大田玉米、高粱、芝麻、豇豆叶片水势、蒸腾速率、气孔阻力对环境因素的反应

本文研究了田间生长的玉米、高梁、芝麻、豇豆在不同土壤供水条件下,叶水势、气孔阻力、蒸腾速率日变化及其与环境因素的关系。结果表明,四种作物气孔开闭与光强密切相关:夜间气孔关闭,rs高;白天气孔开放,rs低。ψ_(WL)、TR与环境因素(气温、RH、ψ_(WV)、光强等)密切相关,它们之间的相关系数(在0.05和0.01水平)显著。四种作物ψ_(WL)日节奏为“正弦曲线”状,13:00—15:00小时ψ_(WL)最低,黎明前最高。中午ψ_(WV)和土壤含水量愈低。ψ_(ML)愈低。四种作物TR在早晨逐斩增高,13:00—15:00小时最强;傍晚前又降低;夜间TR最低。干旱植株ψ_(WL)、TR低于灌水植株,而rs高于灌水植株。     

玉米叶片生长部位渗透调节和生长的生物物理参数变化

玉米叶片生长部位随着水分胁迫加剧ψ_w降低、LER减慢。LER从最大到零,快速干旱处理的ψw从-0.55降至-0.85 MPa;缓慢干旱处理ψ_w从-0.88降至-1.13 MPa。在任何一种LER下,缓慢干旱处理的ψ_s比快速干旱处理更低,生长停止时,前者为-1.57 MPa,而后者为-1.30MPa。缓慢干旱叶片尽管在更低ψ_w下,仍能维持一定膨压,保持一定的生长速率。经历长时间水分胁迫会改变细胞延伸生长的生物物理参数,增大临界膨压(0.08～0.09 MPa)。这是水分胁迫植株,在一定ψ_p下生长速率减慢的原因。     

土壤水分和磷营养对小麦根系生长生理特性的影响

采用小偃６号小麦品种,在模拟田间原状土容重的条件下土培,研究了土壤水分和磷营养对小麦根系生长生理特性的效应。结果表明：在土壤相对含水量为４０％─７０％范围内,土壤水分亏缺,小麦根系生长受到限制,根系比表面积（ＲＡ）、根呼吸速率（Ｒｐ）、根水势（Ｒψｗ）和叶片蒸腾强度（ＥＩ）明显降低,根系干物重（ＲＤＷ）减少;轻度干旱有利于根系的延伸生长;在土壤干旱条件下,磷营养可以提高根系ＲＡ,降低根系Ｒｐ,提高Ｒψｗ、增加叶面ＥＩ,促进根系延伸生长,扩大小麦根系对土壤深层水分的吸收和利用,进而促进地下部生长,提高ＲＤＷ。磷除作为一种营养物质促进作物根系生长发育外,在水分胁迫条件下,磷营养可明显改善植株体内的水分关系,增强对干旱缺水环境的适应能力,提高作物抗旱性。促进根系生长,提高水分利用的有效方法是根据土壤水分状况调节磷的用量。     

C_4植物玉米叶片光合效率的日变化

在没有水分、温度和营养等环境胁迫的田间条件下,晴天C_4植物玉米叶片光合效率的日变化方式明显地不同于许多C_3植物,即中午光合效率不降低,而是略有提高。日间玉米叶片的光合效率大体上随着光量子通量密度的变化而变化。从上午8时至下午14时用纱布遮荫6h,叶片的光合效率下降。用强光预照光可以提高在温度、水分和CO_2浓度恒定条件下离体叶片的光合效率。另外,即使在全日光强下玉米叶片的净光合速率也不饱和。这些表明,晴天中午玉米叶片光合效率的提高依赖于强光。用强光预照光引起玉米叶片叶绿素荧光参数F_v/F_m的轻微下降,表明强光引起的光合效率提高不是由于光系统Ⅱ光化学效率的改善。     

