内蒙古浑善达克沙地97种植物的光合生理特征(英文)

 报告了内蒙古浑善达克沙地不同生境下97种不同科、属植物的光合速率、蒸腾速率和水分利用效率特征。结果表明：猪毛菜（Salsola collina）、沙米（Agriophyllum pungens）、黑沙蒿（Artemisia ordosica）、狗尾草（Setaria viridis）、柠条（Caragana microphylla）等具有C4光合碳同化途径或具固氮能力的植物种具有较高的光合能力,其净光合速率大于30 μmol CO2·m-2·s-1, 而大部分具C3途径和无固氮能力的植物种的净光合速率较低,为1.29～10 μmol CO2·m-2·s-1;71%的植物种蒸腾速率集中在2～10 mmol H2O·m-2·s-1。所选出的高光效植物种在当地植被恢复与重建过程中应有很高利用价值。C4植物种占所测植物种的1/5左右,主要分布于固定沙丘上,且随着生境土壤湿度的增大其与C3植物种的光合速率差异逐渐缩小。在3种生境条件下,灌木和草本植物的光合速率和蒸腾速率顺序为：低湿地> 滩地 > 固定沙丘(p<0.01),而乔木为固定沙丘>滩地 (p<0.01) 。不同功能型植物的气体交换特征随生境的不同而异, 在固定沙丘上, 草本的蒸腾速率最高,乔木的水分利用率最高,三者光合速率相差不大。     

灌溉植被梭梭、白刺光合蒸腾特性及影响因素研究

通过灌溉植被梭梭、白刺光合生理特性测定结果显示:梭梭、白刺光合、蒸腾日变化均呈单峰曲线,上午主要进行光合作用,10:00达到峰值,下午蒸腾作用较强,14:00～16∶00达到高峰期;灌溉植被光合速率随灌水量的增加而增大,灌溉梭梭平均光合速率相对免灌对照增加量为1.8～4.2μmolCO2·m-2·s-1,灌溉白刺相对增加量为1.5～2.3μmolCO2·m-2·s-1,梭梭光合增加量较高;灌溉梭梭蒸腾速率高于对照,增量为2.4～6.8mmolH2O·m-2·s-1,灌溉白刺蒸腾速率低于对照,减量为6.2～12.0mmolH2O·m-2·s-1;相关分析表明:光量子密度、胞间CO2浓度是影响梭梭、白刺光合作用的主要因子,大气温度、水汽压是影响其蒸腾作用的因子,叶片温度对灌溉植被梭梭、白刺的光合和蒸腾速率变化反应特别敏感,是影响其生理进程的重要因素之一.     

米瓦罐光合日变化的研究

采用LI-6400便携式光合系统研究了米瓦罐的光合日变化.结果表明,米瓦罐光合速率的日变化呈单峰曲线,上午10:00时光合速率最大,为31.5μmolCO2/(m2·s);7:00时的表观量子效率最高,为0.032 CO2/quantum;气孔导度的变化趋势与光合速率一致,10时出现最大值,为0.521 molH2O/(m2·s);11时蒸腾速率最快,为6.82mmolH2O/(m2·s);水分利用效率8时最高,为7.07μmolCO2/mmolH2O.     

梨树叶片蒸腾特性研究

采用CIRAS-1红外气体分析仪研究梨树不同时期蒸腾速率及水分利用效率变化特征。结果表明:梨树蒸腾速率日变化为单峰型,峰值出现在11:00～P15:00;蒸腾速率的季节变化呈"V"字形,其中5～P8月份逐渐降低,8～P9月份迅速升至最高,生长季平均蒸腾速率为2.66mmol.m-2.s-1;决定蒸腾速率日变化的主要因子为空气温度、叶面温度和水汽压差,且各因子对蒸腾速率日变化的贡献率分别为85%～P96%、76%～P86%和98%。水分利用效率日变化峰值出现在早上7:00～P9:00,然后逐渐降低;水分利用效率的季节变化峰值(5.38μmolCO2/mmolH2O)出现在8月份,5、6、7、9月份的水分利用效率相当,其值在2.86～P3.05μmolCO2/mmolH2O之间,生长季平均为3.44μmolCO2/mmolH2O;相关分析结果表明,水分利用效率受光合有效辐射、空气温度、叶片温度、空气湿度、以及叶片-大气水气压差等各因子的综合作用。     

