水分胁迫对黄河三角洲河口湿地芦苇光合参数的影响

通过盆栽试验,分析了多梯度土壤水分条件对黄河三角洲河口湿地淡水沼泽芦苇快速生长期叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、水分利用效率(WUE)和光能利用效率(LUE)等光合参数的影响,探讨淡水沼泽芦苇正常生长发育适宜的土壤水分条件.结果表明：淡水沼泽芦苇的P_n、T_r、WUE及LUE对土壤水分的变化有明显的响应阈值.渍水状态不是淡水沼泽芦苇生理状态最好的水分条件.维持淡水沼泽芦苇快速生长期正常生长,适宜的土壤体积含水率(W_v)应大于25.7%(即相对含水率W_r>66.6%),最佳W_v为36.9%(W_r为95.6%),正常生长所允许的最低土壤含水率W_v为21.5%(W_r为55.7%).气孔限制是淡水沼泽芦苇对水分胁迫的主要响应机制.干旱胁迫下,淡水沼泽芦苇的最大净光合速率(P_{n max})和表观量子效率(AQY)均显著下降,其暗呼吸速率(R_d)降低,减少呼吸作用对光合产物的消耗,提高WUE,以维持较高的光合速率.     

9个山茶品种对高温胁迫的光合生理响应及其耐热性综合评价

【目的】山茶的花型和花色丰富、花期长,其耐热性日益受到关注,筛选合适的评价方法和指标可为山茶属植物耐热性鉴定、种质发掘和新品种选育提供理论依据。【方法】以耐热性较强的单体红山茶和‘串花瀑布’为对照,7个自育束花茶花新品种为试验对象,采用瓶插方法,在短期(5 h)和长期(7 d)高温(42℃/35℃)处理后,考察各品种形态及光合生理标指标的变化,并综合评价其耐热性。【结果】(1)‘垂枝粉玉’和‘串花瀑布’在高温胁迫下叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶绿素a/b、净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)均上升,PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)和电子传递速率(ETR)维持在较高水平,且长期高温胁迫后均未出现热害。‘金叶粉玉’、‘上植华章’和‘玫瑰春’在高温胁迫下P_n和G_s均显著降低,而C_i升高,‘金叶粉玉’和‘上植华章’的F_v/F_m     

光胁迫下杂种杨无性系光合生理生态特性的研究

以气体交换测定结合叶绿素荧光技术对几个杂种杨新无性系在自然光胁迫下的光合生理生态特性进行分析。８月ＣＯ２气体交换测定显示,中午存在明显的光合作用下降现象,同时某些无性系中午的气孔导度也有不同程度下降。叶绿素荧光分析显示,强光胁迫会影响光合作用的原初光化学反应过程,光系统Ⅱ（ＰＳＩＩ）反应中心的最大光化学量子产率,有效光化学量子产率等反映光系统Ⅱ反应中心活性的参数值在中午均比早晨低。与此同时,光系统Ⅱ反应中心的非光化学淬灭上升,他是光系统Ⅱ反应中心的一种自我保护机制。参数（Ｆｍ－Ｆｍｒ）／Ｆｍｒ、１—ｑｐ／ｑＮ和（Ｆ’ｍ－Ｆ）／Ｆ’ｍ可以反映各个无性系发生光抑制的可能性大小。由此计算出的各无性系发生光抑制的可能性排列次序与气体交换法测定的结果是一致的。     

金钟藤叶片的气体交换特性

用LI-6400便携式光合测定系统(Li-CorInc.,USA)对广州林区新发现的入侵杂草金钟藤(Merremiaboisiana)叶片的气体交换进行了测定。结果表明(1)净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(E)的日变化均表现为单峰型曲线,中午金钟藤未出现光合作用抑制;最大光合速率可达20μmolCO2.m-2.s-1左右,Pn日平均值为8.8±0.75μmolCO2.m-2.s-1。(2)金钟藤光合作用的光饱和点较高,为1000~1200μmolphotons.m-2.s-1,表现出比较典型的阳生植物的特性。结果表明,金钟藤在自然环境中具有快速生长的特性可能与其较强和较稳定的光合能力有关。研究的初步结果对了解金钟藤迅速生长、具有高生产力和强大入侵力的原因提供了进一步深入探讨的思路和基础数据。     

