三峡库区消落带芦苇穗期光合生理特性研究

三峡水库运行时,在库区两岸将形成周期性变化的水陆交错地带即消落区,它是陆地和水生生态系统的交错地带,具有生态脆弱性、生物多样性、水分变化周期性和人类活动的频繁性等特点,它对水、陆生态系统具有重要影响.同时,它也面临着严峻的生态与环境问题.以嘉陵江岸边的常见芦苇Phragmites communis(reed)为研究对象,模拟三峡库区消落带土壤含水量变化特征,设置了T1(淹水超过土壤表而2 cm)、T2(土壤含水量为田间持水量的70%-100%)、T3(土壤含水量为田间持水量的40%-60%)3个不同处理组,用嘉陵江江水灌溉芦苇,研究三峡库区不同消落带带位土壤不同含水量条件下芦苇穗期的光合生理生态响应机理,为消落带植被恢复重建和生态环境保护提供理论依据.实验结果表明:土壤不同含水量显著影响r芦苇穗期的叶片水分含量、表观光量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)和光补偿点(LCP),而最大净光合速率(Amax)和光饱和点(LSP)没有受到显著影响.T1、T2和T3的最大净光合速率Amax值分别为17.63、19.13和20.97 μmol CO2/m2·s.T3的表观光量子效率AQY值为0.055 μmol CO＜＜2＞/μmol hotons,且明显(P＜0.05)高于T1(0.042 μmol CO2/μmol Photons)和T2(0.046 μmol CO2/μmol Photons).这表明T3条件下芦苇的光能转化率高,光合能力强,并且T3的水分利用效率(WUE)和光量子利用效率(QVg)最高,自由水/束缚水比值最小,说明芦苇具有较强的抗干旱的能力.光补偿点LCP中T2的值为35.43 μmol/m2·s,该值明显地(P＜0.05)高于T1(14.55 μmol/m2·s)和T3(12.79 μmol/m2·s).T1、T2和T3的光饱和点LSP分别为912.5、803.89和897.22 μmol/m2·s,表明T1条件下芦苇对光的利用范围较宽,并且T1的Ci值最大,光合作用的源物质多,Rd值最小,暗呼吸所消耗的底物少.与其他耐水淹植物相比,T1条件下芦苇具有较高的Amax(17.63 μmol/m2·s),说明芦苇具有较强的耐水淹能力.因此,研究表明芦苇不仅具有耐水湿的特点,还具有耐旱性,芦苇可以作为三峡库区消落带植被恢复重建和生态环境保护的禾本科先锋物种.     

香附子光合生理对三峡库区消落带陆生环境的响应

植物在消落带水淹结束后的陆生环境中能否合成和储存足够的碳水化合物,对其在消落带长期定居、存活和扩散具有重要影响。香附子是能够适应三峡库区消落带生境的少数多年生草本植物之一。该试验通过对消落带水淹结束后生长在深水(22~27m)、浅水(2~7m)和未淹区段香附子光合生理的定期观测,研究其在陆生环境下的光合生理变化及其形成机制。结果表明:(1)生长在深水区段香附子的净光合速率(P_n)显著高于浅水区段与未淹区段。(2)随着香附子在陆生环境中生活时间的延长,其P_n、气孔导度、表观水分利用效率、表观光能利用效率、表观CO_2利用效率增加。(3)与未淹区段相比,浅水淹没区段香附子的光饱和点显著升高,而光补偿点显著降低。研究发现,淹水胁迫后积极的自我调节能力和光合补偿机制是香附子能够适生于三峡库区消落带的重要原因。     

三峡库区消落带土壤水分变化条件下池杉幼苗光合生理响应的模拟研究

三峡水库为了长期保持绝大部分有效库容, 采取/ 冬蓄夏排0的水库运行方式。在每年汛期(6-9 月), 将库区水位降至 145m; 而在汛期后, 将库区水位升至 175m。这种水库调度方式, 使得水位落差达 30m, 由此形成的消落带长度在2000km 以上, 面积达 298km2 1。三峡库区因水位周期性常年变化, 使得消落带土壤含水量呈现出一年中从干旱状态到全水淹状态的一系列梯度性变化, 由此引起对消落带植被体系的建设和保护难度加大。消落带土壤含水量的这种梯度性变化 势必 影响 到适 生造 林 树种 池杉 ( Taxodium ascendensBrongn.) 的生长发育及其生理生态学特性, 尤其是该树种的光合特性。国内外对池杉树种已经开展了一些研究, 主要集中在生物学特性2、 生长量和产量 3、 造林密度 4、 木材物理学性质5等方面, 但缺乏从生理生态学角度对池杉树种更深层次生命机理的认识。对于不同土壤水分条件特别是三峡库区消落带土壤水分变化条件下池杉树种的光合生理生态学特性却鲜有报道。       

