陕北沙地小叶杨“小老树”的水力适应性

以黄土高原"小老树"发生面积最大的树种-小叶杨为例,研究了不同水分生境下(水分相对好的沟道和干旱的梁坡片沙地,分别标记为生境A和生境B)小叶杨的生长、光合、水力学特性等,试图探讨小叶杨"小老树"对干旱生境的适应机制。结果表明:生境B小叶杨树高、地径、1 m树高处直径明显小于生境A,同时其主茎顶端枯枝长度大于生境A;生境B小叶杨叶净光合速率和气孔导度明显低于生境A。两种生境下小叶杨黎明前和正午叶水势无显著差异,生境B小叶杨正午时小枝枝干的比导水率明显低于生境A,但两种生境的比叶导水率则无显著差异,生境B小叶杨的Huber值明显大于生境A。生境B小叶杨枝干的P50(导水率损失50%时所对应的木质部水势)比生境A低约0.76 MPa左右,其气孔关闭的水势比生境A晚0.2 MPa左右,生境B小叶杨水分传输安全距离明显大于生境A。表明干旱生境下小叶杨高Huber值和低气孔导度有助于其叶水分关系维持相对稳定,低光合速率和维持大的水分传输安全距离所需的木质部碳投资增加是小叶杨形成"小老树"的重要原因。     

立地条件和树龄对刺槐和小叶杨叶水力性状及抗旱性的影响

以形成黄土高原“小老树”的2种典型树种刺槐和小叶杨为对象,研究了立地条件(沟谷台地和沟间坡地)和树龄对两种树木叶水力学性质和抗旱性的影响,探讨“小老树”形成的水力生理机制.结果表明: 水分较好的沟谷台地上生长的两种树木的叶最大水力导度(K_max)明显大于水分较差的沟间坡地,叶水力脆弱性(P₅₀)也较高;随树龄增加,两种树木的K_max明显下降,但P₅₀差异不大.台地上生长的两种树木的叶表皮导度和PV曲线参数(膨压损失点时的相对含水量RWC_tlp、膨压损失点时的水势ψ_tlp、饱和含水量时的渗透势ψ_sat)均大于坡地;随树龄增加,两种树木的叶表皮导度显著下降,PV曲线参数出现不同程度的下降.两种树木K_max与ψ_tlp呈显著正相关,P₅₀与PV曲线参数之间存在一定的相关性,表明K_max与抗旱性之间存在一种权衡关系,P₅₀是反映两种树木的抗旱性特征之一.     

立地条件和树龄对刺槐和小叶杨叶水力性状及抗旱性的影响

以形成黄土高原“小老树”的2种典型树种刺槐和小叶杨为对象,研究了立地条件(沟谷台地和沟间坡地)和树龄对两种树木叶水力学性质和抗旱性的影响,探讨“小老树”形成的水力生理机制.结果表明:水分较好的沟谷台地上生长的两种树木的叶最大水力导度(Kmax)明显大于水分较差的沟间坡地,叶水力脆弱性(P50)也较高;随树龄增加,两种树木的Kmax明显下降,但P50差异不大.台地上生长的两种树木的叶表皮导度和PV曲线参数(膨压损失点时的相对含水量RWCtlp、膨压损失点时的水势ψtlp饱和含水量时的渗透势ψsat)均大于 坡地;随树龄增加,两种树木的叶表皮导度显著下降,PV曲线参数出现不同程度的下降.两种树木Kmax与ψtlp呈显著正相关,P50与PV曲线参数之间存在一定的相关性,表明Kmax与抗旱性之间存在一种权衡关系,P50是反映两种树木的抗旱性特征之一.     