不同蒿属植物对光强的适应性差异研究

对中国四种蒿属植物(毛莲蒿、蒙古蒿、牡蒿和灰苞蒿)的光合响应曲线进行了研究。结果表明:牡蒿具有高光饱点(411.0μmol·m-2·s-1)和最大光合速率(18.627μmol·m-2·s-1),以及较低的光补偿点(17.867μmol·m-2·s-1),对高光的适应能力最强;灰苞蒿的暗呼吸速率(0.353μmol·m-2·s-1)和表观量子效率(0.038)最低,说明该种对弱光的适应能力较差,且在弱光条件下只能维持较低的生长速率;灰苞蒿水分利用效率随光强的变化趋势与其他三种蒿属植物一致,但总体上维持在一个较高的水平,可能与其对干旱生境的适应有关。光合响应曲线各个拟合指标在种间呈现出了较大的变异,其中光补偿点(L cpμmol·m-2·s-1)和暗呼吸速率(R dayμmol·m-2·s-1)差异达到了显著水平。说明植物功能性状与植物对环境长期适应密切相关,并且这种适应性是稳定可遗传的。     

半干旱黄土丘陵区天然次生灌木山桃（Prunus davidiana）与山杏（Prunus sibirica L.）叶片气体交换参数日动态差异

以半干旱黄土丘陵区5年生天然次生灌木山桃(Prunus davidiana)及山杏(Prunus sibirica L.)作为研究材料,系统比较了两树种叶片气体交换参数的日变化特征,分析了其光合作用和蒸腾作用与环境因子的关系.结果表明:山桃叶片气体交换参数日变化特征与山桃有所差异,山桃除蒸腾速率(Tr)外其它生理参数呈单峰曲线,山杏的日变化类型均呈双峰曲线.两树种光合速率(Pn)在下午明显下降,其原因主要是受到非气孔限制.山桃Pn的日均值((7.64±3.69) μmol · m-2 · s-1)比山杏((5 29±2.97) μmol · m-2 · s-1)高出46%,Tr的日均值((2.21±1.02) mmol · m-2 · s-1)比山杏((1.58±0.57) mmol · m-2 · s-1)高出40%左右,水分利用效率(WUE)的日均值相差不大,分别为(2.89±1.52) μmol · mmol-1,(2.54±1.37) μmol · mmol-1.多元回归及相关分析表明,影响光合作用与蒸腾作用的最重要因子是光合有效辐射强度,其次是大气CO2浓度;光合作用与蒸腾作用参数之间也有明显的相关性.结论:山桃与山杏表现出具有较高光合速率,较低蒸腾速率和较高水分利用效率的生理特征,因而在半干旱黄土丘陵区都有较好引种栽培与开发利用潜力.     

准噶尔盆地荒漠区短命植物光合蒸腾特性及影响因素研究

运用LI-6400便携式光合测定系统,研究了准噶尔盆地荒漠区2种典型短命植物———狭果鹤虱(Lappulasemiglabra)和四齿芥(Tetracme quadricornis)的净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率特征。结果表明:狭果鹤虱和四齿芥的光合能力分别为44.92、34.57μmol.m-2.s-1;狭果鹤虱和四齿芥的净光合速率日均值分别为29.72、23.0μmol.m-2.s-1,蒸腾速率日均值分别17.23、12.84 mmol.m-2.s-1,狭果鹤虱均高于四齿芥,属于高光合、高蒸腾类型;二者的净光合速率和水分利用效率日变化均呈双峰曲线,而蒸腾速率日变化呈单峰曲线;二者的光合“午休”现象主要是由气孔因素引起的;通过对2种植物光合和蒸腾速率与环境因子的相关分析显示,辐射强度是影响2种植物光合速率最主要的环境因子。     

