30种园林植物对短期大气污染的生理生态反应

 30种2～3年生园林植物分别盆栽于不同污染强度的工业生产区、交通繁忙区和相对清洁区,在第一生长季结束后对各试验区植物叶片气体交换特征参数进行测定,评价了大气污染对不同植物种类的可能影响效果。结果表明：工业污染区和交通繁忙区均有较高的SO2浓度,交通繁忙区NOx浓度明显高于其它试验区。根据综合污染指数,3个试验区污染强度为交通繁忙区>工业污染区>相对清洁区。生长在污染区的大多数植物的净光合速率（Pn）、蒸腾速率(E)和气孔导度（gs） 均出现不同程度的下降,下降幅度因植物种类不同而有较大差异。植物Pn、E与gs之间存在显著线性相关关系,表明多数植物能够感应污染胁迫和调节气孔开张度,是植物对胁迫环境的一种适应策略。但是污染胁迫下Pn、E与gs线性相关的显著程度被削弱,表现出污染胁迫下不同植物种类Pn和E的变化与gs变化的不协同性和复杂性。根据Pn下降程度可将植物分组为轻度敏感（11种）、中度敏感（11种）和高度敏感植物（8种）。      

8种阔叶树种叶片气体交换特征和叶绿素荧光特性比较

在自然条件下,测定了8种阔叶树种叶片的气体交换参数和叶绿素荧光参数并对其进行比较.结果表明,8种阔叶树种紫玉兰、广玉兰、玉兰、美人梅、铁杆梅、腊梅、红碧桃和紫薇的叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（gs）、瞬时水分利用效率（WUE）和潜在水分利用效率（WUEi）的种间差异达极显著水平（p〈0.01）,指示了不同树种间的光合能力及水分利用能力差别较大.8种阔叶树种叶片的初始荧光（Fo）、可变荧光（Fv）、最大荧光（Fm）和PSⅡ电子传递量子效率（ФPSⅡ）的种间差异极为显著（p〈0.01）,PSⅡ最大光能转换效率（Fv/Fm）、可变荧光与初始荧光之比（Fv/Fo）和非光化学猝灭系数（NPQ）的种间差异也达显著水平（p〈0.05）,说明各树种叶片的PSⅡ原初光能转换效率和潜在活性、PSⅡ电子传递量子效率以及PSⅡ的潜在热耗散能力差别较大,而实际光下最大荧光（F′m）和PSⅡ光能捕获效率（F′v/F′m）的种间差异不显著.3种木兰科植物的Pn、Tr、WUE和WUEi平均值均高于3种蔷薇科植物,说明木兰科植物的光合能力较强,对吸收的光能和水分的利用较高.蔷薇科植物的Fv/Fm、Fv/Fo、ФPSⅡ、F′v/F′m和光化学猝灭系数（qp）平均值均高于木兰科植物,而木兰科植物NPQ较高,表明其PSⅡ的潜在热耗散能力较强,可有效地避免过剩光能对光合机构的损伤.研究还表明3种木兰科植物和3种蔷薇科植物之间的叶绿素荧光参数差异不大,说明同一科属植物叶片的光合能力较为相近.相关分析表明,8种阔叶树种叶片的Pn与Tr、Tr与gs、Fv/Fm与Fv/Fo、ФPSⅡ与F′v/F′m、qp与NPQ均呈极显著正相关（p〈0.01）,Pn与gs呈显著正相关（p〈0.05）,而Tr、gs与WUE、WUEi,Pn与ФPSⅡ,ФPSⅡ与NPQ,F′v/F′m 与 qp、NPQ均呈极显著负相关（p〈0.01）.     

