黄土区农林复合生态系统中大豆和绿豆的光合生理特性

用Li-6400光合测定系统和FMS-2.02荧光仪测定了单作及间作农林复合系统中大豆和绿豆的光合荧光参数日变化特征,进一步解析复合系统光能竞争机理.结果表明:(1)从单作到间距核桃1 m间作模式,距核桃树越近,遮光愈多,各处理大豆、绿豆的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)表现出与光合有效辐射(PAR)基本一致的先升后降的日变化模式.(2)随着遮荫程度的提高,大豆、绿豆叶绿素含量和表观量子效率(Ф)升高,而光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)降低.(3)随着遮荫程度的提高,大豆、绿豆叶绿素荧光参数最大光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ电子传递量子效率(ФPSⅡ)以及光化学猝灭系数(qP)均有不同程度的升高,而非光化学猝灭系数(qN)却逐渐降低.研究发现,大豆和绿豆能适应间作系统的弱光环境,在较低的光照条件下正常生长,植物的光合特性与其生境特点相符.     

商洛低山丘陵区农林复合生态系统中大豆与丹参的光合生理特性

农林复合系统作为一种传统而又新兴的土地利用和经营方式在改善商洛生态环境、增加该区农民收入、促进其生态和经济协调发展等方面发挥着非常重要的作用.为了研究林下作物的生理生态特性,对研究区农林复合系统中不同处理大豆、丹参的光合、叶绿素荧光参数进行了系统观测.结果表明,从单作到距核桃1m处,距核桃树越近,遮光愈多.各处理大豆的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)表现出与光合有效辐射(PAR)基本一致的日变化趋势.不同处理丹参光合速率日变化趋势各不相同,且出现“午休”现象.与单作相比,各处理大豆、丹参的光合速率、气孔导度和蒸腾速率均有不同程度的降低.随着遮荫程度的提高,大豆、丹参叶绿素含量和表观量子效率(Φ)升高,光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)降低.二者叶绿素荧光参数最大光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ电子传递量子效率(ΦPsⅡ)以及光化学猝灭系数(qP)均有不同程度的升高,而非光化学猝灭系数(qNP)却逐渐降低.说明大豆、丹参能适应弱光环境,在较低的光照条件下正常生长.     

玉米大豆对农林复合系统小气候的光合响应

对黄土区核桃(Juglans regia L.)-(玉米+大豆)、李子(Prunus salicina)-(玉米+大豆)农林复合系统小气候效应的研究表明,在玉米和大豆的花期,农林间作系统与对照地相比可以降低农田地面温度1.7-1.9℃,减低风速55%-67%,提高相对湿度6.9%-8.4%,降低光合有效辐射强度13.9%-24.5%和大气CO2浓度5.3-10.9μmol.mol-1。本研究中,单作大豆叶片光合速率午间变化主要受到非气孔的限制作用。逐步回归分析结果表明,光合有效辐射强度和大气CO2浓度是影响林下作物光合速率的主要环境因子。林下小气候可能是作物避免"午休"现象的主要原因。     

修枝对复合农林系统内作物光合特性及生长的影响

以论证修枝作为复合农林系统优化措施的可行性为目的,对复合农林系统内的杨树进行4种不同强度的修枝处理,分别为P1(修掉树冠高度的1/6)、P2(修掉树冠高度的2/6)、P3 (修掉树冠高度的3/6) 、P4(修掉树冠高度的4/6),以CK(不修枝)为对照,研究了修枝对复合农林系统内冬小麦、夏玉米的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)等光合生理特性以及农艺性状、产量构成因素的影响.结果表明:(1)修枝能有效增加作物光合速率、蒸腾速率,同一时刻修枝强度越大光合速率、蒸腾速率越大,下午时这种促进作用小于上午与中午.(2)修枝能显著促进小麦、玉米增高、增粗、增重,且越到后期修枝对作物生长的促进作用越明显.另外,修枝对玉米生长的促进作用大于小麦.(3)修枝能使林下作物大幅增产;修枝后玉米主要通过增加穗数,小麦主要通过增加粒重和穗粒数增产;修枝后玉米增产幅度大于小麦,小麦产量表现优于玉米,小麦比玉米更适合复合农林系统.     