模拟三峡库区消落带土壤水分变化对落羽杉幼苗光合特性的影响

为三峡库区消落带植被恢复建设进行适生树种优选,本研究模拟三峡库区消落带土壤水分变化特征设置了常规生长水分条件、轻度干旱水分胁迫、土壤水饱和以及水淹4个不同处理组,研究落羽杉当年实生幼苗光合特性以及生理生态适应机理。研究结果表明,不同水分处理均显著影响落羽杉幼苗光合色素、叶片气体交换以及资源利用效率。其中,水淹处理组光合色素含量一直处于最低,受到的影响最大且最为明显;与轻度干旱组和水饱和处理组在干重条件下的光合色素含量和对照组并无显著差异形成鲜明对比。各组叶绿素a与b比值介于2.043~2.691之间,叶绿素与类葫萝卜素含量比则介于3.079~4.514之间。在轻度干旱水分胁迫环境下,落羽杉幼苗表现出较低的光能利用效率、CO2利用效率和净光合速率,其净光合速率比正常下降24.9%;相反在土壤饱和水与水淹环境下,其光能利用效率、CO2利用效率和净光合速率并未受到显著影响,仍保持与正常生长条件下一致的水平。在整个实验期,落羽杉幼苗各组的水分利用效率均随时间延长而持续增加,以水淹组增幅最小,常规生长组最大。研究证实落羽杉树种具有喜水和耐水淹生理学特性,完全可以考虑将落羽杉树种列为三峡库区消落带防护林体系建设树种之一,但应避免将其置于干旱环境之中。     

三峡库区消落带不同水淹强度下池杉与落羽杉的光合生理特性

为探究三峡库区消落带原位人工种植的池杉(Taxodium ascendens)和落羽杉(Taxodium distichum)在该特殊生境下的适应机制,设置了浅淹(SS,海拔175m,对照)、中度水淹(MS,海拔170m)和深度水淹(DS,海拔165m)3个水淹处理组,测定了两树种在连续4个周期性水淹处理后的光合响应过程,并采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型进行拟合,比较各模型拟合结果差异并选出最优模型,通过最优模型来分析水淹后落干期两树种的光合生理变化。结果表明:(1)不同模型间的光响应曲线拟合结果存在差异(P0.05)。综合分析可知,4种模型中,指数模型是拟合两树种光响应曲线的最优模型,更符合植物的生理学意义。(2)两树种的光响应曲线有相似的变化规律,光合速率(P_n)的表现均为DS组MS组SS组。(3)中度水淹和深度水淹两树种的最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(α)、光饱和点(LSP)均高于浅淹,而光补偿点(LCP)则显著降低。以上结果说明落干生长期两树种对强光和弱光的利用能力增强,水淹对两树种的光合潜力有一定的促进作用,这可能与其遭受水淹胁迫后的自我调节能力和光合补偿机制有关。由此表明,当生境发生不良变化时,植物的适应性变化往往表现为沿着有利于光合作用最大化的方向发展。     

遮荫对濒危植物甜菜树光合生理和叶绿素荧光特性的影响

以西南特有濒危植物甜菜树为材料,研究了不同遮荫处理(全光照、50％遮荫、65％遮荫和80％遮荫)对甜菜树叶片光合特性、叶绿素荧光和气孔特征的影响,为甜菜树种质资源保育和开发利用提供科学依据。结果表明：50％遮荫处理显著提高了甜菜树叶片净光合速率,80％遮荫处理则起抑制作用;50％遮荫和65％遮荫处理提高甜菜树叶蒸腾速率,有利于光合作用的进行;80％遮荫处理下胞间 CO 2浓度提高,抑制了甜菜树叶蒸腾作用和光合作用;50％遮荫和65％遮荫处理下净光合速率提高,说明甜菜树对遮荫有一定的适应性;叶绿素荧光方面,80％遮荫处理导致叶片 PSⅡ最大光化学效率(F v/F m )和实际光化学效率(ФPSⅡ)下降。甜菜树叶片光合特性与气孔结构关系密切,遮荫降低甜菜树叶片气孔密度。     

硫对烟草叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响

通过液培试验,测定了不同硫营养水平(0～32 mmol/L)下烟草叶片的叶绿素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数.结果表明,随着硫浓度的升高,烟草叶片的Chl.a、Chl.b、总Chl的含量和Chl.a/b逐渐增加;类胡萝卜素呈先下降后升高的趋势;烟草叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)下降显著,气孔限制值(Ls)明显升高,这表明高硫对烟草叶片的气体交换参数影响较大.随着硫浓度的升高,烟草叶片光合有效量子产量(EQY)、光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)都表现为先升高后降低,一般是4 mmol/L和8 mmol/L处理相对较高,浓度超过8 mmol/L以后,以上参数显著下降.非光化学淬灭(NPQ) 0,16 mmol/L和32 mmol/L处理表现相对较高,2、4、8 mmol/L处理的相对较低,2～8 mmol/L浓度的处理最适宜烟草的生长,高硫或低硫都会导致烟草EQY、ETR、qP降低和NPQ的升高.