浑善达克沙地典型灌木和草本植物对模拟降雨的不同反应

为了探讨不同生活型对瞬时降雨的适应策略,比较了浑善达克沙地常见灌木羊柴(Hedysarum fruticosum Pall.)和其共生草本植物猪毛菜(Salsola callina Y.L. Chang)在降雨解除干旱后的生理生态反应.光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(gs)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和叶片水势(ψleaf)均随着模拟降雨量的增加而增大;羊柴的水分利用效率(WUE)随降雨量的变化不大,而猪毛菜的WUE却随降雨量的增加一直处于下降趋势.两种植物的Pn和Fv/Fm都在雨后3 d完全恢复,而gs和ψleaf却提前1或2 d恢复,这说明气孔和非气孔因素综合限制了羊柴和猪毛菜的同化速率.两种植物对模拟降雨量的反应方式不同,15 mm的雨量就使羊柴的Pn、E和gs达到最大值,而猪毛菜却随着雨量的增加一直增大.我们认为,羊柴和猪毛菜对于模拟降雨的反应在时间上具有同步性,但对雨量的反应方式却不一致,猪毛菜对水分的利用不经济且瞬时反应,而羊柴可以被认为是节约型用水植物.     

全光和遮阴下两种亚热带木本植物的光合作用对光的响应

以气体交换和调制叶绿素荧光测定技术测定了2年生亚热带乔木黧蒴,林下灌木九节在全自然光和17％自然光下叶片同部位的光合作用和与之相关的荧光参数的日变化。和全光照比较,遮阴下植物叶片净光合速率Pn,气孔导度gs,胞间CO2浓度与大气CO2浓度之比Ci/Ca,类胡萝卜素与叶绿素含量之比Car/Chl,光系统Ⅱ原初光[化学效率Fv/Fm 的变化幅度相对较小,种间差异较不明显,全光照黧蒴和九节Pn的口变化图式与gs,Ci/Ca类似,与Φpsll,qp的下降吻合。全光下黧蒴叶片qN和Car/Chl的口进程表现为增加,九节则下降,低的Car/Chl可能是导致强光下九节未能提高其qN的原因,正午前后,黧蒴qN和Car/Chl增大,而qp和Φpsll降低,Fv/Fm则保持相对稳定,反映其开放的PSII反应中心数目在此期间虽有所减少,但仍然维持了较高的光化学效率,提高的Car/Chl和qN则说明其肯有较强的对过剩激发能的耗散能力,此条件下九节的gs,Fv/Fm和qN下降且明显低于黧蒴,Φpsll和qp保持相对稳定但高于黧蒴的水平,表明九节的PSII反应中心活性较稳定,但强光下气孔部分关闭,较低的Fv/Fm和qN限制了CO2供应和对光能的有效利用,且未能诱导热能耗散机制的积极运行及对光合器起到保护作用。总体上说,九节对高光强反应比黎蒴敏感。     

39种木本植物对大气污染的生理生态反应与敏感性

39种1-2a生盆栽木本植物在生长季前期放置在污染区（佛山南海区小塘镇五星)和清洁区(广州华南植物园),5个月后进行植物叶片和叶绿素荧光特征参数的测定。大气监测结果表明,污染区有相当高的酸性硫酸盐化速率、氟化物浓度和降尘量,分别是清洁医的15．4、17.5和28倍,明显高于国家排放标准。生长在污染区的大多数植物的净光合速率（Pn)、蒸腾速率(E)和气孔导度(gs)均出现不同程度的下降,下降幅度因植物种类不同而存在较大差异。Pn、E与gs之间存在一定程度的线性相关关系,但污染胁迫下Pn与gs线性相关的显著程度波削弱,而E与gs的相关性则得到提高,表现出不同植物种类Pn和E的变化与gs变化的不协同性、复杂性以及适应策略的多样性。根据Pn、E和水分利用效率(WUE)的变化,将植物对大气污染响应的敏感程度划分为：(1)高度敏感组,包括仪花、灰木莲、格木、阿丁枫、白桂木、海南木莲、白木香和海南红豆;(2)中度敏感组,包括幌伞枫、无忧树、红花木莲、小叶胭脂、蝴蝶树、山玉兰、灰莉、柳叶楠、刺果番荔枝、厚皮香、猫尾木、红桂木、竹节树、红花油茶、观光木、桂花、铁冬青、日本杜英、火焰木、铁力术和密仡树：(3)轻度敏感组,包括毛黄肉楠、华润楠、吊瓜木、大头茶、茶花、傅园榕、小叶榕、环榕、菩提榕和石笔木。     