光能竞争对农林复合生态系统生产力的影响

农林复合生态系统是改善渭北黄土区脆弱生态环境、促进该区域经济发展的重要举措.以该区具有代表性的核桃(Juglans regia L.)、李子(Prunus salicina),绿豆(秦豆6号)、辣椒(陕椒981)农林复合模式为对象, 研究不同农林复合系统对光能分布、农作物生长、生产的影响.研究结果表明,不同复合模式下,玉米、辣椒的光合有效辐射、光合速率、生物量及产量均有不同程度的下降,且距树行愈近,影响愈大.叶片水势与玉米、辣椒的光合速率、地上部分生物量以及产量不相关或负相关.而10～20cm土壤含水量与绿豆的生物量和产量以及辣椒的地上部分生物量正相关.但绿豆、辣椒的生产量与其光合有效辐射呈显著正相关性,这说明,农林复合系统中光能竞争是导致间作绿豆、辣椒产量下降的主要原因.     

干旱胁迫对日本荚蒾幼苗光合生理特性的影响

为了探讨极小种群野生植物日本荚蒾(Viburnum japonicum)对干旱胁迫的响应,以日本荚蒾二年实生苗为材料进行盆栽控水实验,设置正常供水(CK)、轻度干旱(LS)、中度干旱(MS)和重度干旱(SS)4个水分处理,研究持续干旱处理对日本荚蒾幼苗光合生理特性的影响。结果表明:在CK、LS、MS水分梯度下,日本荚蒾幼苗生长正常,但在SS胁迫下受影响明显,植株全部死亡。各胁迫阶段叶片净光合速率(P_n)、SPAD值、最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(R_d)表现出随水分梯度的降低而减小,光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)则相反,各水分梯度下AQY随时间延长逐渐上升,SS处理幼苗在胁迫45d及以后P_n均为负值。最大光化学效率(F_v/F_m)在胁迫过程中变化范围较小;实际光量子效率(ΦPSII)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)随土壤水分的减少而降低,非光化学猝灭系数(NPQ)逐渐上升,LS、MS与CK间变化幅度较小,但SS与CK间差距逐渐增大。结果表明在轻度和中度干旱下日本荚蒾幼苗表现出一定的适应性和耐干旱能力,而长期重度干旱则对幼苗影响较为严重。     

盐胁迫对甜樱桃砧木生理特性及光合荧光参数的影响

以1年生甜樱桃砧木‘吉塞拉6号’和‘考特’幼苗为材料,采用盆栽试验,研究不同浓度NaCl(0、50、100、150 mmol·L^(-1))处理对其主要渗透调节物质、抗氧化酶活性、光合特性以及叶绿素荧光参数的影响,探究甜樱桃砧木对盐胁迫响应的生理机制。结果表明:(1)NaCl处理促进了甜樱桃砧木叶片中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等渗透调节物质的积累。(2)随着NaCl处理浓度的升高,甜樱桃砧木叶片中SOD活性呈现升高趋势,而POD活性表现出先升高后降低趋势。(3)随着NaCl处理浓度的升高,甜樱桃砧木叶片的净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))逐渐降低,而胞间CO_(2)浓度(C i)逐渐升高,非气孔限制为甜樱桃砧木叶片P_(n)下降的主要因素。(4)NaCl处理抑制了甜樱桃砧木叶片的最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、光化学淬灭系数(q P)和电子传递效率(ETR),增加了非光化学淬灭系数(NPQ)。研究发现,盐胁迫破坏了甜樱桃砧木的光合机构,抑制了电子传递速率和光化学量子效率,降低了对光能的利用率,导致光合速率降低;甜樱桃砧木在盐胁迫条件下主要通过增加渗透调节物质含量和提高抗氧化酶活性来缓解渗透胁迫并降低氧化损伤,从而提高对盐胁迫的适应能力;‘吉塞拉6号’在盐胁迫条件下表现出更强的适应能力,其耐盐性更强;甜樱桃砧木在高于100 mmol·L^(-1)NaCl处理时表现出明显受害症状。     

渭北黄土区农林复合系统光能竞争与生产力

农林复合系统是改善渭北黄土区脆弱生态环境,促进该区域经济发展的重要举措.本文以该区具有代表性的核桃/李子与大豆(秦豆8号)/辣椒(陕椒981)农林复合模式为对象, 研究了复合系统内大豆、辣椒的光合作用、生长和产量等情况.结果表明:不同种植模式下,大豆、辣椒的光合有效辐射、光合速率、生物量及产量均有不同程度的下降,且距树行愈近,影响愈大.叶片水势与大豆、辣椒的光合速率、地上部分生物量以及产量呈不相关或负相关. 而10～20 cm土壤含水量与大豆的生物量和产量,以及辣椒的地上部分生物量呈正相关.大豆、辣椒产量与其光合有效辐射呈显著正相关.说明在农林复合系统中,光能竞争是导致间作大豆、辣椒产量下降的主要原因.     

