种气体信号分子在植物体内具有多样且积极的生理功能。目前已了解,H_2S在响应植物干旱胁迫应答以及增强植物光合作用的过程中发挥重要作用,但关于内源性H_2S对干旱胁迫下植物光合作用的调节机制未见报道。该研究以拟南芥哥伦比亚野生型(wild type Col-0,WT)、H_2S产生酶编码基因DES缺失突变体des以及H_2S产生酶编码基因DES过表达突变体OE-DES为实验材料,研究内源性H_2S对干旱胁迫下拟南芥光合作用的调节机制。研究结果显示,植株在正常生长条件下,内源性H_2S促使叶片净光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量显著升高;植株遭受干旱胁迫时,内源性H_2S可以显著上调Rubisco和Rubisco活化酶(Rubisco activase,RCA)的表达水平,保护叶绿体结构的完整性,促使叶片净光合速率显著上升,维持叶片相应的蒸腾速率,并且引起叶片气孔关闭和胞间CO_2浓度显著升高。     

斑驳病毒对‘牛尾’山药叶片光合作用的影响

为了解斑驳病毒对‘牛尾’山药叶片光合作用的影响，对不同病害程度的‘牛尾’山药叶片的叶绿素和光合日变化进行了测定。结果表明，轻病植株的叶片叶绿素a和总叶绿素显著低于健康植株，重病植株的叶绿素b和类胡萝卜素也较健康植株低，但轻病植株与健康植株间无显著差异。斑驳病毒侵染山药后，轻病和重病植株的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均低于健康植株，但胞间CO₂浓度与健康植株间无显著差异。这表明山药感染斑驳病毒后光合效率下降，从而导致生理机能受到影响。     

在不同海拔地区种植的红波罗花对水分的响应

比较了高山花卉红波罗花(Incarvillea delavayi)在原产地香格里拉和引种栽培地昆明的光合作用和叶片性状对水分的响应差异.结果表明:在两个实验点光合速率(Pn)均随着土壤水分的减少而下降.移栽昆明后,在同样的水分条件下与香格里拉相比其光合速率(Pn)较低,叶绿素含量和Chl a/b的比值则没有显著变化,但单位面积的叶片氮含量(LNC.)有所增加.红波罗花在昆明较低的光合速率(Pn)与较低的气孔导度(g)和叶肉导度(gn)以及叶氮向光合机构中分配(PB、PB)减少有关.另外,移栽昆明后,当供给的水分高于土壤田间持水量的40%时,红波罗花能够正常生长,且对水分供应的响应不如在香格里拉的植株敏感,表现在当土壤的含水量为田间最大持水量的40%-85%时,光合速率、比叶重(LMA)、叶绿素含量、LNC均比较稳定,且不同的水分处理间没有显著性差异.除此之外,红波罗花在昆明的生长存在一个水分阈值(土壤田问持水量的40%),当供给的水分低于这个阈值时,相对生长速率出现负增长.研究结果暗示红波罗花能够在较低海拔地区引种栽培.     

香根草及其伴生种圆果雀稗光合特性比较研究

在人工控制有效光合辐射增强的条件下,测量了香根草与其伴生种圆果雀稗的光合特性,对比分析两者的光合速率、蒸腾速率、水分利用率和气孔导度对有效光合辐射增强的响应。结果表明,伴生种圆果雀稗的光合能力、蒸腾能力等光合特性都比香根草的强,两者的光合速率、蒸腾速率和气孔导度差异极显著(P<0.01),而圆果雀稗的水分利用率却低于香根草,表明香根草可能因在水分利用中占据优势而成为优势种,圆果雀稗仅为伴生种。     

干旱胁迫对夏蜡梅光合特性的影响

以2年生夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)苗木为材料,通过盆栽试验,研究土壤干旱胁迫对夏蜡梅叶片光合特性的影响,结果显示:随着干旱胁迫程度的加重,夏蜡梅叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低;胞间CO2浓度在轻度和中度胁迫下显著低于对照,但在重度胁迫下显著高于对照;水分利用效率在胁迫下提高,且以中度胁迫为最大.温度升高使叶片净光合速率和水分利用效率降低、蒸腾速率升高,加重了干旱对光合作用的不利影响.对照及轻度和中度干旱胁迫处理的净光合速率、气孔导度和水分利用效率日变化曲线均为双峰型,但重度胁迫下净光合速率和气孔导度日变化转变为峰值很小的单峰型;各处理的蒸腾速率日变化曲线为单峰型并以午间最高.表明夏蜡梅光合作用对干旱胁迫有一定的适应能力,但重度胁迫对其造成严重影响.     

