北京典型绿化树种幼苗光合特性对硬化地表的响应

以北京典型绿化树种油松(Pinus tabulaeformis)、白蜡(Fraxinus chinensis)和元宝枫(Acer truncatum)幼苗为试验材料,设置透水硬化地表、不透水硬化地表和对照3个水平的地表类型,通过监测地表温度、土壤含水量(20 cm)和光合参数等指标,分析3种树木叶片光合特性对硬化地表的响应特征。结果表明:城市硬化地表极显著地提高了地表温度(P0.01),表现为透水地表不透水地表对照;不透水地表极显著地降低了3种树木土壤含水量(P0.01);透水地表极显著地提高了油松和元宝枫土壤含水量(P0.01)。两种硬化地表下油松、元宝枫和不透水地表下白蜡幼苗叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度降低,株高和基径生长受到抑制。硬化地表对油松和元宝枫的影响主要源于硬化地表形成的高温胁迫,对白蜡的影响主要源于不透水地表形成的干旱胁迫。因此,在配置和种植城市绿化植物时,为缓解硬化地表对城市树木生长发育的不利影响,应选择适应高温和干旱的植物,并采取降温和灌溉措施来降低硬化地表的影响。     

元宝枫幼苗生长和光合特性对硬化地表的响应

以北京典型绿化树种元宝枫(Acer truncatum)幼苗为试验对象,设置透水硬化地表、不透水硬化地表和对照(自然地表)3种地表类型,分析了元宝枫幼苗主要生理生态指标和生长指标对硬化地表的响应特征。结果表明:相比于对照,2种硬化地表引起地表温度显著升高,元宝枫幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(Tr)、光合色素含量、光系统II光化学有效量子产量(Fv'/Fm')、PSII实际光量子效率(ФPSII)、光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qp)及最大净光合速率(Pmax)、表观量子效率(AQY)和光饱和点(LSP)均下降,叶片丙二醛(MDA)含量增加,株高和基径降低。硬化地表引起地表温度升高,对元宝枫幼苗生长造成了热胁迫,严重伤害了植物光系统II,光合电子传递被限制,减少了植物叶片的光合作用,抑制了植物生长。与不透水地表相比,透水地表粗糙度和孔隙度较高,增加了透水地表的热储存和热传导能力,地表温度显著升高形成的热胁迫对植物的生理伤害和生长影响更大。因此,在城市建设中,应考虑降低硬化地表的温度,以缓解城市绿化树种可能受到的热胁迫。     

城市林木生物量对硬化地表和种植密度的响应

以北京市典型绿化树种油松、白蜡和元宝枫为实验对象,设置不透水地表、透水地表和对照(自然地表)3种地表类型和低(株行距为2.0 m×2.0 m)、中(1.0 m×1.0 m)、高(0.5 m×0.5 m)3个种植密度,经过6年的生长,对树木的生长和生物量进行了测定。结果表明：相比于对照,不透水地表下油松、白蜡和元宝枫的树高生长受到抑制,白蜡和元宝枫的单株生物量分别降低2.1%—27.1%和33.6%—52.3%,根冠比分别增加3.4%—25.8%和15.7%—23.4%。相比于不透水地表,透水地表下白蜡和元宝枫的树高显著增加,白蜡的单株生物量增加5.3%—45.5%,根冠比下降11.4%—18.7%。随着密度的增加,3种树木的基径和单株生物量显著降低,但中低密度下的单位面积生物量无显著性差异。此外,硬化地表与种植密度对树木的基径、树高、单株生物量和根冠比均无显著的交互作用。因此,在城市绿化中,采用透水地表来替代不透水地表,有利于改善树木生境进而促进树木生长。白蜡相比元宝枫更能适应硬化地表的不利影响,是更好的城市绿化树种的选择。同时,合理的种植密度是保证城市树木生长的重要因素。     

