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。     

两种生态型榕树的叶绿素含量、荧光特性和叶片气体交换日变化的比较研究

比较盆栽 生榕树和两栖型树的形态差异、叶片叶绿素含量、叶绿素荧光特性和气体交换的日变化。两栖型榕树具有较发达的气生根和水生不定根,叶片比陆生榕树宽,并有向中生性 倾向,陆生榕树的叶绿素含量比两栖榕树高,净光合速率略高于水培两栖型榕树,但明显高于土培两栖型榕树,蒸腾速率以水培两栖型树最高,陆生榕树次之,土培两栖型榕树最低,线性回归分析表明,三者的叶片气孔导度与净光合速率变化均呈正相关,气孔导度的变化     

多枝柽柳气体交换特性研究

在美国柽柳（Tamarix L.）被列为臭名昭著的十大我来杂草之一,而在中国,它则作为一种濒危物种生存状况堪忧。对多枝柽柳（Tamarix ramosissima L bd.）气体交换进行研究,探讨其蒸汽压差（VPD）、叶水势、气孔导度（g）和水分利用效率（WUE）之间的联系,结果表明,柽柳之所以能在沙漠生存又能在美国河岸地带疯狂扩展,主要原因可能是：①柽柳属地下水湿生植物,发达的根系能直达地下水。②柽柳适应性生境很广,作为一种阳性树种,柽柳非常耐旱,能够在很低的叶水势（φ）条件下（-4.59Mpa）进行光合作用,而较低的光补偿点和暗呼吸速率又反映出其耐阴湿的特点。③灵敏的气孔适应性调整：其g对VPD的灵敏性随着干湿季其体内的水分状况变化而变化,调整蒸腾速率,从而影响其WUE;gs与φ成显著正相关（P≤0.05）;gs与WUE显著相关（P≤0.05）,但只有当gs处于正在下降的时候,光合作用和蒸腾作用两个交换过程受轻微限制时,可得到水消耗和CO2吸收的最优协调,WUE达到最大值。这些适应性调整可能是柽柳能在美国河岸地带疯狂扩展的主要原因。实验结果表明,柽柳完全能够适应荒漠生长环境,因而导致柽柳在我国处于濒危状况的根本原因不是传统认为的干旱的自然环境,而主要是人为因素造成地下水位下降以及过度砍伐所致。     

NaCl处理下两种引进红树的光合及抗氧化防御能力

在长期盐胁迫(28天, NaCl浓度从100 mmol·L^-1升至400 mmol·L^-1)下, 比较研究了引进的无瓣海桑(Sonneratia apetala)和拉关木(Laguncularia racemosa)幼苗叶片的气体交换、叶绿素含量、最大光化学效率(F_v/F_m)、O₂^-_· 产生速率以及抗氧化酶的活性, 探讨了两种红树幼苗光合、抗氧化防御能力的差异与耐盐性的关系。结果显示: NaCl处理没有明显地影响两种红树幼苗的生长, 表明盐生植物对盐环境的适应性, 但两种红树的生理反应对NaCl处理存在较大的差异。在实验的第28天(苗木的NaCl累计处理浓度递增到400 mmol·L^-1)时, 与对照相比, 无瓣海桑叶片的净光合速率、水分利用效率增加, 气孔导度、蒸腾速率和胞间CO₂浓度/大气CO₂浓度(C_i/C_a)相应降低; 然而, 拉关木叶的净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率均回落到对照的水平, 而气孔导度和C_i/C_a均增加, 表明同样的NaCl浓度处理对拉关木叶的净光合速率影响大于无瓣海桑。在NaCl处理期间, 无瓣海桑F_v/F_m一直保持在0.8以上, 而拉关木的F_v/F_m为0.75以下, 说明无瓣海桑具有高于拉关木的潜在最大光合能力。在实验的第7天(NaCl浓度为100 mmol·L^-1)和14天(苗木的NaCl累计处理浓度递增到200 mmol·L^-1)时, 两种红树O₂^-_· 产生速率迅速增加, 在实验的第28天(苗木的NaCl累计处理浓度递增到400 mmol·L^-1)时, 无瓣海桑O₂^-_· 产生速率是对照的5.3倍, 差异极显著, 此时, 拉关木叶中O₂^-_· 产生速率已降低到低于对照的水平。盐处理诱导了两种红树叶中抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化物酶(POD))活性增加, 但拉关木增加的幅度大于无瓣海桑, 表明拉关木能响应盐胁迫并上调抗氧化酶活性, 降低盐诱导的膜脂过氧化, 提高耐盐的能力, 无瓣海桑通过提高水分利用效率来保持体内的水分, 同时, 保持PSII的最大光化学量子产量, 使得无瓣海桑在高盐处理时仍能保持高于对照水平的光合速率。     