大气O3浓度升高和模拟N沉降对黄豆光合、生物量和非结构性碳水化合物积累及分配的影响

为探究全球气候变化带来的大气臭氧(O₃)浓度升高和氮(N沉降)对黄豆气体交换、生物量和非结构性碳水化合物(NSCs)积累及分配的影响, 利用开顶式气室(OTC)设置了2个O₃浓度(AA, 正常大气; AAO60, 正常大气+60 μg/m³O₃)和2个施N梯度(对照;施N)并开展了相关实验。研究结果表明： (1) N沉降处理后叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)显著提高了96.21%和83.77%, 但是对黄豆各部位生物量的促进作用没有达到显著水平。N沉降处理后根系溶性糖和非结构性磷水化合物(NSCs)的比例显著下降了42.17%和38.95%, 而叶片淀粉分配比增加了41.55%, 豆粒和茎的可溶性糖含量分别提高了59.41%和95.29%。(2) O₃浓度升高处理后叶片Gs增加了94.89%, Pn降低了2.34%。叶片、茎、根和豆粒的生物量在O₃处理后分别显著降低了38.14%、56.25%、66.67%和25.49%。豆粒的可溶性糖和淀粉含量和总NSCs分别显著下降了21.94%和49.65%和30.55%。O₃浓度升高后根系中淀粉总量的比例的增加了56.21%。(3) O₃和N沉降处理二者共同处理在叶片净光合速率、蒸腾速率、豆粒、茎、根系NSCs组分均具有显著交互作用, 主要表现为拮抗作用。综上, 中度N沉降提高了叶片光合作用, 增加了对地上部分NSCs的分配而降低了对地下根系的分配;O₃浓度升高抑制了黄豆生长和NSCs积累, 但是相对增加了根系中淀粉总量的比例;N沉降一定程度上能够缓解O₃对光合和NSCs造成的损害, 但未见对生物量下降存在类似效应。     

干旱条件下臭柏的生理生态对策

为了探讨臭柏（Sabina vulgaris）的耐旱生理生态适应对策,进行了长期的野外调查和室内模拟实验。野外调查是在毛乌素沙地的天然臭柏分布区内,设置固定样方,调查分析;室内实验是将臭柏插穗带往日本冈山大学,移植于砾耕栽培装置中,设置对照区,弱干旱胁迫区,强干旱胁迫区（培养液渗透势分别为0 MPa,-0．1MPa和-0．3MPa）3种处理进行长期的干旱胁迫室内模拟实验,研究各处理区臭柏的生理生态学特性,结果表明,在干旱胁迫条件下,臭柏表现出积极的生理生态适应对策：（1）在生长方面,通过降低密度、自然稀疏及下部枝叶干枯的方式,以牺牲局部,确保个体生存的生态策略,有效地利用资源,维持种群的生存。（2）在气体交换方面,气孔关闭,气体交换速率减缓,光合速率和蒸腾速率都下降,但是,与光合速率相比,由于蒸腾速率受到更强烈的抑制,水分利用率提高。（3）在吸水保水方面,通过渗透调节能力的增强,细胞壁弹性的降低,增强忍耐脱水能力和吸水能力;通过增加气孔密度,提高气孔调节的敏感性,增加角质层厚度,减少水分的散失;增强耐旱性。     

施氮量对麻疯树幼苗生长及叶片光合特性的影响

采用盆栽土培的方法,研究了不同施氮量(对照N₀ 0 kg N/hm²、低氮N_L 96 kg N/hm²、中氮N_M 288 kg N/hm²、高氮N_H 480 kg N/hm²)对麻疯树幼苗生长、叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响。结果表明,麻疯树幼苗叶片氮含量、可溶性蛋白含量、株高、地径、叶片数量、叶面积、根长、各组分生物量、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE)均随施氮量的增加先升高后降低,N_M处理下麻疯树幼苗长势最好,各气体交换参数值最高;施氮对麻疯树地上部分的促进作用远大于地下部分,施氮后根冠比显著降低;此外,麻疯树叶绿素含量、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ有效量子产量(F'v/F'm)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)均随施氮量的增加而升高,非光化学淬灭系数(NPQ)随施氮量增加而降低。适量施氮可通过增强叶绿体光化学活性、气孔导度和羧化能力而提高麻疯树幼苗的光合能力,促进生长;过高施氮对麻疯树幼苗光合与生长的促进效应降低。试验条件下,当年生麻疯树幼苗的最适施氮量为288 kg N/hm²。     