遮荫对高山羊齿光合生理特性的影响

为揭示高山羊齿(Davallia mariesii)的光响应机制,对5种不同遮荫处理的盆栽高山羊齿的生长状态、光合特性和叶绿素荧光参数进行测定。结果表明,随着遮荫水平的增加,高山羊齿叶形不断变大、叶色不断加深。在70%遮荫下,高山羊齿生长势好,叶片硬脆有光泽,且产孢率低,孢子成熟延迟。叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b随遮荫水平的提高而增加,但在90%遮荫时下降;而叶绿素a/b、光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率的变化则与之相反,且遮荫程度较深与无遮荫间的光饱和点有极显著差异。在5种遮荫处理下,70%时叶绿素荧光参数Fm、φPo、ψO、φEo、TRO/RC、ABS/RC、ETO/RC都达到最大。因此,70%遮荫的光抑制最小,光能利用率最大,光合能力最强,最有利于高山羊齿的生长。     

遮荫对连翘光合特性和叶绿素荧光参数的影响

本文系统研究了不同程度的遮荫(0%、43%、70%、97%)处理对连翘叶片光合特性和叶绿素a荧光参数的影响。结果表明：随着遮荫程度增加,最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率降低;净光合速率日变化均呈单峰型,峰值和光能利用率增加;叶绿素a b、叶绿素a、叶绿素b含量增加,叶绿素a/b降低;叶绿素a荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo日变化呈单谷曲线,值均高于全光照的,且随着遮荫程度的提高其值均依次增加。这说明,连翘是一种耐荫性很强的植物,遮荫可使其降低光补偿点、光饱和点、净光合速率、暗呼吸速率以及叶绿素a/b,增加总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量、光能利用率以及PSⅡ原初光能转化效率和潜在活性,从而增强其在弱光条件下的生长发育能力。     

陕北黄土高原辽东栎林分布区北部边界形成的光合作用机制

为阐明辽东栎林分布区边界形成的原因,沿秦岭到陕北黄土高原的水热梯度,选取秦岭北坡(鸡窝子)和陕北黄土高原森林区南部(陈家山)、中部(槐树庄)及北部(下寺湾)4个辽东栎林样地,测定了辽东栎叶片的气体交换与叶绿素荧光参数、气孔密度和气孔大小.结果表明: 随着水热梯度由南到北呈现出由凉湿到偏温干的变化,辽东栎叶片最大净光合速率(P_{n max})和光饱和点(L_sp)分别由13.34 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1489.9 μmol·m^-2·s^-1显著减少到6.99 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1055.6 μmol·m^-2·s^-1,暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(L_cp)分别由0.313 μmol CO₂·m^-2·s^-1、7.49 μmol·m^-2·s^-1显著增加到1.080 μmol CO₂·m^-2·s^-1、31.96 μmol·m^-2·s^-1;初始荧光(F_o)与非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势,而PSⅡ实际光化学量子产量(Φ_PSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q_P)等均显著降低.辽东栎的光合能力沿此梯度逐渐减弱,除黄土高原的陈家山外,其他3个样地辽东栎叶片的气孔密度和气孔大小无显著差异.陕北森林区北部辽东栎叶片的光化学活性和电子传递速率等降低,导致光合速率下降可能是其分布区边界形成的重要影响因素之一.     

黄土高原植被不同演替阶段优势种的光合生理特性

在黄土高原子午岭林区,按照植被的演咎序列,分别选择植被次生演替不同阶段的优势种-白羊草、铁杆蒿、沙棘、狼牙刺、山杨和辽东栎,对其土壤与叶片氮素含量、叶片气体交换参数、叶绿素含量及叶绿素荧光参数进行了观测．结果表明：随着植被演替,0—20cm土壤全氮含量呈增大趋势,植被优势种叶片氮含量先升高后降低,叶绿素含量变化与优势种叶片氮含量相似．灌木群落优势种（沙棘、狼牙刺）叶片氮含量明显高于其它群落优势种（P〈0．05）,草本群落优势种（白羊草、铁杆蒿）和灌木群落优势种的光合速率（Pn）高于早期森林群落优势种（山杨）和顶级群落优势种（辽东栎）,叶片气孔导度（ga）与Pn变化规律相似．草本群落和灌木群落优势种叶片蒸腾速率（Tr）较高,随着演替的进行t逐步下降,顶级群落优势种辽东栎Tr较低．PSⅡ最大光化学量子效率（Fv／Fm）值呈缓慢增长趋势,辽东栎〉山杨〉沙棘〉狼牙刺〉铁杆蒿〉白羊草,而PSⅡ量子效率（ΦPSⅡ）值呈先增加后降低趋势;光化学淬灭系数（qp）在演替过程中呈整体增加趋势,而非光化学淬灭系数（qNP）呈先增加后降低趋势．这说明植被不同演替阶段优势种的光合生理特征以及对微生境的适应性存在明显差异．     