竹柏2种颜色叶片的光合特性研究

为了解竹柏(Podocarpus nagi)的光合特性,以3 a生全绿叶和花叶竹柏为材料,测定其光合色素含量和气体交换参数。结果表明,全绿叶竹柏叶片的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素a+b、叶绿素a/b和叶绿素a+b/类胡萝卜素均显著高于花叶竹柏;全绿叶竹柏叶片的初始量子效率、最大光合速率和暗呼吸速率均显著高于花叶,而光饱和点和光补偿点均显著低于花叶;全绿叶竹柏叶片的初始羧化效率、光合速率、CO2饱和点和光呼吸速率均高于花叶,而CO2补偿点低于花叶。2种颜色叶片的气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率均随着光合有效辐射的增大而增大,且均表现为全绿叶花叶,而胞间CO2浓度则相反,表现为花叶全绿叶。因此,全绿叶竹柏利用弱光的能力强于花叶竹柏,而花叶竹柏利用强光的能力更强,在园林绿化配置中,可根据2种颜色叶片的光合特性合理配置。     

大气CO2浓度升高对植物的直接影响-国外十余年来模拟实验研究主要手段及基本结论

 本文针对国外近十几年来在CO2浓度升高对植物的直接影响方面所开展的生理生态学研究方法、动态、基本结论、存在问题等内容做了简要的介绍。大气CO2浓度在过去200年内已增加了80μmol·mol-1,生长在高CO2环境下的植物,其生理生态、形态及化学成分等方面将会发生相应的变化。表现在光合作用速率出现不同程度的提高;呼吸作用受抑制;气孔密度减少,水分利用效率增加;生物量及产量增加;一些关键蛋白质及酶、非结构性碳水化合物含量增加;组织中的氮、硫等元素含量降低;根系及花的发育也随CO2浓度的升高而提前等。不同光合途径(C3、C4及CAM)及不同植被类型(自然植被、栽培植被)的植物随CO2浓度发生的上述指标的变化在长期反应与短期反应方面具有很大的差异。另外,实验控制条件如温度、光照、水分、养分甚至实验装置(如花盆)的大小对预测结果也有很大的影响。     

土壤镉胁迫对檫木光合特性的影响

采用盆栽控制土培试验的方法,探讨不同浓度Cd胁迫对檫木(Sassafras tzumu Hemsl.)光合特性的影响。试验共设置5个镉处理水平(CK:0 mg·kg^-1,T1:5 mg·kg^-1,T2:20 mg·kg^-1,T3:50 mg·kg^-1,T4:100 mg·kg^-1)。分别测定每个处理下檫木叶片叶绿素含量、光合气体交换参数及光合—光响应曲线。结果表明:①随着处理Cd浓度的升高,檫木叶片叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量先增加后下降,T2处理下取达到最大值;②随着Cd浓度处理升高,叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)均呈现下降趋势,各处理间胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)差异不显著,檫木叶片光合速率主要受非气孔因素限制;③随着Cd浓度升高,檫木叶片的Pnmax(最大净光合速率)呈现显著下降趋势;T1处理条件下,檫木叶片的初始量子效率(α)值最大;檫木叶片的暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)总体呈现下降趋势。综上表明,在不同浓度Cd胁迫条件下,檫木叶绿素含量先增后减,在T1、T2处理下高于CK,体现了Cd胁迫“低促高抑”的效应;随着Cd浓度处理升高,光合气体交换参数及光合—光响应参数较CK总体上均呈现下降趋势,表明Cd胁迫对檫木光合作用产生了明显的抑制作用。     

