几种银莲花光合特性的初步分析

采用LI6400便携式光合仪分析昆明室外栽培的几种野生银莲花光合作用特性。净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)日变化均呈单峰曲线,前者的峰值出现在10～11点,后者的峰值出现在13点前后。在光强0～2000μmol·m2·s1条件下,Pn呈S曲线,光合补偿点为60～80μmol·m2·s1,饱和点为800μmol·m2·s1左右,但光强继续增加到1800μmol·m2·s1,Pn仍有少许提高;Tr随PAR的增加而缓慢地增加。在环境CO2浓度为0～350μmol·mol1条件下,Pn直线上升,草玉梅、秋牡丹和野棉花的光合CO2补偿点均为50μmol·mol1左右;Tr在环境CO2浓度25～350μmol·mol1范围内几乎呈水平线。野生银莲花的Pn和Tr表现较明显的种间差异。     

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。     

胡杨不同叶形光合特性、水分利用效率及其对加富CO2的响应

 胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶形多变化,大致归纳为杨树叶（卵圆形叶）和柳树叶（披针形叶）两大类。在内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区,选择成年树同时具有卵圆形叶和披针形叶的标准株,将枝条拉至同一高度,通过活体测定,比较了其光合特征、水分利用效率及对CO2加富的响应。结果表明：在目前大气CO2浓度下,当光强为1 000 μmol·m－2·s－1时,卵圆形叶（成年树主要叶片）（A）和披针形叶（成年树下部萌条叶片）(B)的净光合速率（Pn）分别为16.40 μmol CO2·m－2·s－1和9.38 μmol CO2·m－2·s－1;水分利用效率（WUE）分别为1.52 mmol CO2·mol－1 H2O和1.18 mmol CO2·mol－1 H2O;A的光饱和点和补偿点分别为1 600 μmol·m－2·s－1和79 μmol·m－2·s－1,B的相对应值则为1 500 μmol·m m－2·s－1和168 μmol·m－2·s－1。当CO2浓度加富到450 μmol·mol－1时,A的光饱和点升高了150 μmol·m－2·s－1,光补偿点降低了36 μmol·m－2·s－1;而B的光饱和点降低了272 μmol·m－2·s－1,光补偿点则升高了32 μmol·m－2·s－1。这表明,柳树叶的光合效率较低,以维持生长为主;随着树体长大,柳树叶难以维系其生长,出现杨树叶,杨树叶更能耐大气干旱,光合效率高,通过积累光合产物,使胡杨在极端逆境下得以生存并能达到较高的生长量,这就是胡杨从幼苗到成年树叶形变化的原因。随着CO2加富,两种叶片表现出截然相反的响应,柳树叶的光合时间缩短,光能利用率减小;而杨树叶的光合时间延长,光能利用率提高。如果地下水位下降,近地层空气变干燥,或随着大气CO2浓度升高,气候变暖,柳树叶可能会逐渐减少以至消失。     

岩黄连光合与蒸腾特性及其对光照强度和CO_2浓度的响应

采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-CorInc.,USA)对岩黄连叶片的气体交换进行了测定。结果表明(1)岩黄连叶片的光饱和点(LSP)为329.18μmol.m-2.s-1左右,光补偿点(LCP)为12.76μmol.m-2.s-1,最大净光合速率为2.96μmol.m-2.s-1,暗呼吸速率(Rd)为0.17μmol.m-2.s-1。光饱和点和光补偿点都比效低,表明岩黄连对光照的要求不高,属于阴生植物。(2)4月份,岩黄连Pn随CO2浓度升高而逐渐增大。当CO2浓度由50μmol.mol-1增加到600μmol.mol-1,Pn几乎呈直线上升,600~1000μmol.mol-1范围内逐渐缓和,到1000μmol.mol-1以后Pn变化平稳。由曲线估算CO2饱和点(CSP)大约在1000μmol.mol-1左右。CO2的补偿点为68.80μmol.mol-1。羧化效率为0.0308μmol.m-2.s-1。(3)岩黄连叶片水分利用率(WUE)随有效光辐射强度(PAR)的增强呈抛物线状变化,PAR在200μmol.m-2.s-1内呈直线上升,到200μmol.m-2.s-1时WUE达最大值,大于200μmol.m-2.s-1后WUE呈逐渐下降趋势。     

