不同程度的水分胁迫对沙棘幼苗生理生态特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域沙棘幼苗生理生态特征的影响,特设计平均降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱4种不同的水分梯度处理,开展人工水分梯度实验.方差分析表明,不同的水分梯度显著影响土壤的含水量、土壤温度等微生境因子,并显著影响净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等气体交换特征、资源利用效率和叶片水势特征.适度的水分胁迫(干旱环境)能够提高沙棘的水分利用效率,同时却降低净光合速率和蒸腾速率.各种生理生态指标表明,4种水分处理的沙棘幼苗都受到不同程度的水分胁迫的影响,极端干旱环境中沙棘幼苗的内在生理调节机制出现紊乱,皇甫川流域沙棘不适宜在极端干旱环境中生长.     

不同程度的水分胁迫对中间锦鸡儿幼苗气体交换特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域人工栽培主要灌木树种中间锦鸡儿气体交换特征的影响 ,特设计正常降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱 4种水分处理水平 ,进行人工模拟水分胁迫实验。结果表明 ,不同的水分处理显著影响土壤含水量、土壤温度、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、资源利用效率和叶片水势。适度的水分胁迫 (干旱环境 )能够提高中间锦鸡儿的水分利用效率和抗旱性 ,同时也降低了净光合速率与蒸腾速率。随水分胁迫的增强 ,中间锦鸡儿的净光合速率日变化曲线逐渐从典型的单峰型转变成双峰型 ,出现光合“午睡”现象。根据 Farquhar和 Sharkey提出的判别标准 ,干旱和极端干旱下光合“午睡”的原因分别以气孔因素和非气孔因素 (叶肉细胞光合能力下降 )为主。中间锦鸡儿通过自身的生理调节以抵抗干旱 ,是其能够适应干旱环境、历经 3a大旱而幸存下来的重要原因     

不同施水量对云杉幼苗生长和生理生态特征的影响

在中国科学院成都生物研究所茂县生态站,参照云杉分布区的年降水量,设置4种水分处理梯度(分别模拟年降水量为350mm、700mm、1000mm和1350mm),研究云杉幼苗的生长和生理特征差异。经过4a的研究,结果表明,不同施水量显著影响了云杉幼苗的株高、基径、生物量积累(叶重、茎重和根重)、主根长度、第一级侧根数量、气体交换、叶绿素含量、脯氨酸以及丙二醛含量。700mm施水量的云杉幼苗的以上参数显著高于其他3个施水量(350mm、1000mm和1350mm)的幼苗。干旱胁迫下,云杉幼苗净光合速率和蒸腾速率显著降低,抑制了云杉幼苗生物量积累;过量施水则降低了云杉幼苗的根生长。云杉幼苗通过调节水分利用效率来适应不同的水分条件,当受到干旱胁迫时,通过提高水分利用效率来提供生长所需要的水分;然而当水分充足的时候,水分利用效率又降低。此外,水分不足和过量均导致针叶叶绿素含量降低,同时引起丙二醛含量的增加,表明云杉幼苗不适宜在土壤过于干旱和湿润的条件下生长。     

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.     

模拟三峡库区消落带土壤水分变化对落羽杉幼苗光合特性的影响

为三峡库区消落带植被恢复建设进行适生树种优选,本研究模拟三峡库区消落带土壤水分变化特征设置了常规生长水分条件、轻度干旱水分胁迫、土壤水饱和以及水淹4个不同处理组,研究落羽杉当年实生幼苗光合特性以及生理生态适应机理。研究结果表明,不同水分处理均显著影响落羽杉幼苗光合色素、叶片气体交换以及资源利用效率。其中,水淹处理组光合色素含量一直处于最低,受到的影响最大且最为明显;与轻度干旱组和水饱和处理组在干重条件下的光合色素含量和对照组并无显著差异形成鲜明对比。各组叶绿素a与b比值介于2.043~2.691之间,叶绿素与类葫萝卜素含量比则介于3.079~4.514之间。在轻度干旱水分胁迫环境下,落羽杉幼苗表现出较低的光能利用效率、CO2利用效率和净光合速率,其净光合速率比正常下降24.9%;相反在土壤饱和水与水淹环境下,其光能利用效率、CO2利用效率和净光合速率并未受到显著影响,仍保持与正常生长条件下一致的水平。在整个实验期,落羽杉幼苗各组的水分利用效率均随时间延长而持续增加,以水淹组增幅最小,常规生长组最大。研究证实落羽杉树种具有喜水和耐水淹生理学特性,完全可以考虑将落羽杉树种列为三峡库区消落带防护林体系建设树种之一,但应避免将其置于干旱环境之中。     

