苹果三维树冠的净光合速率分布模拟

构建三维树冠光合模型可模拟出叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和光能利用效率(LUE)在树冠内的三维分布。以17年生纺锤形"富士"苹果树(Malus domestica Borkh. cv. ‘Fuji’)为试材,通过实测确定三维树冠内叶片和辐射分布,根据不同部位叶片最大光合速率经验公式模拟叶片P_n 在三维树冠空间内分布,并据2007-2009年测定数据拟合相关模型参数。模拟表明,苹果树冠叶片P_n 和辐射的三维分布相似,在树冠上部P_n 三维分布比较平缓,然后随辐射的减少而迅速降低。高辐射条件下(PAR=1500 μmol·m^-2·s^-1),从树冠上部3 m处降到到1 m,平均相对辐射从71.18%降到8.05%,减少了89%,叶片平均P_n从15.05 μmol·m^-2·s^-1降到1.92 μmol·m^-2·s^-1,减少了87%。单位体积小室内的总净光合速率大小主要取决于叶面积密度,部分取决于P_n。G_s三维分布与P_n相似,而LUE分布与辐射相反,中下部高,上部低。根据光合机理模型、树冠内辐射和叶面积三维分布可模拟出苹果三维树冠内叶片的P_n、G_s和LUE分布,该模型参数少,可方便用于其它果树三维光合模型构建和果树整形修剪研究。     

干旱胁迫下喷施黄腐酸对燕麦光合及其抗氧化酶活性的影响

为了揭示黄腐酸对干旱胁迫下燕麦光合及其抗氧化酶活性的影响机理,该研究选用燕麦品种‘燕科2号’为材料,采用盆栽试验,以正常供水(田间持水量的75%)为对照(CK),设干旱胁迫处理(田间持水量的45%,D0)、D0 + 喷施不同浓度黄腐酸(0、200、400、600、800、1 000 mg/L)处理(D1~D5),测定各处理燕麦干鲜重、光合性能及其抗氧化酶活性。结果表明:(1)与CK相比,干旱胁迫下燕麦幼苗地上部鲜重和干重、叶片光合色素含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)均显著降低,并导致叶片F_v/F_m、qP、ETR和Φ_PSⅡ显著下降,使叶片抗氧化酶 SOD、POD、CAT活性分别显著提高25.68%、19.98%和7.29%。(2)与D0相比,D0 +喷施600 mg/L黄腐酸后,燕麦幼苗地上部鲜重和干重分别显著提高了28.59%和39.13%,叶片叶绿素a、叶绿素a+b、类胡萝卜素和P_n、G_s、T_r及F_v/F_m、Φ_PSⅡ、ETR分别显著增加了25.17%、21.03%、47.37%和74.38%、26.47%、43.34%及6.49%、69.57%、70.71%,C_i和F_o、NPQ分别显著降低了19.52%和13.32%、43.75%。(3)干旱胁迫下喷施不同浓度的黄腐酸均使幼苗叶片中SOD、POD、CAT活性较D0处理显著增加,其中喷施600 mg/L黄腐酸的叶片SOD、POD、CAT活性最高,分别较D0处理显著增加了12.19%、76.57%和55.26%。研究认为,叶面喷施适宜浓度黄腐酸能够显著提高干旱胁迫下燕麦幼苗的光合作用及其抗氧化能力,缓解干旱对燕麦幼苗的伤害,进而促进燕麦幼苗的生长,且以叶面喷施600 mg/L黄腐酸效果最佳。     

蚕豆幼苗光合特性对土荆芥挥发性物质胁迫的响应

以蚕豆(Vicia faba)为受体,采用盆栽试验评价了入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides)挥发油及其两个主要成分α-萜品烯和对伞花素对受体光合特性的影响。结果表明:土荆芥挥发油及其两个主要成分不同程度地影响了蚕豆叶片的特性。挥发油处理显著降低了净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和叶绿素含量,但增加了胞间CO₂浓度(C_i),这种效应表现为剂量和时间双重效应,高剂量挥发油处理的这种效应是不可逆的; 与对照相比,α-萜品烯处理组的P_n、F_v/F_m和ΦPSⅡ降低,C_i、G_s和T_r上升,停止处理后,各参数均趋于对照水平; 整体来看,对伞花素对蚕豆幼苗的光合特性影响不大。上述研究结果说明,土荆芥化感胁迫对受体光合特性的影响是诸多化感物质协同作用的结果,并非由单一组分决定。     

