不同厚度沙埋下植物光合特性变化与补偿性生长的关系

在自然条件下通过对海岸沙地不同株型单叶蔓荆(Vitextrifolia var.simplicifolia Cham)在不同厚度沙埋处理下土壤温度、湿度,沙上叶片鲜重(FW)和干重(DW)、叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的测定以揭示沙埋后植物的快速生长与光合作用的关系以及植物补偿性生长在其耐沙埋中的作用。结果表明,不同厚度沙埋下,土壤表层含水量最低和温度最高(40℃),随着沙埋厚度增加,土壤含水量显著增加,而土壤温度(28℃)降低。轻度和中度沙埋5 d和10 d,幼株和成株沙上叶片鲜重(FW)和干重(DW)增加,单叶蔓荆成株沙上顶部叶片FW分别较对照增加27%和29%;DW较对照增加23%和27%,并与对照差异显著(P0.05)。幼株和成株单叶蔓荆对照和不同厚度沙埋下沙上叶片Pn、Tr、Gs日变化曲线均呈现"双峰型",且植株上部叶片Pn、Tr、Gs高于下部叶片。但在轻度和中度沙埋处理下,幼株和成株单叶蔓荆叶片Pn、Tr、Gs增加并高于对照,成株在光合第一个高峰期顶部叶片Pn分别较对照高13%和24%,Tr分别较对照增加33%和72%,Gs较对照分别增加了55%和27%。研究表明,沙埋下植株快速生长和叶片物质积累加速与光合作用增高呈正相关。沙埋胁迫激活植株补偿生长是引起植物Pn增加,干物质积累的主要原因。而沙埋使叶片损失导致植物能量代谢失衡是激活补偿生长的内因,沙埋使植物下部处于低温潮湿环境是补偿生长的外因。沙埋胁迫下植物补偿生长在其维持能量和物质代谢平衡和适应沙埋中起重要作用,是单叶蔓荆适应沙埋的重要生理调控策略。     

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。     

海岸不同坡向滨麦光合特性与风速异质环境的关系

在自然条件下,测定分析了夏季和秋季静风天及秋季大风天,海岸沙丘不同坡向环境因子及滨麦株高、叶片叶绿素含量、土壤含水量和光合日变化特性,以期明晰滨麦响应不同风速环境的生理调控机理。结果表明,不同坡向环境异质性明显,滨麦形态可塑性强。海岸迎风坡风大、温度低、湿度大,滨麦植株低矮、叶绿素含量较高;背风坡温度高、土壤干旱、空气流动差,滨麦植株高大,叶绿素含量低。在夏秋季静风天,迎风坡和背风坡滨麦叶片Pn出现光合"午休"现象,但迎风坡滨麦日均Gs、Tr、Pn均显著高于背风坡;而在秋季大风天,迎风坡和背风坡滨麦叶片Pn"午休"现象消失,并且背风坡滨麦日均Pn、Tr、Gs均显著高于迎风坡滨麦。同坡向相比,秋季大风天迎风坡滨麦日均Pn、Tr、Gs明显较秋季静风天低,而背风坡滨麦日均叶片Pn、Tr、Gs却较静风天分别增高126%、66.3%、134%。强海风吹袭引发迎风坡温度降低、滨麦叶片摇摆、气孔导度降低导致Pn下降,而强海风使背风坡空气流动加快、温度降低、气孔导度增大、"午休"消失使Pn增高。不同坡向滨麦对不同海风风速的适应表现出明显的光合生理可塑性,它在滨麦适应不同风力、提高其光合速率和增加物质积累上具有重要作用。而滨麦的形态和光合生理可塑性可能是其在不同海风强度下生存、生长、实现种群扩张的重要生理调控机理,这一特性在未来作物、牧草和树木抗风、抗盐育种中具有重要应用价值。     