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 (Pn)、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 (5 5 0、70 0 μmol·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 5 5 %～6 5 % )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 %～ 4 5 % )下 ,高温和高CO2 使蒸发蒸腾减少     

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。     

半干旱区典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)的光合特性

为了研究西北半干旱生态系统中典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)的光合特征,于2012年5—10月,使用Li-6400(Li-Cor Inc.,USA)便携式光合测定系统,测定了油蒿气体交换特征的日变化、季节变化以及净光合速率(Pn)对光合有效辐射和胞间CO2浓度的响应。结果表明:Pn、蒸腾速率(E)和水分利用效率(WUE)的日变化在12:00前后均表现出非对称性,上午测量值普遍高于下午;Pn日均值6月最高(8.97±1.73μmol CO2·m-2·s-1),10月最低(2.58±1.32μmol CO2·m-2·s-1);油蒿表观量子效率(α)在0.022~0.048 mol·mol-1变化,羧化效率(φ)在0.125~0.268 mol·m-2·s-1变化;在9月13日饱和光强下的Pn(Pnmax)达到生长季最大值,为24.89μmol CO2·m-2·s-1;在7月31日饱和胞间CO2浓度下的Pn(Anmax),达到生长季最大值,为77.23μmol CO2·m-2·s-1;Pnmax主要受到相对湿度影响,Anmax主要受饱和水汽压亏缺和30 cm深度土壤体积含水率影响;水分相关环境因子是油蒿光合作用的主要限制因子,其光合特征反映出对半干旱气候的适应性。本研究结果可为生态系统过程建模和区域尺度研究提供重要的生理生态参数。     

几种野生银莲花生殖生长期的光合作用特性初探

采用LI-6400便携式光合仪对室外栽培的几种野生银莲花光合作用特性进行了研究.结果表明,净光合速率 Pn 和蒸腾速率 Tr 日变化均呈单峰曲线,前者的峰值出现在10:00～11:00时,后者的峰值出现在13:00时前后.在光强0～2000μmol·m-2·s-1条件下,Pn呈S曲线,光补偿点为60～80μmol·m-2·s-1,光饱和点为800μmol·m-2·s-1左右,但光强继续增加到1800μmol·m-2·s-1,Pn仍有少许提高;Tr随PAR的增加而缓慢增加.在环境CO2浓度为0～350μmol·mol-1条件下,Pn直线上升,草玉梅、秋牡丹和野棉花的光合CO2补偿点均为50μmol·mol-1左右;Tr在环境CO2浓度25～350μmol·mol-1范围内几乎呈水平线.野生银莲花的Pn和Tr表现出较明显的种间差异.     

降水与CO2浓度协同作用对短花针茅光合特性的影响

降水变化与CO2浓度升高将严重影响陆地生态系统尤其是草地生态系统,阐明干旱半干旱区草原优势植物对降水与CO2浓度变化的联合响应有助于理解和准确评估未来气候变化对草地生态系统的影响.基于开顶式生长箱(OTC),模拟研究了降水变化(-30％、-15％、0、+15％、+30％(以1978-2007年月降水平均值为基准))、CO2浓度变化(对照、450 μmol·mol-1、550 μmol·mol-1)及其协同作用对荒漠草原优势物种短花针茅(Stipa breviflora)光合特性的影响.结果表明:降水变化和CO2浓度升高对短花针茅光合参数影响显著,表现出显著的交互作用.随着CO2浓度升高,短花针茅叶片净光合速率(Pn)呈增加趋势,但随着时问延长(8月份)显示出光合适应现象;气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)则呈下降趋势,水分利用效率(WUE)显著增加.随着降水增加,短花针茅的Pn、Gs和Tr均呈增加趋势,Pn增加速率小于Tr,使得WUE降低.高浓度CO2和降水增加15％的协同作用可以显著提高短花针茅的Pn、Gs和Tr,但Pn增加速率接近于Tr,导致WUE变化不显著.这表明,在干旱半干旱地区,CO2浓度升高可在一定程度上提高短花针茅的抗旱能力,增强短花针茅对暖干化气候情景的适应性.     

