土壤干旱条件下保水剂对多年生黑麦草光合特性的影响

以多年生黑麦草（Lolium perenne Linn．）为研究对象,对土壤干旱条件下（土壤含水量12．6％、10．5％、8．4％和6．3％）使用保水剂后叶片光合特性的动态变化进行了分析。结果显示：随土壤含水量的降低和胁迫时间（12d）的延长,多年生黑麦草叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和光能利用效率（LUE）呈逐渐下降的趋势;随土壤含水量的降低,胞间CO2浓度（Ci）逐渐升高、瞬时水分利用效率（WUE）逐渐降低,但随胁迫时间的延长Ci和WUE则呈现不同的变化趋势;总体上,在土壤含水量不同的条件下及不同的胁迫时间各指标均有显著差异（P〈0．05）。与未添加保水剂的各处理组相比,添加质量分数2％保水剂后多年生黑麦草叶片的Pn、Gs、WUE和LUE值均增大,而Ci和Tr值则降低,差异达显著水平（P〈0．05）。研究结果表明：合理使用保水剂能提高多年生黑麦草叶片的光合能力以及土壤的保水能力,增强多年生黑麦草对干旱环境的适应性。     

干旱和复水对崖柏光合特性及水分利用效率的影响

以4年生崖柏(Thuja sutchuenensis Franch.)盆栽实生苗为材料,试验干旱和复水对崖柏光合特性及水分利用效率的影响。结果显示,在自然干旱处理过程中,叶片相对含水量(LRWC)在土壤相对含水量(SRWC)降至30%之后开始出现下降;净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO₂浓度(C_i)、光饱和点(LSP)和最大光合速率(P_max)随着土壤可利用水分的减少而逐渐降低;而表观量子效率(Q)、表观量子需要量(1/Q)及光补偿点(LCP)未发生明显变化;水分利用效率(WUE)则随着SRWC的下降而逐渐提高。在停止浇水50 d后(SRWC下降约95%),叶片萎蔫,净光合速率接近零,复水后3 d,净光合速率(P_n)恢复至对照的88.59%,WUE降至对照的88.63%。通过干旱-复水一系列生理指标的变化分析认为,崖柏为干旱避免型植物。     

干旱胁迫下栽植模式对葡萄根际土壤湿度和光合效率的影响

为了解西北干旱地区深畦栽植模式对葡萄光合效率的影响,试验以鲜食葡萄品种‘京亚’和‘红地球’为材料,以葡萄生产中常用的平畦栽植模式为对照,研究了深畦栽植模式对葡萄根际土壤湿度及光合效率的影响。结果显示:(1)干旱胁迫过程中,2种栽植模式的葡萄根际土壤相对含水量、气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)均持续下降,但深畦栽植的土壤相对含水量和WUE较平畦栽植下降缓慢,且在胁迫后期严重干旱时两者均明显高于平畦栽植。(2)根据Logistic模型对土壤相对含水量与Pn、Gs、Ci、Tr的关系的曲线拟合结果,发现深畦栽植和平畦栽植下土壤相对含水量区间分别为30%~50%和40%~60%时显著影响葡萄的光合水分效率。(3)以Logistic方程的拐点为根际土壤湿度阀值,发现深畦栽植和平畦栽植葡萄的根际土壤湿度阀值分别为41.76%和52.60%,且此时葡萄光合水分效率最高。研究表明,在干旱逆境下,与平畦栽植相比,深畦栽植下能够有效减缓根际土壤水分散失,保持较高的根际土壤含水量,而且能够在土壤含水量较低的条件下实现更高的光合水分效率,深畦栽植是干旱地区理想的葡萄抗旱节水栽植模式;深畦栽植下,葡萄品种‘京亚’和‘红地球’的根际土壤相对含水量分别在40.19%和43.32%时叶片光合水分效率最高,且两葡萄品种光合作用的适宜土壤相对含水量范围分别是40.19%~50%和43.32%~50%。     