不同坡位沙棘光合日变化及其主要环境因子

沙棘是我国干旱半干旱地区重要的生态经济树种,被广泛应用于黄土高原造林活动中。为探明不同坡位沙棘光合特征及影响沙棘光合作用的主要环境因子,在沙棘生长旺盛期分坡位测定光合特性及环境因子日变化进程,并采用通径分析法分析各环境因子对沙棘净光合速率的直接和间接影响。结果表明：1、各环境因子之间存在相互作用,光合有效辐射是空气温度变化的主要驱动因子,而空气温度变化引起的空气密度变化对空气相对湿度和CO2浓度有显著影响。在上、中和下坡位环境变化可以分别解释85.6%、86.0%和 55.22%净光合速率的变异。2、下坡位沙棘净光合速率最小,日均值为9.38μmol/m2/s,上、中坡位分别为14.22μmol/m2/s,15.94μmol/m2/s。3、10:00之前中上坡位沙棘水分利用效率明显高于下坡位,但3坡位沙棘水分利用效率日均值无明显差异。4、上坡位净光合速率主要受到光合有效辐射、空气相对湿度的影响;中坡位光合有效辐射仍为主要环境因子,此外空气温度和空气湿度之间的相互作用对净光合速率也有一定影响,为主要限制因子;下坡位影响沙棘光合速率主导因素为光合有效辐射。5、沙棘在10:00之前光合有效辐射和空气湿度较高而空气温度较低的环境下,净光合速率和水分利用效率最高。作为阳生物种,沙棘需要足够的光照维持生长,而以往研究表明适度水分胁迫可以提高沙棘光合过程中对水的利用效率。本研究所选流域年降水量535mm,中上坡位水分胁迫并非十分严重。因此,种植于中上坡位的沙棘即可接受足够光照（特别是10:00以前的光照）进行光合保证生长速率,又能在光合过程中保持较高水分利用效率,符合干旱半干旱地区生态经济发展的需求。     

水分梯度对沙地柏幼苗荧光特征和气体交换的影响

 为了探讨未来降雨变化对半干旱毛乌素沙地常绿灌木沙地柏(Sabina valgaris Ant．)荧光特征和气体交换的影响,在内蒙古鄂尔多斯沙地草地生态站开展了水分梯度实验。结果表明：水分梯度对初始荧光、可变荧光、最大量子产量、最大荧光／初始荧光比的影响均不显著;相反,显著影响净光合比率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2/大气CO2,水分利用效率、表观CO2利用效率和表观光能利用效率。这些结果指示,在一个实验期,土壤水分变化显著影响沙地柏幼苗的“表观性”气体交换和资源利用效率,并不显著影响光系统Ⅱ的“内在性”荧光特征。气体交换和资源利用效率对水分变化的响应格局因生理指标不同而存在差异。净光合速率对接近土壤最大持水量的施水处理最敏感。     

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.     

干旱和遮荫对马尾松幼苗生长和光合特性的影响

为探究马尾松对干旱和遮荫胁迫的生理响应规律和适应机制,以2年生马尾松幼苗为对象,设置对照(CK)、模拟干旱(DR)、遮荫(LL)以及干旱与遮荫的交互处理(DRLL)4种环境,研究干旱和遮荫对马尾松幼苗的生长和光合生理特性的影响。结果表明:(1)在干旱、遮荫和二者的交互处理下,马尾松幼苗的基径和株高增长量均显著减小,且二者的交互处理加重了干旱和遮荫单一处理下的减小趋势,二者交互作用的影响符合"相互作用理论"。(2)在干旱处理下,针叶长度和比叶面积减小,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和细胞间隙CO_2浓度显著降低,水分利用效率显著增加,光合色素含量基本不变。(3)在遮荫处理下,针叶长度和比叶面积增大,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低,光合色素含量显著增加,水分利用效率和细胞间隙CO_2浓度基本未发生改变。(4)二者的交互处理下,针叶长度、比叶面积减小,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低,且降低程度大于干旱单一处理,光合色素含量显著增加,但其增加程度小于遮荫单一处理。说明干旱和遮荫均能抑制马尾松植株的生长,但其光合生理特性在干旱和遮荫胁迫下分别表现出不同的响应特征。在干旱处理下,通过牺牲针叶长度和比叶面积、调节气孔导度达到保水目的来适应干旱环境;在遮荫处理下,通过增大针叶长度、比叶面积和光合色素含量来响应遮荫环境。在二者的交互处理下,干旱胁迫导致马尾松针叶长度、比叶面积和气孔导度的减小趋势不仅未因遮荫环境而得到缓解,而且还削弱了对光合色素的合成能力,因此,二者的交互作用会进一步加重对马尾松生长的抑制。     

