入侵植物喜旱莲子草和本地种接骨草光合生理特征对增温响应的差异

利用红外加热器模拟增温,比较入侵植物喜旱莲子草和本地种接骨草的光合特性对增温响应的差异,以预测气候变暖背景下入侵植物的入侵潜力,并为筛选替代控制植物提供依据。结果表明:增温导致喜旱莲子草和接骨草的叶绿素a/b值分别比对照显著提高6.21%和降低5.55%。无论增温与否,接骨草的叶绿素b含量显著高于喜旱莲子草,而叶绿素a/b值则相反。增温导致喜旱莲子草净光合速率显著提高9.23%,由于气孔导度增大引起蒸腾速率大幅度增加,使得其水分利用效率比对照显著降低10.64%。增温仅导致接骨草的气孔导度显著增加10.95%,而对其他气体交换特征无显著影响。对照条件下,尽管接骨草的气孔导度和胞间CO_2浓度分别显著低于喜旱莲子草7.03%和4.57%,但是前者的净光合速率和水分利用效率分别显著高于后者10.30%和11.92%。增温条件下,两种植物的净光合速率和气孔导度无显著差异,由于接骨草的蒸腾速率显著低于喜旱莲子草18.02%,故其水分利用效率显著高于后者26.45%。增温、物种及其两者的交互作用对光补偿点、光饱和点、最大净光合速率、暗呼吸速率和初始量子效率等光响应参数影响均不显著。总之,对照条件下,接骨草凭借较高的叶绿素b含量、净光合速率和水分利用效率,比喜旱莲子草具有更强的光合能力。但增温后,接骨草的光合优势被削弱。研究从光合生理角度证明接骨草有望作为喜旱莲子草的替代控制植物,但是未来气候变化背景下喜旱莲子草的入侵潜力可能增强。     

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。     

中国北方杂草稻光合与水分生理特性

杂草稻是一类重要的稻属种质资源,具有耐寒、耐旱、耐瘠薄等优良特性.本文以88份中国北方杂草稻资源和4份栽培稻为材料,研究了中国北方杂草稻的光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合与水分生理特性及其相互关系.结果表明: 北方杂草稻资源的光合和水分生理特性存在较大差异,具有丰富的多样性.杂草稻的光合速率变化范围在12.47～28.67 μmol CO₂·m^-2·s^-1,瞬时水分利用效率的变化范围在1.39～3.40 mg·g^-1.光合参数中,胞间CO₂浓度的变异系数最小,气孔导度的变异系数最大.光合速率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系,光合速率与胞间CO₂浓度呈显著的直线关系,瞬时水分利用效率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系.可用杂草稻材料的优越性能对栽培稻进行品种改良.     

入侵植物小飞蓬及其伴生植物的光合特性

为探讨小飞蓬的入侵机制和制定有效的治理措施,对入侵植物小飞蓬及其主要伴生植物山苦荬和鸭跖草的光合特性进行研究.结果表明:小飞蓬的光饱和点和光补偿点分别为1634.00和23.84 μmol·m-2·s-1,介于2种伴生植物之间;光饱和点下的最大净光合速率为28.12μmol· m-2·s-1,显著高于2种伴生植物;表观量子效率为0.06,与山苦荬差异不显著,但显著高于鸭跖草.小飞蓬的CO2饱和点和CO2补偿点分别为834.00和23.69μmol·mol-1;CO2饱和点下的最大净光合速率为31.97 μmol·m-2·s-1,介于2种伴生植物之间;羧化效率为0.078,显著高于伴生植物.有效光合辐射和CO2浓度的变化对小飞蓬及其伴生植物的气孔导度、蒸腾速率影响不显著,但显著影响其水分利用率.小飞蓬具有较高的光合速率和物质积累能力,较高的生产力是其成功入侵的重要因素之一.     