沙埋对沙米幼苗生长、存活及光合蒸腾特性的影响

沙米(Agriophyllum squarrosum)是藜科沙蓬属1年生沙生植物,广泛分布于我国各主要沙漠和沙地中。为了解沙埋对沙米生长、存活和光合蒸腾特性影响,2010-2011年在科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下沙米幼苗高度、存活率、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的变化,结果表明:沙米具有极强的耐沙埋能力。埋深为株高25%时,沙米幼苗存活率和株高显著增加,埋深为株高50%-100%时,其株高和存活率虽有下降,但与非沙埋对照差异不显著。当沙埋深度超过株高后,其株高和存活率急剧下降,但沙埋达到株高266%时仍然有部分幼苗存活。沙埋第5天,随着沙埋深度的增加,沙米幼苗的光合速率缓慢下降,蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率均呈波动式变化。随着沙埋时间的延长,和对照相比,沙米幼苗的光合速率、蒸腾速率和气孔导度均随沙埋深度增加而大幅度下降,但水分利用效率仍呈波动式变化。沙埋第15天时其光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率分别较非沙埋对照下降了86.7%、89.0%、90.0%和4.2%。相关分析表明,沙米幼苗的存活率和高生长与其光合速率、蒸腾速率、气孔导度变化呈显著正相关,而其光合速率、蒸腾速率、气孔导度之间也呈显著正相关,但与水分利用效率的相关性未达到显著水平。沙埋胁迫下沙米幼苗存活率下降和生长抑制不仅源于沙埋造成幼苗顶土困难和光合面积减少,光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降也是重要原因。     

遮荫对异株荨麻光合特性和荧光参数的影响

系统研究了全光照和不同程度的遮荫(43%,58%,73%,87%,97%)对异株荨麻光合特性和荧光参数的影响。结果表明,异株荨麻的光补偿点和光饱和点均较低,且随着遮荫程度的提高,其值以及暗呼吸速率均依次降低。净光合速率日变化曲线呈单峰型,光合速率高峰值和日平均光合速率均随着遮荫程度的提高而明显下降。蒸腾速率和气孔导度的日变化与光合速率的日变化趋势一致,遮荫对蒸腾作用和气孔导度均有显著的影响,随着遮荫程度的提高,蒸腾速率和气孔导度均显著下降。在各光照条件下,蒸腾速率与气孔导度呈显著正相关。蒸腾速率和气孔导度与光合速率的相关性随遮荫条件的不同而异,全光照条件下蒸腾速率与光合速率呈显著正相关,而所有遮荫条件下相关性不显著。气孔导度与光合速率在所有光照下相关性均不显著。各遮荫条件下叶片总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均显著高于全光照的,且随遮荫程度的提高叶绿素含量呈上升趋势,而叶绿素a/b的值则随着遮荫程度的提高而下降。叶绿素荧光参数PSⅡ内禀光能转化效率(Fv/Fm)和潜在活性(Fv/Fo)日变化呈单谷曲线。各遮荫条件下Fv/Fm和Fv/Fo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,异株荨麻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,但增加总叶绿素、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,以增强在弱光条件下的生长发育能力。     

气孔限制在植物叶片光合诱导中的作用

用三种不同的气体交换分析方法研究了玉米、大豆等叶片光合诱导期间的气孔限制作用。发现有利于气孔开放的因素如良好的土壤水分状况、较高的空气湿度等,能够缩短叶片的光合诱导期;CO_2饱和条件下,叶片的光合诱导期比在普通空气条件下的诱导期短得多;在光合诱导后期细胞间隙CO_2度达到稳态值以后,气孔导度的增加伴随着光合速率的提高和气孔限制值的下降。而气孔导度的降低则会引起光合速率的降低和气孔限制值的上升。诱导期存在气孔限制,并在后期占优势。     

栝楼雌雄植株的光合作用和蒸腾作用特性

对栝楼雌雄植株生长发育关键时期的光合作用和蒸腾作用进行研究.结果表明:在营养生长阶段,栝楼雄株的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率均大于雌株;雄株比雌株提前22 d进入生殖生长阶段,当雄株进入生殖生长阶段后,其光合速率、蒸腾速率和气孔导度均大于雌株,但水分利用效率略小于雌株;当雌株进入生殖生长阶段后,其蒸腾速率和气孔导度大于雄株,而光合速率和水分利用效率显著小于雄株.气候因子对栝楼生长发育的影响主要是在营养生长和生殖生长初期,栝楼生长发育后期对气候因子的响应程度减弱.较高的温度和较低的湿度有利干栝楼的生长发育,光照可提高栝楼尤其是雄株的光合速率.进入生殖生长后,雄株的光合速率随光照的增强显著增加,而雌株的光合速率增加不显著;随气温的升高,雄株的蒸腾速率显著提高,雌株的光合速率极显著提高.     