基于叶绿体基因组数据的芸香科属间系统发育初步分析（专题约稿）

该研究在人工控制水分条件下,设置3个干旱胁迫处理,选用3个主栽油菜品种‘陇油10号’、‘陇油2号’、‘青杂5号’幼苗进行盆栽试验,测定干旱胁迫条件下叶片相对含水量、叶绿素含量、光合气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标,考察各指标在干旱胁迫过程中的变化特征,并通过主成分分析(PCA)和隶属函数法评价品种的抗旱性及其主要响应因子,以揭示西北地区油菜幼苗响应干旱胁迫的光合调控机制。结果表明：(1)各品种油菜幼苗的叶片相对含水量(RWC)均随干旱胁迫程度的递增而逐渐降低,最大水分亏缺(WSD)却逐渐上升。(2)各品种油菜幼苗叶片的叶绿素a含量、叶绿素总含量随着干旱胁迫程度的递增而先增加后递减,且同一种幼苗在不同处理间差异显著。(3)各品种油菜幼苗叶片的净光合速率(P_n)、水分利用效率(WUE)、单株生物量、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)均在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著,而其叶片蒸腾速率(T_r)在干旱胁迫下无显著变化。(4)各品种油菜幼苗叶片光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)随着干旱胁迫程度的递增先增加后递减,最大光化学效率(F_v/F_m)和电子传递速率(ETR)在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著。(5)主成分分析结果表明,在油菜幼苗受到干旱胁迫时RWC、C_i、G_s、P_n、WUE、叶绿素总含量、叶绿素a含量和NPQ起主要调控作用;隶属函数法综合评价表明,3个品种油菜幼苗耐旱能力由高到低依次为‘陇油10号’＞‘陇油2号’＞‘青杂5号’。     

遮荫和干旱复合处理对黄藤幼苗个体生长及生理特性的影响

以1年生黄藤(Daemonorops jenkinsiana)实生苗为试验材料,采用盆栽控制试验测定分析遮荫和干旱复合处理下黄藤幼苗的生长状况、叶片光合参数、生物量及生理特征的变化情况,以阐明遮荫和干旱复合处理对其生长和生理的影响规律。结果显示：(1)黄藤的株高、地径和功能叶片数目均随遮荫度上升而增加;植株叶片的生物量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)均随遮荫度上升而呈先上升后下降的趋势。(2)黄藤叶片的可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)随着遮荫度的增加而先增加后下降,丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性则均呈先下降后上升的趋势。(3)中度遮荫时,黄藤的株高、地径、功能叶数目、叶片生物量的积累以及P_n、T_r、WUE、Pro和SP含量均显著升高(P＜0.05),SOD活性和MDA含量则显著降低(P＜0.05)。(4)干旱胁迫导致黄藤的株高、地径、功能叶片数目、叶片生物量积累、P_n、T_r、WUE显著降低,SOD活性、POD活性、MDA含量和Pro含量均显著升高。研究发现,遮荫和干旱复合作用影响黄藤幼苗的生长和发育。黄藤幼苗能通过调整生长策略、光合策略、代谢策略等使植株逐步适应或耐受胁迫,表现出一定的抗旱性和喜阴性;中度遮荫(遮光20%~30%)能够改善黄藤幼苗的生境,并能缓解干旱胁迫对植株造成的伤害,对其生长有利。     