秦艽与小秦艽光合日变化的研究

运用光合作用测定系统,对野生秦艽(Gentiana macrophylla Pall．)和小秦艽(G．dahurica Fisch．)的开花期的光合特性进行研究。结果表明,2种秦艽的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化曲线都呈双峰型,有明显的光合“午休”现象。小秦艽的光合速率、蒸腾速率、气孔导度照著高于秦艽,分别高出2．7 μmolCO2·m-2·s-1、1．5 mmol·m-2·s-1和140．7 mmol．m-2·s-1而叶温则低于秦艽2．8C。相关分析表明,开花期的温度、光照对2种秦艽的光合都有一定影响,蒸腾速率、气孔导度调节光合作用,而引起2种秦艽光合速率降低的主要因素为非气孔因素。     

落叶阔叶树种蒙古栎(Quercus mongolica)对林缘不同光环境光能和水分的利用

由于砍伐、林火等形成的林缘是典型的生态过渡区,并以高生物多样性和快速变化的光环境为最显著特征。研究植物在林缘附近不同光环境下对光能和水分的利用特征有利于在个体层次揭示林木更新、森林群落动态的生理生态学基础,具有重要意义。蒙古栎是长白山地区落叶阔叶林及阔叶红松林中的常见阳性树种。通过对长白山白桦林林缘及附近蒙古栎的野外观测研究,结果表明:①林冠对林缘光照等的影响随距离林缘远近的不同而不同。林缘及附近区域的光环境存在巨大差异,温度和水分条件等也有显著变化。②蒙古栎光合的日进程为单峰型,净光合速率的高峰值达20μmolCO2·m-2·s-1,未见明显午休;林外蒙古栎的净光合速率及日光合总量均大于(或远大于)林缘和林内的净光合速率及日光合总量,表明蒙古栎在林外强光下生长最快;此外,对低光的高效利用显示蒙古栎可在林内低光环境正常生长。③蒙古栎在不同光环境下蒸腾速率的日进程为单峰型,林外最高可达近8mmolH2O·m-2·s-1。虽然蒙古栎在林外的蒸腾速率、日蒸腾量及水分利用率均较高,但与林内弱光环境相比,水分利用率增加的趋势略有降低,这是蒙古栎对林外强光环境的一种适应。④蒙古栎叶片的气孔导度随光照的增加而增大,这有利于植物在强光下增加净光合速率和蒸腾速率,有利于植物在强光下快速生长。另外,蒙古栎的叶片胞间CO2浓度从早至晚呈增加趋势;随日PAR总量的增加,蒙古栎的叶片胞间CO2浓度呈降低趋势。弱光环境下胞间CO2浓度的增加,有利于植物固定CO2、增加对光能和水分的利用效率。     

秦岭佛坪国家级自然保护区亚高山草甸30种草本植物的光合生理特征

秦岭是我国陆地生物多样性保护关键区域之一,其亚高山草甸植被对环境变化具有良好的指示作用。为了探索草甸植物对高山环境的适应策略,对陕西佛坪秦岭亚高山草甸30种草本植物的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率和胞间CO2浓度特征进行分析。结果表明:30种草木植物的光合生理特征表现各异。净光合速率最大者为细茎橐吾(18.75μmol.m-2.s-1),最小者为轮叶马先蒿(0.73μmol.m-2.s-1);气孔导度最大者为卵叶银莲花(2.99 mol.m-2.s-1),最小者为湖北大戟(0.04 mol.m-2.s-1);蒸腾速率最大者为东方草莓(6.14 mmol.m-2.s-1),最小者为紫苞鸢尾(0.44 mmol.m-2.s-1)。Pearson相关分析表明净光合速率与气孔导度、蒸腾速率之间表现出极显著的正相关(p<0.01)。对各物种的光合特征进行聚类分析,结果将30个物种划分为4个组群,各物种间光合特征的差异反映了不同物种在生态系统中的相对重要性。     

