不同土壤水分条件下中国沙棘雌雄株光合作用、蒸腾作用及水分利用效率特征

采用LI-6400便携式光合系统对野外不同生境(沟底、坡面)和田间不同土壤水分条件下中国沙棘雌雄株的净光合速率和蒸腾速率及水分利用效率特征进行了观测,结果表明,中国沙棘雌雄株在水分条件较好的生境中均表现较强的生活力,净光合速率和蒸腾速率主要受光照强度和大气温度的影响,雄株表现出更高的光合、蒸腾、水分利用效率;在水分条件较差的生境中,雌雄株均通过降低蒸腾和提高水分利用效率来适应逆境,净光合速率和蒸腾速率的影响因子增多,雄株的光合速率大幅度下降,雌株仍保持较高的光合速率,雌株的水分利用效率高于雄株.可见,在反映植物瞬时生理变化的性状方面,雌株对土壤水分减少表现出了更强的适应性,雄株对土壤水分变化表现出了更大的敏感性.     

干旱、CO2和温度升高对春小麦光合、蒸发蒸腾及水分利用效率的影响

研究了干旱、CO2 浓度和温度升高对春小麦生育期、光合速率 (Pn)、蒸发蒸腾 (ET)及水分利用效率 (WUE)的影响 .结果表明 ,大气CO2 浓度升高 (5 5 0、70 0 μmol·mol-1)虽可延长抽穗 成熟期 ,但高温 (日平均温度高于正常日平均温度约 4 .8℃ )对生育期的影响远大于高CO2 影响 ,使得高CO2 、高温下抽穗 成熟期缩短 ,且种子提前萌发 ;CO2 浓度升高和高温共同作用使各水分处理的小麦光合增强、气孔阻力增加、叶片水平的水分利用效率 (WUEl)和群体水平的水分利用效率 (WUE)增大 ,但对蒸腾速率影响不显著 .对蒸发蒸腾的影响因不同的土壤水分而不同 ,在高 (田间持水量的 75 %～ 85 % )、中 (田间持水量的 5 5 %～6 5 % )水分条件下 ,高温和高CO2 使蒸发蒸腾增加 ,而在低水分条件 (田间持水量的 35 %～ 4 5 % )下 ,高温和高CO2 使蒸发蒸腾减少     

干旱、CO2和温度升高对春小麦光合、蒸发蒸腾及水分利用效率的影响

研究了干旱、CO₂浓度和温度升高对春小麦生育期、光合速率(P_n)、蒸发蒸腾(ET)及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明,大气CO₂浓度升高(550、700μmol·mol^-1)虽可延长抽穗成熟期,但高温(日平均温度高于正常日平均温度约4.8℃)对生育期的影响远大于高CO₂影响,使得高CO₂、高温下抽穗成熟期缩短,且种子提前萌发;CO₂浓度升高和高温共同作用使各水分处理的小麦光合增强、气孔阻力增加、叶片水平的水分利用效率(WUEl)和群体水平的水分利用效率(WUE)增大,但对蒸腾速率影响不显著.对蒸发蒸腾的影响因不同的土壤水分而不同,在高(田间持水量的75%～85%)、中(田间持水量的55%～65%)水分条件下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾增加,而在低水分条件(田间持水量的35%～45%)下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾减少.     

水分胁迫对银中杨耗水特征与水分利用的影响

在不同供水条件下,采用LI-6400光合作用系统(LI-COR,1995,USA)和电子天平等仪器,对银中杨苗木气体交换、蒸腾耗水量和水分利用效率及其有关环境因子进行了测定。结果表明,在研究的诸环境因子中,土壤含水量是制约苗木蒸腾耗水的主导因子;苗木的蒸腾耗水量随土壤干旱胁迫的加重而减少,并且当土壤含水量低于田间持水量的50%时,气象因子对苗木蒸腾耗水的影响不再明显;土壤含水量为田间持水量的70%时,银中杨苗木的净光合速率和蒸腾速率下降不显著,而水分利用效率有所提高,为2.579μmol.mmol-1,在土壤含水量大于田间持水量的70%的水分条件下,银中杨苗木可以正常生长。     

不同土壤水分条件下硅对紫花苜蓿水分利用效率及产量构成要素的影响

硅是地壳中含量仅次于氧的元素,植物不可能在无硅的环境中生长.通过盆栽试验研究了不同土壤水分条件下硅对紫花苜蓿(Medicago sativa)水分利用效率及产量构成要素的影响.结果表明,在土壤含水量为田间最大持水量的35%和80%的条件下,硅对紫花苜蓿水分利用效率和生物量没有显著影响,而在土壤含水量为田间最大持水量的50%和65%的条件下,硅显著提高了紫花苜蓿水分利用效率和生物量(p<0.05),紫花苜蓿水分利用效率的增幅分别为35%和20%,主要途径为降低叶片蒸腾速率;紫花苜蓿生物量增幅分别为41%和14%,主要通过促进分枝和株高生长,而不受单枝生物量的影响.因此硅对紫花苜蓿水分利用效率和生物量的有益作用与其生长环境中的土壤水分条件密切相关.     