城市地表硬化对银杏生境及生理生态特征的影响

城市大规模的地表硬化改变了城市环境,影响了城市中植物的正常生长。利用土壤水分温度仪ECH2O测定了不同硬化地表下土壤含水率(WCS)和土壤温度(Ts),利用LI-6400光合仪,并配备荧光叶室,测定了银杏生长的环境因子和银杏生理生态参数。研究结果表明,城市地表硬化对银杏生长环境的影响主要表现为空气温度(Ta)和土壤温度(Ts)升高,空气相对湿度(RH)和土壤含水率(WCS)下降,银杏对地表硬化的生理生态响应表现为净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)降低,叶面饱和水汽压亏缺(VPDL)增大,叶片含水率(LWC)下降;最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ实际光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ)下降,硬化程度越高,银杏受到的胁迫越重;受城市地表硬化的影响,银杏吸收的光能用于光化学反应的比例减少,而用于热耗散和荧光耗散的比例增加,城市硬化地表上银杏的水分利用效率(WUE)、光能利用效率(LUE)和CO2利用效率(CUE)明显下降。     

硬化地表对不同树种土壤微生物群落结构和功能的影响

城市硬化地表可减少土壤有机物输入,并改变土壤理化性质,由此可能影响土壤微生物群落结构和功能,但目前国内外相关研究较少。为研究不同树种下土壤微生物群落对硬化地表的响应,设置透水硬化地表(Pervious pavement, P)、不透水硬化地表(Impervious pavement, IP)和自然地表(Control, C)3个处理水平的地表类型,并栽种北方常见的常绿针叶树油松(pine,Pinus tabulaeformis)和落叶阔叶树白蜡(ash,Fraxinus chinensis)。采用氯仿熏蒸浸提法、磷脂脂肪酸法(PLFA)及BIOLOG培养法分别测定了土壤微生物量、群落结构和功能多样性。结果表明:(1)与自然地表(C)相比,硬化地表下土壤微生物生物量碳、氮含量显著降低(P0.05),土壤微生物群落组成和群落功能多样性发生了改变。透水和不透水硬化地表下土壤微生物细菌、真菌数量降低,真菌/细菌(fungi/bacteria, F/B)、cy/pre(环丙基脂肪酸/前体结构cyclopropyl fatty acid/monoenoic precursors)和sat/mono(一般饱和脂肪酸/单不饱和脂肪酸normal saturated fatty acid/monounsaturated fatty acid)等环境压力指标均显著升高(P0.05),且土壤微生物cy/pre值在不透水硬化地表下显著高于透水硬化地表下,表明不透水硬化地表下土壤环境压力更大;不透水硬化地表下土壤微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类、胺类和聚合物的利用显著降低(P0.05),微生物群落功能丰富度及多样性指数显著降低(P0.05)。(2)土壤微生物群落结构和功能多样性在不同树种间存在一定差异。油松树下土壤微生物真菌、丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)和F/B值在透水和不透水硬化地表下均显著降低(P0.05),而白蜡树下只在透水硬化地表下显著降低(P0.05);硬化地表使土壤微生物对糖类、氨基酸类和聚合物的利用强度在油松和白蜡树下表现出显著差异。硬化地表对土壤微生物的影响将进一步影响城市绿地的养分循环、树木生境和生态系统服务功能。     

短期UV-B辐射对青藏高原美丽风毛菊PSⅡ光化学效率的影响

通过短期增补UV-B辐射模拟试验,研究了青藏高原典型天气(晴天、多云、阴天)下高山植物美丽风毛菊叶片的叶绿素荧光参数变化.结果表明: 随天气由晴变阴,美丽风毛菊叶片暗适应3 min的PSⅡ最大光化学量子效率(F_v/F_m)显著升高,实际PSⅡ光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P)也升高,而非光化学猝灭系数(NPQ)则降低,可见光辐射（PAR）是影响PSⅡ光能转化效率的主要因素.增补UV-B辐射后,3种典型天气下,美丽风毛菊叶片的F_v/F_m和NPQ略有降低,Φ_PSⅡ和q_P略微增加,但对光合气体交换过程没有产生负影响.叶片净光合速率P_n和Φ_PSⅡ的增高趋势与增补UV-B辐射下相对较多的UV-A成分有关,同时也得益于叶片厚度的增加. UV-B辐射对叶片光合机构具有潜在负影响.     

