油页岩废渣场26种木本植物光合作用和生长的差异

比较了生长在广东省茂名市茂南区油页岩废渣场4 a多的26种木本植物的光合作用-光响应和生长特征。测定了最大净光合速率(Pmax)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和株高、胸径(DBH),并计算了表观光量子效率(AQY)、瞬时光能利用效率(ILUE)。根据上述参数的不同,参试植物被分成3级:速生种平均DBH为9.44±2.23 cm,其相应的平均Pmax为18.44±1.38μmol m-2s-1,ILUE为1.11±0.68%和AQY为0.0474±0.007μmol CO2μmol-1 quantum。中速生长植物则分别为5.09±0.90 cm、11.54±1.01μmol m-2s-1、0.75±0.12%和0.0406±0.004μmol CO2μmol-1 quantum。慢速生长的植物中,各参数则只有2.03±0.65 cm、6.71±2.82μmol m-2s-1、0.47±0.12%和0.0318±0.006μmol CO2μmol-1 quantum。统计分析显示I,LUE和Pmax或DBH呈极显著正相关,株高与DBH和总叶面积(TLA)亦呈极显著正相关。结果表明,植物光合作用-光响应曲线和光能利用效率能有效地评价植物对生长环境的适应性。从树种对光能的利用、生长的优势和有较高的水分利用效率综合评价,提出了对油页岩废渣场生态恢复应用较适宜的树种有:大叶相思、木棉、刺桐、油榄仁、红胶木、海南红豆、铁刀木、雨树、红荷木和乌墨。     

广东省茂名油页岩废渣堆放场主要树种的叶片气孔气体交换

在茂名油页岩废渣堆放场主要绿化树种中选取青梅(Vaticamangachapoi)、海南红豆(Ormosiapinnata)和非洲桃花心木(Khayasenegalensis)3种植物进行测定。结果表明,3种植物的净光合速率的大小有明显的差异,从大到小的顺序是非洲桃花心木>海南红豆>青梅,海南红豆和非洲桃花心木的光合速率日变化幅度较大,而青梅的则相对较小;气孔导度从大到小依次为非洲桃花心木>海南红豆>青梅;三者净光合速率的差异与气孔导度有关。非洲桃花心木虽然具有较高的净光合速率,但由于其气孔导度较高,散失的水分较多,其内在水分利用效率比海南红豆低。青梅下午的内在水分利用效率比上午高得多,是由于其气孔导度下午比上午明显降低而限制了蒸腾失水的缘故。在油页岩废渣场,海南红豆和非洲桃花心木比青梅具有较强的生态适应性。     

两种木本植物光合作用对油页岩废渣污染的响应

比较油页岩污染点(茂名石化公司废渣场)和相对清洁点(茂名市林科所)生长的灌木翅荚决明(CassiaalataL.)和乔木乌墨(Syzygiumcumini(Linn.)Skeels)的光合生理指标的变化。在两个试验点,翅荚决明的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的绝对值在一天的多数时段均高于乌墨,但与对照点相比,在污染点翅荚决明的净光合速率和水分利用效率的下降幅度却大于乌墨,气孔导度则相反,可能与土壤含水量有关。结果表明乌墨的抗油页岩废渣污染能力强于翅荚决明。     

不同光照强度下辣木光合作用及与其相关生理指标的日变化

测定不同光照强度下生长的辣木光合作用及与其相关生理指标日变化的结果表明,在高温和高光强的夏季,辣木的净光合速率总体趋势是：遮光35％〉自然光〉遮光65％。适当的遮光（遮光35％）后,光合速率的峰值出现晚,高光合速率的时间维持的比较长。但遮光不能过甚,当遮光达到65％时,净光合速率除在中午11：00前后外,其他时间内均处于较低水平。据此认为,在南方高温和高光强的季节里,辣木适当遮光可以提高辣木的光合速率。     

油页岩废渣场植物修复的生态效应

对广东茂名页岩油工业固体废物裸露灰渣地植林18a(南排)和3-5a(北排)后的植物生长、凋落物、土壤容重、有机质、pH和植物多样性进行了对比调查和分析。结果表明,南排和北排已形成了森林环境。土壤基质已得到了改善,南排的凋落物现存量增加了1.39倍,土壤有机质增加了52.39%(0-20cm)、50%(20-40cm),土壤pH值提高了0.28个单位。南、北排林地土壤pH值分别比植林前裸地提高了0.99个单位和0.71个单位。这说明植树造林对增加土壤有机质效果明显,对提高土壤pH值则相对较慢。南排自堆放油页岩灰渣后,45a来入侵定居的野生植物有48科118属138种,其中草本植物占总种数的54%,乔木15种;北排堆放28a来,有24科63属66种植物入侵定居,其中草本种类占67%。     

