干旱对番茄幼苗光合和某些生理指标的影响

干旱缺水已成为植物光合作用和生长发育主要的限制因素,在干旱胁迫下,作物的生长发育受到影响,依据作物的形态变化进行浇灌属于延后性灌溉,未必能完全补偿对作物生长造成的影响。确定灌溉时间点,既确保植物正常生长不受影响,也可以提高水分利用效率,减少水资源浪费,从而达到节水灌溉的目的。该研究以温室土槽栽培番茄幼苗为材料,设定土壤含水量为30.00%(对照)、21.00%、18.00%、15.00%、12.00%、9.00%,研究了干旱胁迫对番茄叶片光合特性、抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)、碳酸酐酶活性变化的影响,并以此表征番茄幼苗需水信息。结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,叶片水势逐渐降低。超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶等抗氧化酶在番茄幼苗耐受水分胁迫中起到重要的作用;超氧化物歧化酶、过氧化物酶在干旱胁迫条件下反应更迅速,但过氧化氢酶相对于超氧化物歧化酶、过氧化物酶对干旱胁迫的耐受能力更强;干旱胁迫条件下抗氧化酶活性的转折点在15.00%土壤含水量左右;水分胁迫条件下碳酸酐酶参与了对光合作用的调节,并在15.00%土壤含水量时活性升至最高,使得番茄仍能维持较高的光合速率,以维持正常的生理机能;随着干旱胁迫程度的加剧(12.00%土壤含水量),碳酸酐酶活性与净光合速率都迅速下降。综上分析,当土壤含水量低于15.00%并高于12.00%时,对作物进行灌溉最为合适。抗氧化酶及碳酸酐酶活性可为作物最佳灌溉时间点的预测提供科学依据。     

不同土壤水分条件对七叶一枝花光合特性及有效成分皂苷含量的影响

采用盆栽土壤水分胁迫试验方法,分析不同土壤水分含量（5．78％～21．32％）对珍稀濒危药用植物七叶一枝花（Parispolyphylla）光合特性和主要有效成分皂苷积累的影响,以期为人工栽培中水分的管理提供依据。结果表明,随着水分胁迫的加剧,叶绿素含量、最大净光合速率（Amax）和光饱和点（LSP）逐渐下降,而光补偿点（LCP）和暗呼吸速率（Rd）逐渐升高;根茎体内总皂苷含量则随土壤水分含量的降低先增加后降低,当土壤含水量为12．44％时皂苷含量最大（11．95％）。可见水分胁迫不利于七叶一枝花的光合作用,但适度水分胁迫可提高其皂苷含量。因此,人工栽培七叶一枝花时,前期需提供较充足水分以满足其营养生长,后期则可进行适当的水分胁迫,以提高皂苷含量。     

干旱胁迫下尖果沙枣幼苗的根系活力和光合特性

以尖果沙枣1年生实生苗为材料,研究了自然干旱时不同土壤相对含水量对幼苗叶片细胞质膜相对透性、叶片相对含水量、根系活力、光合色素含量和光合参数等指标的影响.结果表明:土壤相对含水量从70%(CK)降到40%时,幼苗根系活力和净光合速率均逐渐上升并达到最大值,分别为1178μg.g-1.h-1和21.9μmol.m-2.s-1;光合色素含量稳步上升;蒸腾速率和水分利用效率均保持稳定;叶片细胞质膜相对透性保持较低水平.土壤相对含水量从40%降到20%时,幼苗叶片相对含水量仍在50%以上,叶片细胞质膜相对透性仍保持较低水平;根系活力和光合色素含量仍较高;但其他光合参数开始缓慢下降.土壤相对含水量从10%降到5%时,幼苗叶片细胞质膜相对透性急剧上升;叶片相对含水量、根系活力、总叶绿素含量、光合参数均极显著下降;而土壤相对含水量为10%时幼苗表现出最高的水分利用效率.尖果沙枣土壤相对含水量最好控制在40%~50%,其1年生实生苗的永久萎蔫系数为4.3%(土壤相对含水量).     