短期UV-B辐射对青藏高原美丽风毛菊PS Ⅱ光化学效率的影响

通过短期增补UV-B辐射模拟试验,研究了青藏高原典型天气(晴天、多云、阴天)下高山植物美丽风毛菊叶片的叶绿素荧光参数变化.结果表明:随天气由晴变阴,美丽风毛菊叶片暗适应3 min的PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)显著升高,实际PSⅡ光化学效率(ФPSⅡ)和光化学猝灭系数(qp)也升高,而非光化学猝灭系数(NPQ)则降低,可见光辐射(PAR)是影响PSⅡ光能转化效率的主要因素.增补UV-B辐射后,3种典型天气下,美丽风毛菊叶片的Fv/Fm和NPQ略有降低,ФPSⅡ和qp略微增加,但对光合气体交换过程没有产生负影响.叶片净光合速率Pn和ФPSⅡ的增高趋势与增补UV-B辐射下相对较多的UV-A成分有关,同时也得益于叶片厚度的增加.UV-B辐射对叶片光合机构具有潜在负影响.     

水杨酸对高温强光胁迫下小麦叶绿体D1蛋白磷酸化及光系统Ⅱ功能的影响

为了研究水杨酸（SA）对高温强光胁迫下小麦叶片类囊体膜D₁蛋白磷酸化和PSⅡ功能的影响,用0.5 mmol·L^-1 SA溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,然后将预处理植株进行高温强光（35 ℃,1 600 μmol·m^-2·s^-1）处理,测定胁迫处理过程中小麦旗叶光合电子传递速率、净光合速率、叶绿素荧光参数及D₁蛋白的变化.结果表明：SA预处理有效抑制了高温强光下D₁蛋白的净降解,保持了较高的D₁蛋白磷酸化水平、全链电子传递速率和PSⅡ电子传递速率,维持了较高的PSⅡ原初光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学淬灭系数（q_P）和净光合速率（P_n）.表明外源SA通过调节小麦叶绿体D₁蛋白的周转,减轻了高温强光胁迫对叶片光合机构的损伤,有利于PSⅡ的正常运转.     

外源Ca2+对高温强光胁迫下小麦叶绿体D1蛋白磷酸化及光系统Ⅱ功能的影响

用10 mmol·L^-1 CaCl₂溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,然后将预处理植株进行高温强光（35 ℃,1600 μmol·m^-2·s^-1）胁迫,测定胁迫处理过程中小麦旗叶光合电子传递速率、净光合速率、叶绿素荧光参数及D₁蛋白的变化,以研究外源Ca²⁺对高温强光胁迫下小麦叶片类囊体膜D₁蛋白磷酸化和PSⅡ功能的影响.结果表明：CaCl₂溶液预处理使小麦叶片在高温强光逆境下PSⅡ反应中心发生可逆失活,有效抑制了高温强光下D₁蛋白的净降解,保持了较高的D₁蛋白磷酸化水平,暗恢复后PSⅡ反应中心活性迅速恢复,全链电子传递速率和PSⅡ电子传递速率恢复至对照水平,维持了较高的PSⅡ原初光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学猝灭系数（q_P）和净光合速率（P_n）.表明外源Ca²⁺通过调节小麦叶绿体D₁蛋白的周转,促进了PSⅡ的正常运转,减轻了高温强光胁迫对叶片光合机构的损伤.     

施氮和大气CO2浓度升高对小麦旗叶光合电子传递和分配的影响

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO₂浓度（正常：400 μmol·mol^-1;高：760 μmol·mol^-1）、2个氮素水平（0和200 mg·kg^-1土）的组合处理,通过测定小麦抽穗期旗叶氮素和叶绿素浓度、光合速率（P_n）-胞间CO₂浓度（C_i）响应曲线及荧光动力学参数,来测算小麦叶片光合电子传递速率等,研究了高大气CO₂浓度下施氮对小麦旗叶光合能量分配的影响.结果表明：与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,高氮处理的小麦叶片叶绿素a/b升高.施氮后小麦叶片PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ反应中心最大量子产额（F_v′/F_m′）、PSⅡ反应中心的开放比例（q_p）和PSⅡ反应中心实际光化学效率（Φ_PSⅡ）在大气CO₂浓度升高后无明显变化,虽然叶片非光化学猝灭系数（NPQ）显著降低,但PSⅡ总电子传递速率（J_F）无明显增加;不施氮处理的F_v′/F_m′、Φ_PSⅡ和NPQ在高大气CO₂浓度下显著降低,尽管F_v/F_m和q_P无明显变化,J_F仍显著下降.施氮后小麦叶片J_F增加,参与光化学反应的非环式电子流传递速率(J_C)明显升高.大气CO₂浓度升高使参与光呼吸的非环式电子流传递速率(J₀)、Rubisco氧化速率（V₀）、光合电子的光呼吸/光化学传递速率比（J₀/J_C）和Rubisco氧化/羧化比（V₀/V_C）降低,但使J_C和Rubisco羧化速率（V_C）增加.因此,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,而增施氮素使通过PSⅡ反应中心的电子流速率显著增加,促进了光合电子流向光化学方向的传递,使更多的电子进入Rubisco羧化过程,P_n显著升高.     