黄土丘陵区沙棘、油松和刺槐光合生理特性及其环境适应性

植物光合生理特性在一定程度上能够体现其对生境的响应情况。通过测定黄土丘陵区安塞国家生态试验站人工纯林和混交林沙棘（Hippophae rhamnoides）、油松（Pinus tabuliformis）和刺槐（Robinia pseudoacacia）在不同水分条件下的光响应曲线,采用5种光响应模型进行拟合分析,以比较3个树种在不同水分条件下适宜的光响应模型及光合生理参数差异,探讨该地区主要造林树种的光合生理生态适应性。结果表明：（1）湿润时期（9月）纯林和混交林中3个树种叶片净光合速率（P_n）均显著高于干旱时期（7月）（P < 0.05）,且7月,纯林沙棘、纯林刺槐和混交林刺槐出现光饱和、光抑制现象。（2）5种模型对各树种叶片光响应过程拟合效果的优劣顺序为：直角双曲线修正模型（MRH）、指数修正模型（MEM）、非直角双曲线模型（NRH）、指数模型（EM）、直角双曲线模型（RH）。（3）与9月相比,7月各树种叶片光合生理参数值（表观量子效率[φ]、光补偿点[LCP]、光饱和点[LSP]、暗呼吸速率[R_d]、最大净光合速率[P_nmax]）相对较低,表明在干旱时期,各树种光能利用减弱,光合能力也受到限制。（4）与纯林相比,混交林沙棘光合生理参数值整体呈上升趋势,表明混交造林有助于提高其光合潜力、对弱光的利用能力及光照生态幅宽度;油松整体呈下降趋势,表明混交种植可能会降低其光合作用能力;刺槐变化无明显规律,其叶片φ和P_nmax值下降,R_d增加,光照生态幅最宽,表明混交种植可能会增强其对强光的适应性,但会降低其对弱光的利用能力及光合潜力。     

光照强度驱动典型阴生植物三七的生理生态响应特征

为探究阴生植物三七(Panax notoginseng)对不同光照强度的生理生态响应特征,研究5种透光率(46.5% LT、21.8% LT、9.70% LT、5.10% LT、2.80% LT)下三七生理、形态和生长等各项指标的变化特征,并对其相关指标进行相关性、可塑性和主成分分析。结果表明:三七在高光(46.5% LT和21.8% LT)和低光(5.10% LT和2.80% LT)条件下各形态特征(株高、茎粗、单株叶面积)、生物量及相对生长速率(RGR)均有所降低;随着光照强度的降低,根生物量比(RMR)、最大净光合速率(P_n-max)、气孔导度(G_s)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)都随之下降,而叶面积比(LAR)、比叶面积(SLA)、茎生物量比(SMR)和叶生物量比(LMR)却呈现升高的趋势。这些变化能够减少三七在高光下的光能捕获及消耗,而低光下的光能捕获和消耗则会得到加强。此外,阴生植物三七的形态特征表型可塑性指数均小于0.5,而光合生理(P_n-max、G_s、LCP、R_d)、LAR和根部生物量的表型可塑性指数则大于0.5,其可塑性较强,且P_n-max、G_s、LCP与RGR的相关系数分别高达0.581、0.558、0.574,这些结果表明光照强度驱动三七的响应特征主要为光合生理特性、LAR和根部生物量的变化。研究还发现三七在10%左右的透光率下生长发育较好。而在低光条件下,三七主要采取保守策略进行缓慢的碳获取和碳消耗,高光条件下则主要采取快速碳获取和碳消耗的冒险策略。研究阐明了三七对不同光照环境的响应策略,为三七的优质高效种植提供理论依据。     

外源硅对自毒作用下黄瓜幼苗生长及光合特性的影响

以‘绿博6号’黄瓜幼苗为试材,采用营养液培法研究不同浓度外源硅(0、0.5、1.0、1.5和2.0 mmol/L)对肉桂酸(cinnamic acid,CA)模拟自毒胁迫(3.0 mmol/L CA)下黄瓜幼苗生长、光合参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明：(1)自毒胁迫显著抑制了黄瓜幼苗的生长、根系形态建成和生物量的积累,显著降低了净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和叶绿素(Chl a、Chl b和Chl t)含量,并显著降低了叶片中PSⅡ的电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学效率［Y_(Ⅱ)］和光化学淬灭系数(qP)。(2)添加适宜浓度外源硅可有效缓解自毒胁迫对黄瓜幼苗生长的影响,并提高其P_n、G_s、T_r和叶绿素含量,在一定程度上维持叶片光合系统的稳定。(3)添加适宜浓度外源硅能使自毒胁迫下黄瓜叶片的F_v/F_m、ETR、Y_(Ⅱ)和qP显著升高,而非光化学淬灭系数(NPQ)则显著下降。研究发现,添加适宜浓度外源硅能提高自毒胁迫下黄瓜幼苗的叶绿素含量、F_v/F_m、ETR、Y_(Ⅱ)和qP,使光合机构趋于稳定,抑制P_n的下降,缓解自毒胁迫对光合系统的损伤,从而增强黄瓜幼苗对自毒胁迫的抗性,并以1.0 mmol/L外源硅处理的效果最佳。     