干旱胁迫对蒙古柞表观资源利用率的影响

比较研究了模拟干旱及自然水分梯度条件下蒙古柞树种光合生理指标,模拟干旱处理试验土壤含水量分别控制在田间持水量的85％－100％（CK）、65％－85％（MEW）和45％－65％（LW）。结果表明,干旱胁迫对蒙古柞幼树净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用率、表观CO2利用率和表观光能利用率等生理指标均产生明显影响。野外自然条件下水分梯度对蒙古柞大树气孔导度、水分利用率和净光合速率有显著影响,但对蒸腾速率、表观CO2利用率和表观光能利用率的影响不显著,中等水分条件可明显提高蒙古柞大树叶片的气体交换和水分利用率,说明蒙古柞树种叶片气体交换和表观资源利用率对干旱胁迫的响应程度不同。蒙古柞树种是干旱可变植物,长期水分胁迫可提高树种的耐旱能力,特别是中等水分胁迫能保持蒙古柞固有的强劲耐旱能力。     

水分胁迫对沙棘(Hippophae rhamnoides)和中间锦鸡儿(Caragana intermedia)蒸腾作用影响的比较

多年生灌木沙棘和中间锦鸡儿是黄土高原生态重建的重要物种,设计人工模拟水分胁迫实验,测量沙棘和中间锦鸡儿蒸腾作用的各种指标,研究其蒸腾特性对水分胁迫的适应方式。结果表明,同等水分处理条件下,中间锦鸡儿单叶水平上的蒸腾速率高于沙棘。沙棘和中间锦鸡儿的蒸腾速率日进程在晴天、阴雨天和生长发育的不同阶段明显不同。夜间蒸腾占全天蒸腾的比例相当大,夜间蒸腾在不同物种之间、不同供水量之间存在明显差异,而且越干旱的环境比例越大。两种植物气孔阻力的季节变化格局在不同水分处理间大体相似。沙棘的昼夜蒸腾节律在各种水分处理条件下都表现出明显的气孔振荡现象,而中间锦鸡儿没有。叶片温度、光合有效辐射和气孔阻力是各种水分条件下沙棘和中间锦鸡儿蒸腾作用的共同的限制因子,相对于沙棘,中间锦鸡儿还更多地受到空气相对湿度的影响。     

NaCl胁迫对沙棘和银水牛果幼苗生长及光合特性的影响

以沙棘和银水牛果2年生幼苗为试材,设NaCl浓度分别为0、200、400和600 mmol·L^-1,研究NaCl 胁迫对其生长及光合特性的影响.结果表明: 随着NaCl浓度的增加,沙棘和银水牛果幼苗的生物量、单株总叶面积均显著下降,且NaCl浓度越高, 下降幅度越大.不同NaCl浓度处理下,沙棘和银水牛果幼苗根冠比较对照显著增加,比叶质量(LMA)略有降低.随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长,沙棘和银水牛果叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均明显下降, 胞间CO₂浓度(C_i)先降后升,气孔限制值(L_s)和水分利用效率(WUE)则先升后降.P_n下降的原因短期内以气孔限制为主,长期则以非气孔限制因素为主,且树种耐盐性越弱,NaCl浓度越高,由气孔限制转为非气孔限制的时间越早.试验中,沙棘幼苗在600 mmol·L^-1NaCl处理10 d时即出现盐害症状,22 d时全部死亡,而银水牛果可以忍耐600 mmol·L^-1NaCl长达30 d以上,说明银水牛果作为引进树种,其耐盐性较沙棘更强,可能更适合在我国盐碱地大面积推广种植.     