高温胁迫对柑橘光合速率和光系统Ⅱ活性的影响

用红外CO2分析仪和叶绿素荧光仪测定了温州蜜柑和脐橙叶片的净光合速率(Pn)、初始荧光(Fo)、最大光能转换效率(Fv／Fm)及电子传递速率(ETR)．结果表明,与常温(25℃)相比,高温胁迫(38～40℃)使温州蜜柑和脐橙叶片的Pn、Fv／Fm及ETR下降,Fo升高．胁迫25d后温州蜜柑和脐橙叶片的Pn分别下降55．6％和39．8％．Fv／Fm下降22．0％和6．7％,ETR下降55．0％和41．5％,Fo分别上升了113．8％和14．9％．柑橘经高温胁迫后,在25℃下处理10d,叶片的Pn、Fv／Fm、Fo及ETR恢复明显．这些结果说明柑橘的光合速率下降与PSⅡ反应中心失活有关．     

五种高速公路边坡绿化植物的生理特性及抗旱性综合评价

采用盆栽控制土壤水分,测定不同程度水分胁迫梯度下5种高速公路边坡绿化植物的叶水势、光合作用参数及叶绿素荧光参数,并以水分胁迫下各生理指标的平均变化速率为原始数据进行抗旱性综合评价。结果表明:(1)随着水分胁迫的加强,5种植物的ΨL、Pn、Tr、GS、Fv、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均逐渐下降,Fo逐渐升高,WUE先升后降,Ci先降后升,不同生理指标的变化幅度及拐点有一定差异;平均变化速率相对较小的是八宝景天和马蔺,较大的是肥皂草和太行菊;(2)根据水分胁迫下Gs和Ci变化方向的差异判断八宝景天、马蔺以W2作为Pn降低由气孔限制转为非气孔因素的分界线,五叶地锦、肥皂草和太行菊以W1为分界线,八宝景天、马蔺在W2时WUE最高,五叶地锦、肥皂草和太行菊在W1时最高;(3)5种植物抗旱性大小排序为:八宝景天>马蔺>五叶地锦>太行菊>肥皂草,聚类分析结果为:八宝景天、马蔺为强抗旱植物,五叶地锦为中抗旱植物,太行菊、肥皂草为弱抗旱植物。     

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。     

植物监测大气污染及其抗性

研究了在佛山市不同污染点东村和五星盆栽的30种绿化植物的叶面积、Fv/Fm、叶片细胞膜渗漏率及光合色素含量相对于清洁对照点华南植物园的差异。结果显示,大气污染条件下,绿化植物叶片的生长受到抑制,PSⅡ最大光化学效率下降,光合色素发生降解,细胞膜受到了伤害。各实验点所有植物叶面积、Fv/Fm及光合色素含量平均值均为:植物园>五星>东村,而叶片细胞膜渗漏率平均值为:植物园<五星<东村,与大气污染程度相一致。方差分析表明,上述指标中叶面积对大气污染最敏感,Fv/Fm受种间差异影响最小。受大气污染影响,各生理参数的变化具有不相关性。各项生理参数均表现出抗性的种有白桂木(Artocarpushypargyreus)、环榕(Ficusannulata)、广宁油茶(Camelliasemiserrata);而枫香(Liquidambarformosana)为敏感种。     