遮阴和施氮对黄檗幼苗叶片光合特性和碳氮计量特征的影响

选取大田环境下3年生黄檗幼苗,采用人工控制双因素随机区组试验,在不同光照［全光照(S₀)、轻度遮光21.4%(S₁)和重度遮光8.7%(S₂)］和不同氮添加［无添加对照(F₀)、轻度添加(F₁)和重度添加(F₂)］条件下,测定黄檗幼苗叶片的相对叶绿素含量(SPAD值)、气体交换参数及碳氮化学计量特征,探讨黄檗幼苗对遮阴和施氮的响应机制。结果表明：(1)随着遮光程度增强,黄檗幼苗叶片的SPAD值、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、碳氮比(C∶N)和瞬时光合氮利用率(PNUE)均呈现先增后降的趋势,两种遮光条件下SPAD均显著高于全光照环境;黄檗幼苗叶片的净光合速率(P_n)、水分利用率(WUE)和气孔限制值(L_s)逐渐降低;而叶片氮(N)和碳(C)含量均呈先降后升的趋势。(2)随氮添加量增加,黄檗幼苗叶片的P_n、WUE、L_s、N和C含量均呈先增后降趋势,T_r、G_s和PNUE则逐渐下降,而C∶N逐渐增加。(3)黄檗幼苗叶片的P_n在各光氮组合处理间均无显著差异;SPAD含量以S₁F₀、S₂F₀和S₁F₂处理组合显著较高,而以全光照(S₀)处理组合显著最低;T_r和G_s以轻度遮光(S₁)处理组合明显较高,而以S₂F₁、S₀F₂、S₂F₂明显较低;WUE和L_s均以S₀F₂显著最高,S₂F₂处理组合显著最低。黄檗幼苗叶片N和C含量在重度遮光/轻度氮添加(S₂F₁)时具有较大值,而其C∶N和PNUE在轻度遮光/无氮添加(S₁F₀)时具有较大值。(4)隶属函数综合评价认为,黄檗幼苗对光氮复合作用总体属中等耐受型,轻度遮光时不添加氮肥(S₁F₀)和轻度氮添加(S₁F₁)及全光照时轻度氮添加(S₀F₁)为适于幼苗生长的光氮组合。研究发现,光环境是影响黄檗幼苗光合作用和更新的主导因子,但黄檗苗期能耐受一定的遮阴胁迫;光照不受限制时,适当增加氮肥有利于黄檗幼苗生长;光照受限(重度遮光)时,施氮则抑制叶片叶绿素合成,降低了幼苗光能利用率,不利于其生长。     

遮光对连香树幼苗光合特性及其叶片解剖结构的影响

以2年生连香树实生苗为材料,在田间通过黑色遮阳网设置全光照(L₀)及透光率55%(L₁)、25%(L₂)和10%(L₃)4种光环境,研究遮光对连香树幼苗光合作用及叶片解剖结构的影响。结果表明：(1)连香树幼苗叶片P_n在全光和L₁处理下呈非典型的“乁”形变化,未出现“午休”现象,中午14:00出现极值,而在L₂和L₃处理下变化相对缓和,极值出现在中午12:00;叶片G_s呈现与P_n类似的变化趋势,而C_i则呈基本一致的凹形变化。(2)各处理P_n、G_s和T_r的日均值均表现为L₀＞L₁＞L₂＞L₃,而C_i的日均值则呈相反的顺序;P_n与G_s、T_r、气温和光合有效辐射均呈极显著正相关关系(P＜0.01)。(3)全光照连香树幼苗的光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(R_d)均显著高于遮光处理,并维持较高的P_n而未出现明显的光抑制;遮光导致幼苗的LCP、LSP、R_d显著降低,有利于充分利用弱光,以满足低光环境下植株的正常生长。(4)与全光照相比,遮光下连香树叶片气孔密度显著变小,但气孔器长度、气孔器宽度、单个气孔器面积显著增加,气孔器面积百分比减少,影响幼苗细胞内外的水分和气体传递。(5)遮光条件下,连香树叶片明显变薄,表皮细胞厚度减小,栅栏组织(PT)厚度降低,排列变得疏松,海绵组织(ST)厚度增加,PT/ST相应减小。(6)与全光照相比,强度遮光下(L₂和L₃)连香树幼苗生长受阻,苗高(H)和基径(D)明显减小,生物量模型D²H下降;而轻度遮光(L₁)下幼苗H和D、H/D和D₂H均未出现显著变化。研究发现,连香树具有一定的光忍耐性和喜光性,对光照条件的生态幅较宽,轻度遮光影响较小,但强度遮光对连香树幼苗气体交换参数和光合响应特征产生了显著影响,同时影响了叶片的解剖结构和气孔分布特征,从而影响连香树幼苗的生长形态。在育苗生产中,适度遮光有利于降低气温、减小蒸腾,但遮光后田间有效辐射强度应保持在自然光强的55%以上。     