土壤干旱胁迫对沙棘叶片光合作用和抗氧化酶活性的影响

在半干旱黄土丘陵区,采用盆栽控水试验,通过测定3年生沙棘苗木在8个土壤水分梯度下的光合速率、叶绿素荧光、抗氧化酶活性等光合生理生化指标,探讨沙棘叶片光合作用在土壤干旱逐渐加重过程中的变化过程、机制及其与土壤水分的定量关系.结果表明:(1)土壤相对含水量(RWC)在38.9％-70.5％范围内,随干旱胁迫加重,沙棘的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)明显下降,而气孔限制值(Ls)显著上升,即Pn下降主要是由气孔限制造成的;当RWC＜38.9％时,干旱胁迫继续加剧,Pn和Ls都降低,而Ci显著上升,即Pn下降的主要原因已经转变为非气孔因素的限制.(2)土壤适度水分胁迫能够提高沙棘叶片的水分利用效率(WUE),维持沙棘Pn和WUE处于较高水平的RWC范围为58.6％-82.9％和48.3％-70.5％.(3)土壤干旱加重过程中,沙棘的最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率ΦPSⅡ,光化学猝灭(qP)均表现出逐渐降低的趋势,而初始荧光(Fo)显著升高,非光化学猝灭(NPQ)则表现出先上升后下降的趋势;RWC在38.9％-70.5％的范围内,热耗散是沙棘重要光保护机制;RWC＜38.9％时,PSⅡ受到损伤,电子传递受阻.(4)土壤干旱加重过程中,沙棘叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性表现出先升高后降低的趋势,丙二醛(MDA)含量则表现出逐级递增趋势;土壤干旱程度在RWC为48.3％-70.5％时,对沙棘叶片的抗氧化酶系统活性有诱导作用;而土壤干旱到严重胁迫(RWC＜38.9％)时,沙棘叶片的抗氧化酶系统损伤,抗氧化酶活性下降,细胞膜遭到破坏.土壤干旱程度在RWC为48.3％-70.5％时,沙棘叶片可以通过热耗散和酶活性调节协同作用,稳定光合机构的正常功能,Pn下降的主要原因是气孔限制;而干旱到严重胁迫(RWC＜38.9％)时,PSⅡ系统和抗氧化酶系统损伤,是光合作用发生非气孔限制的主要原因.在半干旱黄土丘陵区,沙棘生长所允许的最大土壤水分亏缺在RWC为38.9％,维持沙棘具有较高WUE和Pn的土壤水分阈值为RWC在58.6％-70.5％之间.     

3个桃砧木品种对淹水的光合生理响应特征

以生产中常用的3个桃砧木品种毛桃、山桃和列玛格幼苗为试材,以正常供水为对照,采用模拟水涝试验研究了淹水对其光合特性的影响,探讨桃砧木耐涝的光合机理.结果显示:淹水胁迫下,3个桃砧木叶片净光合速率(Pn)、相对含水量(RWC)、水分利用效率(WUE)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)和最大电子传递速率(Jmax)等均显著低于对照,而丙二醛(MDA)含量显著高于对照.试验后期,淹水胁迫下列玛格叶片的叶绿素含量增加显著高于毛桃和山桃,MDA含量显著低于毛桃和山桃,且Pn、RWC、Tr、WUE和Gs下降幅度最小,光合能力最强,而毛桃次之,山桃下降幅度最大;3个桃品种的耐涝性表现为列玛格＞毛桃＞山桃.研究表明,淹水使桃砧木叶片膜脂过氧化加剧,气孔开度减小,水分代谢机能降低,光合电子传递和光合碳同化能力下降,光合机构受损,光合作用效率降低;而列玛格品种在淹水胁迫下叶绿素合成加强,叶片RWC下降缓慢,光能吸收、传递和水分代谢能力以及抗光抑制和光氧化能力最强,膜脂过氧化程度最轻,从而保持最高的光合能力.     

干旱胁迫下白桦（Betula plathphylla）实生苗叶片的水分代谢与部分渗透调节物质的变化

在土壤干旱胁迫进程中,白桦实生苗叶片的自然含水量呈下降趋势;相对含水量的总的变化趋势与自然含水量相同;束缚水含量及束缚水/自由水比值显著升高,复水后,三者又重新恢复至正常水平。随着土壤水分逐渐减少,可溶性蛋白质的含量呈现减少趋势,复水后,可溶性蛋白质含量又可恢复至正常水平。白桦实生苗叶片可溶性糖含量增加,复水后可溶性糖含量降至趋于对照水平。     

