南亚热带丘陵区龙眼和象草的叶片气孔气体交换的研究

分别在干、湿两季节 ,利用便携式光合测定系统 ,野外测定丘陵集水区“林、果、草、鱼”农林复合生态系统中龙眼和象草的气体交换的日变化 ,和在室内测定 2种植物的光合作用—光响应曲线。2种植物在湿润高温的 9月的光饱和点、日平均叶片净光合速率、日平均气孔导度比干旱低温的 1月高 ,而内在水分利用效率恰好相反。2种植物的净光合速率的日变化呈双峰型 ,龙眼在 1月份中午时分下陷的程度相对较浅。根据观测结果 ,集水区内的水热条件的配合得当 ,是龙眼和象草生长的重要条件。     

五节芒不同种群对Cd污染胁迫的光合生理响应

通过盆栽模拟试验,以分别来自粤北大宝山矿区和惠州博罗非矿区的两个五节芒种群为试验材料,比较研究了两个种群在Cd胁迫下的气体交换参数、叶绿素荧光特性、光合色素含量和叶绿体超微结构变化的差异。结果表明:(1)Cd胁迫下五节芒两种群叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、叶绿素含量(Chl)都有不同幅度的下降;叶绿体超微结构遭到破坏。矿区种群随Cd胁迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外形及基粒结构受到的影响较小。(2)轻度Cd胁迫下气孔限制是五节芒非矿区种群Pn降低的主要因素,中度和重度Cd胁迫下非气孔限制是Pn降低的主要因素。(3)Cd胁迫下五节芒两种群PSⅡ反应中心最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ有效光化学效率Fv′/Fm′均有所下降。总体上矿区种群降幅较小,PSⅡ利用光能的能力及PSⅡ的潜在活性均较强。PSⅡ光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(NPQ)的变化表现为Cd胁迫下两种群qP值降低、NPQ值升高,总体上抗性强的矿区种群qP降低的幅度低且NPQ升高幅度大。随着Cd胁迫浓度增加,矿区种群实际光化学反应效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(ETR)变化幅度不大,而非矿区种群显著下降,表明矿区种群PSⅡ反应中心电子传递活性受到的影响小,光合机构的损伤程度低。研究表明,五节芒矿区种群对重金属Cd有较强的耐受能力,适合作为金属矿区植被恢复建设的禾本科先锋物种。     

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.     

低钾胁迫对谷子幼苗叶片光合作用的影响

为了探究低钾胁迫引起谷子幼苗光合作用改变的响应机制,以谷子品种‘晋谷21号’(钾敏感型)和 ‘龙谷25号’(钾非敏感型)为试验材料,设置正常供钾(5.0 mmol·L^-1, K₅)、低钾(1、0.1、0.01 mmol·L^-1, K₁、K_0.1、K_0.01)和无钾(0 mmol·L^-1,K₀)5个处理,通过营养液盆栽实验,分析不同程度低钾胁迫对谷子幼苗生长、光合气体交换参数、叶绿素荧光特性和碳同化关键酶活性的影响。结果表明：(1)低钾胁迫显著抑制了谷子幼苗的生长,株高、茎粗、叶面积及干物质显著降低,同时叶片钾含量减少,K₀处理‘晋谷21号’和‘龙谷25号’叶片钾含量较K₅处理分别显著降低了48.14%和37.85%。(2)K₀处理谷子幼苗光合色素含量较K₅处理显著降低,但K_0.1和K₁处理与K₅处理差异不显著。(3)低钾胁迫导致谷子幼苗叶片净光合速率(P_n)降低,与K₅处理相比,K₀、K_0.01、K_0.1处理P_n、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)显著降低,胞间CO₂浓度(C_i)却显著增加,证明光合速率降低主要由非气孔限制引起。(4)低钾胁迫很易导致光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)光化学量子产量降低,K₁处理叶片的PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)、PSⅠ光化学量子产量［Y(Ⅰ)］分别降低了5.32%~9.57%和2.38%~5.63%,K₀处理则分别显著降低了17.15%~20.15%和18.71%~21.28%。(5)K₀处理下‘晋谷21号’的 1,5 二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性较K₅处理分别显著降低了42.86%和42.71%,相应处理的‘龙谷25号’则分别显著降低了26.85%和42.77%。研究发现,低钾胁迫下‘龙谷25号’对钾素吸收利用能力较强,各生长生理参数变化幅度较小,表现出较强的低钾耐性;低钾胁迫导致谷子幼苗净光合速率降低,K₀和K_0.1处理下光合速率降低主要与气孔导度降低、光系统的电子传递与能量转换抑制以及碳同化关键酶Rubisco、PEPC活性下降等有关。     

不同配置模式下油蒿和柠条对降雨变化的生理生态响应及调节机制

研究了沙坡头地区固沙植物油蒿和柠条在1 m×1 m和2 m×2 m配置模式下的群落学特征,以及在自然和控制降雨条件下的水分关系、气体交换及其调节机制.结果表明： 随着土壤含水量的变化,油蒿和柠条的生理耗水和生长特性不同,油蒿的气孔导度、水势、蒸腾速率、光合速率和快速生长均呈现明显的波动性,并且对土壤水分的消耗量高于柠条;柠条的上述指标变化相对低缓而恒定,光合生长速率较低,多年累积生物量却很高.两种植物对水分胁迫的响应过程和调节机制不同,油蒿主要为保水机制,柠条主要为节水机制.在极端干旱年份,柠条的节水、抗逆特性更强.固沙植物种的选择应既利于防风固沙和节约用水,又利于固沙林的稳定.     