不同光照强度下谢君魔芋的光合作用及能量分配特征

为了探讨喜阴植物谢君魔芋(Amorphophallus xiei)对不同光强的适应策略,测量和分析了不同透光率(高光,透光率100%;中光,透光率32.6%;低光,透光率5.98%)下谢君魔芋对光、CO₂、光斑的响应特征及响应过程中叶绿素a荧光和能量分配特征.结果表明: 随着生长光强的增大,谢君魔芋最大净光合速率(P_max)、暗呼吸速率、表观量子产额、羧化效率显著降低,光补偿点、CO₂补偿点显著升高.中光处理的谢君魔芋对光合诱导的响应更迅速(P<0.05);随着生长光强的增加,暗适应初始气孔导度(g_s-i)显著升高;完成光合诱导中最大净光合速率30%(t_30%P)、50%(t_50%P)和90%(t_90%P)所需的时间与g_s-i呈负相关.高光处理的植株PSⅡ实际光化学效率(ΔF/F_m′)、光化学猝灭(q_P)和电子传递速率(ETR)较高,且在光合诱导过程中所对应的非光化学猝灭(NPQ)值相对较高,而低光处理具有较高的反应中心激发能捕获效率(F_v′/F_m′).高光处理非光化学耗散途径比例(Ф_NPQ)较低,而低光处理Ф_NPQ则相对较高.表明喜阴植物谢君魔芋在中低光下生长时受到高光胁迫能够启动快速耗散机制来保护自身光合机构,长期处于高光环境则采用增加热耗散成本和形成淬灭复合物的策略在一定程度上应对高光胁迫,这可能是其不能很好适应高光环境的原因之一.     

光强对三七光合能力及能量分配的影响

通过研究生长于不同环境光强(29.8%、9.6%、5.0%、1.4%和0.2%全日照)下的2年生三七光合作用对光照强度、CO₂浓度、模拟光斑的响应及叶绿素荧光和能量分配特征,研究光照强度对阴生植物三七光合特征及光适应的影响.结果表明: 29.8%全日照(FL)下三七表观量子效率(AQY)、光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在的量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)较低,最大净光合速率(P_{n max})、最大电子传递速率(J_max)、实际光化学量子效率(F/F_m′)、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(q_P)和光能分配到光化学途径的比例(Φ_PSⅡ)较高,但非光化学淬灭系数(NPQ)并不是最高.9.6% FL和5.0% FL处理P_{n max}、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(R_d)无显著差异,但它们的AQY、羧化效率(CE)、最大羧化速率(V_{c max})、F_v/F_m、F_v/F_o较高,NPQ也相对较高.生长环境光强低于5.0%FL时,P_{n max}、CE、V_{c max}、J_max、ETR、F/F_m′、q_P、NPQ和Φ_PSⅡ均随生长环境光强的降低呈下降趋势,而捕获的光能分配到荧光耗散的比例(Φ_f,D)逐渐增加.在500 μmol·m^-2·s^-1光斑诱导下,生长环境光强大于5.0%FL下的三七Φ_PSⅡ随诱导时间的延长缓慢增加,1.4%FL和0.2%FL下Φ_PSⅡ迅速达到饱和,且Φ_f,D迅速增加.三七在受到长期高光胁迫的环境下,通过适度的PSⅡ光抑制和保持较高光合电子传递速率,从而提高光能的利用来保护光合机构遭受不可修复的氧化伤害;适度的遮荫能够有效保持较高的非光化学热耗散能力;但过度遮荫会使其光合能力明显降低,捕获的光能更多地通过非光化学的途径耗散,且在接受到高光照射时较容易引发光氧化伤害.     