短期干旱对水稻叶水势、光合作用及干物质分配的影响

采用盆栽水分试验,研究了不同生育期短期干旱处理对水稻叶水势、光合作用和干物质分配的影响．结果表明,干旱胁迫后,水稻叶水势低于对照,午后叶水势回升缓慢。凌晨叶水势随土壤含水量的降低而降低,表现为阈值反应。叶片净光合速率与凌晨叶水势密切相关,低于凌晨叶水势临界值,水稻叶片净光合速率急剧下降在水稻抽穗期和灌浆期叶片净光合速率显著下降的凌晨叶水势临界值为-1.04和-1．13MPa,对应的土壤含水量阈值分别为饱和含水量的61.0％和50．9％,土壤水势分别为-0．133和-0．240MPa干旱胁迫下单叶净光合速率的日变化规律表现为：胁迫较轻时,单叶净光合速率在正午附近出现低谷;胁迫严重时,净光合速率全天低于对照,且不及对照的一半。短期干旱后,水稻叶、根、穗的分配指数均降低,茎鞘的分配指数升高。本研究可为水稻节水灌溉管理和水分限制下水稻的生长模拟提供生理基础和理论依据。     

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。     

土壤含水量和光照对沙地柏光合生理指标的影响

试验采用人工控制土壤水分的方法,测定不同土壤含水量条件及有效辐射强度下沙地柏苗木的蒸腾速率、净光合速率、水分利用效率等指标,分析沙地柏在不同土壤含水量和光照条件下影响的光合生理响应特征及其变化规律。土壤含水量(SWC)用称重法测定,将硬塑盆中的土壤水分含量设置为7.5%,10%,12.5%,15%,17.5%,20%等6个不同的处理,每天进行称重,瞬时土壤水分含量用TDR100土壤水分测速仪(上海赛弗生物公司)测定,用Li-6400光合测定仪(美国LI-COR公司)测定沙地柏在不同土壤水分条件下光合生理指标。研究表明沙地柏的蒸腾速率、净光合速率均随着土壤含水量的增加呈先上升后下降的趋势。光合有效辐射在400—2000μmol·m^-2·s^-1范围内,沙地柏的净光合速率、蒸腾速率和水分利用率均呈现最高值。土壤水分含量在18.71%,17.99%和12.44%时,沙地柏的净光合速率、蒸腾速率和水分利用率达到最高值。土壤含水量12.44%—18.71%是沙地柏生长最适宜的土壤水分区间。在实践中利用沙地柏最适宜的土壤水分区间对沙地柏的栽植和生长可以进行...     

高温下干旱和渍水对冬小麦花后旗叶光合特性和物质转运的影响

以蛋白质含量不同的两个冬小麦品种扬麦9号和豫麦34为材料,研究了不同温度和水分条件下小麦花后旗叶光合特性的变化、营养器官花前贮藏干物质和氮素转运特征及其与籽粒产量和品质形成的关系.结果表明,高温及干旱和渍水均明显降低了旗叶光合速率和叶绿素含量（SPAD值）,但高温下干旱和渍水对光合作用的影响加重.小麦营养器官花前贮藏干物质、氮素转运量和转运率在适温下表现为干旱>对照>渍水,高温下则表现为对照>干旱>渍水.适温下花后同化物积累量表现为对照>渍水>干旱,高温下则表现为对照>干旱>渍水.花后氮素积累量在适温和高温下均表现为对照>渍水>干旱.籽粒淀粉含量以适温适宜水分处理最高,高温渍水下最低;蛋白质含量以高温干旱下最高,适温渍水下最低.温度和水分逆境下小麦粒质量和淀粉含量的降低与花后较低的光合能力及干物质积累有关,而蛋白质含量则与花前贮藏氮素的转运量和转运率有关.     