Photosynthesis and Water Use Efficiency of Platycladus Orientalis and Robinia Pseudoacacia Saplings under Steady Soil Water Stress during Different Stages of Their Annual Growth Period

A simulated drought experiment was conducted in a rain-free shed to test the physiological response of Platycladus orientalis and Robinia pseudoacacia saplings to steady soil water stress during different stages. The five soil water treatments were： 100%, 87.84%, 70%, 52.16% and 40% of field capacity. The results showed that the net photosynthetic rate of R. pseudoacacia decreased as soil water potential decreased in the range between -0.041 MPa and -0.292 MPa. The threshold value at which the net photosynthetic rate changed significantly was -0.12 MPa. The relationship between net photosynthetic rate of P. orientalis and soil water potential could be described as a quadratic parabola in the range between -0.041 MPa and -0.648 MPa. Analysis of variance showed significant differences in the net photosynthetic rate of P. orientalis between soil water potentials of -0.061 MPa ~, -0.648 MPa. Average water use efficiency （WUE） increased as soil water potential decreased, but the influence mechanism of soil water stress on leaf WUE and photosynthetic rate for the two species were different evidently.     

北京山区侧柏林坡面土壤水分时空动态及其影响因素

研究基于自然坡面土壤水分高密度观测方法,明确北京山区侧柏林自然坡面土壤水分动态变化特征、时间稳定性及其影响因素,提升对北京山区坡面土壤水分时空动态及其影响因素的认识,为华北土石山区生态恢复对水文水资源影响评估提供依据。研究以北京鹫峰国家森林公园人工侧柏林地坡面（40 m×50 m）为研究对象,用Diviner 2000测量该自然坡面中30个测点,于2014年8月至2016年3月对坡面观测砾石层以上的土壤含水量（SWC）进行了观测。结果表明：观测期间土壤蓄水量（SWS）具有明显的季节变化特征且与降水量的变化趋势基本保持一致;不同土层SWC均处于中等变异,SWC较高时,SWC的变异性较低;研究区的土壤水分在整个观测期间都具有较高的时间稳定性,位于上坡水平阶的2号测点最能代表研究区的平均土壤水分;随着离树距离的增加SWS逐渐增加,春、夏、秋季离树距离0.5 m与1.5 m处SWS差异显著（P<0.05）;水平阶SWS显著大于陡坎（P<0.05）,夏、秋季下坡位土壤SWS显著低于上坡位（P<0.05）,水土保持工程措施对坡面SWC的分布格局有重要的影响。     

换锦花和中国石蒜对干旱胁迫的生理响应

以2种春出叶石蒜属植物中国石蒜和换锦花为材料,通过盆栽控水试验,以适宜水分(最大持水量的75%~80%)为对照,设置干旱胁迫(最大持水量的35%~40%)处理,研究干旱胁迫对其幼苗生理生化指标的影响,以明确2种植物的耐旱特性。结果显示:(1)换锦花和中国石蒜幼苗叶片相对含水量(RWC)和叶绿素a、b含量均随着干旱胁迫时间的延长而降低。(2)换锦花可溶性糖含量和脯氨酸含量均随着干旱时间的延长表现出持续增加的趋势,而中国石蒜则表现出先升高后降低的趋势。(3)换锦花和中国石蒜幼苗叶片TBARS含量和相对电导率总体上呈增大趋势,并在干旱末期达到最大值;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈现出先上升后下降趋势。(4)换锦花和中国石蒜幼苗叶片净光合速率(Pn)、胞内二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)随着干旱胁迫时间延长均有不同程度下降。研究表明,在土壤干旱胁迫条件下,换锦花和中国石蒜幼苗叶片在水分生理、光合特性、渗透调节物质和抗氧化酶活性等方面表现出一定的差异,其中换锦花较中国石蒜表现出较强的耐旱性,且具有明显的优势。     