辽东楤木光合和蒸腾作用对光照和土壤水分的响应过程

应用CIRAS-2型便携式光合作用系统,测定了不同土壤含水量下辽东楤木光合作用与蒸腾作用的光响应过程,探讨了辽东楤木对光照环境和土壤水分的适应性.结果表明:辽东楤木的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和叶片水分利用效率(WUE)对光量子通量密度(PFD)的响应过程不同;在强光范围内(PFD 800～1 800 μmol·m^-2·s^-1),随着光强增加,辽东楤木的P_n变化较小,而T_r逐渐减小,WUE明显提高.辽东楤木的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)分别在800和30 μmol·m^-2·s^-1左右,且受土壤含水量变化的影响较小;但其光合量子效率(Ф)和暗呼吸速率(R_d)受土壤含水量变化的影响较大.辽东楤木的P_n和WUE对土壤含水量的变化有明显的阈值响应,其高效用水的土壤相对含水量(RWC)在44％～79％;在此范围内,辽东楤木能同时获得较高的光合速率和水分利用效率.     

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.     

氮、磷、钾营养对冬小麦光合作用及水分利用的影响

在中国科学院封丘农业生态实验站长期肥料实验的基础上,选择氮磷(T1)、氮钾(T2)、磷钾(T3)和氮磷钾(T4)4个肥料处理,以不施肥为对照(CK),研究了长期施用氮、磷、钾肥对小麦抽穗期和灌浆期净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)日变化的影响.结果表明:小麦抽穗期和灌浆期T4处理的Pn日变化值显著高于CK,其他处理与CK未达到显著性差异,各处理Pn日积累量大小为T4＞T1＞T2＞T3＞CK;缺氮、缺磷和缺钾均降低了叶片Pn,影响大小依次为缺氮＞缺磷＞缺钾;小麦抽穗期和灌浆期Tr日变化曲线呈单峰型,处理间日变化值差异不显著;缺氮、缺磷和缺钾均降低了叶片WUE,抽穗期,T1、T4处理的WUE日变化值显著高于CK,而T3、T2与CK差异不显著,说明缺氮、缺磷对WUE的影响最大,灌浆期,T4处理的WUE日变化值显著高于CK;不同肥料处理仅改变了小麦光合日变化的幅度,而未改变其变化规律,氮、磷、钾复合施肥有效地提高了小麦的光合生产和水分利用效率.     

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。     

冬小麦对有限水分高效利用的生理机制

通过对不同土壤供水条件下的孕穗开花期的冬小麦叶片CO₂/H₂O气体交换参数的系统测定,研究了光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO₂浓度(Ci)、叶温(Tl)与水分利用效率(WUE)间的关系。结果表明,WUE并不随Pn的增长直线增长,而是呈现出二次曲线的变化趋势;只有当蒸腾达到一定程度时,Tr才对WUE产生影响,而Tr过大时WUE则有下降的趋势;WUE与Ci呈负相关,随Ci的增加WUE呈递减趋势;叶温升高对光合和蒸腾都有促进作用,当超过了某种限度则表现为抑制作用,表明在一定温度范围内,Tl升高对水分利用不利;随Gs的增大,WUE增大到一定程度则不再增加,甚至出现一种回落趋势.     

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。     

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。     

南方岩榆光合作用日变化及其影响因子研究

以引自美国的南方岩榆1年生大田苗为研究对象,测定叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)等日变化及其与生理生态因子的关系。结果表明,不同部位叶片的Pn日变化均呈单峰曲线,峰值出现在11:00,影响Pn的主要生理生态因子为叶面水气压亏缺(Vpdl)、温度和光强;不同部位叶片的Tr日变化均呈明显的单峰曲线,中部叶和基部叶峰值出现在13:00,顶部叶峰值出现在15:00,且中部叶> 基部叶> 顶部叶;不同部位叶片的WUE日变化均呈单边下降的单峰曲线,中部叶和基部叶均低于顶部叶;影响榆树Tr和WUE的主要生理生态因子均是温度和Vpdl。