海滨沙地砂引草对沙埋的生长和生理适应对策

在2009和2010年春夏季通过对烟台海滨沙地自然生长的耐沙埋植物砂引草(Messerschmidia sibirica Linn)进行不同厚度(1/3株高-轻度沙埋、2/3株高-中度沙埋、3/3株高-重度沙埋)沙埋试验,并测定沙埋过程中土壤温度、土壤含水量、叶片鲜重(FW)、干重(DW)、植株相对高度(%)、叶片细胞膜透性、相对含水量、(丙二醛)MDA、抗氧化酶活力(过氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT))、脯氨酸、可溶性糖含量的变化以探讨砂引草抗沙埋的生长和生理调节策略,为未来砂引草的科学管理和应用提供理论指导。结果表明,在沙埋第5天、第10天,随着沙埋厚度的增加土壤温度下降,土壤含水量增加,植株相对高度和整株砂引草叶片FW和DW呈上升趋势,同一植株沙上叶片FW、DW不断增加,沙下叶片FW、DW则不断减少。在沙埋第5天,不同厚度沙埋处理的植株叶片细胞膜透性和MDA含量均较对照低,而整株植物叶片SOD、CAT活力和脯氨酸含量均较对照高。同一植株沙下叶片细胞膜透性、MDA、脯氨酸含量及SOD和CAT活力均低于沙上叶片。研究表明,轻度和中度沙埋使沙上叶片受到地面热辐射、干旱、高温胁迫影响,导致叶片内含水量下降,膜脂过氧化加强,膜受损。但同时叶片中快速激活的保护酶和积累的脯氨酸抑制膜脂过氧化可能是保护沙埋后沙上叶片能快速生长的重要生理调控机理。在重度全埋枝叶处于沙下时,沙下缺氧和黑暗抑制了叶片呼吸作用和光合作用,同时缺氧也抑制了叶片对营养物质的消耗使叶片成为茎尖生长的物质和能量供体,促使暗中茎顶端不断的延伸生长冲出沙土再生。砂引草耐全埋的再生能力进一步表明,砂引草在海岸沙丘固沙、保滩、护岸和植被恢复上将具有重要开发和应用前景。     

冬小麦抗氧化酶对冬季节律性日变温和非节律性变温的响应

通过对冬季室内和室外分别生长30d的冬小麦在节律性和非节律性融冻变温过程中抗氧化酶活力和渗透调解物含量变化的分析,揭示其在冬小麦适应日融冻胁迫中的作用。结果表明:生育期不同的室内(均温11℃,拔节期)和室外(均温1℃,分蘖静滞期)冬小麦叶片抗氧化酶和脯氨酸对日光强和温度节律变化的响应趋势是一致的,即随日出而增高,中午气温较高时最高,日落而降低;在非节律性变温处理中,室外冬小麦抗氧化酶活力和脯氨酸含量随气温上升至18℃而增高,气温迅速下降到-2.5℃而降低,经历冻-融-冻胁迫冬小麦生长良好。室内冬小麦抗氧化酶活力随气温降低到-6℃,叶片结冻,迅速下降,气温升高到18℃而增加,经历融-冻-融胁迫后植株死亡;室外冬小麦光合速率(Pn)和比室内的低,而抗氧化酶活力高于室内;冬小麦快速提高抗氧化酶活力和脯氨酸含量,抑制氧自由基积累、维护细胞水分平衡,这在适应冬季节律性融冻胁迫中起重要作用;暖冬中冬小麦较高的Pn和较低的抗氧化酶活力可能是引起冬小麦在"倒春寒"中死亡的生理原因。     

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。     

高寒山区牧草根中丙二醛,渗透调节物,多胺季节动态与抗冻力关 …

温带地区的高山多年生草本植物可在－３０℃组织结冰状况下生存,然而人们并不了解其抗冻的生理机理,本研究目的通过测定自然生境下生长的４种高寒山区禾本科牧草（无芒雀麦（Ｂｒｏｍｕｓ ｉｎｅｒｍｉｓ Ｌｅｙｓｓ．）、花雀麦（Ｂｒｏｍｕｓ ｓｉｎｅｎｓｉｓ Ｋｅｎｇ．）、垂穗披破草（Ｅｌｙｍｕｓ ｍｕｔａｎｓ Ｇｒｉｓｅｂ．）、草地早熟禾（Ｐｏａ ｓｐｈｙｏｎｄｙｌｏｄｅｓ Ｔｒｉｎ．）根中渗透调节物、膜脂     