亚热带季风阔叶林不同林地几种植物光合作用的比较研究

比较了亚热带季风阔叶林不同林地几种植物的叶特性、叶含氮量、叶绿素含量、光合速率和气孔对CO2的传导率,表明疏林的桃金娘（Rhodomyrtus tomentoso）和荷树（Schima superba）的叶厚和栅栏组织厚度较九节（Psychotria rubra）小,但单位面积干重较九节大,叶含氮量（N mg/g干重）较密林的罗伞（Ardisia quinquegona）低,疏林的桃金娘和荷树的光合作用饱和光强为600和550 μmol 光量子m-2,S-1,光补偿点分别为12和20 μmol,光量子m-2,s-1,两种植物的平均最大光合速率分别为11.9±0.4和7.5±1.8 μol CO2,m-2,S-1,光合量子产率分别为0.056和0.048,而密林的罗伞光合速率变化对光强变化反应敏感,暗呼吸速率较低。光补偿点为5μmol,光量子m-2,S-1,显著低于疏林植物,疏林植物有着较高的Ci/Ca值和水分利用效率。亚热带季风阔叶林的不同林地的植物有着不同的光合作用特性,这可能与植物生境的光状况有关。     

湖南会同林区毛竹林地的土壤呼吸

采用CID-301PS光合分析仪(配带土壤呼吸室),对湖南会同林区毛竹林地土壤呼吸进行测定,结果表明,毛竹林地土壤总呼吸速率、异养呼吸速率、自养呼吸速率及凋落物呼吸速率的年平均值分别为2.13、1.44、0.69μmolCO2·m-2·s-1和0.31μmolCO2·m-2·s-1,并呈现明显的季节变化规律和日变化规律,季节变化曲线呈单峰型,表现为1～7月份随着气温、地温的升高呈上升的趋势,在8月达年呼吸速率的最大值,分别达4.95、3.01、1.94μmolCO2·m-2·s-1和0.80 μmolCO2·m-2·s-1,此后随温度的降低而呈逐渐递减的趋势,直到翌年的1月份或2月份,分别为0.76、0.70、 0.06μmolCO2·m-2·s-1 和 0.05μmolCO2·m-2·s-1.日变化曲线图表现为单峰形态,一般也是随着温度的升高而加大,随着温度的降低而减小.6:00～14:00,随着土壤温度的升高而增加,一般在16:00～18:00出现最高峰,此后,一直递减,直到次日4:00～8:00.由此计算出毛竹林地土壤年释放CO2量为33.94 t·hm-2·a-1,其中,林地异养呼吸、自养呼吸和凋落物呼吸分别占总呼吸的59.5%、28.3%和12.2%.     

C_3和C_4植物的水分利用效率

对C3植物黄豆（Glycinemax）和C4植物玉米（Zeamays）的光合、蒸腾以及水分利用效率（WUE）进行了比较研究。结果表明,玉米WUE水平约为黄豆的2倍,这与两种植物的光合速率水平相一致,说明植物叶片的WUE主要决定于其光合速率大小。通过环境条件对两种植物的影响分析可知,玉米WUE在0-1000μmol·m-2·s-1光强范围内与光合有效辐射（PAR）呈线形关系,最适温度为29℃左右;黄豆WUE在0-　1200mol·m-2·s-1光强范围内与PAR呈线形关系,最适温度为32℃左右。     