BTH和SA处理及白粉菌接种对甜瓜叶片光合特性的影响

以抗病品种Tam Dew和感病品种卡拉克赛为材料,研究了BTH和SA处理及白粉菌接种对甜瓜叶片叶面积、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度的影响.结果表明,BTH和SA处理及白粉菌接种对甜瓜苗期叶面积扩展无显著影响;BTH和SA处理植株的叶片(第3叶)和新生叶片(第5叶)的净光合速率、叶绿素含量和气孔导度显著高于对照;白粉菌接种后,2个甜瓜叶片的叶绿素含量、净光合速率和气孔导度显著降低,而BTH和SA处理能缓解由白粉菌接种带来的叶绿素含量、净光合速率和气孔导度的下降趋势.说明BTH和SA处理能延长甜瓜叶片的光合寿命,延缓甜瓜叶片的叶绿素含量、净光合速率和气孔导度的下降趋势.     

水分胁迫对小麦叶片光合作用的影响及其与抗旱性的关系

在水分胁迫初期,两个小麦品种叶片光合速率,气孔导度和细胞间隙CO_2浓度降低,气孔限制值增加,光合速率的降低主要是气孔因素的限制。中度到严重水分胁迫使叶片光合速率、气孔导度和气孔限制值降低,细胞间隙CO_2浓度明显增加,且叶圆片放氧能力,叶绿体Hill反应、叶绿素荧光强度和表观量子产额降低,此时光合速率的降低主要是叶肉细胞光合活性的下降引起的。抗旱性弱的郑引一号叶肉细胞光合活性比抗旱性强的丰抗13更容易受到水分胁迫的影响。     

小麦拔节期淹水对叶片光合特性的影响

为研究拔节期涝害对小麦叶片光合特性的影响, 以小麦品种烟农19 为试验材料, 采用盆栽试验, 于小麦拔节 期进行淹水(涝害)处理, 分析小麦叶片光合气体交换参数的变化。结果表明, 拔节期淹水6 d 后小麦叶片SPAD 值较对照显著下降。在淹水3–9 d 内, 随着小麦叶片净光合速率逐渐下降, 叶片气孔导度和胞间CO2 浓度亦显著下降, 说明烟农19 光合速率下降主要是叶片气孔限制引起的。而在淹水后期(9 d 之后), 净光合速率持续下降, 而叶片胞间CO2浓度却升高, 说明在涝害发生后期叶片光合速率下降主要由非气孔因素引起。在小麦拔节期涝害前期叶片光合速率下降主要是由叶片气孔限制引起的, 而在涝害发生后期叶片光合速率下降主要由非气孔因素引起。     

盐胁迫对不同种源麻栎叶片光合特征的影响

采用5 个不同盐浓度处理,研究了盐胁迫对山东费县、安徽滁州和四川万源3个种源地麻栎叶片光合特征的影响.结果表明：随着盐浓度的增加,3个种源的麻栎叶片叶绿素a、叶绿素b、净光合速率（P_n）均呈下降趋势,其中叶绿素a在山东种源中降幅最大,下降了21.5%～36.1%,四川种源降幅最小,在3.5%～19.8%之间.所有种源对照组的P_n均成“单峰”曲线,未出现“午休”现象;高盐浓度处理下则有明显的午休现象,经通径分析,P_n主要受饱和水汽压差和叶温的影响,气孔导度、胞间CO₂浓度和光强是次要因子.不同种源对照处理的麻栎叶片光合特征受原种源地环境因子的影响较大.麻栎的耐盐胁迫能力大小为：四川万源种源>安徽滁州种源>山东费县种源.     