低温对玉米、高粱和白菜幼苗生长的伤害与ATPase同工酶变化的关系

玉米、高粱在１—４℃低温下处理３周时,幼苗组织内ＡＴＰａｓｅ同工酶减少,白菜幼苗中未发现ＡＴＰａｓｅ同工酶变化。低温下处理３周,玉米、高粱幼苗生长完全受抑;低温对白菜幼苗生长不敏感。表明白菜的耐寒性强于玉米、高粱。低温对植物幼苗生长的伤害与幼苗组织内ＡＴＰａｓｅ同工酶的变化呈一定的相关性。     

气候变化背景下东北三省主要粮食作物产量潜力及资源利用效率比较

以东北地区喜温作物和喜凉作物的潜在种植区为研究区域,基于研究区域内65个气象台站1961—2010年地面气象观测数据,结合作物生育期资料,应用作物产量潜力逐级订正法,分析不同作物各级产量潜力时空分布特征,明确作物各级产量潜力受气候资源限制程度,比较气候资源利用效率差异.结果表明： 1961—2010年,东北三省6种作物（玉米、水稻、春小麦、高粱、谷子和大豆）的光温产量潜力呈明显的西高东低的空间分布特征,作物气候产量潜力除春小麦外其他作物均呈现南高北低的空间分布规律.6种作物受温度限制的产量潜力损失率呈东高西低的空间分布特征,大豆受温度限制引起的产量潜力损失率最高,平均为51%,其他作物为33%～41%;因降水制约引起的潜力损失率分布有明显的区域性差异,在松嫩平原和长白山区各有一个高值区,春小麦因降水亏缺引起的产量潜力损失率最高,平均为50%,其他4种雨养作物集中在8%～10%.东北三省各作物生长季内光能利用效率在0.9%～2.7%,其中玉米>高粱>水稻>谷子>春小麦>大豆;雨养条件下,玉米、高粱、春小麦、谷子和大豆各作物的降水利用效率在8～35 kg·hm^-2·mm^-1,其中玉米>高粱>春小麦>谷子>大豆.在光能利用效率和降水利用效率均较低的长白山区和小兴安岭南部地区,可采取合理密植、选择适宜品种、适时施肥、蓄水保墒耕作以及优化作物布局等措施提高资源利用效率.     

灌溉条件下藏北紫花针茅光合特性及其对温度和CO2浓度的短期响应

利用LI-6400便携式光合作用测定仪, 测定不同灌溉措施下紫花针茅(Stipa purpurea)的光合特性对CO₂浓度和温度的响应, 探讨了土壤水分、温度和CO₂浓度升高对藏北高寒草地紫花针茅光合作用的影响。结果表明: 1)紫花针茅各项光合特性参数对CO₂浓度、温度和土壤水分的变化响应显著, 并表现出明显的交互作用; 2) CO₂浓度升高促进光合速率, 但CO₂浓度过高时光合速率反而下降; 温度升高抑制光合速率, 土壤水分增加对高温条件下的光合作用具有补偿作用; 土壤水分增加促进紫花针茅光合速率的升高; 3)随着CO₂浓度的升高, 胞间CO₂浓度逐渐增大, 蒸腾速率降低, 水分利用效率升高, 气孔导度逐渐减小, 且温度升高加剧气孔导度下降的程度。各光合参数在不同温度水平和土壤水分下表现不同: 气孔导度在20 ℃时达到最大值, 且土壤水分增加利于气孔导度的增大; 温度上升抑制了胞间CO₂浓度, 且在土壤水分充足的条件下更显著; 蒸腾速率随着温度的上升而加快, 蒸腾速率与土壤水分的正相关关系明显; 叶片饱和水汽压亏缺与温度成正比, 充足的土壤水分会适当降低饱和水汽压亏缺; 水分利用效率随着温度上升和土壤水分增多而减小。不同土壤水分条件下光合参数对温度的响应结果表明, 土壤水分的增加对较高温度下光合及其生理参数与温度的关系具有一定的补偿作用。     