云锦杜鹃夏季气体交换和水分利用效率日变化

云锦杜鹃净光合速率和气孔导度日变化曲线为"双峰"型,光合效率午间明显降低,主要由非气孔限制引起。表观量子效率和实际光化学效率的降低是非气孔限制形成和发展的深层原因。蒸腾速率的日变化为"单峰型",午间最高。水分利用效率早晚较高、午间较低。净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率分别与一些环境因子的相关性达到0.01或0.05显著水平。利用多元逐步回归方法分别得到了净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率与环境因子的最优方程。     

模拟水分胁迫对水曲柳光合速率及水分利用效率的影响

经过3年人工模拟水分胁迫,研究了不同水分处理下水曲柳光合特征及其水分利用效率的变化.结果表明,在中度水分胁迫(MW)下,水曲柳的光合速率和水分利用效率比对照组均有所提高,而在重度水分胁迫(LW)下则分别降低了7.26%和1.13%.长期的中度水分胁迫使水曲柳的光合潜力得到充分发挥,其适应性也好于重度水分胁迫.对照组水曲柳的光合速率日变化呈单峰曲线,MW组和LW组则均呈"双峰"曲线;对照组水曲柳水分利用率的日变化呈现双峰曲线,而MW组和LW组则呈现波动趋势,无明显的波峰和波谷.这与水曲柳在不同水分处理下的生理特性和环境因子的日进程密切相关.     

青海祁连棱果沙棘自然杂交带三种沙棘 光合特性日变化分析

杂交带是研究物种形成及进化的天然实验室。为探究棱果沙棘自然杂交带三种沙棘的生理生态适应性,该研究在光照充足的7月中旬分别测定了该区域三种沙棘雌、雄株的光合特性及相关环境因子的日变化。结果表明:(1)同种沙棘雌、雄株间光合日变化规律基本一致,不同沙棘光合特性的日变化规律存在较大差异。中国沙棘(Hippophae rhamnoides ssp. sinensis)净光合速率(Pn)日变化呈明显的双峰曲线,峰值出现在光合有效辐射(PAR)和空气温度(Ta)相对较高的10:00和14:00,最高达到(19.53±5.35)μmol·m~(-2)·s~(-1);棱果沙棘(Hippophae goniocarpa)和肋果沙棘(H. neurocarpa ssp. neurocarpa) Pn日变化均呈近双峰曲线,在PAR和Ta相对较低的8:00和16:00有较高的值,最高值分别为(13.43±3.43)和(15.27±2.43)μmol·m~(-2)·s~(-1)。(2)三种沙棘水分利用效率(WUE)与Pn的日变化规律一致,但中国沙棘具有最高的WUE,达到(6.72±0.95)μmol·mmol~(-1),棱果沙棘和肋果沙棘的WUE日变化最高分别为(4.03±1.08)和(4.93±0.86)μmol·mmol~(-1)。(3)三种沙棘蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的日变化规律相似,其中Gs均在10:00后一致下降,在12:00左右均出现不同程度的气孔关闭现象,这是其发生光合午休的主要原因之一。杂交带三种沙棘光合特性日变化差异主要表现在中国沙棘和其他两种沙棘之间,而杂交种棱果沙棘与亲本种肋果沙棘的变化规律基本一致,其Pn与WUE可能受到了Ta、PAR和空气相对湿度(RH)等环境因子的影响。     

油页岩废渣场的生态恢复

油页岩开采带来一系列的生态与环境问题 ,但对油页岩废渣场进行生态恢复的历史还较短 ,也缺少系统专门的研究报道。国外对油页岩废渣的利用始于 2 0世纪 4 0年代 ,对废渣场生态恢复的研究始于 2 0世纪 6 0年代 ,均早于我国。由于废渣场的基质成分恶劣 ,缺乏一般的土壤结构 ,复垦难度大。一般有 3种常规的复垦方法 :不经处理直接栽种植物 ;常规的物理或化学处理后栽种植物 ;表土覆盖后再进行植被恢复。前 2种方法均难产生显著效果 ,第 3种见效较快 ,但工作量大。近年来 ,一些新技术 ,如生物降解、生物富集和生物强化技术等被发明并用来恢复油页岩废弃地 ,取得了较好的生态恢复与修复效果。我国从 1985年开始 ,在广东茂名进行油页岩废渣场的生态恢复工作 ,先后对面积达 1.4 km2 和 6 .7km2 的 2个大型废渣场 (南排土场和北排土场 )进行了治理 ,主要是采用生物修复技术中的植物修复来进行试验。南排土场经过 19a的复垦演替成了郁郁葱葱的森林 ;北排经过 5 a的实践也取得了很好的恢复效果 ,一些幼林初步形成。然而 ,当前北排土场恢复实践中出现了一些很值得关注的现象 ,如乔木树种矮化、分枝增多等 ,但这些问题还有待进一步研究解决。此外 ,还探讨了油页岩废渣场开展生态恢复的步骤与原则     