土壤水分条件对温室黄瓜需水规律和水分利用的影响

在日光温室盆栽条件下,以不同生育时期为试验因素,采用正交设计研究了不同土壤水分条件在开花期、初瓜期、盛瓜期和生育后期等生育时期对黄瓜蒸腾量、生物量和水分利用效率的影响,并通过黄瓜的需水规律提出实现高产高效的土壤水分对策。研究结果表明：(1)黄瓜对水分的需求基本上呈现为开花期和初瓜期小、盛瓜期大、后期小的规律。需水高峰出现在盛瓜期,需水强度达到3．977mm／d;(2)开花期蒸腾速率为0．544mm／d。此时保持土壤含水量在80％～90％田间持水量范围内,不仅有利于水分的利用,而且可促进同化产物在根冠之间的合理分配;(3)初瓜期对水分的需求大幅度增加,蒸腾速率达到1．956mm／d。80％～90％田间持水量的含水量更有利于果实的形成和生长;(4)盛瓜期对水分的需求也达到了整个生育时期的顶峰,蒸腾速率达到3．83mm／d。90％～100％田间持水量的土壤水分条件可以获得最高产量,并实现水分利用与产量的高效统一;(5)生长后期保持70％～80％田间持水量的土壤含水量即可满足生长对水分的需求;(6)在开花期控制土壤水分为80％～90％田间持水量、初瓜期保持为80％～90％田间持水量、盛瓜期提高为90％～100％田间持水量和后期降至70％～80％田间持水量的土壤水分处理,不仅可获得最高产量,而且可以达到最大的水分利用效率,实现高产高效的统一。     

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。     

高羊茅叶片表皮蜡质含量与其抗旱性的关系

以14个高羊茅品种为试验材料,在田间试验中对干旱高温胁迫下的叶片表皮蜡质含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等生理指标测定分析。结果表明,干热胁迫下高羊茅品种间的叶片表皮蜡质含量和水分利用效率均存在极显著差异(P<0.01);叶片蜡质含量与综合抗旱性和水分利用效率的等级相关系数分别为0.78(P<0.01)和0.68(P<0.01);蜡质含量越高的品种,其叶片气孔导度和胞间CO2浓度越低,水分利用效率越高,但所有品种的水分利用效率绝对值都较低。研究发现,在干热胁迫时,高羊茅叶片表皮蜡质可通过对气孔导度的调节来减少气孔蒸腾,提高水分利用效率,最终提高其抗旱性;表皮蜡质含量可以作为高羊茅品种抗旱性鉴定的一个新指标。     

半干旱黄土丘陵区五种植物的生理生态特征比较

通过测定陕北黄土丘陵区5种植物在旱季的光合速率、蒸腾速率和叶水势日变化,将植物划分为不同的水分生态适应类型.结果表明:柳枝稷的光合生理特征属于高光合、低蒸腾和高水分利用效率类型,其抗旱适应性特征属于高水势延迟脱水类型;苜蓿属于高光合高蒸腾低水分利用效率类型,耐旱性为高水势延迟脱水型;达乌里胡枝子属于低光合、低蒸腾、低水分利用效率类型,耐旱性为高水势延迟脱水型;白羊草属于高光合、蒸腾较高的水分利用效率中等型,耐旱性属于能忍耐脱水造成的低水势的一类.沙打旺属于高光合中等蒸腾速率中等水分利用效率类型,耐旱性为低水势延迟脱水型.     

土壤水分状况对花生和早稻叶片气体交换的影响

通过田间测坑试验研究了长期处于不同土壤水分状况下花生和早稻叶片气体交换的一些特点.结果表明,花生分枝期轻度和中度水分胁迫使气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)略有下降,净光合速率(Pn)和叶片水分利用效率(WUE)减小,轻度水分胁迫Gs/Tr略有上升而中度胁迫Gs/Tr变小.花生结荚期轻度和中度水分胁迫都使Gs、Tr、Gs/Tr和Pn显著降低,WUE大幅度上升.花生结荚期明显受土壤水分胁迫影响.早稻灌浆期轻度和中度水分胁迫Gs、Tr和Gs/Tr变化不显著,Pn和WUE增加,并且轻度水分胁迫下籽粒产量增加.Gs和Gs/Tr变化情况相结合可以作为作物水分胁迫程度的一个参考指标,即如果Gs和Gs/Tr同时下降则作物已经受到水分胁迫影响.     