漓江上游毛竹生理生态特征对不同土壤水分的响应

漓江上游毛竹林面积大,是我国毛竹最南端产区。该研究针对当地季节性干旱问题,通过模拟降水使土壤水分变化,共设立了5个毛竹水分处理小区(CK.对照;A.无降水+覆膜;B.降水5 mm+覆膜;C.降水10mm+覆膜;D.降水20 mm+覆膜),并与HM(木荷Schima superba)(自然状态)进行对比。结果表明:土壤水分变化影响了毛竹叶片水势和叶绿素的变化,叶片白天水势下降,傍晚均可恢复到凌晨水势。C处理的毛竹午间水势下降值最小,叶绿素含量也最高。本研究区位于最南端产区,毛竹的光合生产力也属偏低水平。适当的土壤水分亏缺,毛竹表现出相对的高净光合速率(P_(n))、高蒸腾速率(Tr)、低水分利用效率(WUE)的特点;过多或过少土壤水分,则为低P_(n)和Tr,但高WUE。毛竹叶片的P_(n)与气孔导度Gs呈极显著的正相关关系,说明毛竹的光合速率受气孔调节明显;Tr与午时叶水势呈负相关(符合二项式函数)关系,土壤水分问题造成的叶片水分不足同时也影响了毛竹的Tr。水分亏缺,P_(n)主要由气孔调节,但水分过多导致P_(n)的下降应该是由气孔导度的下降和叶肉细胞光合能力的下降共同作用的结果。水分过少或过多均对毛竹生理生态过程产生负效应。相对于木荷,毛竹的P_(n)较高,但同时也消耗更多的水分。     

美国海滨桤木和薄叶桤木水分生理特性的比较

采取盆栽、人工控水的方式, 研究并比较了美国本土海滨桤木(Alnus maritima)和薄叶桤木(A. incana)的气孔导度(G_s)、叶片水势(ψ_leaf)以及渗透调节能力对土壤水分条件的响应, 以探讨引起两种桤木生态分布差异巨大的生理生态原因。结果表明: 1)正常水分条件下, 海滨桤木的G_s低于薄叶桤木, 其与大气温度、相对湿度和水蒸气亏缺等气象因子的相关性低于薄叶桤木; 干旱胁迫下, 海滨桤木的G_s对其自身ψ_leaf下降信号的敏感度低于薄叶桤木; 复水后, 其G_s恢复更为缓慢。2)正常水分条件下, 海滨桤木的ψ_leaf高于薄叶桤木, 且引起气孔关闭的ψ_leaf临界值较高; 干旱胁迫下, 海滨桤木的ψ_leaf下降幅度高于薄叶桤木。3)正常水分条件下, 海滨桤木和薄叶桤木的渗透调节能力无显著差异; 干旱胁迫下, 尽管两种桤木均表现出饱和状态渗透势(ψ_s^sat)下降、膨压与水势关系的最大变化率降低、初始失膨点渗透势(ψ_s^tlp)增加、细胞渗透调节能力范围(ψ_s^sat-ψ_s^tlp, Dψ_s)减小的趋势, 但与薄叶桤木相比, 海滨桤木的ψ_s^tlp较高, Dψ_s较小。从以上生理生态指标可以看出, 较高的叶片水势、较低的气孔调节能力、干旱下较低的渗透调节能力是造成海滨桤木分布范围狭小的重要原因。     

C3和C4植物叶片对光氧化响应的日变化

田间生长的C3植物花生和C4植物玉米分别于晴天上午9：00、中午12：00、下午15：00取样。中午12：00花生叶片的Fv／Fm较早上9：见下降16％,出现了光抑制现象,玉米叶片的Fv／Fm则未下降。不同时间取样的花生和玉米叶片经甲基紫精（MV） 强光的人为光氧化处理,叶绿素和类胡萝卜素出现不同程度的氧化降解,中午12：00降解幅度最大,15时降幅最小。植物叶片的抗氧化能力与其SOD活性相关,而与PEPCase的活性没有明显的相关性。光氧化处理后,花生和玉米的叶绿素荧光参数FV／Fm、qp、pSII都下降,花生在12：00的降幅最小,玉米的降幅最大。光氧化引起花生的qN和热耗散系数（KD）上升,玉米则都下降．结果显示C3植物花生和C4植物玉米对光氧化的响应可能存在不同的机制。     