遮阴和干旱对荩草生理代谢及抗性系统影响的协同作用

引进草种在亚热带边坡草坪上常遭遇遮阴和干旱,造成草坪退化甚至死亡。以具有边坡草坪开发价值的本土植物野生荩草为材料,设置5种遮阴度和4种干旱度交互形成20种协同处理,研究遮阴和干旱对荩草生理代谢及抗性系统影响的协同作用。结果表明,荩草具有极强的耐阴和抗旱潜力,可通过光合策略、代谢策略、抗性策略使植株逐步适应或应对生境胁迫,在重度遮阴或干旱下仍可存活。遮阴或干旱对荩草光合作用、物质代谢、抗氧化酶系统和细胞膜完整性有极显著影响。遮阴和干旱对荩草光合指标、代谢指标、抗性指标和受伤害指标有显著协同作用。Pn主要受遮阴影响,Gs主要受干旱影响,适度遮阴和干旱协同处理可提高荩草光合能力。干旱对荩草物质代谢的影响大于遮阴,氮代谢比糖代谢和呼吸作用受干旱或遮阴的影响更大,适度遮阴和干旱协同作用可改变荩草代谢水平。遮阴、干旱对抗氧化酶活性的影响不同,遮阴和干旱对POD有显著协同作用,对SOD和CAT有极显著协同影响,适度遮阴和干旱协同作用可提高荩草抗氧化酶活性。遮阴、干旱对细胞膜伤害性物质的含量影响不同,遮阴和干旱对SP含量无协同作用,对Pro、H_2O_2和MDA含量有显著协同作用,协同作用增加了荩草细胞膜受伤害的风险。遮阴和干旱对生理代谢及抗性系统影响的协同作用,提高了荩草的抗逆潜力和生态适应能力。     

干旱胁迫下胡杨光合光响应过程模拟与模型比较

以塔里木干旱荒漠区2年生胡杨幼苗为试材,盆栽模拟荒漠生境5种水分梯度,利用Li-6400便携式光合作用系统测定胡杨在干旱胁迫下光合作用的光响应过程,并采用4种光响应模型对其进行拟合与比较,以期优选出适用于干旱荒漠环境的光响应模型,阐明胡杨光合作用对干旱胁迫的响应规律与适应机制。结果表明:胡杨净光合速率(P_n)随干旱胁迫加剧呈下降趋势,同一光强(PAR)下P_n降幅增大。中度干旱胁迫以下(土壤相对含水量,RSWC45%)胡杨在高PAR下仍能维持相对较高P_n,光抑制程度轻;直角双曲线、非直角双曲线和指数模型均可较好地模拟P_n-PAR响应过程,但最大净光合速率(P_(nmax))、光饱和点(LSP)拟合值与实测值差异极显著(P0.01)。中度干旱胁迫以上(RSWC45%)胡杨P_n随PAR升高而显著下降,LSP与P_(nmax)极显著降低,光抑制现象明显;仅直角双曲线修正模型拟合的胡杨光响应过程、光响应参数与实际情况较吻合。4种模型模拟效果顺序:直角双曲线修正模型指数模型非直角双曲线模型直角双曲线模型。4种光响应模型对干旱胁迫具有不同的适应性,直角双曲线修正模型适用于各种水分条件,尤其适用于干旱荒漠生境,其它3种模型适用于水分条件较好的生境。光响应特征参数对干旱胁迫的响应阈值不同。随干旱胁迫加剧,胡杨表观量子效率(AQY)、P_n、LSP与P_(nmax)持续降低,严重干旱胁迫下暗呼吸速率(R_d)、LCP反而明显增大。RSWC45%胡杨仍能保持较高的AQY、P_(nmax)、LSP,RSWC45%其P_(nmax)、LSP显著降低,干旱胁迫显著抑制了胡杨光合进程和光强耐受范围,降低了光合效率,严重干旱胁迫严重影响胡杨苗木的正常生长和光合作用。干旱荒漠环境下,胡杨采取缩窄光照生态幅、降低光能利用率和减少呼吸消耗来积极抵御荒漠干旱逆境伤害的生态对策。因此,从极端干旱荒漠区种群保护与植被恢复角度来看,胡杨林土壤水分应维持在RSWC 50%左右,符合干旱缺水地区植物生长和高效用水的管理原则。     