羌活光合作用日变化及其与生理生态因子的关系

以大田引种栽培的羌活植株为材料,用Li-6400便携式光合作用测定系统原位测定自然条件下生长的羌活孕蕾期叶片的光合速率光响应、净光合速率及生理生态因子日变化,并通过相关分析、通径分析和逐步回归分析探讨净光合速率与生理生态因子的关系.结果表明:(1)羌活净光合速率(P_n)、 蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)日变化均呈双峰曲线,其净光合速率具有典型的"午休"现象,并主要由非气孔限制因素造成;(2)影响羌活叶片Pn日变化的主要决定生理因子是G_s,主要限制因子是胞间CO_2浓度(C_i);主要决定生态因子是空气相对湿度(RH),限制因子是气温(T_a); G_s是影响净光合速率最重要的生理生态因子.研究发现,羌活有较强的适应弱光环境的能力,属于阳性耐荫植物,宜选择海拔和荫蔽度均较高的环境进行引种驯化栽培,以利于其生长和存活.     

黄土高原森林草原区6种植物光合特性研究

 对黄土高原森林草原区6种不同植物的生理生态学特性进行了一个生长季的野外观测。测定了2002年生长季早、中、晚期植物叶片的光合、蒸腾速率及相应的微气象因子和土壤水分的含量。在此基础上,采用机理性生理生态学模型对黄土高原森林草原区6种植物净光合速率和气孔导度与环境因子的关系进行了分析,净光合速率模型和气孔导度模型分别能够解释57%～79% 和40%～59% 生长季中净光合速率和气孔导度的日变化。在此基础上根据拟合得到的参数计算了典型7月份天气的净光合速率的日变化。模拟的结果表明：沙棘(Hippophae rhamnoides L. subsp. sinensis Rousi)的生物化学光合能力最强,茵陈蒿（Artemisia capillaris）的光呼吸速率最低,这两种植物的净光合速率高于其它植物种。刺槐（Robinia pseudoacacia）、铁杆蒿 (Artemisia gmelinii)、茵陈蒿和沙棘在午后出现的净光合速率下降主要是由气孔导度减小引起的,而苹果 (Malus pumila) 和柠条 (Caragana korshinskii)午后净光合速率的降低与叶肉细胞酶的活性降低有关。这些结论为未来的实验室测定提供了野外观测佐证。     

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。     

水分胁迫对羊草光合产物分配及其气体交换特征的影响

 通过对典型草原优势植物种羊草(Leymus chinensis)的盆栽实验,模拟5个土壤水分梯度（分别为土壤持水量的75%～80%(对照)、60%～65%、50%～55%、35%～40%和25%～30% ）对羊草叶片相对含水量、光合速率、光合产物分配和种群CO2交换速率的影响。结果表明：随着土壤水分胁迫的增加,羊草叶片相对含水量呈先增加而后下降的单峰型变化,且在50%～55%处理下达到最大;叶片光合速率随着水分胁迫的增加而减小,且75%～80%、60%～65%、50%～55%的水分处理与35%～40%、25%～30%的水分处理的叶片光合速度日动态规律不同。羊草总生物量及根、鞘、叶生物量均随着水分胁迫的增加呈下降趋势。干旱促进早期羊草根的分配和根冠比增加, 但到后期却使它们降低, 表明羊草在受到较长期的持续干旱后通过增加根部的比重来提高抗旱性的能力逐渐降低。羊草根茎的生物量和分配随着土壤水分含量降低均呈现出先增加而后下降的趋势,羊草根茎的生物量在50%～55%处理下达最大（1.28 g·株-1）,而羊草根茎的分配在35%～40%处理下达最大（48.5%）。羊草种群CO2的净交换速率随着水分胁迫的增加而减小,其日交换量随着水分胁迫的增加而增加,且在60%～65%处理下达到最高,而后呈下降趋势,并在25%～30% 处理下为负值。研究结果表明,土壤持水量的40%可能是羊草对于水分变化响应的阈值。     

大豆-根瘤菌共生体系光合与固氮关系研究

水培大豆和田间生长的大豆,接种根瘤菌 Rhizobium B16-11C 后植株全氮含量、叶片叶绿素含量和净光合速率及种子产量都明显增加。比较 Clark 大豆的结瘤品系和不结瘤品系获类似结果。摘除根瘤后3天内叶片净光合速率无明显变化。大豆植株遮阴、去叶或切掉地上部导致根瘤活性明显下降。但去豆荚不能提高根瘤固氮的比活性。根瘤活性的日变化不能用根瘤蔗糖、淀粉含量或周围温度的变化来解释,其控制因子尚待深入研究。