干旱胁迫对杠柳光合特性及抗氧化酶活性的影响

以盆栽杠柳幼苗为材料,用称重控水的方法设置4个含水量梯度,研究不同程度干旱胁迫对杠柳光合特性和抗氧化系统的影响,为黄河三角洲贝壳堤岛植被恢复过程中的物种培育和种植管理提供依据.结果表明:(1)随着干旱胁迫的加剧,杠柳幼苗叶片净光合速率(Pn)先增后降,蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)逐渐下降,胞间CO2浓度(Ci)先降后升,说明杠柳幼苗Pn下降在轻度干旱胁迫下主要是由气孔导度下降引起,而在重度胁迫下主要由非气孔因素引起.(2)随着干旱胁迫程度的加剧,杠柳幼苗瞬时水分利用效率(WUE)、表观光能利用效率(LUE)、羧化效率(CE)均呈现先增加后下降趋势;WUE在重度胁迫下才开始下降,比对照显著下降了39%,LUE(CE)则在中度胁迫下就开始下降,中度和重度胁迫分别比对照下降了48%(33%)、71%(69%).(3)随着干旱胁迫的加剧,杠柳叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性先升高后降低,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和MDA含量均逐渐增高,表明POD、CAT抑制杠柳叶片脂质过氧化效应不显著,SOD则抑制作用显著,且12.8%的贝壳沙含水量是SOD的耐受阈值,此时MDA含量比对照显著增加153%.     

黑莓叶片对水分处理的生理反应

黑莓（Ｒｕｂｕｓ ｓｐｐ．）赫尔（Ｈｕｌｌ）品种扦插苗在土壤相对含水量分别为８５％以上、７０％￣８０％、５０％￣６０％、４５％￣５０％和３０％￣３５％的条件下处理２０ｄ,以土壤相对含水量７０％￣８０％的处理为对照,测定其叶片单个复叶的鲜重,单位叶面积鲜重、叶片相对含水量、叶绿素含量及可溶性蛋白质含量的变化。结果表明：当土壤相对含水量达８５％以上时,所测各项指标与对照相比均无显著差异,黑莓生长良好,     

土壤干旱胁迫对酸枣叶片黄酮类代谢及某些生长和生理指标的影响

采用盆栽称量法研究了对照、中度和重度干旱(土壤相对含水量分别为75%、55%和35%)条件下1年生酸枣〔Ziziphus jujuba Mill.var.spinosa(Bunge)Hu ex H.F.Chow〕幼苗叶片中黄酮类成分含量及一些生长和生理指标的变化,并讨论了酸枣适应干旱过程中黄酮类成分的作用。结果表明:在中度和重度干旱条件下酸枣叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性均高于对照,但经重度干旱处理后复水第7天PAL活性与对照无显著差异。与对照相比,中度干旱条件下叶片槲皮素含量基本无变化,总黄酮和芦丁含量分别显著或极显著增加,丙二醛和可溶性蛋白质含量无显著变化;与中度干旱条件相比,重度干旱条件下叶片总黄酮、芦丁和槲皮素含量显著或极显著下降,丙二醛含量不显著增加,可溶性蛋白质含量显著降低;与对照相比,重度干旱条件下总黄酮含量无明显变化,芦丁和丙二醛含量极显著或显著增加,槲皮素和可溶性蛋白质含量显著下降;复水第7天,总黄酮、芦丁和槲皮素含量均显著或极显著高于复水前,且总黄酮和芦丁含量显著高于对照,槲皮素含量与对照无显著差异;复水第1天至第4天,丙二醛含量呈先降后增再降的趋势、可溶性蛋白质含量则呈先降低后逐渐增加的趋势,其中复水第1天丙二醛含量显著高于复水前、可溶性蛋白质含量显著低于复水前。在中度或重度干旱胁迫后酸枣枝条长度均极显著小于对照,且随土壤相对含水量的降低枝条长度减小;叶片相对含水量也表现出随土壤相对含水量的降低逐渐减小的趋势,但差异不显著。研究结果提示:适宜的干旱胁迫可促进酸枣叶片黄酮类代谢,但在不同的干旱胁迫条件下,黄酮类代谢在酸枣抗旱过程中具有不同的作用。     