高温和低湿对干热河谷7个植被恢复树种光合参数的影响

采用人工气候室控制环境条件,研究了高温（30℃和40℃）对印楝（Azadirachta indica A．Juss．）、木豆[Cajanus cajan（Linn．）Huth]、赤桉（Eucalyptus camaldulensis Dehn．）、蓝桉（E．globulus Labillardiere）、柠檬桉（E．citriodoraHook．）、大叶相思（Acacia auriculiformis A．Cunn．）和麻风树（Jatropha curcas Linn．）7个干热河谷植被恢复树种幼苗叶片光合参数的影响,以及低湿条件对麻风树幼苗叶片光合参数的影响,并对高温及低湿条件下各树种叶片光合参数与叶片含水量的关系进行了探讨。结果表明：在高温条件下,供试树种叶片的净光合速率（Pn）和Fv／Fm值均随叶片含水量的提高逐渐增加,但在40℃条件下各树种的Pn以及刚nn值均明显降低,表明叶片含水量高有利于各树种叶片Pn和n／Fm的提高,而40℃高温则对其Pn和Fv／Frn有明显抑制作用。在非干旱条件下,高温对各树种幼苗的Pn、气孔导度（Gs）、胞间c0：浓度（ci）和蒸腾速率（Tr）均有不同程度影响。在40℃条件下,供试树种中印楝和赤桉幼苗的Pn降幅最小;大叶相思、蓝桉和木豆幼苗的Gs明显增加;各树种幼苗的ci均明显提高;除印楝外,其他6个树种幼苗的Tr明显加剧且叶片水分利用效率降低。在叶片含水量较高的状况下,供试7个树种中印楝和赤桉幼苗的FV／Fm值受高温的影响较小。在空气相对湿度20％的条件下,麻风树幼苗的Pn、Cs、ci及Tr均明显降低,且均随叶片含水量的提高而增加,表明叶片含水量下降是麻风树幼苗光合作用减弱的重要影响因素。研究结果表明：干热河谷地区的高温引起的植物光合限制以非气孔因素为主导;在供试的7个树种中,印楝和赤桉对干热河谷高温干旱生境的适应或忍耐能力较强。     

缺硫对脐橙叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响

采用营养液培养的方法,对缺硫脐橙叶片的光合特性进行了研究。结果表明,在缺硫情况下,脐橙叶片的净光合速率(Pn)、光呼吸速率(Pr)、光合色素含量、可溶性蛋白质含量、初始荧光(Fo)、光化学效率(Fv/Fm)、最大荧光(Fm)和电子传递速率(ETR)显著下降,而光呼吸/光合比(Pr/Pn)显著升高。缺硫脐橙植株的光合能力降低,可能是叶绿体发育不全或特性功能蛋白含量不足所致。     

干旱胁迫和CO2浓度升高条件下白羊草的光合特征

采用盆栽控制试验,研究了黄土丘陵区乡土种白羊草在不同水分水平(80%FC和40%FC)和CO₂浓度(375和750 μmol·m^-2·s^-1) 处理下的光合生理变化特征.结果表明： 干旱胁迫使白羊草的最大净光合速率(P_nmax)、表观量子效率(AQE)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)、最大光化学效率(F_v/F_m)、潜在光化学效率(F_v/F_o)和光合色素含量降低,丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量升高.水分充足条件下,与正常大气CO₂浓度相比,大气CO₂浓度倍增下白羊草的P_{n max}、MDA和Pro含量无显著差异.干旱胁迫下,CO₂浓度升高提高了白羊草的最大荧光(F_m)、F_v/F_m、F_v/F_o、叶绿素含量和AQE, P_nmax比正常CO₂浓度下高23.3%,差异达到显著水平,而MDA和Pro含量均显著降低.CO₂浓度升高对干旱胁迫引起的白羊草光合能力下降有一定的补偿作用,减轻了干旱胁迫对白羊草的伤害.     

Photoinhibition in Shaded Cotton Leaves After Exposing to High Light and the Time Course of Its Restoration (in English)

Chlorophyll fluorescence emission, pigment composition and photosynthetic rate of shade-grown cotton (Gossypium hirsutum L.) plants were measured immediately after suddenly exposing to full sunlight and at regular intervals there after within 15 d. Photoinhibition occurred in shade-grown cotton leaves immediately after exposed to full sunlight. The chlorophyll fluorescence parameter Fv / Fm and ΦPSⅡ , which reflect the efficiency of PSⅡ, obviously decreased in shade-grown leaves, much lower than that of the full sunlight-grown leaves. On the contrary, Fo value was sharply increased. Neither of these parameters could completely recover till next morning. The photoinhibition was chronic and continued for about 4 d, while the Fv / Fm and the net photosynthetic rate ( Pn ) continued to decline, then began to increase gradually 6 d later and turned stable after 10-12 d, appearing as an acclimation phenomenon. However, the final value of Fv / Fm and Pn did not reach the level as in those leaves grown in the full sunlight ever before. The final Pn was higher by 60% than that before exposure, but lower for more than 40% than that of the full sunlight-grown leaves. The most notable response of chloroplast pigment composition was a pronounced increase in the pool size of carotenoids in xanthophyll cycle over a period of 3 d. The results indicated that when shade-grown cotton seedlings were suddenly transferred to the full sunlight, the decline of Fv / Fm and Pn might associate with the damage of the PSⅡ reaction center. During the light acclimation, photoprotective mechanisms such as the xanthophyll cycle-dependent energy dissipation were increased, so that photodamage in leaves transferred from low to high light might be reduced.     