开顶式气室内外冬小麦光合特性差异比较

为探明开顶式气室(OTC)内外冬小麦光合特性的差异,测定了OTC内(T1处理组,冬小麦整个生育期生长在OTC内)和OTC外(T2处理组,大田自然环境组)冬小麦(扬麦16)不同生育期的气体交换参数、光合色素含量和叶绿素荧光参数。结果表明,T1处理的净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci、最大光合速率Pm和半饱和光强Ik大部分生育期均大于T2;灌浆之前T1的表观量子效率AQY较高,蒸腾速率Tr和暗呼吸速率Rd较低,灌浆之后则出现逆转。大部分生育期T1处理叶绿素和类胡萝卜素含量均显著大于T2。T1处理的初始荧光Fo和最大荧光Fm均大于T2,而两者最大光量子产量Fv/Fm大部分生育期无显著差异,孕穗期和扬花期T1处理光化学淬灭系数q P显著低于T2。T1和T2处理PSⅡ的实际光化学量子效率Y(II)大部分生育期无显著差异,但灌浆期以后T1的非光化学淬灭系数NPQ和PSⅡ处调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)显著大于T2,而PSⅡ处非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)显著低于T2。由此可见,OTC内冬小麦的气体交换能力和光响应能力均优于OTC外,光合色素含量也更高;OTC内外冬小麦内禀光能转换效率和实际光化学量子效率相当,但OTC内冬小麦过剩光能向调节性热耗散分配的比例较高而向非调节性热耗散分配的比例较低,其光保护能力更强,光能分配也更加合理。     

Na+吸收对干旱导致的棉花叶片光合系统损伤的缓解作用

以盆栽棉花为材料,在植株高约20 cm时用不同浓度Na Cl溶液浇透后进行持续干旱处理。在干旱处理期间测定叶片叶绿素荧光参数、光合气体交换参数的变化以及植株水分状况和Na+含量,以分析土壤Na Cl施入引起的棉花Na+吸收和积累量的增加对干旱胁迫导致的叶片光合系统损伤的缓解作用及可能原因。结果表明,未用Na Cl处理的棉花植株,其叶片净光合速率随着干旱的延续而持续下降、光合机构在干旱处理后期出现了严重损伤;而Na Cl处理的棉花植株,其叶片净光合速率下降幅度明显小于未用Na Cl处理的,光合机构受损伤程度也较轻或无明显损伤。对各处理棉花植株Na+的吸收和水分状况的测定分析表明,Na Cl处理的植株,其叶片Na+积累显著增加、渗透势降低,细胞膨压显著高于未用Na Cl处理的植株。由此可见,在土壤浇灌Na Cl溶液后的持续干旱条件下,棉花植株吸收和积累Na+增加,降低了组织渗透势、维持了一定的细胞膨压,从而有效缓解了干旱胁迫对叶片光合机构的损伤。     

陕北黄土高原辽东栎林分布区北部边界形成的光合作用机制

为阐明辽东栎林分布区边界形成的原因,沿秦岭到陕北黄土高原的水热梯度,选取秦岭北坡(鸡窝子)和陕北黄土高原森林区南部(陈家山)、中部(槐树庄)及北部(下寺湾)4个辽东栎林样地,测定了辽东栎叶片的气体交换与叶绿素荧光参数、气孔密度和气孔大小.结果表明: 随着水热梯度由南到北呈现出由凉湿到偏温干的变化,辽东栎叶片最大净光合速率(P_{n max})和光饱和点(L_sp)分别由13.34 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1489.9 μmol·m^-2·s^-1显著减少到6.99 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1055.6 μmol·m^-2·s^-1,暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(L_cp)分别由0.313 μmol CO₂·m^-2·s^-1、7.49 μmol·m^-2·s^-1显著增加到1.080 μmol CO₂·m^-2·s^-1、31.96 μmol·m^-2·s^-1;初始荧光(F_o)与非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势,而PSⅡ实际光化学量子产量(Φ_PSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q_P)等均显著降低.辽东栎的光合能力沿此梯度逐渐减弱,除黄土高原的陈家山外,其他3个样地辽东栎叶片的气孔密度和气孔大小无显著差异.陕北森林区北部辽东栎叶片的光化学活性和电子传递速率等降低,导致光合速率下降可能是其分布区边界形成的重要影响因素之一.