干旱条件下花铃期棉花对氮素的生理响应

于2005—2006年在南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验,研究花铃期土壤干旱及复水后棉花光合与蒸腾特性及水分利用率对氮素的响应.结果表明：与正常灌水处理（CK）相比,干旱处理棉花随土壤相对含水量（SRWC）的减少,其净光合速率（P_n）和蒸腾速率（T_r）迅速降低;在干旱处理前期,由于棉花T_r下降幅度高于P_n,水分利用率（WUE）表现为上升趋势,而后随SRWC和P_n的降低,WUE呈逐渐下降趋势.土壤干旱改变了P_n和T_r的日变化趋势,干旱处理棉花P_n和T_r从8:00到16:00一直呈下降趋势,而CK则呈单峰曲线,P_n和T_r峰值分别出现在10:00—11:00和12:00;干旱处理和CK的WUE日变化均呈先降后升的趋势,谷值出现在12:00.干旱条件下棉花的P_n和T_r随氮素水平的提高而降低,而WUE则表现为相反趋势;复水后,干旱处理棉花P_n、T_r及WUE日变化趋势与CK一致,但其值低于CK,该趋势在施氮肥条件下表现尤为明显.可见,棉花花铃期土壤干旱条件下增施氮肥虽然有利于WUE的提高,但却降低了棉花的光合性能.     

金矮生苹果土壤水分合理供给范围研究

对7年生田间和2年生盆栽金矮生苹果(Malus pumila)不同土壤水分(SWC)条件下水分利用效率(WUE)研究表明。SWC约为10％时,WUE最大值在所有处理中最高(230μmolCO₂·g^-1 H2O);在水分供应充足时,WUE最大值只有160μmolCO₂·g^-1 H2O左右,各SWC水平间差异不显著．WUE随SWC的变化与光照条件有关。     

金矮生苹果叶片气体交换参数对土壤水分的响应

 在黄土高原半干旱地区,通过测定10年生金矮生苹果（Malus pumila cv. Goldspur）叶片气体交换参数与土壤水分的定量关系,探讨了土壤水分胁迫对光合作用的影响规律,以确定苹果园节水灌溉适宜的土壤水分调控标准。结果表明：叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）、气孔导度（Gs）、细胞间隙CO2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）对土壤水分的变化具有明显不同的阈值反应。土壤含水量（SWC）大约在田间持水量的60%～86%范围内,Pn和Tr均保持较高的水平,小于田间持水量的60%～86%后,两者均随土壤湿度的减少而明显下降。维持较高叶片水分利用效率（WUE）的SWC约在田间持水量的50%～71%左右。当SWC小于田间持水量的48%以后,Gs和Ls明显降低,而Ci急剧增加,水分胁迫条件开始直接作用于叶肉细胞,导致光合速率下降,由气孔限制因素转变为非气孔因素。据此我们认为：在半干旱黄土高原地区,金矮生苹果园节水灌溉适宜的SWC范围大约在田间持水量的50%～71%左右,所允许的土壤水分亏缺程度为田间持水量的48%左右。     

Bicarbonate concentration as affected by soil water content controls iron nutrition of peanut plants in a calcareous soil.

Strategy I peanut plants are frequently subjected to iron deficiency when growing in calcareous soils, which contain high concentrations of bicarbonate. In calcareous soils under field conditions, it has been noted that chlorosis increases in severity after excessive rainfall or irrigation, but the chlorosis symptoms of peanuts are alleviated after waterlogged soils dry. A pot experiment was conducted simulating the chlorosis symptom observed in the field when peanut plants are exposed to fluctuating soil water content induced from rainfall or irrigation. We investigated the bicarbonate fluctuations resulting from adjustable soil water content (SWC) that could lead to bicarbonate-induced iron chlorosis of peanuts growing in calcareous soil. The experiments included three treatments of SWC (50% of water holding capacity (WHC), 80% of WHC, and 100% of WHC) under two levels of CaCO(3) concentrations (at 8.67% and 18.67%.) The results showed that the iron nutrition of peanuts could be regulated by different SWC at both CaCO(3) levels. Our observations indicate that iron deficiency chlorosis symptoms in peanuts grown in high soil water content were more severe, compared to those of peanuts in lower soil water content. A shift from high soil water content to lower soil water content could improve or eliminate the iron deficiency chlorosis symptom of peanuts. The HCO(3)(-) concentration in the peanut rhizosphere increased with increasing SWC and CaCO(3) content and it correlated with the level of soil water content. We suggest that variations in the soil water content could induce HCO(3)(-) concentration variation in the rhizosphere of peanuts. Consequently, the high HCO(3)(-) concentration, which is induced by a high water content in calcareous soil and a high CaCO(3) level, could inhibit the physiological response to iron deficiency of peanuts, resulting in iron deficiency chlorosis. The study indicates that a reasonable agricultural practice of irrigation and drainage should be considered to improve and prevent iron deficiency chlorosis of strategy I plants in calcareous soil.     