樟子松幼苗生长及光合特性对强风沙流吹袭的响应

为了解樟子松幼苗对不同时间强风沙流吹袭的生理生态响应,2013年春季在内蒙古科尔沁沙地研究了8级大风风沙流(风速18m·s-1,风沙流强度173g·cm-1·min-1)吹袭10、20和30min下樟子松幼苗生长与光合特性的变化。结果显示:(1)随着风吹时间的增加,樟子松的株高生长量减少、茎粗生长加快,落叶数量增加,其中30min处理与CK相比的株高生长量下降52.63%,茎粗生长量增加233.30%,落叶指数增加466.70%。(2)风沙流吹袭没有改变樟子松幼苗的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度的日变化规律,但日光合峰值下降,日最大蒸腾速率增加;与CK相比,30min处理的日最大光合速率下降22.69%,日最大蒸腾速率增加11.89%。(3)随风吹时间增加,其叶片温度、叶片相对含水量、日均光合速率、水分利用效率下降,30min处理较CK依次下降0.60%、4.37%、28.57%和31.58%,且日均蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度增加,30min处理较CK依次增加6.25%、6.67%和12.60%。研究表明,在持续风沙流胁迫下,樟子松幼苗光合作用受到抑制,蒸腾耗水增加,水分利用效率降低;樟子松幼苗生长速率降低主要源于光合面积减少和光合作用受到抑制,而其光合速率下降主要因幼苗叶片叶温和叶片含水量下降所致,蒸腾速率的增加主要源于气孔导度的增加;为了适应风沙流持续吹袭的胁迫,樟子松幼苗采取了降低株高生长速率,加快茎粗生长速率的适应策略。     

镉胁迫对草莓光合的影响

通过盆栽试验,研究了Cd胁迫对草莓叶片叶绿素含量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度的影响.结果表明,Cd降低草莓叶片中的叶绿素总量,并改变叶绿素a和叶绿素b的比例;Cd降低草莓叶的光合速率和气孔导度,但在Cd胁迫初期,低浓度的Cd对草莓叶的光合速率和气孔导度有促进作用;Cd还降低草莓叶片的蒸腾速率和胞间CO₂浓度,其中,胞间CO₂浓度的降低幅度相对较小.     

水杨酸和茉莉酸甲酯对丹参幼苗叶片显微结构、光合及非结构糖积累的影响

研究了水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理对丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)幼苗叶片显微结构、叶片光合能力及幼苗中非结构糖积累的影响.结果显示:SA处理增加了丹参幼苗叶片气孔密度;叶肉细胞排列紧密、体积减小,叶肉细胞内叶绿体数目减少,但叶绿体体积增大,叶绿体基粒片层结构的数目增加;叶片中叶绿素a、b含量、叶气孔导度、蒸腾速率以及净光合速率均增加;同时,幼苗根中和叶片中酸性转化酶活性降低,幼苗地上部分蔗糖含量及可溶性糖总量显著高于对照.MeJA处理减少了叶片气孔密度,气孔发育畸形;叶肉细胞间隙增大,栅栏细胞层数减少,叶肉细胞内叶绿体数目减少,叶绿体体积减小,叶绿体基粒片层结构被破坏;叶片中叶绿素a及类胡萝卜素含量、叶片的净光合速率低于对照,叶气孔导度、蒸腾速率增强;同时,幼苗根中及叶中酸性转化酶活性增加,幼苗根中蔗糖含量及可溶性糖总量显著低于对照.可见,SA处理能促进植物叶片显微结构发育,增强叶片光合能力,抑制蔗糖降解并促进蔗糖积累;而MeJA处理则破坏了植物叶片显微结构,降低了叶片光合能力,促进了蔗糖降解并减少蔗糖积累.     

额济纳荒漠河岸胡杨林叶片气孔导度与微环境因子关系的模拟研究

以额济纳荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)为研究对象,利用LI-6400光合测定仪于2005年5~9月份观测了胡杨叶片气体交换数据,研究了胡杨叶片气孔导度与光合速率、光合有效辐射与光合速率之间的关系.结果表明:(1)胡杨叶片净光合速率随气孔导度的增大而升高,但当气孔导度增加到一定值后,光合速率的增加变缓慢直至平稳,并主要是非气孔限制因素造成的;Ball-Berry模型(B-B模型)能够很好地描述气孔导度与光合速率之间的关系(R2=0.92).(2)叶片净光合速率随着有效辐射的变化符合非直角双曲线规律(R2=0.99).(3)B-B模型和非直角双曲线光合模型耦合后模拟值与观测值之间存在很好的正相关性(r=0.93),但耦合模型的模拟值还是较实测值偏大.因此,在干旱区还必须考虑水分限制因素对气孔开闭的控制作用,进一步构建适合干旱区生态系统特点的水-碳耦合循环机理模型.     