夏玉米叶片水分变化与光合作用和土壤水分的关系

叶片是光合作用的重要器官,其含水量的变化必将影响光合作用,但关于叶片水分变化对光合作用的影响报道较少。以华北夏玉米为研究对象,利用三叶期不同水分梯度的持续干旱模拟试验资料,分析夏玉米叶片水分变化及其与叶片净光合速率和土壤水分的关系。结果表明:夏玉米叶片净光合速率对叶片水分变化的响应显著且呈二次曲线关系,叶片含水量约为70.30%时,叶片净光合速率为零;叶片含水量与土壤相对湿度呈非直角双曲线关系,叶片最大含水量约为85.14%。研究结果可为准确描述叶片水分变化对光合作用的影响及客观辨识夏玉米干旱的发生发展及监测预警提供参考。     

黄连木对干旱胁迫的生理响应

研究了自然干旱条件下黄连木（Pistacia chinensis Bunge）的生理变化。结果表明,随土壤含水量的减少,叶绿素b含量、光合速率、叶片相对含水量与叶水势均下降;叶绿素a和可溶性糖含量、叶绿素a和b的比值及总叶绿素含量呈现上升的趋势;超氧化物歧化酶活性先升后降;丙二醛含量干旱胁迫前期升高,后期变化不明显;净光合速率、气孔导度和蒸腾速率随土壤含水量的减少逐步降低。气孔和可溶性糖含量都是影响黄连木光合速率的关键因子,干旱胁迫前12d光合速率主要受气孔限制,之后为非气孔限制。干旱胁迫前期渗透调节物质以可溶性糖为主,干旱胁迫较重时脯氨酸含量急剧升高,与可溶性糖同时起渗透调节作用。     

植物叶片和角果的碳酸酐酶与光合速率的关系研究

以3种植物为材料,对其叶片、角果的碳酸酐酶活性日变化和相应的净光合速率日变化以及不同叶位的叶片和不同长度角果的CA活性和净光合速率关系进行研究.结果表明,在日变化中,油菜和诸葛菜的CA活性与其净光合速率之间存在显著性正相关,羽衣甘蓝则不明显.但3种植物不同叶位的叶片和不同长度角果的CA活性与净光合速率之间都呈显著正相关,说明无论是植物的营养器官叶片,还是生殖器官角果,CA活性的高低对净光合速率都有较大的影响.     

干旱胁迫下转基因甘薯块根膨大期水分利用效率和生理代谢特征

以转Cu/Zn-SOD和APX基因及其非转基因甘薯进行盆栽试验,在甘薯块根膨大期进行正常供水(田间最大持水量的80%)、中度缺水(田间最大持水量的60%)和重度缺水(田间最大持水量的40%)3种水分处理,分别测定转基因植株和对照植株在薯块膨大期的第20天和第70天的抗氧化酶系统、可溶性糖含量、光合系统之间的差异,以及在不同水分胁迫处理下产量和水分利用效率之间的差异。以此研究外源基因的超表达是否可以提高甘薯的产量及水分利用效率。结果显示:(1)转基因甘薯(TS)的SOD、APX活性以及可溶性糖含量均高于非转基因对照株(NT),但POD活性低于NT;TS和NT植株的APX活性、可溶性糖含量、净光合速率以及蒸腾速率均随干旱胁迫加重呈递减趋势。(2)干旱胁迫70d时,TS和NT植株光合参数均较胁迫20d时降低,且TS和NT间的净光合速率没有明显差异。(3)TS和NT两株系的块根产量在中度胁迫下最高而在重度胁迫下最低,而TS具有较高的块根产量且在重度胁迫下产量降低幅度较小。(4)TS的气孔导度和蒸腾速率显著低于NT,且TS的水分利用效率较NT更高。研究表明,Cu/Zn-SOD和APX基因可以显著增加干旱胁迫下甘薯块根膨大期的SOD、APX活性和可溶性糖含量,提高其水分利用效率,从而减轻干旱胁迫对产量的影响。     

CO2浓度升高对大豆干旱胁迫的缓解效应

CO2浓度升高和干旱带来的气候变化势必对大豆的生长造成影响.目前,CO2浓度升高对干旱胁迫下大豆生理生化的影响研究较少.本试验研究了不同CO2浓度(400、600 pumol ? mol-1)和水分处理下(正常水分:叶片相对含水量为83％-90％;干旱:叶片相对含水量为64％-70％)大豆开花期的光合能力、光合色素积累...     