不同干旱土壤条件下杨树的耗水规律及水分利用效率研究

 在适宜土壤水分（70%θf）,中度干旱（55%θf）和严重干旱（40%θf）3种土壤水分条件下研究杨树（Populus simonii）的耗水特性和水分利用特征。结果表明,随着土壤含水量的下降,杨树叶水势、相对含水量(RWC)、生长速率、光合速率及单叶水分利用效率（WUE）显著下降;在适宜水分和中度干旱条件下,杨树的快速生长和干物质迅速积累时期主要集中在5～6月,严重干旱下快速生长时期和干物质积累主要集中在5月;杨树总耗水量和总生物量的大小顺序为：适宜水分＞中度干旱＞严重干旱;WUE则表现出中度干旱下最高,严重干旱下最低;杨树在适宜水分下的日、旬、月耗水量明显高于中度干旱和严重干旱处理;杨树在适宜水分、中度干旱和严重干旱条件下的最高耗水月分别在6～7月,最高旬耗水量分别在7月中旬、上旬和6下旬;在中度水分亏缺和严重水分亏缺下的最高耗水日出现的时间比适宜水分下的最高耗水日提前1～2个月以上。一天中的最大耗水高峰随着杨树生育期和土壤含水量的不同而有明显差异。研究结果表明,杨树不具备耐旱植物的特征,因此在黄土高原缺水地区不适宜大面积栽植,只能用于水分条件较好的立地条件下造林。     

土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应

 本文根据不同大气环境温度和土壤温度及不同土壤含水率处理条件下的玉米、向日葵、台湾相思(Acacia confusa)、银合欢(Leucaena glauca)的试验资料，分析了土壤水分和温度以及土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应。台湾相思和银合欢的试验结果表明，在一定的土壤水分范围内，高温(白天/夜晚的温度为40／30℃)环境中的根系水分传导大于低温(30/25℃)环境中的，但当根系水分胁迫十分严重(台湾相思根系水势小于-1.5MPa，银合欢根系水势小于-2.0MPa)时，30/25℃环境的根系水分传导反而大于40／30℃环境的；玉米、向日葵的试验结果表明，在一定土壤温度范围内，根系水分传导随土壤温度增加而增加，其增加的幅度与生育阶段有关；在向日葵生育期土壤温度高于35℃、玉米生育期高于30℃时，其根系水分传导随温度增加而降低。通过植物根区土壤逐渐干旱和干旱复水后的试验，其结果表明复水后根系水分传导上升较快，银合欢复水1.5d、向日葵复水3d后测得的根系水分传导即可达到受旱前的水平，其后的水分传导还略高于一直充分供水处理的，表明根系经受一定程度的干旱锻炼后，对其水分传导具有明显的补偿效应。在干旱和复水过程中根系水分传导与根水势的变化规律相一致。     

几种作物的生理指标对土壤水分变动的阈值反应

 在生长盛期,谷子、高梁、冬小麦的气孔导度、叶水势和光合速率在一定土壤含水量范围内并不随着土壤含水量的降低而发生明显变化,只有当土壤含水量低于一定程度时,才随着土壤湿度的降低而减少,表现为对土壤水分有明显的阈值反应。不同作物此阈值下限存在差异,高粱在大于田间持水量42％～45％的根层土壤湿度条件下,气孔阻力和叶水势基本维持恒定;谷子的这个指标在50％左右,冬小麦在60％左右。而夏玉米在所试土壤湿度范围内(20％～30％土壤体积含水量),气孔阻力和叶水势基本维持不变,而光合作用随着土壤含水量的增高而出现增加趋势。表明在这4种作物中,只有玉米需要充足的水分供应才能维持其良好的生长发育,而高粱具有比其它3种作物更强的适应土壤水分变动能力,从而比其它作物更抗旱和耐旱。     

