不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应

利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。     

减少降水对长白山蒙古栎叶片生理生态特性的影响

以长白山针阔叶混交林优势树种蒙古栎为实验对象,研究了生长季(6-9月)减少降水30％(人工截留穿透雨30％)对蒙古栎叶光饱和光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率的影响.结果表明:在叶片生长初期(6月),减少降水使土壤含水量降低26.4％,减少降水条件下与对照条件下叶片的光饱和光合速率无明显差异,但明显下降的蒸腾作用使蒙古栎叶片的水分利用效率增加了40.3％;7-9月,较高的自然降水量导致不同降水处理条件下的土壤含水量无显著差异,因而叶片的光饱和光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率亦无明显影响;由此可见,无论是低雨量时期(6月)还是高雨量时期(7-9月),长白山地区降水减少30％不会影响成熟蒙古栎的光合能力;8月的高光合速率可能说明,较高的土壤高含水量并未形成对蒙古栎根系吸水的限制.研究结果认为,成熟蒙古栎能适应较广的土壤含水量范围,在未来气候变暖、降水量变化条件下仍能保持较强的生长和适应能力.     

土壤水分变化对长白山主要树种蒙古栎幼树生长的影响

选择长白山红松阔叶林主要优势树种蒙古栎为研究对象,人工控制3种施水量研究蒙古栎幼树形态、生物量效应和光合生理特征对土壤含水量变化的响应．结果表明,不同土壤含水量变化显著影响蒙古栎叶片、枝、根的生物量及其分配格局和叶片光合气体交换特征．水分胁迫改变幼树树冠结构,抑制幼树树高、地径、叶片大小、地上和地下生物量;同时,蒙古栎幼树根冠生物量比随着土壤水分含量的减少显著提高;供水量减少对幼树净光合速率、CO2利用率和碳利用率等特征有显著的负向影响;而叶片气孔导度、蒸腾速率和水分利用率对不同土壤含水量反应较复杂,只在土壤含水量较低时,幼树气孔导度、蒸腾速率明显降低,叶片水分利用率升高,表现出蒙古栎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．     

叶片生长进程中气孔发育对叶温调节的影响

鉴于气孔发育影响气孔导度和蒸腾速率,推测气孔发育可能影响叶温调节。为验证这一假设并阐述相关规律,在控光和控温条件下研究了冬青卫矛和华北紫丁香气孔发育、气孔导度、蒸腾速率及其与叶温的关系。结果表明,伴随冬青卫矛、华北紫丁香叶片生长气孔逐渐增大,但气孔密度下降;在此过程中,气孔导度和蒸腾速率逐步提高,而叶片温度降低;尽管冬青卫矛和华北紫丁香叶片的气孔密度和大小差异很小,但华北紫丁香近轴侧和远轴侧均有气孔分布,而冬青卫矛则只有远轴侧分布气孔,且相同条件下华北紫丁香的气孔导度和蒸腾速率高、叶温低。因此,气孔发育能够促进气孔导度和蒸腾速率提高,有助于降低叶温;近轴侧气孔可能更有利于蒸腾降温。     

海南红豆（Ormosia pinnata)夏季叶片气体交换，气孔导度和水分利用效率的日变化

对野外海南红豆叶片的气体交换、气孔导度和水分利用效率及其相应环境因子的日变化进行测定的结果表明：夏季７月叶片净光光合速率和蒸腾速率的日变化曲线呈双峰型,前者的变化主要受光控制,与气温、叶温和湿度的关系不明显;后者与光、气温和叶温成正相关,与湿度成负相关,气孔导度对湿度的敏感性比对光和温度明显很多。分析结果显示,气孔导度和光合速率受环境因子的响应是相对独立的,海南红豆的水分利用效率最高值出现在上午较     