入侵植物小飞蓬及其伴生植物的光合特性

为探讨小飞蓬的入侵机制和制定有效的治理措施,对入侵植物小飞蓬及其主要伴生植物山苦荬和鸭跖草的光合特性进行研究.结果表明:小飞蓬的光饱和点和光补偿点分别为1634.00和23.84 μmol·m-2·s-1,介于2种伴生植物之间;光饱和点下的最大净光合速率为28.12μmol· m-2·s-1,显著高于2种伴生植物;表观量子效率为0.06,与山苦荬差异不显著,但显著高于鸭跖草.小飞蓬的CO2饱和点和CO2补偿点分别为834.00和23.69μmol·mol-1;CO2饱和点下的最大净光合速率为31.97 μmol·m-2·s-1,介于2种伴生植物之间;羧化效率为0.078,显著高于伴生植物.有效光合辐射和CO2浓度的变化对小飞蓬及其伴生植物的气孔导度、蒸腾速率影响不显著,但显著影响其水分利用率.小飞蓬具有较高的光合速率和物质积累能力,较高的生产力是其成功入侵的重要因素之一.     

蜡梅光合与蒸腾速率日变化的初步研究

对野生蜡梅在不同天气中的净光合速率 (Pn)和蒸腾速率 (Tr)日变化及其与环境因子的关系进行了初步研究 ,结果如下 :(1)蜡梅在晴天和阴天的 Pn日进程均呈一双峰型曲线。但晴天的两个峰值比在阴天出现要早 ,Pn的总体水平要高于阴天 ,且在午后发生明显的光合“午休”现象。 (2 )Tr在晴天的日变化呈单峰型曲线 ,在午后强光和高温条件下 ,Tr可高达 10 mmol H2 O m-2 s-1以上。在阴天 ,Tr日进程波动很小 ,且蒸腾作用微弱 ,全天大多保持在 0 .8mmol H2 O m-2 s-1以下的水平。(3)在光合有效辐射 (PAR)为 80 0～ 90 0 μmol m-2 s-1、大气温度 (TA) 2 8℃左右、相对湿度 (RH)约75%的条件下 ,野生蜡梅的 Pn可高达 2 3.6 μmol CO2 m-2 s-1。但蜡梅的光饱和点与光补偿点均较低 ,分别约为 90 0μmol m-2 s-1和 2 0μmol m-2 s-1。 (4 ) PAR和 TA是影响蜡梅光合与蒸腾速率日进程的主导生态因子。蜡梅对强光和高温反应敏感 ,在超过光饱和点且气温高达 4 2℃以上时 ,其蒸腾作用强烈 ,能量转换与水分利用效率 (WUE)大大降低 ,光合能力减弱 ,导致 Pn急剧下降     

金钟藤叶片的气体交换特性

用LI-6400便携式光合测定系统(Li-CorInc.,USA)对广州林区新发现的入侵杂草金钟藤(Merremiaboisiana)叶片的气体交换进行了测定。结果表明(1)净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(E)的日变化均表现为单峰型曲线,中午金钟藤未出现光合作用抑制;最大光合速率可达20μmolCO2.m-2.s-1左右,Pn日平均值为8.8±0.75μmolCO2.m-2.s-1。(2)金钟藤光合作用的光饱和点较高,为1000~1200μmolphotons.m-2.s-1,表现出比较典型的阳生植物的特性。结果表明,金钟藤在自然环境中具有快速生长的特性可能与其较强和较稳定的光合能力有关。研究的初步结果对了解金钟藤迅速生长、具有高生产力和强大入侵力的原因提供了进一步深入探讨的思路和基础数据。     