沙埋对沙米幼苗生长及生理过程的影响

2010-2011年在科尔沁沙地,研究了不同沙埋深度下沙米幼苗生长特性及其逆境生理指标的变化.结果表明: 沙米幼苗的耐沙埋能力较强,当埋深超过其株高后生长才会受到严重抑制,而埋深超过其株高1.66倍时仍有部分幼苗存活.当埋深未超过株高时,其幼苗丙二醛含量和膜透性的变化不显著;随着埋深进一步增加,其膜质过氧化加剧,细胞膜受损.沙埋胁迫下,沙米幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及脯氨酸含量均显著增加,过氧化氢酶(CAT)活性和可溶性糖含量下降.沙埋使植株光合面积减少、细胞膜受损,导致沙米幼苗死亡率增加、生长受抑,但是SOD和POD活性的增强及脯氨酸含量的增加对于减轻沙埋危害将起到一定的作用.     

差巴嘎蒿幼苗对沙埋的生态适应和生理响应

沙埋对于沙漠植物存活和生长影响的研究文献已有很多,但迄今有关沙漠植物对于沙埋生理生态适应的研究还很少见有报道。差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)广泛分布于我国半干旱沙地中,是流动半流动沙地的优势种。为了解沙生植物对沙埋的生态适应及其生理响应,2010—2011年在内蒙古科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下差巴嘎蒿幼苗的存活率、株高等生长特性和渗透调节物质含量,保护酶活性和膜透性的变化,得到以下结果:沙埋对差巴嘎蒿幼苗的存活与生长有着显著影响,特别是沙埋深度超过其株高后,其存活率和高生长受到严重抑制,但和非沙生植物相比,差巴嘎蒿幼苗具有很强的耐沙埋能力,即使沙埋深度达到其株高的200%时仍有部分幼苗存活。随着沙埋深度的增加,差巴嘎蒿幼苗叶片含水量没有显著变化,但过氧化物歧化酶活力降低,过氧化物酶活性增强,过氧化氢酶活性变化不明显,脯氨酸含量增加,可溶性糖含量下降,丙二醛含量下降,膜透性增强。和水分、盐分胁迫不同,沙埋并未造成差巴嘎蒿幼苗的水分亏缺,沙埋胁迫下差巴嘎蒿幼苗死亡率增加、生长受到抑制的主要原因是沙埋导致植物光合面积下降,沙埋叶片无法进行正常呼吸和部分幼苗无法破土生长,但沙埋胁迫下脯氨酸含量的和过氧化物酶活性增强分别在渗透调节和保护细胞膜免受损伤中起到了关键作用。     

秋季牧草根系中营养含量和酶活性变化和及其抗寒性研究

本文研究了秋季高寒山区垂穗披碱草(Clinelymus nutans)根系中碳水化合物、蛋白质含量和过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性变化及与牧草抗寒性的关系。结果表明,秋季随着气温的下降,牧草根系中碳水化合物和可溶性蛋白质含量增加,CAT和SOD活性增强。其中火烧地的全期平均碳水化合物、可溶性蛋白质含量和CAT、SOD活性明显高于未火烧地,总增幅度也较大。秋季牧草根系中碳水化合物和可溶性蛋白质含量增加是多年生牧草贮藏能量物质安全越冬和翌年再生芽萌动的能量需要,而CAT和SOD活性的增强可阻止低温下细胞中氧自由基的积累,使植物生物膜系统免受伤害,是决定植物抗寒性的另一重要因子。火烧地牧草春季萌动早,长势强,产量高,秋季其根系中碳水化合物和可溶性蛋白质含量高及CAT和SOD活性强是重要原因。