耐冬山茶对不同光照和水分的生理生态学响应

耐冬山茶作为第三纪孑遗植物,是山茶自然分布最北缘的种群,具有丰富的形态特征与独特的遗传特性.以野生耐冬山茶幼苗为对象,设置2个光照梯度(全光照的65%、15%)、3个干旱梯度(田间持水量的75%、50%、25%),研究耐冬山茶在不同光照、水分条件下生理生态学响应机制,验证现存的4个理论假设是否能够解释耐冬山茶幼苗对遮荫与干旱的响应.结果表明:15%全光照限制了耐冬山茶幼苗的生长.与65%全光照相比,15%全光照使叶片的净光合速率、蒸腾速率和叶绿素含量下降,最大降幅分别为63.3%、82.9%和17.5%,显著提高了叶片的比叶面积、叶片含水量和PSⅡ最大光化学效率,最大分别提高了60.3%、8.3%和6.4%.干旱抑制耐冬山茶的生长,使株高、基径下降.随着干旱胁迫的加重,植株叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低,最小值分别为0.83μmol·m^-2·s^-1、0.30μmol·m^-2·s^-1和11.56 mmol·m-2·s-1.随干旱胁迫的加重,过氧化物酶和过氧化氢酶含量总体呈下降趋势,而丙二醛和脯氨酸含量显著上升.15%全光照缓解了干旱对耐冬山茶幼苗的消极影响,遮荫与干旱对耐冬山茶幼苗的交互作用符合"促进理论".耐冬山茶幼苗能够通过多种调节机制适应环境变化,且能适应较大的光照和水分范围.此外,通过改善耐冬山茶生长的光照和水分条件,为其提供理想的生长环境,可以扩大其园林应用.     

水分胁迫下烯效唑对百日草幼苗光合特性及叶解剖结构的影响

以百日草‘芳菲1号’为试材,研究不同水分胁迫下烯效唑(S3307)对其幼苗生长、光合特性及叶解剖结构的影响,以明确S3307对百日草的抗旱作用及其机理。结果显示:(1)在水分胁迫下,百日草的生长均受到不同程度的抑制,叶绿素含量显著降低,光合作用受到抑制,叶解剖结构有所变化。(2)S3307处理后,均能够显著降低所对应的不同程度水分胁迫下百日草的株高,显著增加茎粗、叶面积、叶片厚度、栅栏组织厚度和根冠比,显著增加叶绿素含量,提高百日草的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)。研究表明,S3307能够提高百日草的抗旱性,而且在轻度和中度水分胁迫下Pn的下降主要是由气孔因素引起,而在重度水分胁迫下光合速率的下降是由非气孔因素引起的。     

干旱胁迫对降香黄檀幼苗光合生理特性的影响

采用温室盆栽方法,设置对照(CK)、轻度(LS)、中度(MS)和重度(HS)干旱胁迫4个水分条件,研究不同水分条件对降香黄檀幼苗光合和生理特性的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫程度增加,降香黄檀幼苗叶片叶绿素总含量总体呈现出下降趋势。(2)降香黄檀幼苗叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率随着干旱胁迫强度增加均呈现出先增加后降低趋势,且MS和HS处理下的气孔导度和胞间CO2浓度同时降低,此时幼苗光合能力的下降主要受气孔因素限制。(3)随着干旱胁迫强度的增加,降香黄檀幼苗叶片细胞膜相对透性、丙二醛含量、游离脯氨酸含量和POD活性均呈现出增加趋势,而同期SOD和CAT活性呈现出先升高后降低趋势。可见,降香黄檀幼苗在轻度干旱胁迫下可通过增加叶片保护酶活性来清除活性氧对其组织造成的伤害,但胁迫超过一定程度后保护酶活性下降,表明降香黄檀幼苗的耐旱能力有限。     