干旱胁迫下大豆与玉米叶片光破坏的防御

随干旱强度的增加,大豆叶片光呼吸速率（Pr）降低的幅度小于Pn,使Pr／Pn比率升高。在轻度及中度干旱下,PSII光化学效率（Fv／Fm）能在暗置后较快地恢复。随干旱强度的增加,叶片光化学猝灭系数下降,非光化学猝死系数升高。干旱使叶片β－胡萝卜素及紫黄质含量下降,而玉米黄质含量（Z）与叶黄素库增加。与大豆相比,玉米在干旱条件下具有较高的Z含量和较大的叶黄素库。     

Patterns of spatio-temporal distribution of winter chronic photoinhibition in leaves of three evergreen Mediterranean species with contrasting acclimation responses

High irradiance and relatively low temperature, which characterize Mediterranean winters, cause chilling stress in plants. Downregulation of photosynthetic efficiency is a mechanism that allows plants to survive these conditions. This study aims to address whether this process shows a regular spatial pattern across leaf surface or not. Three species (Buxus sempervirens, Cistus albidus and Arctostaphylos uva-ursi) with contrasting responses to winter stress were studied. During 7 days, macro and micro Fv/Fm spatial patterns were monitored by the use of chlorophyll fluorescence imaging techniques. In the field, the strongest photoinhibition was found in B. sempervirens, while there was almost no chronic photoinhibition in C. albidus. In leaves of the first species, Fv/Fm decreased from base to tip while in C. albidus it was uniform over the leaf lamina. An intermediate behavior is shown by A. uva-ursi leaves. Spatial heterogeneity distribution of Fv/Fm was found inside the leaves, resulting in greater Fv/Fm values in the inner layers than in the outer ones. Neither xanthophyll-linked downregulation of Fv/Fm nor protein remobilization were the reasons for such spatial patterns since pigment composition and nitrogen content did not reveal tip-base differences. During recovery from winter, photoinhibition changes occurred in Fv/Fm, pigments and chloroplast ultrastructure. This work shows for the first time that irrespective of physiological mechanisms responsible for development of winter photoinhibition, there is an acclimation response with strong spatio-temporal variability at leaf level in some species. This observation should be taken into account when modeling or scaling up photosynthetic responses.     

Effects of Bois noir on carbon assimilation, transpiration, stomatal conductance of leaves and yield of grapevine (Vitis vinifera) cv. Chardonnay

Bois noir (BN) is one of the main phytoplasma diseases of grapevine (Vitis vinifera). It is widespread, and can cause severe losses in European vineyards. The infective agent colonizes phloem elements and induces visible symptoms of leaf yellowing or reddening after a relatively long incubation period. As the most sensitive cultivars to BN, Chardonnay plants were grouped as healthy or symptomatic in spring, based on the records from the previous year. Leaf gas exchange and chlorophyll a fluorescence were measured weekly from July to September in healthy plants, and in symptomatic and asymptomatic leaves from symptomatic plants. The midday relative water content (mRWC) was measured once per month. The detection of phytoplasma DNA by nested-polymerase chain reaction revealed BN infection in symptomatic leaf samples at the end of September. A significant decrease in pigment content and maximum quantum efficiency of photosystem II (Fv/Fm) of these symptomatic leaves was detected from July to September, although in the asymptomatic leaves of the symptomatic plants the net photosynthesis (Pn) decrease was not significant. In the leaves from the healthy plants, Pn and transpiration were relatively stable. Of note, in July, an initially healthy plant showed a strong Pn reduction that was followed by visible leaf yellowing symptoms only in August. The phytoplasma infection also stimulated significant reductions in mRWC of the symptomatic leaves, with a final large decrease in yield.