生物炭和EM菌对黄河三角洲盐碱地田菁生长和光合特性的影响

为揭示生物炭和EM菌对黄河三角洲田菁生长和光合作用的影响,通过盆栽试验,进行不同EM菌处理(不添加EM菌,EM-;添加EM菌,EM+)和不同水平生物炭处理(0,B₀;0.5%,B₁;1.5%,B₂;3%,B₃;生物炭质量/土壤质量),测定田菁生长指标、光合光响应曲线和叶绿素荧光参数的变化。结果表明: 在生物炭和EM菌及其交互处理中,EM+B₃处理效果最好,其中田菁株高、基径和总生物量比EM-B₀分别显著增加69.5%、90.0%和141.1%。生物炭和EM菌显著改善田菁的光合作用,EM+B₃处理田菁的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度比EM-B₀分别提高93.8%、35.1%、43.4%、34.8%。生物炭和EM菌有效改善叶绿素荧光参数,EM+B₃处理的潜在光化学效率、实际光化学效率、表观光合电子传递效率和非光化学淬灭系数比EM-B₀分别显著提高25.8%、31.5%、37.2%和56.8%。田菁的生长指标、光合参数和叶绿素荧光参数在EM+处理下随着生物炭量的增加而增大,而在EM-处理下B₃出现抑制现象。添加EM菌和3%生物炭(EM+B₃)有助于提高田菁光合能力和叶绿素荧光特性,拓宽叶片的光照生态幅,增强保水抗旱性能,促进田菁的生长。     

赤星病胁迫对不同抗性烟草品种光合作用和叶绿素荧光特性的影响

以不同烟草赤星病抗性品种JYH(抗病品种)和CBH(感病品种)为材料,在盆栽试验条件下,调查不同烟草赤星病胁迫程度(轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫)对光合色素含量、光合作用参数和叶绿素荧光动力学特征的影响。结果显示:1)烟草赤星病胁迫导致2个品种的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均呈下降趋势,且JYH的降幅小于CBH。2)除JYH的净光合速率在轻度胁迫下有所增加外,JYH、CBH的净光合速率、气孔导度因烟草赤星病胁迫而降低。2个品种的胞间CO2浓度、气孔限制值变化具有明显差异,烟草赤星病胁迫导致CBH的胞间CO2浓度上升,气孔限制值则明显下降,这与JYH在重度胁迫下的变化趋势一致。而JYH的胞间CO2浓度在轻度、中度胁迫降低,气孔限制值则呈上升趋势。3)烟草赤星病胁迫下,2个品种的初始荧光(F0)、非光化学猝灭系数(NPQ)均有所增加。重度胁迫下,JYH、CBH的F0分别比对照增加16.5%、34.48%,NPQ分别上升95.54%、137.45%,差异均达到显著水平。而各品种的最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、光化学淬灭系数(qp)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)在烟草赤星病胁迫下均呈下降趋势,降幅表现为JYHCBH。研究结果表明,JYH的光合色素、光合作用和叶绿素荧光特性受烟草赤星病胁迫影响小于CBH,维持较高的光合性能是对烟草赤星病具有较强抗性的生理基础。     

茭草和芦苇叶片光合与荧光特性对土壤持续干旱的响应

对茭草Zizania latifolia和芦苇Phragmites australi进行自然持续干旱处理,测定植物叶片光合作用特征参数和叶绿素荧光参数及相应的土壤水分含量,探讨茭草、芦苇叶片对土壤持续干旱胁迫的光合生理响应。随着土壤水分逐渐减少,茭草叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均先增大后减小,芦苇叶片的Pn、Tr、Gs均逐渐减小;茭草和芦苇叶片的胞间二氧化碳浓度(Ci)、光化学最大量子效率(Fv/Fm)、非光化学猝灭系数(NPQ)、水分利用率(WUE)、有效荧光产量(Yield)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)变化趋势一致,其中Ci逐渐增大,Fv/Fm、NPQ、WUE先增大后减小,Yield、ETR、qP逐渐减小。分析表明,当茭草和芦苇遭遇较严重干旱时,叶片Pn下降主要是非气孔限制因素导致;当生长基质(沙土)的田间持水量为19%,速效氮、磷、钾分别为28.14、2.25、25.76 mg·kg-1,pH 7.2时,茭草的干旱胁迫阈值在土壤含水量(2.17 ± 0.18)%和(1.66 ± 0.23)%之间,芦苇的干旱胁迫阈值在土壤含水量(1.84 ± 0.17)%和(0.25 ± 0.07)%之间。