夏秋季丹霞梧桐叶片光合特性日变化特征比较

利用便携式光合蒸腾仪于夏季、秋季各测定了国家重点保护植物丹霞梧桐(Firmiana danxiaensis Huse et H.S.Kiu)叶片的光合特性及生态因子,以期为了解该植物的生态适应性提供基础数据。结果表明:夏季测定日的气温、大气相对湿度、CO_2浓度、光合有效辐射、叶片SPAD值、净光合速率、蒸腾速率及气孔导度等光合特性等指标均高于秋季测定日的相应值,但叶片水分利用效率、各因子之间的相关性则夏季低于秋季。夏季在测定日平均气温近37.37℃高温下,大气相对湿度65.66%,丹霞梧桐叶片净光合速率平均为14.35μmol CO_2/m~2·s,蒸腾速率4.28 mmol H_2O/m~2·s,气孔导度184.33 mol H_2O/m~2·s;秋季测定日气温平均33.78℃,大气相对湿度41.97%,叶片净光合速率8.70μmol CO_2/m~2·s,蒸腾速率2.75 mmol H_2O/m~2·s,气孔导度85.19 mol H_2O/m~2·s;可见,丹霞梧桐在夏季以高的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,表现出对丹霞地貌高温高湿环境的高度适应性。     

截干对杉木种子园老龄化母树光合特性的影响

为探究截干与否对杉木老龄化母树光合特性的影响,以杉木种子园老龄化截干与未截干母树为试验对象使用LI 6400XT便携式光合测定系统对其净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率进行了比较研究。结果表明:与未截干母树相比,截干可极显著提高母树净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及水分利用效率,其中净光合速率提高了0.3~5.6倍,叶片气孔导度提高了0.4~2.7倍,蒸腾速率提高了0.2~2.1倍,水分利用效率提高了0.02~2.6倍。枝条朝向对光合特性有显著影响,总体表现为东面枝叶的净光合速率、叶片气孔导度和蒸腾速率大于南面和西面。     

小麦叶片气孔性状与产量和抗旱性的关系

以小麦旱选10号/鲁麦14 DH群体为试材,对干旱胁迫和正常灌溉条件下花后10 d和20d旗叶中部气孔密度、气孔大小、气孔导度、光合速率、蒸腾速率与产量和抗旱系数的关系进行相关和通径分析.结果表明:在两种水分条件下,花后10 d气孔密度、气孔大小、气孔导度、光合速率、蒸腾速率与产量和抗旱系数的相关性大多不显著;但花后20 d与千粒重呈极显著正相关,与穗粒数、单株产量和抗旱系数的相关性仍大多不显著.气孔导度、光合速率和蒸腾速率是影响单株产量和抗旱系数的主要因素,不仅对单株产量和抗旱系数的直接作用较大,间接作用也较大;气孔密度与气孔大小对单株产量和抗旱系数的直接作用和间接作用均较小.在两种水分条件下,花后10 d和20 d,气孔密度与气孔长度之间,气孔长度与气孔宽度、气孔导度、光合速率和蒸腾速率之间的相关性均显著或极显著,但气孔密度、气孔长度与气孔导度、光合速率和蒸腾速率间的相关性在不同水分条件和不同生育阶段存在差异,表明水分条件、生长发育阶段对这些性状之间的相关性影响较大.通过育种手段以叶片气孔密度和气孔大小为选择目标,来改善小麦气孔导度、光合速率和蒸腾速率,进而提高产量并不总是一种有效手段.     

沙埋对樟子松幼树生长及光合水分代谢的影响

为了解沙埋对樟子松幼树生长特性及光合水分代谢的影响,2013年在内蒙古科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下3年生樟子松幼树的存活率、株高、地上生物量等生长特性及光合速率、蒸腾速率等光合水分代谢特征的变化。结果表明:樟子松幼树最大可耐受大于株高2 cm的沙埋,沙埋超过该深度其幼树全部死亡;低于株高以上2 cm的沙埋有利于促进樟子松幼树的株高生长,但不利于其地上生物量的积累;低于株高以上2 cm的沙埋可以导致樟子松幼树的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度显著增加,但以50%株高沙埋处理的光合速率、蒸腾速率、气孔导度增加幅度最大,胞间CO2浓度以株高以上2 cm沙埋处理的增加幅度最大;沙埋并不造成樟子松幼树的水分胁迫,但随着沙埋深度的增加其水分利用效率趋于下降,并以株高以上2 cm沙埋处理的水分效率最低。樟子松幼树的高生长与其光合速率、蒸腾速率呈显著正相关,光合蒸腾速率与气孔导度、胞间CO2浓度呈显著正相关,水分利用效率与植物含水量、蒸腾速率呈显著正相关,地上生物量与光合效率、蒸腾速率的相关性未达到显著水平。     