水杨酸和油菜素内酯对低温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

为了探明外源水杨酸(SA)和2,4-表油菜素内酯(EBR)对低温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的调控机理,以‘优博1-5’黄瓜为试材,用1 mmol·L^-1SA和0.1 μmol·L^-1EBR喷施预处理幼苗,每天喷1次,连喷2 d后置于低温下[10 ℃/5 ℃,光强(PFD)80 μmol·m^-2·s^-1]处理.结果表明: 低温胁迫下黄瓜幼苗生长量及净光合速率(P_n)下降;喷施SA和BER显著提高了P_n、光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P),减缓了非光化学猝灭系数(NPQ)增加的幅度,同时核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶(SBPase)、转酮醇酶(TK)和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)活性明显升高.说明SA和EBR可以通过调节光合关键酶的活性,缓解低温对黄瓜幼苗光合作用的影响,增强其对低温的适应性.     

遮阴对闽楠叶绿素含量和光合特性的影响

为探讨闽楠对不同光环境的光合适应机制,以2年生闽楠幼苗为材料,设置3个光照处理(全光照、遮光率50%和遮光率78%),适应6个月后,测定其叶绿素含量、气体交换和叶绿素荧光同步数据,研究不同光环境处理对闽楠叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数和光合特性的影响.结果表明: 3种光照处理下,闽楠叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)和类胡萝卜素含量大小次序为78%遮光率>50%遮光率>全光照,但不同光照处理对闽楠叶绿素a/b值没有显著影响.遮阴条件下,闽楠叶片光补偿点(LCP)降低,光饱和点(LSP)和表观量子效率(AQY)升高,说明遮阴条件下闽楠叶片对弱光和强光的利用能力均有所提高;最大净光合速率(P_{n max})、光下暗呼吸速率(R_d)和最大电子传递速率(J_max)均增大.在不同处理间,闽楠叶片净光合速率(P_n)、CO₂气孔导度(g_sc)、胞间CO₂浓度(C_i)和叶肉导度(g_m)均存在显著差异.P_n和g_m的大小顺序为: 78%遮光率>50%遮光率>全光照.78%遮光率处理下g_sc显著大于全光照.50%遮光率条件和78%遮光率条件下C_i均显著小于全光照.78%遮光率条件下PSⅡ实际光量子产量(F_v′/F_m′)、PSⅡ光化学效率(Φ_PSⅡ)和电子传递速率(J)均显著大于50%遮光率条件和全光照.由此可知,在遮阴条件下闽楠可以通过增加叶绿素含量、AQY、J、g_sc和g_m来增大光合能力.     

风蚀和沙埋对塔克拉玛干沙漠南缘骆驼刺水分和光合作用的影响

塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动十分频繁, 风蚀和沙埋是该地区自然植被生长发育的重要影响因子。该文以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区, 以该区域主要建群种植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为研究对象, 对一次强沙尘天气过后沙丘表面5种不同风蚀沙埋状况的骆驼刺植物进行标定(包括10 cm风蚀、5 cm风蚀、不蚀不积、10 cm沙埋、30 cm沙埋), 天晴后测定其叶水势、叶片含水量、光合参数和叶绿素荧光等参数, 分析研究自然环境条件下风蚀和沙埋对骆驼刺水分和光合作用的影响。结果表明: (1)风蚀显著降低了骆驼刺叶水势和叶片含水量, 进而导致植物气孔导度降低, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的下降。风蚀的植物水分利用效率低于沙埋, 特别是在10 cm风蚀深度明显降低。 (2)沙埋增加了骆驼刺的叶水势、叶片含水量和气孔导度, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的上升, 水分利用效率也得到提升。(3)风蚀条件下骆驼刺所受胁迫增加, 但可以通过增加活性反应中心的数量和光化学效率来抵消胁迫造成的不利影响。沙埋条件下骆驼刺受胁迫减轻, 反应中心吸收的光能和用于光化学反应的能量随着沙埋程度增加而减小, 这是骆驼刺适应风沙环境的一种生存策略。(4)与5 cm风蚀以及10 cm沙埋相比, 10 cm风蚀显著抑制骆驼刺的生长, 30 cm沙埋则会显著促进骆驼刺的生长。     