6个不结球白菜品种光合作用特性的研究

对6个不结球白菜品种的光合作用特性进行了研究。结果表明,在800μmol·m-2·s-1的光强下,不结球白菜的净光合速率以‘正大抗热青3号’最高,达16.37μmol CO2·m-2·s-1,其光合作用表观量子效率、羧化效率和水分利用效率也最高,分别为0.0442、0.0854mol·m-2·s-1和6.20μmol CO2·mmol-1H2O;暗呼吸速率以‘绿星’最低,为2.24μmol CO2·m-2·s-1;Pn-PFD响应曲线显示,在光强300μmol·m-2·s-1以下,各品种的净光合速率差异较小,在光强为300~1000μmol·m-2·s-1区段时,净光合速率随着光照强度增加而迅速增加。‘正大抗热青3号’光饱和点最高,达1910.3μmol·m-2·s-1,其光饱和点的净光合速率也最高,达20.2μmol CO2·m-2·s-1;不结球白菜不同品种净光合速率日变化进程相似,不论数值高低均呈双峰曲线型,有明显的“午休”现象。     

水分胁迫对2种科尔沁沙地植物光合和水分利用特性的影响

选用内蒙古科尔沁沙地1年生植物狗尾草(Setaria viridis)和沙米(Agriophyllum squarrosum)为材料,采用盆栽方法研究了它们在不同土壤水分处理下的光合参数和水分利用效率的日变化特征及其与环境因子的相关关系。结果表明,狗尾草和沙米的净光合速率日变化曲线在充分供水条件下均呈单峰型,在轻度干旱胁迫下均呈双峰型,而在重度干旱胁迫下分别呈双峰型和左偏单峰型。狗尾草和沙米的蒸腾速率在不同水分处理下都近似呈双峰型曲线,然而变化程度却不相同。重度干旱胁迫下,狗尾草日平均净光合速率(11.52μmol.m-2.s-1)和蒸腾速率(3.62 mmol.m-2.s-1)分别比相应充分供水处理增加7%和43%,而沙米的日平均净光合速率(7.07μmol.m-2.s-1)和蒸腾速率(5.56 mmol.m-2.s-1)则分别较相应充分供水处理降低13%和36%。重度干旱胁迫下,狗尾草水分利用效率(2.84 mmol.mol-1)比相应充分供水处理降低3.1%,而沙米水分利用效率(1.14mmol.mol-1)则较充分供水处理提高了34%。光合速率下降在充分供水条件下主要是由气孔调节,但在轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下非气孔因素调节却起到十分重要的作用。在重度干旱胁迫下,狗尾草仍具有显著高于沙米的的净光合速率和水分利用效率,这可能是其仍然能够在固定沙地分布的原因之一。     

米瓦罐的光合特性研究

采用美国LI-COR生产的LI-6400便携式光合系统研究了米瓦罐的光合特性。结果表明,米瓦罐光 合速率的日变化呈单峰曲线,上午10:00时光合速率达到最大值;在大气CO2浓度下,米瓦罐的光饱和点为 1 800μmol·m-2·s-1,光补偿点为30μmol·m-2·s-1;在光饱和点的光强下,米瓦罐的CO2饱和点为1 200 μmolCO2·mol-1,CO2补偿点为40μmolCO2·mol-1。     

不同土壤水分条件下中国沙棘雌雄株光合作用、蒸腾作用及水分利用效率特征

采用LI-6400便携式光合系统对野外不同生境(沟底、坡面)和田间不同土壤水分条件下中国沙棘雌雄株的净光合速率和蒸腾速率及水分利用效率特征进行了观测,结果表明,中国沙棘雌雄株在水分条件较好的生境中均表现较强的生活力,净光合速率和蒸腾速率主要受光照强度和大气温度的影响,雄株表现出更高的光合、蒸腾、水分利用效率;在水分条件较差的生境中,雌雄株均通过降低蒸腾和提高水分利用效率来适应逆境,净光合速率和蒸腾速率的影响因子增多,雄株的光合速率大幅度下降,雌株仍保持较高的光合速率,雌株的水分利用效率高于雄株.可见,在反映植物瞬时生理变化的性状方面,雌株对土壤水分减少表现出了更强的适应性,雄株对土壤水分变化表现出了更大的敏感性.