不同荫蔽栽培下亏缺灌溉对干热区小粒咖啡水光利用和产量的影响

干热区小粒咖啡水光管理粗放,产量和品质得不到保证.为探明干热区小粒咖啡最佳灌水和荫蔽栽培耦合模式,通过大田试验,设3个灌水水平(充分灌水、轻度亏缺灌水和重度亏缺灌水)和4个荫蔽栽培模式(无荫蔽:单作咖啡;轻度荫蔽:4行咖啡间作1行香蕉;中度荫蔽:3行咖啡间作1行香蕉;重度荫蔽:2行咖啡间作1行香蕉),研究香蕉荫蔽栽培下亏缺灌溉对小粒咖啡生长、叶片光合特性、水光利用和产量的影响.结果表明: 小粒咖啡叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)、叶片水分利用效率(LWUE)、叶片表观光能利用效率(LRUE)随灌水量的增大而增大,胞间CO₂浓度(C_i)随灌水量的增大而减小;与充分灌水相比,轻度亏缺灌水的干豆产量减小9.4%,重度亏缺灌水的干豆产量减小36.7%,水分利用效率(WUE)减小16.9%.P_n、T_r、g_s、LWUE随荫蔽度的增大呈先增大后减小的趋势,中度荫蔽栽培的增量最大;与无荫蔽模式相比,轻度荫蔽模式干豆产量增加13.0%,WUE增加12.9%,中度荫蔽栽培模式干豆产量增加23.1%,WUE增加23.4%.干豆产量、WUE、百粒咖啡豆的体积和百粒鲜质量随灌水量和荫蔽度的增大呈不同程度增大,其中,中度荫蔽栽培下充分灌水的干豆产量和WUE增量最大.相同土层深度的土壤含水率随荫蔽度的增加而减小;在0~50 cm土层,土壤含水率随土层深度的增加先增大后减小.LRUE与光合有效辐射呈显著的负指数关系或符合Logistic曲线变化.因此,从优质高产、水光高效利用的综合效益考虑,中度荫蔽栽培下充分灌水是小粒咖啡灌水处理和香蕉荫蔽栽培模式的最佳组合.     

不同土壤水分处理对水稻光合特性及产量的影响

为探明土壤水分对水稻生长发育的影响机理,以武香粳14和两优培九为试验材料,分析了不同土壤水分处理下(W1、W2、W3和CK分别表示土壤体积含水量为20%、30%、40%和5cm水层灌溉)的水稻光合特性、产量及水分生产率等。结果表明,轻度水分胁迫(W3)具有处理间最大的叶片气孔导度、蒸腾速率和净光合速率,其他处理规律不显著。灌浆初期各水分处理下叶位间光合指标均表现为:剑叶＞顶2叶＞顶3叶>顶4叶,其他生育期规律不显著。与对照处理(CK)相比,武香粳14的W1、W2和W3处理的产量分别减少61.14%和29.13%、增加0.96%,水分生产率分别减少10.69%、增加1.53%和20.61%;两优培九的产量分别减少64.11%和28.76%,增加2.08%,水分生产率分别减少16.39%,增加2.46%和22.13%。研究结果为水稻精确灌溉和节水生产提供了技术支撑。     