基于叶绿素荧光成像及荧光参数分布特征的叶片光合异质性定量分析

植物叶片光合作用具有高度的空间异质性,叶绿素荧光成像技术为叶片光合异质性的研究提供了便利,但叶片光合异质性的定量分析并没有得到广泛应用。本文利用ImagingPAM叶绿素荧光成像系统,获得 中亚热带地区越冬期小叶榕（Ficus microcarpa）阳生叶和阴生叶的叶绿素荧光参数图像,并利用仪器的分析软件对其进行分析,定量比较了阳生叶和阴生叶的光合异质性特征。研究发现：越冬期小叶榕阳生叶的光合异质性和光抑制程度明显高于阴生叶,变异系数可作为光合异质性的定量指标。低温强光导致阳生叶坏死率（P_LN）达4.30%,并有53.30%的区域处于严重光抑制（0<F_v/F_m<0.627）,但仍有42.27%的区域仅为轻度光抑制（0.627≤ F_v/F_m<0.800）。而低温弱光并未造成阴生叶坏死和严重光抑制。通过对光系统Ⅱ（PSⅡ）的实际光合效率 （Y（Ⅱ））、调节性能量耗散的量子产额（Y（NPQ））和非调节性能量耗散的量子产额（Y（NO））荧光参数异质性的定量分析表明,阳生叶具有相对较高的光化学能力,阴生叶则具有相对较高的热耗散能力;冬季强光虽然会导致小叶榕阳生叶PSⅡ严重激发压积累,存在严重光抑制的潜在风险,但其致死面积并不大,叶片中仍存在一定面积低激发压的低风险区,而低温弱光下的阴生叶则主要以低风险区域为主。     

Effects of wind erosion and sand burial on water relations and photosynthesis in Alhagi sparsifolia in the southern edge of the Taklimakan Desert

塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动十分频繁, 风蚀和沙埋是该地区自然植被生长发育的重要影响因子。该文以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区, 以该区域主要建群种植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为研究对象, 对一次强沙尘天气过后沙丘表面5种不同风蚀沙埋状况的骆驼刺植物进行标定(包括10 cm风蚀、5 cm风蚀、不蚀不积、10 cm沙埋、30 cm沙埋), 天晴后测定其叶水势、叶片含水量、光合参数和叶绿素荧光等参数, 分析研究自然环境条件下风蚀和沙埋对骆驼刺水分和光合作用的影响。结果表明: (1)风蚀显著降低了骆驼刺叶水势和叶片含水量, 进而导致植物气孔导度降低, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的下降。风蚀的植物水分利用效率低于沙埋, 特别是在10 cm风蚀深度明显降低。 (2)沙埋增加了骆驼刺的叶水势、叶片含水量和气孔导度, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的上升, 水分利用效率也得到提升。(3)风蚀条件下骆驼刺所受胁迫增加, 但可以通过增加活性反应中心的数量和光化学效率来抵消胁迫造成的不利影响。沙埋条件下骆驼刺受胁迫减轻, 反应中心吸收的光能和用于光化学反应的能量随着沙埋程度增加而减小, 这是骆驼刺适应风沙环境的一种生存策略。(4)与5 cm风蚀以及10 cm沙埋相比, 10 cm风蚀显著抑制骆驼刺的生长, 30 cm沙埋则会显著促进骆驼刺的生长。     