干旱胁迫对鸭茅幼苗根系生长及光合特性的影响

以不同耐旱型鸭茅品种(系)“01998”(敏感型)和“宝兴”(耐旱型)为试材,采用盆栽控水试验方法,研究土壤干旱胁迫对鸭茅幼苗根系生长、生理特性及叶片光合作用的影响,探讨不同品种耐旱机制的差异.结果表明：干旱胁迫下,不同耐旱型鸭茅幼苗的根系活力和根系数量均呈先上升后下降的趋势,当土壤相对含水量降到30%时,根系活力和根数显著增加并达到最大值;干旱胁迫降低了两个品种鸭茅叶片的相对含水量、叶绿素含量、净光合速率、叶片蒸腾速率、气孔导度,提高了电导率和胞间CO₂浓度.干旱胁迫降低了两个品种鸭茅的单株叶面积,品种“01998”的地下及地上生物量下降,而“宝兴”无显著变化.     

不同有机肥量对旱地玉米光合特性和产量的影响

在渭北旱塬合阳试验基地进行了4年的旱地有机培肥试验, 研究不同有机肥施用量对旱地玉米光合特性和产量的影响.结果表明： 与单施化肥相比,施有机肥处理的玉米各生育时期的叶片光合速率和气孔导度显著增大,胞间CO2浓度显著减小;随着有机肥施用量的增加,玉米叶片各生育时期的叶片光合速率和气孔导度逐渐增大,胞间CO2浓度逐渐减小.玉米各生育时期的光合作用主要受非气孔因素限制,施用有机肥显著降低了非气孔因素对光合的限制.连续4年施用有机肥,改善了土壤养分状况,使养分不再是玉米光合速率和产量的主要限制因子.     

干旱胁迫对群众杨光合特性与器官干物质分配的影响

土壤干旱是北方地区杨树人工林生长和生态效益的重要限制因子。以群众杨(Populus×popularis‘35-44’)扦插苗为研究材料,采用盆栽称重法控制土壤水分,设置正常供水、中度干旱、重度干旱3种水分梯度。分别于2016年9月与2017年9月测定叶片气体交换参数、各器官干重、根冠比、叶经济性状等指标,研究了持续2年干旱胁迫下群众杨扦插苗光合特性与器官干物质分配的变化规律,分析了土壤干旱程度、树龄在"小老树"形成中的作用过程。2016年与2017年中度、重度干旱胁迫下功能叶净光合速率(P_n)受到非气孔限制,与正常供水相比分别降低了36.08%、56.42%;18.47%、5.13%。第一年干旱胁迫下群众杨气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)显著降低;第二年干旱胁迫下G_s与正常供水无显著差异,而T_r显著提高,有利于叶片C、N元素的运输分配进而维持较高的P_n。第一年随干旱胁迫程度加剧,群众杨叶片C/N显著提高,光合产物分配趋向于叶器官。第二年中度干旱胁迫下叶片C/N与正常供水相比无显著差异,各器官干重下降幅度均低于2016年,而根冠比显著增加,表明其光合产物主要用于地下部构建以适应中度干旱环境;持续重度干旱则光合产物向茎中的分配比例提高。干旱胁迫导致群众杨功能叶水分利用效率(WUE,Water use efficiency)与光合氮利用效率(PNUE,Photosynthetic nitrogen use efficiency)显著降低,整株氮利用效率(NUE,Whole plant nitrogen use efficiency)显著提高。严重土壤干旱下叶片耗水增强、PNUE下降以及茎木质部碳投资增加可能是群众杨小老树形成的重要原因。     

不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应

利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。     

间作对桑树和谷子生长和光合日变化的影响

以桑树和谷子为研究材料,探讨了大田条件下,桑树-谷子间作对桑树和谷子的干物质生产、土地利用率和光合日变化的影响.结果表明：桑树-谷子间作条件下,间作桑树的株高、地茎、根长和枝条数分别比单作桑树增加了6.0%、13.7%、6.8%和14.8%,且间作桑树的产叶量比单作桑树增加了31.3%;间作谷子与单作比较,其株高和根长的变化不大.桑树-谷子间作增加了土地当量比,提高了土地利用率.单作、间作桑树和谷子叶片在12:00时均表现出明显的光合午休现象,且单作桑树的光合午休现象比间作桑树严重.桑树-谷子间作提高了中午时桑树叶片气孔导度和水分利用率,增加了桑树光合碳同化能力,抑制了桑树叶片实际光化学效率、电子传递速率和最大光化学效率的下降,从而减缓了桑树的“光合午休”现象.桑树 谷子间作能明显提高桑树叶片的光合生产能力.