红砂3个地理种群的光合特性及其影响因素

在自然条件下对分布于兰州九州台(LZJ)、张掖临泽(ZYL)和武威民勤(WWM)3个地理种群的红砂(Reaumuria soongorica)的光合特性进行了研究,并对其影响因素进行了分析。结果表明,红砂3个地理种群叶片的光合速率和蒸腾速率日变化规律相似,均为双峰型,光合有明显的"午休"现象。影响红砂光合的因素既有环境因子又有自身因素。在环境因子中,无论是对光合速率还是蒸腾速率,光照强度都是最重要的主导因子,其次是气温,大气湿度则与植物的蒸腾速率成负相关。各因素的影响程度因不同地理种群所处土壤含水量不同而有所不同。内在因素中气孔导度下降是光合速率下降的主要原因,外界因素又通过气孔调节来影响蒸腾速率。光抑制是影响红砂光合午休的非气孔因素之一,且干旱加重了光抑制。在干旱胁迫下,叶绿素含量也是影响光合速率的主要原因。所有这些因素协同作用于红砂的光合作用,处于极端干旱环境中的红砂则通过降低蒸腾,提高水分利用率和稳定性碳同位素等途径来响应环境胁迫,从而提高对环境的适应性。     

桂花光合特性的光温响应

对丹桂光合特性光温响应的研究结果表明：1）净光合速率最适温度为24～28℃,在22～42℃之间,净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和水分利用效率与温度的关系为二次多项式方程,暗呼吸速率和蒸腾速率与温度成线性关系;2）在控制条件下,随着温度的升高,光补偿点升高,光饱和点、表观量子效率、最大净光合速率下降.在自然条件下,丹桂光合日进程出现明显的光合“午休”,“午休”主要由非气孔限制引起,表观量子效率和光化学效率下降表明光抑制是午间非气孔限制形成和发展的深层原因.     

羊草叶片气体交换参数对温度和土壤水分的响应

 采用生长箱控制的方法研究了羊草(Leymus chinensis)幼苗叶片光合参数对5个温度和5个水分梯度的响应和适应。结果表明：轻度、中度土壤干旱并没有限制羊草叶片的生长,对气体交换参数亦无显著影响,反映了羊草幼苗对土壤水分胁迫的较高耐性。叶片生物量以26 ℃时最大,其它依次为23 ℃、20 ℃、29 ℃和32 ℃。温度升高使气孔导度和蒸腾速率增加, 却使光合速率和水分利用效率降低。水分和温度对叶片生物量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率存在显著的交互作用,表明高温加强了干旱对叶片生长和气体交换的影响, 降低了羊草对土壤干旱的适应能力。高温和干旱的交互作用将显著减少我国半干旱地区草原的羊草生产力。     

拟单性木兰不同季节断根和剪枝后蒸腾和光合特性的变化

在2005年春季、夏季和秋季,对10a生拟单性木兰(Parakmeriaomeiensis)进行断根和剪枝处理,模拟移栽,用LICOR-6400测定了植株叶片的蒸腾速率、光合速率等生理指标,探讨这些生理指标对不同季节移栽成活率的影响。结果表明,春季处理后叶片能迅速关闭部分气孔,蒸腾速率和光合速率都减小,两者最低时约为对照的60%,生理机能的减弱有利于维持地上、地下部分的平衡,因而最有利于植株成活。夏季处理后叶片气孔导度显著增加,光合速率和蒸腾速率也随之增大,最高时约为对照的2倍左右,此时,若主要依靠剪枝来降低水分消耗,很难保证水分代谢平衡,移栽成活率低。秋季处理后植株叶片气孔导度高于对照,光合速率和蒸腾速率也增加,但增加幅度相对夏季较小,前期最高约增加40%,此时移栽可以通过适当的剪枝和增加土壤水分含量等措施提高成活率。可见,与水分相关的生理机能的调节机制,决定了移栽后的成活水平,即处理后能迅速调节自身生理机能、减少水分消耗的植株,成活率就高,反之就低。     