黑沙蒿光合能量分配组分在生长季的相对变化与调控机制

为了探明典型荒漠灌木优势物种黑沙蒿(俗名油蒿, Artemisia ordosica)光合过程能量中分配对环境波动的相对变化及其长期调节机制, 该研究于2018年4-10月在宁夏盐池毛乌素沙地, 同时使用MONITORING-PAM多通道荧光监测仪和LI-6400XT便携式光合测量仪对黑沙蒿叶片的最小荧光产量(F_o)、最大荧光产量(F_m)、稳态荧光产量(F_s)、光下最大荧光产量(F_m′)、净光合速率(P_n)、暗呼吸速率(R_d)、蒸腾速率(E)和叶片气孔导度(g_s)进行现场测定, 在实验室内计算比叶面积(SLA)、单位面积氮含量(N_area)、叶绿素含量(C_Chl)和叶绿素a/b (Chl a/b), 分析黑沙蒿光合过程能量分配中固碳耗能占比(Φ_A)、光呼吸耗能占比(Φ_PR)、调节性热耗散耗能占比(Φ_NPQ)和非调节性热耗散耗能占比(Φ_NO)与环境参数和叶性状参数之间的关系以及能量分配各组分之间的相对变化。结果表明, 光化学反应组分(Φ_A、Φ_PR)和热耗散组分(Φ_NPQ、Φ_NO)之间呈负相关竞争关系, 两组分内部呈正相关协同关系, E和Φ_A、Φ_PR正相关, 和Φ_NPQ、Φ_NO负相关。在低土壤含水量(SWC)和高饱和水汽压差(VPD)环境条件下, 黑沙蒿Φ_A、Φ_PR和SLA显著降低, Φ_NPQ和Φ_NO显著增加。研究认为, 在长期干旱或高蒸散条件下, 黑沙蒿通过降低SLA等途径避免水分的过度流失, 同时将部分过剩光能由光呼吸代谢途径转移到热耗散组分进行耗散。波动环境下黑沙蒿形态性状的变异和光合过程能量分配的长期调节机制, 反映了其利用形态与生理的协同可塑性对逆境的适应。     

芝麻与花生间作对芝麻功能叶光合荧光特性的影响

为了明确芝麻与花生间作提高芝麻产量的光合机理,于2017—2018年设芝麻与花生3∶6间作(IC 3∶6)、2∶4间作(IC 2∶4)、芝麻单作(SS)、花生单作(SP) 4个处理,研究了间作对芝麻功能叶气体交换参数、光合-光强和光合-CO₂响应曲线、快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的影响.结果表明:间作芝麻产量的偏土地当量比大于1/3;与单作芝麻相比,芝麻与花生间作提高了芝麻功能叶的光饱和点(I_sat)、光饱和时的净光合速率(P_{n max})、最大电子传递速率(J_max)、磷酸丙糖利用率(TPU)、Rubisco最大羧化速率(V_{c max});提高了单位面积吸收(ABS/CS_o)、捕获(TR_o/CS_o)和电子传递(ET_o/CS_o)的能量、反应中心的数目(RC/CS_m)和传递到PSⅠ末端的量子产额(RE_o/CS_o);降低了可变荧光F_k占F_j-F_o振幅的比例(W_k)和可变荧光F_j占F_p-F_o振幅的比例(V_j),提高了PSⅡ反应中心捕获光能转化为电能的效率(Ψ_o)、PSⅡ将电子传递到PSⅠ受体侧末端的效率(Ψ_Ro)、电子传递链的电子传递效率(δ_R)、PSⅠ光化学活性(ΔI/I_o)和光系统间协调性(Φ_PSⅠ/PSⅡ).IC 3∶6下芝麻功能叶的净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)、P_{n max}、J_max、V_{c max}、TPU、Ψ_o、Ψ_Ro和δ_R均高于IC 2∶4,其中P_n、g_s和T_r差异显著.这说明间作芝麻具有明显产量间作优势关键在于间作能促进其功能叶对光能的吸收、传递与转化,提高电子传递链性能,增强PSⅠ、PSⅡ性能和两者间协调性及CO₂羧化固定能力,从而提高净光合速率,其中IC 3∶6优于IC 2∶4.     

苯酚废水对垂柳叶片光合生理参数的影响

为探讨垂柳(Salix babylonica)对苯酚污染物的耐受程度及其应用于苯酚污染环境修复的可行性,了解苯酚胁迫对垂柳光合作用生理过程的影响与限制机理,采用水培模拟胁迫实验方法,在5种苯酚溶液浓度(50、100、200、400和800mg·L–1)下,测定垂柳植株叶片光合气体交换及叶绿素荧光参数。结果表明,苯酚对垂柳光合作用具有显著的抑制作用,表现为叶片净光合速率(Pn)、最大光合速率(Pnmax)、光合量子效率(Φ)、PSII最大和实际光化学效率(Fv/Fm和ФPSII)等均明显下降。苯酚胁迫浓度越高,对垂柳光合作用的抑制程度越大;苯酚胁迫限制光合作用主要由非气孔因素引起。将垂柳用于苯酚污染的水体环境修复时,苯酚浓度应在200 mg·L–1以下,否则垂柳的光合作用效能会明显降低。垂柳光合作用生理活性耐受苯酚胁迫的极限浓度还需进一步实验研究。