金矮生苹果水分利用效率研究

通过对金矮生苹果 ( Malus pumila CV.goldspur)在不同土壤水分和光照条件下叶片光合速率 ( Pn)和蒸腾速率( Tr)进行测定 ,并计算水分利用效率 ( WUE)。结果表明 ,由于光合有效辐射 ( PAR)和土壤水分 ( SWC)决定了金矮生苹果Pn和 Tr,从而影响到 WUE。在水分胁迫存在时 ,不同 SWC条件下的 WUE随 PAR的变化规律相差较大 ,SWC为 1 0 %(田间持水量 F C的 5 0 % )左右时 ,WUE最大值在所有土壤水分处理中居于最高 ( 2 30 μmol CO2 /g H2 O)。在水分供应充足时 ,尽管 WUE在达到最大值之后下降缓慢 ,但最大值只有 1 6 0 μmol CO2 /g H2 O左右 ,并且各 SWC水平之间差异不显著 ,模拟曲线基本重叠。 WUE随 SWC的变化与光照条件有关 ,光强范围在 5 0 0 相似文献   

调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,在山东兖州小孟镇史王村进行田间试验,研究了调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响.结果表明：在全生育期降水228 mm条件下,W₁（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期70%+开花期70%）和W₄（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期85%+开花期85%）处理总耗水量高于W₀（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期65%+开花期65%）、W₂（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期80%+开花期80%）和W₃（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期80%+开花期80%）处理,W₁和W₄处理间无显著差异;W₁处理增加了0～200 cm土层土壤贮水消耗量,降低了小麦拔节至开花期的耗水模系数,提高了开花至成熟期的耗水模系数;W₄处理在开花至成熟期、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均较大.调亏灌溉条件下,W₀处理水分利用效率较高,但产量最低;随灌溉量增加,其他处理水分利用效率呈先增加后降低的趋势.耗水量最高的W₁和W₄处理产量也最高,W₁处理灌溉水利用效率和灌溉效益均高于W₄处理,为本试验条件下高产节水的最佳处理.     

冬小麦对有限水分高效利用的生理机制

通过对不同土壤供水条件下的孕穗开花期的冬小麦叶片CO₂/H₂O气体交换参数的系统测定,研究了光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO₂浓度(Ci)、叶温(Tl)与水分利用效率(WUE)间的关系。结果表明,WUE并不随Pn的增长直线增长,而是呈现出二次曲线的变化趋势;只有当蒸腾达到一定程度时,Tr才对WUE产生影响,而Tr过大时WUE则有下降的趋势;WUE与Ci呈负相关,随Ci的增加WUE呈递减趋势;叶温升高对光合和蒸腾都有促进作用,当超过了某种限度则表现为抑制作用,表明在一定温度范围内,Tl升高对水分利用不利;随Gs的增大,WUE增大到一定程度则不再增加,甚至出现一种回落趋势.     

CO2浓度增加和水分亏缺对典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响

探讨大气CO₂浓度和水分变化对3种典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响,可为未来气候变化情形下草地生态系统适应性管理提供理论支持。本试验利用可精准控制CO₂浓度的人工气候室,设置400(自然大气)和800 μmol·mol^-1(倍增)两个CO₂浓度,80%土壤田间持水量(FC)(充分灌水对照)、55%～60%FC(轻度水分亏缺)、35%～40%FC(中度水分亏缺)、<35%FC(重度水分亏缺)4个水分梯度,研究CO₂浓度增加和水分亏缺对甘蓝型油菜、白三叶和紫花苜蓿叶绿素含量、气体交换参数及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明: 同一CO₂浓度下,与充分灌水对照相比,当土壤水分<40%FC时,3种植物的叶绿素含量和气体交换参数均显著降低;土壤水分为55%～60%FC时,3种植物的叶绿素总含量无显著变化,而白三叶和紫花苜蓿的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)降低了6%～25%,但WUE无显著性差异。与大气CO₂浓度相比,CO₂浓度倍增使充分灌水处理下甘蓝型油菜的P_n显著降低了21.5%,而显著增加了轻度水分亏缺下3种植物的P_n,且增加了中度水分亏缺下甘蓝型油菜和紫花苜蓿的P_n,但只对重度水分亏缺下紫花苜蓿的P_n有所改善;CO₂浓度倍增显著增加了白三叶和紫花苜蓿在所有水分处理下的WUE,但只增加了甘蓝型油菜在轻度水分亏缺下的WUE。CO₂浓度和水分的交互作用对3种植物的P_n均有显著影响,但仅对甘蓝型油菜的WUE有显著影响。综上,3种植物对大气CO₂浓度倍增和水分亏缺的响应存在明显差异,CO₂浓度升高能改善轻度水分亏缺对3种植物光合性能和WUE的不利影响,但只改善了重度水分亏缺下紫花苜蓿的光合性能。     