采煤塌陷影响下土壤含水量变化对柠条气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响

采煤塌陷引起的土壤环境因子的变化对矿区植物生长的影响越来越受到人们的关注,气孔导度、蒸腾与光合作用作为环境变化响应的敏感因子,研究植物气孔导度、蒸腾与光合作用的变化是揭示荒漠矿区自然环境变化及其规律的重要手段之一。研究采煤塌陷条件下植物光合生理的变化是探究煤炭开采对植物叶片水分蒸腾散失和CO_2同化速率影响的关键环节,是探讨采煤塌陷影响下植物能量与水分交换动态的基础,而采煤矿区植物叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率对采煤塌陷影响下土壤含水量变化的响应如何尚不清楚。选取神东煤田大柳塔矿区52302工作面为实验场地,以生态修复物种柠条为研究对象,对采煤塌陷区和对照区柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率以及土壤体积含水量进行监测,分析了采煤塌陷条件下土壤含水量的变化以及其对柠条叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响。结果显示:(1)煤炭井工开采在地表形成大量裂缝,破坏了土体结构,潜水位埋深降低,土壤含水量均低于沉陷初期,相对于对照区,硬梁和风沙塌陷区土壤含水量分别降低了18.61%、21.12%;(2)柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率均与土壤含水量呈正相关关系;煤炭开采沉陷增加了地表水分散失,加剧了土壤水分胁迫程度,为了减少蒸腾导致的水分散失,柠条叶片气孔阻力增加,从而气孔导度降低,阻碍了光合作用CO_2的供应,从而导致柠条叶片光合作用速率的降低,蒸腾速率也显著降低。     

灌溉条件下藏北紫花针茅光合特性及其对温度和CO2浓度的短期响应

利用LI-6400便携式光合作用测定仪, 测定不同灌溉措施下紫花针茅(Stipa purpurea)的光合特性对CO₂浓度和温度的响应, 探讨了土壤水分、温度和CO₂浓度升高对藏北高寒草地紫花针茅光合作用的影响。结果表明: 1)紫花针茅各项光合特性参数对CO₂浓度、温度和土壤水分的变化响应显著, 并表现出明显的交互作用; 2) CO₂浓度升高促进光合速率, 但CO₂浓度过高时光合速率反而下降; 温度升高抑制光合速率, 土壤水分增加对高温条件下的光合作用具有补偿作用; 土壤水分增加促进紫花针茅光合速率的升高; 3)随着CO₂浓度的升高, 胞间CO₂浓度逐渐增大, 蒸腾速率降低, 水分利用效率升高, 气孔导度逐渐减小, 且温度升高加剧气孔导度下降的程度。各光合参数在不同温度水平和土壤水分下表现不同: 气孔导度在20 ℃时达到最大值, 且土壤水分增加利于气孔导度的增大; 温度上升抑制了胞间CO₂浓度, 且在土壤水分充足的条件下更显著; 蒸腾速率随着温度的上升而加快, 蒸腾速率与土壤水分的正相关关系明显; 叶片饱和水汽压亏缺与温度成正比, 充足的土壤水分会适当降低饱和水汽压亏缺; 水分利用效率随着温度上升和土壤水分增多而减小。不同土壤水分条件下光合参数对温度的响应结果表明, 土壤水分的增加对较高温度下光合及其生理参数与温度的关系具有一定的补偿作用。     

5℃夜间低温对红树幼苗光合速率和蒸腾速率的影响

5℃夜间低温处理温室栽培红海榄（Rhizophora stylosa和银叶树（Heritiera littoralis)幼苗,白天20℃室温分别恢复1h和4h,测定功能叶的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率和叶绿素含量。结果表明：夜间低温明显降低红海榄和银叶树的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率,促进胞间CO2浓度增加,而叶绿素含量变化不大。白天空温恢复时间增长,净光合速率、气孔导率和蒸腾速率回升,胞间CO2浓度下降,红树幼苗对低温有一定的适用能力。低温处理2d,红海榄叶净光合速率的抑制程度大于1d处理,而银叶树叶净光合速率的抑制程度则有所减轻。两种红树叶气孔导度与净光合速率和蒸腾速率均呈线性关系,气孔导度是控制叶片光合成和蒸腾水分丢失动态平衡的主要因素。     