外来植物南美蟛蜞菊、裂叶牵牛和五爪金龙的光合特性

对南美蟛蜞菊、裂叶牵牛和五爪金龙的光合生理特性进行研究 ,结果表明 :(1) 3种植物都具有较强的 CO2 固定能力 ,南美蟛蜞菊的净光合速率峰值达 2 2 .1μm ol/ (m2 · s) ,高于裂叶牵牛 (17.2 μmol/ (m2 · s) )和五爪金龙 (18.6 μmol/ (m2 · s) ) ;(2 ) 3种植物光合速率、蒸腾速率的日进程曲线呈“双峰”型 ,气孔导度变化规律与蒸腾速率相似 ,在中午前后均出现一定程度的下降 ;(3)暗呼吸速率曲线呈单峰型 ,在中午时出现高峰 ,暗呼吸速率大小次序为 :五爪金龙 >裂叶牵牛 >南美蟛蜞菊。(4 )南美蟛蜞菊的光饱和点为 15 31μm ol/ (m2· s) ,光补偿点为 2 0 .0 μmol/ (m2· s) ,而裂叶牵牛的光饱和点 114 6 μmol/ (m2· s) ,光补偿点39.3μmol/ (m2· s) ;五爪金龙的光饱和点 12 6 1μmol/ (m2· s) ,光补偿点 4 4 .1μm ol/ (m2· s) ,3种植物都表现为喜阳植物的特性 ,且对弱光条件的适应力也较强 ,其中尤以南美蟛蜞菊的有效光合辐射范围最广 ,光量子利用效率较高 ,具有很强忍耐强光及适应阴生环境的能力。该项研究有助于解释南美蟛蜞菊生长迅速、生产力高、竞争性强的生物学特点     

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.     

铝胁迫对蓼科植物生长和光合、蒸腾特性的影响

采用水培试验,设置5种铝处理浓度,研究了铝对3种蓼科植物酸模叶蓼、杠板归和辣蓼叶片光合、蒸腾和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,高铝处理(400μmol.L-1)显著抑制3种蓼科植物地上部和根系生长,并且导致3种蓼科植物叶片叶绿素含量、Chla/Chlb、净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、PSII光合电子传递量子效率(φPSII)和光化学猝灭系数(qP)显著下降。中低铝处理(25~100μmol.L-1)时,与对照相比,酸模叶蓼生物量显著增加,杠板归显著减少,辣蓼先增加后减少。其中,酸模叶蓼和辣蓼叶绿素含量、Chla/Chlb、Pn、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、qP均未发生显著变化,但辣蓼WUE、φPSII和非光化学猝灭系数(NPQ)显著下降,酸模叶蓼无显著变化;而杠板归除Ci、Fv/Fm外,其余叶片光合、蒸腾及叶绿素荧光参数均出现显著下降。上述结果表明,酸模叶蓼在中低铝处理条件下可通过保持较高的叶绿素含量、Chla/Chlb、WUE、Pn、PSII反应中心光化学反应效率以及提高非辐射能量耗散来增强其对铝的耐性。     

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.     

重金属对盐生草光合生理生长特性的影响

以盐生草幼苗为试验材料,分别设置0(CK)、50、100、200、400μg?g-1的Ni2+、Cu2+处理,研究重金属Ni2+和Cu2+对盐生草光合生理特性的影响.结果表明:盐生草叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm、非光化学猝灭系数qN及生长指标(株高、地上部干重和鲜重)在50μg?g-1的Ni2+处理时均达到最大值,后随Ni2+浓度继续增加,其叶片叶绿素a、叶绿素b、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、PSⅡ电子传递量子产率ΦPSⅡ、光化学猝灭系数qP、qN及各项生长指标逐步下降并低于对照水平,而细胞间隙CO2浓度(Ci)较对照呈增加趋势.在50μg?g-1的Cu2+处理时,盐生草叶片光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、qN及各项生长指标均达峰值;在100μg?g-1Cu2+处理时,光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qN及各项生长指标较对照仍有增加,而后随Cu2+浓度继续增加,其叶绿素a、叶绿素b、各光合参数、叶绿素荧光参数及生长指标均逐步降低并低于对照.可见,盐生草Pn在Ni2+胁迫下的下降主要是由非气孔限制所致,而Cu2+胁迫下的下降主要是由气孔限制所致;低浓度Ni2+和Cu2+对盐生草生长具有一定促进作用,过高浓度Ni2+和Cu2+则会通过抑制盐生草叶片叶绿素合成,影响其光合作用,从而抑制植株生长.     

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。     

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。