夜间低温对2种桉树幼苗光合特性的影响

以人工气候箱模拟夜间低温处理尾叶桉和邓恩桉幼苗,研究其对2种桉树的光合特性和叶绿体超微结构的影响.结果表明:夜间低温使尾叶桉和邓恩桉的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均降低;胞间CO2浓度和气孔限制值升高;2种桉树幼苗的水分利用率变化有一定的差异,邓恩桉的水分利用率随低温胁迫升高,而尾叶桉的水分利用率则先升高然后下降;同时,低温胁迫下尾叶桉和邓恩桉气孔导度与净光合速率和蒸腾速率均呈明显的线性关系.夜间低温导致2种桉树叶绿体肿胀变形,淀粉粒降解,对尾叶桉的影响要比邓恩桉的影响大.     

模拟光条件下有性繁殖香根草光合生理的研究

利用人工模拟光源研究了两种不同处理的(半水淹和对照)有性繁殖香根草的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)和叶面饱和蒸气压亏缺(Vpdl)随模拟光辐射(SPR)的变化规律。结果表明,半水淹处理的Pn、Gs、Tr和WUE均比长势良好的对照处理高,这可能与淹水胁迫和香根草所处的物候期不同有关。有性繁殖香根草的光补偿点较低,而光饱和点较高,26 0 0 μmol·m-2 ·s-1SPR强度Pn还未达最大值。结合生长指标参数综合比较,两种处理的分值却相同。因此可以认为,有性繁殖香根草保持了亲本水陆两栖的特性,并具有强大的耐涝能力,适于河岸、水库、堤岸等潮湿地栽种     

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。     

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.     

臭氧胁迫对冬小麦灌浆期光合日变化的影响

利用开顶式气室(OTC)开展了大田实验条件下地表臭氧浓度增加对灌浆期冬小麦光合日变化影响的实验研究.结果表明:13:00-15:00大田环境变量(光合有效辐射、温度、水气压差)对冬小麦光合作用产生了胁迫;与对照组相比,100和150 nl·L-1臭氧熏气下净光合速率平均下降了6.3%和11.1%(P＜O.05);100 nl·L-1臭氧熏气下气孔限制值、蒸腾速率、气孔导度、水分利用率变化趋势与对照组基本一致,但在150 nl·L-1臭氧熏气下,11:00之前蒸腾速率和气孔导度均显著增加,水分利用率显著下降,13:00-15:00,水分利用率显著增高;在无环境胁迫条件下,100和150 nl·L-1臭氧熏气分别对冬小麦光合作用产生了气孔限制和非气孔限制,导致光合速率下降.环境变量胁迫下,100和150nl·L-1臭氧熏气均显著提高了冬小麦的水分利用率,且150 nl·L-1臭氧熏气显著提高了进入气孔用于光合作用的二氧化碳比例.     

北京松山油松当年生与往年生针叶光合生理特性

为探讨北京松山自然保护区油松固碳机制, 对松山不同叶龄油松针叶的光合、蒸腾特性及其与环境因子的关系进行探究。结果显示：(1)油松当年生叶的最大净光合速率、暗呼吸速率及光补偿点均高于往年生叶, 但表观量子效率却低于往年生叶; (2)油松当年生和往年生叶的净光合速率和蒸腾速率日变化均呈“双峰”曲线; 当年生叶的净光合速率日均值显著高于往年生(P<0.05); (3)气孔导度和光合有效辐射是影响油松当年生和往年生叶净光合速率的共同生态因子; 同时气孔导度和光合有效辐射共同影响不同叶龄针叶的蒸腾速率。结果表明当年生叶光合潜力较大, 而往年生叶利用弱光能力较强; 当年生叶净光合速率降低主要为非气孔因素, 而往年生叶则先后由气孔因素和非气孔素引起; 油松不同叶龄光合特性差异体现了油松不 同的生理调节和环境适应策略。     