淹水胁迫对I-69/55杨蒸腾作用的影响

对Ｉ－６９／５５杨在人为控制条件下进行淹水胁迫试验,对照和淹水下分别测定其叶片的蒸腾速率（Ｔｒ）和净光合速率（Ｐｎ）,结果表明,在胁迫条件下净光合速率、蒸腾速率和气孔导度都有所下降,但在测定的时间期限内净光合速率基本不变,而蒸腾速率和气孔导度则随淹水时间的延长而下降;对照条件下光合速率和蒸腾速率都具有明显的日变化双峰曲线和季节变化,夏季净光合速率和蒸腾速率最高;水分利用率的的季节变化明显,秋季最高     

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。     

樟子松幼苗生长及光合特性对强风沙流吹袭的响应

为了解樟子松幼苗对不同时间强风沙流吹袭的生理生态响应,2013年春季在内蒙古科尔沁沙地研究了8级大风风沙流(风速18m·s-1,风沙流强度173g·cm-1·min-1)吹袭10、20和30min下樟子松幼苗生长与光合特性的变化。结果显示:(1)随着风吹时间的增加,樟子松的株高生长量减少、茎粗生长加快,落叶数量增加,其中30min处理与CK相比的株高生长量下降52.63%,茎粗生长量增加233.30%,落叶指数增加466.70%。(2)风沙流吹袭没有改变樟子松幼苗的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度的日变化规律,但日光合峰值下降,日最大蒸腾速率增加;与CK相比,30min处理的日最大光合速率下降22.69%,日最大蒸腾速率增加11.89%。(3)随风吹时间增加,其叶片温度、叶片相对含水量、日均光合速率、水分利用效率下降,30min处理较CK依次下降0.60%、4.37%、28.57%和31.58%,且日均蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度增加,30min处理较CK依次增加6.25%、6.67%和12.60%。研究表明,在持续风沙流胁迫下,樟子松幼苗光合作用受到抑制,蒸腾耗水增加,水分利用效率降低;樟子松幼苗生长速率降低主要源于光合面积减少和光合作用受到抑制,而其光合速率下降主要因幼苗叶片叶温和叶片含水量下降所致,蒸腾速率的增加主要源于气孔导度的增加;为了适应风沙流持续吹袭的胁迫,樟子松幼苗采取了降低株高生长速率,加快茎粗生长速率的适应策略。     

沙埋对沙米幼苗生长、存活及光合蒸腾特性的影响

沙米(Agriophyllum squarrosum)是藜科沙蓬属1年生沙生植物,广泛分布于我国各主要沙漠和沙地中。为了解沙埋对沙米生长、存活和光合蒸腾特性影响,2010-2011年在科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下沙米幼苗高度、存活率、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的变化,结果表明:沙米具有极强的耐沙埋能力。埋深为株高25%时,沙米幼苗存活率和株高显著增加,埋深为株高50%-100%时,其株高和存活率虽有下降,但与非沙埋对照差异不显著。当沙埋深度超过株高后,其株高和存活率急剧下降,但沙埋达到株高266%时仍然有部分幼苗存活。沙埋第5天,随着沙埋深度的增加,沙米幼苗的光合速率缓慢下降,蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率均呈波动式变化。随着沙埋时间的延长,和对照相比,沙米幼苗的光合速率、蒸腾速率和气孔导度均随沙埋深度增加而大幅度下降,但水分利用效率仍呈波动式变化。沙埋第15天时其光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率分别较非沙埋对照下降了86.7%、89.0%、90.0%和4.2%。相关分析表明,沙米幼苗的存活率和高生长与其光合速率、蒸腾速率、气孔导度变化呈显著正相关,而其光合速率、蒸腾速率、气孔导度之间也呈显著正相关,但与水分利用效率的相关性未达到显著水平。沙埋胁迫下沙米幼苗存活率下降和生长抑制不仅源于沙埋造成幼苗顶土困难和光合面积减少,光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降也是重要原因。