Photosynthetic response to precipitation/rainfall in predominant tree (<Emphasis Type="Italic">Ulmus pumila</Emphasis>) seedlings in Hunshandak Sandland,China

The responses of gas exchange and chlorophyll fluorescence of field-growing Ulmus pumila seedlings to changes in simulated precipitation were studied in Hunshandak Sandland, China. Leaf water potential (Ψ_wp), net photosynthetic rate (P _N), stomatal conductance (g _s), and transpiration rate (E) were significantly increased with enhancement of precipitation from 0 to 20 mm (p<0.01), indicating stomatal limitation of U. pumila seedlings that could be avoided when soil water was abundant. However, P _N changed slightly when precipitation exceeded 20 mm (p>0.05), indicating more precipitation than 20 mm had no significant effects on photosynthesis. Maximum photochemical efficiency of photosystem 2, PS 2 (F_v/F_m) increased from 0.53 to 0.78 when rainfall increased from 0 to 10 mm, and F_v/F_m maintained a steady state level when rainfall was more than 10 mm. Water use efficiency (WUE) decreased significantly (from 78–95 to 23–27 μmol mol⁻¹) with enhancement of rainfalls. P _N showed significant linear correlations with both g _s and Ψ_wp (p<0.0001), which implied that leaf water status influenced gas exchange of U. pumila seedlings. The 20-mm precipitation (soil water content at about 15 %, v/v) might be enough for the growth of elm seedlings. When soil water content (SWC) reached 10 %, down regulation of PS2 photochemical efficiency could be avoided, but stomatal limitation to photosynthesis remained. When SWC exceeded 15 %, stomatal limitation to photosynthesis could be avoided, indicating elm seedlings might tolerate moderate drought.     

Critical responses of photosynthetic efficiency of goldspur apple tree to soil water variation in semiarid loess hilly area

Goldspur apple (Malus pumila cv. Goldspur) is one of the main fruit trees planted in semiarid loess hilly areas. The photosynthetic efficiency in leaves of eight-year-old trees were studied under different soil water conditions with a Li-6400 portable photosynthesis system and a Li-Cor1600 portable steady state porometer in order to explore the effects of soil water stress on photosynthesis and the suitable soil water content (SWC) for water-saving irrigation of apple orchards. The results showed that the leaf net photosynthetic rate (P _N), transpiration rate (E), water-use efficiency (WUE), stomatal conductance (g _s), intercellular CO₂ concentration (C _i), and stomatal limiting value (L _s) displayed different threshold responses to soil water variation. When SWC was within a range of about 60%–86% of field capacity (FC), P _N and E were maintained in a relative steady state. At an elevated level but below 60% of FC, both P _N and E decreased evidently with decreasing soil moisture. The SWC needed to support WUE in a relatively steady state and at a high level was in the range of about 50%–71% of FC. When SWC was less than 48% of FC, g _s and L _s declined with decreasing soil moisture, while C _i increased rapidly. Based on the analysis of the stomatal limitation of photosynthesis using two criteria (C _i and L _s) suggested by Farquhar and Sharkey, it was implied that the predominant cause of restricting P _N had changed from stomatal limitation to nonstomatal one under severe water stress. In terms of water-saving irrigation for enhancing water-use efficiency, it was concluded that in semiarid loess hilly areas, the suitable range of SWC for water-saving irrigation in goldspur apple orchards is in the range of about 50%–71% of FC, and the most severe degree of soil water stress tolerated for photosynthesis is about 48% of FC.