玉米光合性能的杂种优势

以4个不同光合速率的玉米自交系及组配的2个杂交种为材料, 在吐丝期进行了光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、水分利用效率(WUE)等光合性能指标日变化的测定,以探明玉米杂种优势光合性能的日变化规律.结果表明：光合性能中P_n、T_r和G_s 3项指标均呈明显的单峰曲线变化,峰值出现的时间分别为10:00—12:00、12:00和10:00—12:00,其中G_s、P_n早于T_r;WUE日变化规律与其它光合性能指标相反,呈现“V”趋势,低谷值出现在12:00点左右.P_n、T_r的日变化均与G_s密切相关,说明G_s在P_n、T_r日变化中起着重要的调节作用.对光合性能杂种优势率日变化进行分析表明,杂交种P_n、T_r、G_s具有午后优势现象,而WUE杂种优势率表现为上午高于下午,说明午后的环境条件更有利于杂交种抗性的发挥,为筛选高光效品种提供了一项可参考的指标.     

三种乡土树种在二种林分改造模式下的生理生态比较

在丘陵荒山先锋树种马占相思林的林窗和均匀间伐50％(简称林冠层下)的2种林分改造模式下,研究了降真香、红椎和火力楠3种乡土树种生长初期的生理生态。结果表明,不管是在冬季或夏季,林窗中比林冠层下有更高的光合有效辐射(PAR)和相对湿度(RH),并且有较低的气温(Tair),林窗与林内最主要的差异是PAR的变化。生长在林窗里的植株比林冠层下的叶片小而厚,叶片单位面积干重增加,林窗里的植株叶片有较高的叶绿素含量。冬天,降真香和红椎在林窗里和林冠层下的净光合速率(Pn)日变化曲线都为单峰型,而火力楠在林窗下为双峰型,林冠层下为单峰型。3种树种在林窗里和林冠层下植株的蒸腾速率(Tr)有较相似的日进程,都为单峰型。2种林分改造模式下3种树种叶片气孔导度(GS)的日变化也较相似,与PAR的变化趋势相似,而与RH变化呈相反趋势。冬季。降真香和红椎在林窗的水分利用效率(WUE)比林冠层下稍高,而火力楠在林冠层下则比林窗高．但它们都无显著差异。夏天,3种树种在林窗和林冠层下的Pn与冬天有相似的结果。夏季红椎和降真香在林窗的Tr比林冠层下高,而火力楠在林冠层下的Tr比林窗高。Gs的变化趋势也与PAR相似,与RH变化趋势相反。夏季,降真香和火力楠的WUE在林窗比林冠层下高,但红椎却比林冠层下的低。3个树种中火力楠的WUE最高。3种树种在林窗和林冠层下的wUE都是冬季比夏季高。综合植物各项生理生态指标的分析结果可知,降真香和红椎较适宜种植在林窗里,而火力楠较能适应有一定郁闭度的林冠层下。     

盐碱地马蔺光合生理特性的研究

研究了盐碱地生长的马蔺叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和水分利用效率（WUE）以及环境因素的日变化。结果表明,马蔺叶片Pn和Tr均呈现双峰曲线,具有光合午休现象。这种现象出现的原因是由于较高的太阳辐射引起叶片温度的升高,叶片的羧化效率(CE)和表观量子产额(AQY)的下降造成的。     