半干旱区膜上覆土穴播对春小麦旗叶光合作用和水分利用的影响

在甘肃定西大田定位试验的基础上,2012—2013年连续2年比较了全膜覆土穴播(PMS)、覆膜穴播(PM)和露地穴播(CK)春小麦旗叶的SPAD值、叶绿素荧光参数、光合气体交换参数以及叶面积指数(LAI)、产量、耗水量和水分利用效率.结果表明: PMS提高了小麦旗叶SPAD值,扬花后显著高于PM,增加了10.0%～21.5%,较CK增加了3.2%～21.6%.PMS的旗叶最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数高于PM和CK,较PM最高分别提高了6.1%、9.6%和30.9%,并在灌浆期达到显著差异;而PMS的非光化学猝灭系数(q_N)值最低,并在抽穗期与PM达显著差异水平,2012和2013年分别降低了23.8%和15.4%.PMS的气孔导度(g_s)较PM和CK高,在灌浆期与PM达到显著差异,2012和2013年分别提高了17.1%和21.1%;PMS的蒸腾速率(T_r)较PM提高了5.4%～16.7%,光合速率(P_n)增加了11.2%～23.7%,旗叶瞬时水分利用效率(WUE_i)提高了5.6%～7.2%(除2013年抽穗期外),并在2012年扬花期达到显著差异.PMS的LAI高于PM和CK,尤其在季节性干旱的2013年达到显著差异.因此,PMS提高了叶片SPAD值,增强了旗叶对光合能量的同化能力和气体交换强度,使更多的光合能量进入光化学同化方向,降低了热耗散,使P_n增加,提高了旗叶WUE_i,基于较高的光合速率和群体LAI,最终提高小麦产量和水分利用效率.     

沙地柏对除叶干扰的生理和生长响应

为了研究沙地柏对模拟自然干扰的生理和生长响应,在毛乌素沙地对它进行了人为除叶为处理的模拟山羊啃食,虫害实验,结果表明,除叶干扰通过改变生理指标峰值出现的时间影响日动态,并显著影响生理指标的日平均值,除叶干扰对当年生枝生物量分配的影响不明显,但显著影响其生长特征。除叶干扰的最终效应受干扰方式和强度的双重制约,不同生理,生长指标对除叶干扰的敏感性存在差异,如净光合速率和腾速率,除干扰具有补偿效应,尤其是除老叶,因此适度剪除2年生以下枝条上的叶可促进当年生枝的生长和生物量积累。     

等渗NaCL和KCL胁迫对高梁幼苗生长和气体交换的影响

本文比较研究了等渗NaCl和KCl胁迫下,高粱幼苗生长及叶片离子含量、质膜相对透性和有关气体交换参数的变化。结果表明,在低浓度NaCl和KCl胁迫7天时,高粱生长、含水量和质膜相对透性与对照相比没有明显变化,而净光合速率、蒸腾速率和气孔导度已明显下降,叶肉细胞间隙CO2浓度明显增加。NaCl胁迫下叶片Na+含量成倍增加,而K+和Ca2+含量无明显变化。KCl胁迫时叶片K+含量明显增加,Ca2+含量明显下降,而Na+含量没有明显变化。随着NaCl或KCl浓度的增加,幼苗生长和叶片含水量明显下降,质膜透性和细胞间隙CO2浓度明显增加,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度进一步下降。 NaCl胁迫下叶片Na+含量进一步增加,K+和Ca2+进一步下降,而KCl胁迫下叶片K+含量进一步 增加,Na+和Ca2+含量进一步下降。KCl对高粱生长抑制、质膜透性、Ca2+含量下降及光合气体交换参数的影响均明显大于等渗的NaCl。