干旱胁迫对不同施氮水平麻疯树幼苗光合特性及生长的影响

采用盆栽控水的方法,研究了干旱胁迫（连续干旱0 d,5 d,10 d,…,45 d）对不同施氮水平(对照 0 kg N·hm^-2、低氮 96 kg N·hm^-2、中氮 288 kg N·hm^-2、高氮 480 kg N·hm^-2)麻疯树幼苗光合特性及其生长的影响.结果表明: 随干旱胁迫强度的增加,各施氮水平麻疯树幼苗叶片相对含水量、苗高生长量、地径生长量、叶面积、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均降低,且各水分处理间差异极显著(P<0.01);随干旱时间的延长,叶绿素含量和水分利用效率表现出先升高后降低的趋势,而胞间CO₂浓度呈先降低后升高的趋势.正常供水时,施氮处理均不同程度提高了麻疯树幼苗的光合能力,促进了麻疯树幼苗的生长,且施氮量越高效果越好;干旱条件下,氮素营养对植株光合能力和生长的影响与干旱程度和施氮水平有关.轻度干旱时,提高施氮水平对植株光合能力和生长具有明显的促进作用;中度干旱时,中氮的促进作用明显高于其他施氮水平;严重干旱时,低氮的促进效果最好,高氮的促进作用减弱并逐渐转向抑制.     

Arbuscular Mycorrhizal Fungi Alter Fractal Dimension Characteristics of Robinia pseudoacacia L. Seedlings Through Regulating Plant Growth,Leaf Water Status,Photosynthesis, and Nutrient Concentration Under Drought Stress

The influence of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), Funneliformis mosseae and Rhizophagus intraradices, on plant growth, leaf water status, chlorophyll concentration, photosynthesis, nutrient concentration, and fractal dimension (FD) characteristics of black locust (Robinia pseudoacacia L.) seedlings was studied in pot culture under well-watered, moderate drought stress, and severe drought stress treatments. Mycorrhizal seedlings had higher dry biomass, leaf relative water content (RWC), and water use efficiency (WUE) compared with non-mycorrhizal seedlings. Under all treatments, AMF colonization notably enhanced net photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate, but decreased intercellular CO₂ concentration. Leaf chlorophyll a and total chlorophyll concentrations were higher in AM seedlings than those in non-AM seedlings although there was no significant difference between AMF species. AMF colonization improved leaf C, N, and P concentrations, but decreased C:N, C:P, and N:P ratios. Mycorrhizal seedlings had a larger FD value than non-mycorrhizal seedlings. The FD value was positively and significantly correlated to the plant growth parameters, photosynthesis, RWC, WUE, and nutrient concentration but negatively correlated to leaf/stem ratio, C:N and C:P ratios, and intercellular CO₂ concentration. We conclude that AMF lead to an improvement of growth performance of black locust seedlings under all growth conditions, including drought stress via improving leaf water status, chlorophyll concentration, photosynthesis, and nutrient uptake. Moreover, FD technology proved to be a powerful non-destructive method to characterize the effect of AMF on the physiology of host plants during drought stress.     

不同种源乌桕幼苗对干旱胁迫的生理响应

以不同种源1年生乌桕幼苗为材料,采用盆栽控水试验研究了持续干旱条件下其外部形态及主要生理指标的变化,探讨各种源乌桕的抗旱性特性与差异。结果显示:(1)随着干旱持续时间的延长,各种源乌桕幼苗生长均受到不同程度抑制,外形表现出明显的缺水特征;其叶片相对含水量逐渐减小,复水后明显回升。(2)在极度干旱条件下(停水后第12天),幼苗叶片净光合作用速率仍维持一定的强度,而且细胞膜透性的变化不显著;在干旱胁迫条件下,幼苗叶片的过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性增强,可溶性糖和可溶性蛋白质质量分数增加,丙二醛含量上升,脯氨酸积累,复水后呈现相反的变化趋势。(3)极度干旱条件下,不同种源乌桕幼苗间除丙二醛和相对电导率外,其它生理指标的变化差异显著或极显著,即不同种源具备比较稳定的抗旱性差异。(4)采用隶属函数法对不同种源幼苗的抗旱性分析发现,安徽黄山、河南商城两种源综合评价指数最大,为抗旱性较强的种源。研究表明,各种源乌桕幼苗能够通过调控自身保护酶活性和渗透调节物质含量来有效缓解干旱胁迫的伤害,从而表现出较强的抗旱性和适应性,但种源间存在稳定的差异,并以安徽黄山和河南商城种源抗旱性较强,可应用推广于季节性干旱区造林。