辽东栎(Quercus liaotungensis)幼苗对土壤干旱的生理生态适应性研究

用盆栽方法人工模拟土壤干旱条件,研究辽东栎天然萌生幼苗对土壤干旱的生理生态反应。结果表明:随土壤含水量的减少,辽东栎幼苗的耗水量明显下降,耗水高峰期提前,在重度干旱下耗水峰形由单峰变为双峰。在干旱胁迫前期辽东栎叶水势变化较平缓,后期则急剧下降,尤其在严重干旱下,水势变化趋势呈"M"形,叶片含水量较稳定,对土壤水分含量变化不敏感。在中度干旱下辽东栎叶片的持水力有所增加。辽东栎属低蒸腾速率树种,平均仅为2.98μg cm^-2·s^-1。不同生长季节蒸腾速率日进程不同, 8月份的蒸腾速率日进程在适宜水分下是双峰曲线,在中度干旱下是单峰曲线,重度干旱下蒸腾速率一直维持在较低水平,呈波状起伏;9月份的蒸腾速率下降近50%,仍有明显的单峰(适宜水分下)和双峰(中度干旱下)。对蒸腾速率与环境因子的简单相关分析表明:在适宜水分和中度干旱下,光照强度对辽东栎幼苗蒸腾速率影响最大,在重度干旱下,大气温度对辽东栎的蒸腾速率影响较大。随土壤含水量减少,辽东栎幼苗的蒸腾速率在中度干旱时上升,重度干旱时急剧下降,光合速率、瞬时水分利用效率、羧化效率均下降;地上部生长受抑,根冠比加大, WUE₁下降,而WUE₂在中度干旱下升高,在重度干旱下下降。其幼苗不耐高温强光,高温强光对其光合和蒸腾有抑制作用,特别是在土壤严重干旱下表现更明显。     

干旱胁迫对夏蜡梅光合特性的影响

以2年生夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)苗木为材料,通过盆栽试验,研究土壤干旱胁迫对夏蜡梅叶片光合特性的影响,结果显示:随着干旱胁迫程度的加重,夏蜡梅叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低;胞间CO2浓度在轻度和中度胁迫下显著低于对照,但在重度胁迫下显著高于对照;水分利用效率在胁迫下提高,且以中度胁迫为最大.温度升高使叶片净光合速率和水分利用效率降低、蒸腾速率升高,加重了干旱对光合作用的不利影响.对照及轻度和中度干旱胁迫处理的净光合速率、气孔导度和水分利用效率日变化曲线均为双峰型,但重度胁迫下净光合速率和气孔导度日变化转变为峰值很小的单峰型;各处理的蒸腾速率日变化曲线为单峰型并以午间最高.表明夏蜡梅光合作用对干旱胁迫有一定的适应能力,但重度胁迫对其造成严重影响.     

抽穗扬花期不同灌水处理对晚稻抵御低温、产量和生理特性的影响

以超级杂交晚稻品种‘五丰优T025’为材料,设置日排夜灌,灌溉水深4～5 cm(H₁);日排夜灌,灌溉水深8～10 cm(H₂);深水灌溉,保持水深8～10 cm(H₃)等3个处理,以稻田湿润处理水层0～1 cm为对照,研究了抽穗扬花期遭遇低温条件下不同灌水方式和水层深度对双季晚稻生理特性及产量的影响.结果表明: 低温期间,不同灌水处理叶片、土层和冠层温度较对照均有所提高,其中H₂处理增温效果最好.低温胁迫下各处理稻株叶片叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度和胞间CO₂浓度均逐渐降低,其中H₂处理降低幅度最小;H₂处理叶片丙二醛、游离脯氨酸含量上升幅度最小,可溶性蛋白含量高于其余处理,超氧化物歧化酶和过氧化物酶增幅最小,过氧化氢酶下降幅度最小.灌水保温均可达到增产效果,以H₂处理效果最佳,遭遇低温的2014年和2015年第二播期H₂处理分别比对照增产12.9%和13.5%;从产量结构上看,各处理较对照在单株有效穗数、穗长、结实率、千粒重上均有一定的改善,日排夜灌8～10 cm水深处理是增强双季杂交晚稻抽穗扬花期低温抵御能力较为实用的农艺措施.     

全膜微垄沟穴播对春小麦土壤水热环境的影响及其光合和产量效应

减弱春季寒旱生境限制是提高甘肃中东部旱地春小麦产量的关键要素之一。本研究于2016—2018年在甘肃中部半干旱旱作区开展大田试验,以‘陇春35号’为供试品种,设置全膜微垄沟穴播(PRF)、全膜覆土穴播(PMS)和露地穴播(CK)3个处理,测定春小麦不同生育期0～300 cm土层的土壤含水量、0～25 cm土壤温度、叶片生物量、叶片叶绿素(SPAD)、光合速率、蒸腾速率和作物产量,从土壤水热-冠层发育-产量角度揭示PRF处理对土壤水热环境、水分利用效率(WUE)和产量的影响。结果表明: 与CK相比,PRF和PMS处理0～25 cm土层的土壤温度在苗期分别提高2.8和2.5 ℃,灌浆-成熟期分别降低1.4和0.9 ℃;0～300 cm土壤贮水量在播前-苗期分别增加59.7和41.8 mm;0～300 cm耗水量在苗期-灌浆期分别提高46.1和39.8 mm。与PMS处理相比,PRF处理的小麦苗期温度提高0.3 ℃,灌浆-成熟期降低0.5 ℃;播前-苗期0～300 cm土壤贮水量增加18.0 mm,拔节-成熟期耗水量提高13.0 mm。基于对土壤水热条件的优化,PRF和PMS处理的叶片生物量、SPAD值、苗期-灌浆期叶片净光合速率、蒸腾速率均显著高于CK,且PRF处理均显著高于PMS处理。PRF处理比PMS处理和CK分别增产9.1%和36.5%,WUE分别提高5.9%和30.8%。因此,PRF处理能提高苗期地温,降低灌浆-成熟期地温,促进春小麦苗期-灌浆期的耗水,提高了春小麦叶片SPAD值和生物量,增强春小麦苗期-灌浆期旗叶的光合功能,从而实现增产和水分高效利用,而且这一优势在欠水年份(2016和2017年)更加明显。     