纳帕海流域五种优势乔木树种光合速率日变化特征

为了解纳帕海流域高山环境中优势乔木树种光合速率特征及其对环境因子的响应规律,运用LI-6400便携式光合测定仪,分别测定了香格里拉纳帕海流域5种优势乔木树种净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)等主要光合生理参数日变化,并对其与环境因子的相关性进行统计分析。结果表明:(1)所测定的5种优势树种中,除川滇高山栎以外,其他4个树种的Pn均呈双峰型;5种树种Pn峰值大小依次为云杉高山松山楂清溪杨川滇高山栎,分别为21.58、21.57、15.21、14.18、11.87μmol·m~(-2)·s~(-1)。(2)树种气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)在一天之内都呈现出早晚低、中午高的规律,胞间CO2浓度(Ci)与Pn基本呈相反趋势。(3)树种WUE和LUE日均值与Pn值表现出基本一致的顺序特征,云杉和高山松相对较高,WUE分别为3.27和5.82 mmol·m~(-2)·s~(-1),LUE分别为4.42%和2.99%,川滇高山栎最低,仅为0.92 mmol·m~(-2)·s~(-1)和0.74%。(4)树种Pn对PAR和Gs的变化具有显著的响应特征。该区域树种的Pn最大值高于低海拔区域的同类树种;区域内针叶树种的WUE和LUE显著大于阔叶树种,对高山区域内相对较高的辐射环境具有更高效的适应策略;当地环湖面山上种植的大面积云杉树对区域植被的恢复具有高效的现实意义。     

不同土壤水分条件下紫藤叶片生理参数的光响应

测定了不同土壤湿度下2年生紫藤叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）及水分利用效率（WUE）等生理参数的光响应过程,探讨了紫藤正常生长发育所需的土壤水分和光照条件.结果表明:紫藤叶片的P_n、T_r及WUE对土壤湿度和光照强度的变化具有明显的阈值响应.维持紫藤正常生长（同时具有较高P_n和WUE）的土壤湿度范围为:体积含水量（W_v）15.3%～26.5%、相对含水量（W_r）46.4%～80.3%,最佳土壤湿度约为W_v 23.3%、W_r 70.6%.紫藤叶片对光照环境的适应性较强,在光合有效辐射强度（PAR）为600～1 600 μmol·m^-2·s^-1时,P_n和WUE具有较高水平,饱和光强在PAR为800～1 000 μmol·m^-2·s^-1.紫藤叶片光合作用非气孔限制的发生与土壤湿度与光照强度密切相关,W_v为18.4%～26.5%、W_r为55.8%～80.3%时,光合作用主要受气孔限制,光照强度的影响较小;超出此范围后,其受光照强度的影响较大,出现由气孔限制转变为非气孔限制的PAR临界值.紫藤正常生长允许的最低土壤湿度约为W_v 11.9%、W_r 36.1%,允许最高PAR约为1 000 μmol·m^-2·s^-1,是紫藤叶片光合机构受到破坏的临界点.     

NaCl胁迫对大米草光合·蒸腾等生理特性的影响

研究了NaCl胁迫下大米草净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr),叶片气孔导度(Gs)、细胞问CO_2浓度(Ci)、株高、叶长、叶宽、茎粗、叶绿素含量、气孔限制值和水分利用效率.结果表明:当NaCl浓度高于300mmol/L时,大米草Pn、Tr、Gs、株高、叶长以及叶绿素含量受到显著抑制(P＜0.05),叶宽及茎粗则无显著性差异.NaCl胁迫下,大米革光合速率的降低是气孔因素和非气孔因素综合导致的结果,Pn、Tr、Gs、株高以及叶绿素含量的降低可作为大米草受NaCl胁迫的症状,而WUE则保持在较高的水平,因此在防治大米草蔓延时,排水处理不是最佳选择.     

NaCl胁迫对大米草光合·蒸腾等生理特性的影响

研究了NaCl胁迫下大米草净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）,叶片气孔导度（Gs）、细胞间CO2浓度（Ci）、株高、叶长、叶宽、茎粗、叶绿素含量、气孔限制值和水分利用效率。结果表明：当NaCl浓度高于300mmol／L时,大米草Pn、Tr、Gs、株高、叶长以及叶绿素含量受到显著抑制（P〈0．05）,叶宽及茎粗则无显著性差异。NaCl胁迫下,大米草光合速率的降低是气孔因素和非气孔因素综合导致的结果,Pn、Tr、Gs、株高以及叶绿素含量的降低可作为大米草受NaCl胁迫的症状．而WUE则保持在较高的水平．因此在防治大米草荨延时．排水处理不是最佳选择。     