土壤水分梯度对灰胡杨光合作用与抗逆性的影响

以塔里木盆地珍稀渐危种灰胡杨(Populus pruinosa Schrenk)幼苗为材料,采用盆栽方法研究土壤水分梯度对灰胡杨光合特征及抗逆性的影响。结果表明:(1)灰胡杨净光合速率(P_n)、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和光能利用率均随土壤水分递减而降低,重度干旱比适宜水分依次降低了35.53%、25.32%、48.18%、15.62%和40.92%;而光合午休程度则明显增强,P_n下降主要是由非气孔因素限制造成。轻度干旱能够提高灰胡杨水分利用效率(WUE)3.05%,维持相对较高的P_n和WUE。(2)随土壤水分递降,灰胡杨光照生态幅缩窄,CO_2补偿点升高,RuBP再生受限,光与CO_2利用效率、Rubisco活性和光合效率降低。与适宜水分相比,中度与重度干旱下最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率、光饱和点、羧化效率、光合能力(A_(max))、光呼吸速率、最大羧化效率、最大电子传递速率和磷酸丙糖利用率均显著降低(P0.05),其中P_(nmax)、A_(max)和生化参数分别降低了42.65%、38.26%、57.10%;63.01%、65.88%、73.43%。(3)土壤干旱显著降低了灰胡杨的枝水势和光合色素含量(P0.01),并且改变了光系统反应中心色素的组成比例,膜脂过氧化程度显著增强(P0.01)。灰胡杨主要通过积累大量脯氨酸和可溶性蛋白质参与渗透调节来减轻土壤干旱对光合机构的损伤。重度干旱对灰胡杨叶片光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常生长和光合作用。综上所述,塔里木干旱荒漠区灰胡杨生长适宜的土壤相对含水量为60%—65%符合极端干旱区植被恢复与高效节水的管理原则。     

多效唑和干旱胁迫对毛竹实生苗活力、光合能力及非结构性碳水化合物的影响

以1年生毛竹实生苗为研究对象,研究多效唑对不同水分条件下毛竹实生苗的叶绿素含量、光合参数、非结构性碳水化合物(NSC)含量、碳氮比、根系活力的影响。设置3个水分梯度:W1(75%相对田间持水量,CK)、W2(50%相对田间持水量,中度干旱)和W3(35%相对田间持水量,重度干旱),以及2个多效唑浓度:P1(0mg/L)、P2(40mg/L)。结果表明:随干旱强度增加,P1W1、P1W2、P1W3处理叶色逐渐变淡。与对照P1W1相比,P1W2和P1W3处理下叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素a/b和叶绿素总含量显著下降(P0.05),Pn、Tr、WUE显著下降(P0.05),Ls显著上升(P0.05),毛竹叶片及根系中非结构性碳水化合物(NSC)含量显著上升(P0.05),毛竹根系活力显著下降。多效唑处理后,P2W2和P2W3的叶片色素含量相对于P2W1显著提高,但P2W2与P2W3无显著差异。同时,施加多效唑使Pn显著提高,P2W3较P1W3增加了146.9%。此外,P2W3处理使可溶性糖大量积累,达最大值3.41mg/g;毛竹叶片及根系淀粉含量显著上升,根系活力显著提高。试验揭示了多效唑通过提高干旱水平下毛竹实生苗的根系活力、光合速率,增加光合色素、非结构性碳水化合物含量,并将养分从地上转移到地下部分,进而抵御干旱胁迫带来的伤害。     