春小麦对骤旱的响应特征及其阈值分析

与缓慢发展的干旱过程不同,骤旱具有发生速度快,短期内可致害的特点。目前,关于作物骤旱致害的临界阈值及其调控机制尚不清楚。以春小麦为供试作物,通过桶栽试验,模拟研究骤旱过程中小麦受旱致害的过程特征及其控制因素。结果发现,发生骤旱时土壤含水量下降呈先快后慢的变化趋势,叶片水分和叶水势则呈先慢后快的指数变化趋势。叶片光合生理指标对土壤水分的下降存在明显的阈值响应,且不同生理指标的阈值并不完全相同,其中净光合速率与表征叶片光合能力的指标（最大羧化速率）对土壤有效含水量的响应阈值为0.4,气孔导度和蒸腾速率对土壤有效含水量的响应阈值分别为0.5和0.4。而小麦光合生理指标对叶片水分和叶水势的阈值响应并不明显。同时依据各生理指标相关和通径分析结果得出,骤旱发生时引起小麦叶片净光合速率快速降低的主导因子为非气孔因素,而并不是以往作物受旱研究中的气孔因素。本研究结果有望丰富干旱影响认知,并可为科学应对干旱提供依据。     

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。     

Influence of Water Stress on Water Relations, Photosynthetic Parameters and Nitrogen Metabolism of Moth Bean Genotypes

Effects of water stress at pre-flowering stage were studied in three genotypes (RMO-40, Maru moth and CZM-32 E) of moth bean [Vigna aconitifolia (Jacq.) Marechal]. Increasing water stress progressively decreased plant water potential, leaf area, net photosynthetic rate, starch and soluble protein contents and nitrate reductase activity while contents of reducing sugars, total soluble sugar, free amino acids and free proline progressively increased. Significant genotypic differences were observed and genotype CZM-32-E displayed a better drought tolerance than other genotypes.     

土壤干旱对水稻叶片光合速率和碳酸酐酶活性的影响

以适应性广的水稻品种“汕优 6 3”为材料 ,具有较高的光合速率但适应性较差的品系“NAU30 3”为对照 ,比较了不同阶段的叶片光合机构对于干旱处理的适应性。结果表明“汕优 6 3”具有较广泛的适应性 ,在逆境条件下仍能维持较高的光合速率 ,这可能和叶片中碳酸酐酶活性对逆境的响应程度高有关。这种对干旱逆境的适应性反应只在叶片光合功能的可逆衰退阶段发生     

Response of stem sap flow and leaf photosynthesis in <Emphasis Type="Italic">Tamarix chinensis</Emphasis> to soil moisture in the Yellow River Delta,China

Soil moisture is the main limiting factor for vegetation growth at shell ridges in the Yellow River Delta of China. The objective of this study was to explore the soil moisture response of photosynthetic parameters and transpiration in Tamarix chinensis Lour., a dominant species of shell ridges. Leaf photosynthetic light-response parameters and sap flow were measured across a gradient of relative soil water content (RWC), from drought (23%) to waterlogging (92%) conditions. Leaf photosynthetic efficiency and stem sap flow of T. chinensis showed a clear threshold response to soil moisture changes. Leaf net photosynthetic rate, water-use efficiency (WUE), light-saturation point, apparent quantum yield, maximum net photosynthetic rate, and dark respiration rate peaked at moderately high RWC, decreasing towards high and low values of RWC. However, peak or bottom RWC values substantially differed for various parameters. Excessively high or low RWC caused a significant reduction in the leaf photosynthetic capacity and WUE, while the high photosynthetic capacity and high WUE was obtained at RWC of 73%. With increasing waterlogging or drought stress, T. chinensis delayed the starting time for stem sap flow in the early morning and ended sap flow activity earlier during the day time in order to shorten a daily transpiration period and reduce the daily water consumption. The leaf photosynthetic capacity and WUE of T. chinensis were higher under drought stress than under waterlogging stress. Nevertheless, drought stress caused a larger reduction of daily water consumption compared to waterlogging, which was consistent with a higher drought tolerance and a poor tolerance to waterlogging in this species. This species was characterized by the low photosynthetic capacity and low WUE in the range of RWC between 44 and 92%. The RWC of 49–63% was the appropriate range of soil moisture for plant growth and efficient physiological water use of T. chinensis seedlings.     