不同施肥水平对旱地冬小麦水分利用效率的影响

1987—1988年,研究了旱地施肥对冬小麦(Triticum aestivum cv．Shanhe No．6)水分利用效率的影响,初步探讨了“以肥调水”的生理机制。施肥不仅提高了旱地土壤含水量,更重要的是提高了土壤水势和土壤水的有效性,从而增加了有效水分利用。施肥增大旱地冬小麦绿叶面积,延缓叶片衰老,从而降低土壤蒸发,增加蒸腾用水潜势和光合潜势,但净同化率不一定提高。施肥增加旱地冬小麦总的水分利用(ET,即蒸散量)和蒸腾(T)用水,增加地上部生物产量,提高了经济产量和水分利用效率。施肥使冬小麦同时具有耗水和节水以抵御干旱的能力,对植株具有调节作用,使之更好地适应干旱环境。     

冬小麦光合特征及叶绿素含量对保水剂和氮肥的响应

以不施保水剂和氮（N）肥为对照,测定了保水剂（60 kg·hm^-2）与不同N肥水平（0、225、450 kg·hm^-2）及其配施条件下大田小麦的光合特征、叶绿素含量和水分利用效率等指标,研究了冬小麦拔节期和灌浆期光合生理特征、叶绿素含量及水分利用对保水剂和N肥的响应.结果表明：灌浆期各处理的光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、叶片水分利用效率及叶绿素含量均大于拔节期.在拔节期,单施N肥条件下,随施N量的增加,单叶水分利用效率提高,光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度及蒸腾速率均先增后减;225 kg·hm^-2 N肥处理的叶绿素含量最高.施用保水剂后,随施N量的增加,胞间CO₂浓度降低,而光合速率等均提高;单施保水剂及其与N肥配施提高了叶绿素含量,而过多N肥效果不显著在灌浆期,单施N肥显著提高了小麦的光合速率及水分利用效率,降低了气孔导度、胞间CO₂浓度及蒸腾速率;叶绿素含量随N肥用量的增加而增加.施用保水剂后,随N肥用量的增加,光合速率和叶片水分利用效率均先增后减,而胞间CO₂浓度和蒸腾速率先减后增,但均低于对照,气孔导度随施N量的增加而提高.单施保水剂的叶绿素含量显著提高,但其与N肥配施叶绿素含量有所降低.保水剂与N肥配合施用显著提高了小麦的千粒重、产量及水分生产效率.其中,保水剂与225 kg·hm^-2N肥配施处理的产量及水分生产效率均最高.     

Water-use efficiency of one C3 and two C4 grasses in response to varying soil moisture and herbage-removal levels in a seasonally dry tropical region

In a seasonally dry tropical region the water use efficiency (WUE) of three grasses (C₃ winter annualPolypogon monspeliensis, C₄ perennialDichanthium annulatum and C₄ warm seasonal annualEchinochloa colonum) was evaluated during summer and winter under nine experimental conditions (3 soil moisture×3 herbage removal). Generally leaf water status and transpiration rate decreased with soil moisture stress and increased with clipping intensity. During winter the transpiration rate of Dichanthium was much lower than that of Polypogon and its own rate in summer. Both soil moisture stress and clipping intensity increased the WUE in all instances. Despite differences in photosynthetic type, growing season and life form, these grasses exhibited broadly similar positive relationships, across nine treatments for WUE: soil moisture stress, and water consumption: production. The range of WUE (g. mm^–1) calculated on TNP through the nine treatments was: summer—Dichanthium 2.9–10.0, Echinochloa 2.0–6.7; winter—Dichanthium 4.3–36.3, Polypogon 1.9–12.0.