干旱和遮荫对马尾松幼苗生长和光合特性的影响

为探究马尾松对干旱和遮荫胁迫的生理响应规律和适应机制,以2年生马尾松幼苗为对象,设置对照(CK)、模拟干旱(DR)、遮荫(LL)以及干旱与遮荫的交互处理(DRLL)4种环境,研究干旱和遮荫对马尾松幼苗的生长和光合生理特性的影响。结果表明:(1)在干旱、遮荫和二者的交互处理下,马尾松幼苗的基径和株高增长量均显著减小,且二者的交互处理加重了干旱和遮荫单一处理下的减小趋势,二者交互作用的影响符合"相互作用理论"。(2)在干旱处理下,针叶长度和比叶面积减小,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和细胞间隙CO₂浓度显著降低,水分利用效率显著增加,光合色素含量基本不变。(3)在遮荫处理下,针叶长度和比叶面积增大,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低,光合色素含量显著增加,水分利用效率和细胞间隙CO₂浓度基本未发生改变。(4)二者的交互处理下,针叶长度、比叶面积减小,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低,且降低程度大于干旱单一处理,光合色素含量显著增加,但其增加程度小于遮荫单一处理。说明干旱和遮荫均能抑制马尾松植株的生长,但其光合生理特性在干旱和遮荫胁迫下分...     

Drought enhances symbiotic dinitrogen fixation and competitive ability of a temperate forest tree

General circulation models project more intense and frequent droughts over the next century, but many questions remain about how terrestrial ecosystems will respond. Of particular importance, is to understand how drought will alter the species composition of regenerating temperate forests wherein symbiotic dinitrogen (N₂)-fixing plants play a critical role. In experimental mesocosms we manipulated soil moisture to study the effect of drought on the physiology, growth and competitive interactions of four co-occurring North American tree species, one of which (Robinia pseudoacacia) is a symbiotic N₂-fixer. We hypothesized that drought would reduce growth by decreasing stomatal conductance, hydraulic conductance and increasing the water use efficiency of species with larger diameter xylem vessel elements (Quercus rubra, R. pseudoacacia) relative to those with smaller elements (Acer rubrum and Liriodendron tulipifera). We further hypothesized that N₂ fixation by R. pseudoacacia would decline with drought, reducing its competitive ability. Under drought, growth declined across all species; but, growth and physiological responses did not correspond to species’ hydraulic architecture. Drought triggered an 80 % increase in nodule biomass and N accrual for R. pseudoacacia, improving its growth relative to other species. These results suggest that drought intensified soil N deficiency and that R. pseudoacacia’s ability to fix N₂ facilitated competition with non-fixing species when both water and N were limiting. Under scenarios of moderate drought, N₂ fixation may alleviate the N constraints resulting from low soil moisture and improve competitive ability of N₂-fixing species, and as a result, supply more new N to the ecosystem.     

控水与补水条件下连续热浪对闽楠光合特性和生长速率的影响

全球变暖背景下,亚热带地区极端气候热浪事件发生频率持续增加。高频热浪及其伴随的高温和干旱复合胁迫将严重影响植物的光合特性,抑制植物的生长,甚至造成死亡。然而,目前亚热带树木光合特性及生长对高频热浪及复合胁迫的响应仍不明确。以亚热带阔叶树种闽楠苗木为研究对象进行了热浪模拟实验,关注了补水和控水处理不同水分环境下连续热浪对闽楠光合特性及生长速率的影响。结果表明,补水处理下闽楠净光合速率(Pn)在单次热浪影响下显著下降了34%,同时水分利用效率显著(WUE)下降,但蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和叶片水汽压亏缺(Leaf_vpd)显著上升(P<0.05)。表明水分充沛的高温环境中闽楠可通过增加蒸腾耗水加速水分蒸散来调节叶片的温度,增强植株光合特性对热浪的抗性。而控水处理下单次热浪处理组Tr和Gs未显著上升,以及Tr与Leaf_vpd在干湿环境下线性拟合的不同斜率,说明水分胁迫会降低叶片降温的效率,加剧热浪对闽楠光合特性的影响。水分和高温的复合胁迫还延长了闽楠光合特性在热浪后的恢复过程,高温胁迫下闽楠Pn在15 d后恢复至未干扰水平,但复合胁迫...