干旱对苗木萌芽期水分状况、ABA含量及萌芽特性的影响

 采用4种常见造林树种沙棘（Hippophae rhamnoides L.）、油松（Pinus tabulaeformis）、刺槐（Robinia pseudoacacia L.）和杨树(Populus simonii),研究水分胁迫下苗木移栽后萌芽过程中体内水分状况与ABA累积关系,探讨干旱使苗木致死的生理学机制。结果表明,土壤干旱导致苗木组织含水量、芽体生长速率、萌芽率及成活率显著下降;各树种在萌芽过程中其芽体和韧皮部中的脱落酸（ABA）含量随土壤干旱程度的加重而升高,并与苗体组织含水量、萌芽率及成活率呈显著负相关;抗旱性强的沙棘和油松芽体和韧皮组织中ABA绝对含量比杨树和刺槐高5～10倍左右;经统计分析发现,4种苗木的萌芽速度、萌芽率以及移栽成活率均与韧皮部的组织含水量显著相关。     

水分胁迫下白杨派双交无性系主要生理过程研究

以白杨双杂交杂种新无性系为主要试验材料,在４种水分胁迫条件下对各无性系生理和生长指标进行分析,结果表明,土壤干旱胁迫对无性系净光合速率,蒸腾速度,气孔导度,叶温与气温差,细胞间ＣＯ２浓度等生理指标均产生显著影响。不同指标对水分胁迫的敏感性不同,无性系间在各项生理指标值及随水分胁迫发展而下降幅度均存在着显著差异。     

灌溉施肥深度对玉米同化物分配和水分利用效率的影响

 以夏玉米（Zea mays L.）（陕单9号）为供试材料,采用置于遮雨棚下的模拟土柱的方法,进行了不同灌溉施肥深度对夏玉米生长发育、地上与地下部分同化物分配、产量及水分利用效率的影响的试验研究。灌溉施肥深度分4个处理：表面灌施;20 cm 深度灌水施肥;30 cm 深度灌水施肥和40 cm深度灌水施肥。后3个处理为土表下灌施处理。4个重复。试验结果表明：土表下灌施抑制了玉米生育早期的地上部分生长,使根系向土壤中下层的分布加强,从而保证了作物中后期对水分养分的吸收利用,提高了水分利用效率。在本试验条件下,玉     

烤烟旺长期气孔和非气孔限制对水分胁迫的反应

烤烟NC89、LJ851、LJ911在旺长期生长迅速,耗水量大。烟株生长的最适宜土壤相对含水量应保持在75%~85%,此土壤水分条件下的中午光合速率的下降是气孔限制所致。当土壤相对含水量低于75%,光合非气孔限制因素开始出现。当土壤相对含水量低于65%时,非气孔限制逐渐成为光合下降主导因子,并可能导致光合器官受到损伤。     

试管苗木薯的光合作用及水分关系特性

引进种试管苗木薯188比本地栽培种面包木薯具有相对高的光合速率、光合产物输出率、光合色素含量、叶片气孔传导性、良好的水分关系参数和较低的乙醇酸氢化酶活性。表明引进种试管苗比本地栽培种对干旱逆境的适应性强,生产性能高。     