干旱胁迫及复水对海滨木槿光合作用和生理特性的影响

选择2年生海滨木槿扦插苗为材料,通过自然干旱20 d而后复水(21 d),研究了其在干旱和复水过程中的光合作用和生理特性.结果表明:经过20 d的干旱胁迫,在土壤含水量仅为5.9%的情况下海滨木槿全部成活,干旱胁迫显著降低了海滨木槿的净光合速率,实测值最高仅为1.1μmol·m^-2·s^-1,最大光化学效率为对照的84.3%.可溶性蛋白和抗氧化酶同时积累,稳定细胞渗透势并清除干旱造成的脂膜过氧化物质.复水7d后光合速率升高至对照的57.3%,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性随着丙二醛含量下降而下降,复水21 d后,海滨木槿抗氧化酶、可溶性蛋白和叶片相对含水量均恢复至对照水平,干旱处理总生物量虽显著降低,但根冠比显著提高.海滨木槿具有极强的耐旱能力,是适用于沿海地区景观改良和道路绿化的重要树种.     

施氮量和花后土壤含水量对小麦旗叶衰老及粒重的影响

在防雨池栽培条件下,研究了施氮量和花后土壤含水量对小麦旗叶衰老和粒重的影响.结果表明：各氮肥处理下,小麦旗叶SPAD值、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性和光合速率（P_n）均表现为：花后土壤含水量60%～70%处理>80%～90%处理>40%～50%处理,小麦旗叶丙二醛（MDA）含量表现为：花后土壤含水量40%～50%处理>80%～90%处理>60%～70%处理,表明花后土壤含水量过高或过低均可导致小麦旗叶早衰,影响籽粒灌浆,降低粒重.在花后相同土壤含水量条件下,旗叶SPAD值、可溶性蛋白质含量、SOD活性、CAT活性和P_n均随施氮量的增加而升高,MDA含量随施氮量的增加而降低,表明增施氮肥可以延缓小麦旗叶衰老,但过量施用氮肥则不利于小麦粒重的提高,尤其是在花后土壤缺水的情况下,施用过多氮肥可导致小麦粒重下降.在小麦生产中可以将施用氮肥和控制花后土壤水分含量相结合,延缓小麦植株衰老,提高粒重.     

Contribution of Pre-Anthesis Assimilates and Current Photosynthesis to Grain Yield,and their Relationships to Drought Resistance in Wheat Cultivars Grown Under Different Soil Moisture

We investigated the relative importance of pre-anthesis assimilates stored in plant parts, mainly in the stem, and post-anthesis photosynthesis to drought resistance in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars Hongwangmai (drought resistant) and Haruhikari (drought sensitive) subjected to two soil moisture regimes: irrigated and non-irrigated. In the irrigated treatment, soil moisture was maintained near field capacity throughout the growing season, while in the non-irrigated treatment water was withheld from 81 d after sowing until maturity. Drought stress reduced grain yield of Hongwangmai and Haruhikari by 41 and 60 %, respectively. Remobilization of pre-anthesis assimilates to the grain (remobilization) was reduced by drought in Hongwangmai but increased in Haruhikari. The contribution of pre-anthesis assimilates to the grain decreased under non-irrigated treatment in Hongwangmai. However, under water stress, Hongwangmai maintained a higher net photosynthetic rate in the flag leaf than Haruhikari. These results indicated that maintenance of post-anthesis photosynthetic rate was related to drought resistance in Hongwangmai rather than to remobilization under drought stress.