长期深淹对三峡库区三种草本植物的恢复生长及光合特性的影响

硬秆子草（Capillipedium assimile）、双穗雀稗（Paspalum distichum）和狗牙根（Cynodon dactylon）在经受与三峡水库水位运行节律基本一致的水淹时间和水淹持续时期,但淹水深度（0、5、15和25m）不同的处理后,对其进行了恢复生长和光合特性研究。结果表明：（1）3种草本植物之间相比,狗牙根的存活率最高,所有处理植株存活率达到了100％;硬秆子草和双穗雀稗随着水淹深度的增加,存活率呈降低趋势,5in深处理存活率达到了100％,15in和25m深处理存活率在80％以上。（2）3种草本植物恢复生长后的叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、水分利用效率WUE和表观CO2利用效率CUEapp与未淹对照相比没有显著差异;不同物种相同水淹处理之间比较,狗牙根的各光合指标显著高于硬秆子草和双穗雀稗。（3）结合三峡库区消落带植被恢复物种筛选的基本条件和本试验不同处理植株的恢复生长及其光合特性的研究,结果表明,硬秆子草、双穗雀稗和狗牙根是能够忍耐长期深淹胁迫的、适宜于三峡库区消落带植被恢复与重建的优良物种。三者之间的耐淹能力从大到小依次为：狗牙根〉硬秆子草〉双穗雀稗。     

4个观赏竹种的光合特性及其影响因子分析

本研究以白纹阴阳竹( Hibanobambusa tranquillans f. shiroshima H. Okamura )、鼓节竹( Bambusa tul doides‘Swolleninternode')、花秆早竹( Phyllostachys violascens f. viridisulcata P. X. Zhang et W. X. Huang)和美丽箬竹(Indocalamus decorus Q. H. Dai)4个观赏竹种为供试材料,分析了各竹种的光响应和CO2响应曲线及参数、光合和气体交换参数以及相关环境因子的日变化规律,并通过相关性分析、逐步多元回归分析和通径分析探讨了影响4个竹种叶片净光合速率( Pn)的主要因子。测定结果表明：随光合有效辐射强度( PAR)或胞间CO2浓度( Ci)的提高,各竹种叶片的Pn值均逐渐增大,但增幅有一定差异;各竹种的光响应和CO2响应参数均有较大差异,其中,白纹阴阳竹叶片的表观量子产量( AQY)最低,CO2饱和点( CSP)和CO2补偿点( CCP)也较低,其他参数均最高;而花秆早竹叶片的AQY和CCP值均最高,而其他参数总体上均最低。4个竹种的光合及气体交换参数日变化曲线均有一定差异;美丽箬竹叶片Pn值日变化曲线呈“双峰型”;白纹阴阳竹、鼓节竹和花秆早竹叶片的Pn值日变化曲线均呈“单峰型”,峰值分别出现在14：00、10：00和12：00;总体上看,4个竹种叶片的气孔导度( Gs)、Ci、蒸腾速率( Tr)和水分利用效率( WUE)总体上具有相似的日变化趋势。分析结果表明：按照总影响效应由高至低进行排序,对白纹阴阳竹叶片Pn值的主要影响因子为PAR、Tr、大气CO2浓度( Ca)、Ci,对鼓节竹叶片Pn值的主要影响因子为PAR、Tr、Ca、Gs,对花秆早竹叶片Pn值的主要影响因子为PAR、Tr、Gs、气温( Ta)、Ci,对美丽箬竹叶片Pn值的主要影响因子为PAR、空气相对湿度( RH)、Ta、Ca、Tr、Gs。综合分析结果显示：4个竹种中,白纹阴阳竹光合能力最强,但对弱光的适应和利用能力较弱,CO2同化能力强且适应范围广;鼓节竹和美丽箬竹对光和CO2的利用能力和适应范围均居中;花秆早竹光合能力和CO2同化能力最差,但对弱光的适应和利用能力较强,CO2适应范围较窄。