胡杨不同叶形光合特性、水分利用效率及其对加富CO2的响应

 胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶形多变化,大致归纳为杨树叶（卵圆形叶）和柳树叶（披针形叶）两大类。在内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区,选择成年树同时具有卵圆形叶和披针形叶的标准株,将枝条拉至同一高度,通过活体测定,比较了其光合特征、水分利用效率及对CO2加富的响应。结果表明：在目前大气CO2浓度下,当光强为1 000 μmol·m－2·s－1时,卵圆形叶（成年树主要叶片）（A）和披针形叶（成年树下部萌条叶片）(B)的净光合速率（Pn）分别为16.40 μmol CO2·m－2·s－1和9.38 μmol CO2·m－2·s－1;水分利用效率（WUE）分别为1.52 mmol CO2·mol－1 H2O和1.18 mmol CO2·mol－1 H2O;A的光饱和点和补偿点分别为1 600 μmol·m－2·s－1和79 μmol·m－2·s－1,B的相对应值则为1 500 μmol·m m－2·s－1和168 μmol·m－2·s－1。当CO2浓度加富到450 μmol·mol－1时,A的光饱和点升高了150 μmol·m－2·s－1,光补偿点降低了36 μmol·m－2·s－1;而B的光饱和点降低了272 μmol·m－2·s－1,光补偿点则升高了32 μmol·m－2·s－1。这表明,柳树叶的光合效率较低,以维持生长为主;随着树体长大,柳树叶难以维系其生长,出现杨树叶,杨树叶更能耐大气干旱,光合效率高,通过积累光合产物,使胡杨在极端逆境下得以生存并能达到较高的生长量,这就是胡杨从幼苗到成年树叶形变化的原因。随着CO2加富,两种叶片表现出截然相反的响应,柳树叶的光合时间缩短,光能利用率减小;而杨树叶的光合时间延长,光能利用率提高。如果地下水位下降,近地层空气变干燥,或随着大气CO2浓度升高,气候变暖,柳树叶可能会逐渐减少以至消失。     

土壤水分亏缺对陆地棉花铃期叶片光化学活性和激发能耗散的影响

 为了探讨水分亏缺对叶片光合机构光化学量子效率和非辐射热耗散的影响,在新疆气候生态条件下,采用膜下滴灌技术精确地控制滴水量,实 现不同程度的土壤水分亏缺,系统测定了不同水分条件下陆地棉（Gossypium hirsutum）叶片叶绿素荧光参数、叶片接受光量子通量密度 （Photon flux density, PFD）、叶片温度（Leaf temperature, T_leaf）以及叶片水势和叶绿素含量的变化。研究表明：轻度水分亏缺（田间 持水量的 55%～60%）叶片接受的PFD与对照（田间持水量的70%～ 75%）无差异,T_leaf略高于对照;中度水分亏缺（田间持水量的40%～45%） 在12∶00 (北京时间,下同)以前叶片接受的PFD和对照无差异,随后显著低于对照,T_leaf在整个日变化中均高于对照。 不同水分处理对 黎明 前叶片PSⅡ最大光化学效率（The maximum photochemical efficiency of PSⅡ, F_v/F_m）没有影响。轻度水分亏缺叶片的实际光化学效率（PS Ⅱ photochemical efficiency,φPSⅡ）、表观电子传递速率（ Electron transport rate, ETR）和光化学猝灭系数（Photochemical quenching,q_p）的日变化与对照基本一致,非光化学猝灭系数（Non-photochemical quenching, NPQ）在12∶00以前和14∶00以后显著低于对 照,在12∶00～14∶00和对照无差异。中度水分亏缺叶片的φPSⅡ、ETR和qp在12∶00才显著降低,此后由于叶片出现暂时萎焉、下垂,所接受 的PFD减弱,叶绿素荧光参数缓慢恢复,且高于对照;NPQ在12∶00 以前显著高于对照,14∶00略高于对照,此后低于对照。水分亏缺导致中午 叶片水势和叶绿素a、叶绿素b含量降低,但叶绿素a/b比值升高。因此,在田间条件下,陆地棉可通过叶片萎焉下垂运动和叶绿素含量的变化调 节叶片对光能的捕获,以及通过光合电子传递、热耗散水平的变化来适应水分亏缺的逆境。在中度水分亏缺条件下,陆地棉叶片萎焉下垂运动 的被动调节减少了过量激发能对光合机构的伤害,保证了光合机构的正常运转。