不同降水及氮添加对浙江古田山4种树木幼苗光合生理生态特征与生物量的影响

氮沉降和降水变化的不确定是目前全球变化背景下亚热带地区倍受关注的热点生态学课题,因此,探究降水变化及氮添加对亚热带森林植物生理生态特征及生长的影响可以为探讨全球变化背景下中国亚热带森林动态变化机制及保护和管理提供实验依据.在野外自然条件下,设置了3a的降水与氮添加控制实验,研究降水变化与氮添加对亚热带树木幼苗秃瓣杜英(Elaeocarpus glabripetalus)、枫香(Liquidambar formosana)、木荷(Schima superba)、青冈(Cyclobalnopsis glauca)生理生态特征及生长的影响.降水处理有3个水平:自然降水(对照,CK),增加30％降水(+H)及减少30％降水(-H);氮素处理有两个水平:自然状态(对照)及添加NH4NO3 10g·m-2·a-1(+N).由于亚热带地区土壤pH值偏低,大多数植物生长可能会受到土壤有效磷的限制而非氮限制,所以探讨在亚热带地区氮添加是否会影响树木的光合生理生态特征及生长,同时讨论降水变化与氮素的交互作用对4种树木幼苗的光合特征及生长的影响.实验结果表明:降水与氮素对树木光合生理生态特征及生长是有一定影响的.10 g·m-2·a-1 NH4N03氮添加水平可以提高4种树木幼苗叶片叶绿素含量(P＜0.05)、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/ Fm)(P＜0.01)、光化学性能指数(PIABS)(P＜0.01)以及净光合速率(P＜0.05),4种树木幼苗总生物量在氮添加后显著提高了33.06％ (P＜0.01),因此古田山亚热带常绿阔叶林氮添加可以提高植物的光合性能,促进植物生长;降水变化对树种生理生态特征及总生物量的影响相对氮添加的影响较小,但是在古田山亚热带地区干季,降水对净光合速率(P＜0.05)、气孔导度和蒸腾速率(P＜0.001)的影响均达到显著水平,同时发现气孔导度对降水的变化更加敏感;降水与氮素的交互作用对树木光合生理生态特征(除PIABS)及总生物量的影响均没有达到显著水平(P＞0.05);不同树种间生理指标的差异是由树种生物学特性差异造成,不同树种间总生物量的差异受到氮添加与降水的影响,并且达到极显著水平(P＜0.01).     

濒危种四合木与其近缘种霸王水分关系参数和光合特性的比较

运用压力室-容积技术(P-V技术)对西鄂尔多斯地区特有的濒危植物四合木(Tetraena mongolica Maxim.)和生长于同一生境的近缘种霸王(Zygophyllum xanthoxylon (Bunge) Maxim.)的7个水分关系参数饱和含水量时最大渗透势(Ψ_s^sat) 、初始质壁分离时的渗透势(Ψ_s^tlp) 、初始质壁分离时渗透水相对含量(ROWC^tlp) 、初始质壁分离时的相对含水量(RWC^tlp) 、质外体水的相对含量(AWC) 、束缚水与自由水的比值(V_a / V₀),以及细胞最大弹性模量(ε^max)进行了测定,同时利用Li-6400光合作用测定系统测定了二者叶片气体交换参数的日变化,从生理生态学角度探讨了二者生存力、适应力的差异。结果表明:1)四合木的ε^max、ROWC^tlp值和RWC^tlp值均显著低于霸王,而Ψ_s^sat值Ψ_s^tlp值、AWC和V_a / V₀高于霸王。二者保持膨压的能力和方式不同,四合木表现为较小的细胞体积和较强的持水能力,主要以高的组织弹性来保持膨压,而霸王主要以增加细胞质浓度的渗透调节来维持膨压,弹性调节较弱。且四合木保持最大膨压的能力和维持最低膨压的极限渗透势低于霸王,耐旱性弱于霸王。2)自然条件下,四合木和霸王叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日进程均呈"双峰"曲线,主峰出现在11:00时,次峰出现在15:00时左右,光合作用的午间降低是由气孔导度(Gs)降低造成的。二者相比,四合木光合速率和水分利用效率(WUE)低于霸王,光合能力和对干旱环境适应能力弱于霸王。研究表明四合木在生理生态学方面的生存力、适应力弱于霸王。     

引种红树与中国乡土红树幼苗光合特性研究

用Li-COR 6400便携式光合作用测定系统对海南东寨港自然保护区人工育苗的中国乡土红树--海桑、引种红树--无瓣海桑和拉关木幼苗光合特性进行比较研究.结果显示:(1)无瓣海桑和拉关木叶片净光合速率日变化呈双峰曲线,最高峰出现在12:00,次高峰出现在15:00,而海桑呈现单峰曲线,峰值出现在12:00左右;无瓣海桑和拉关木叶片净光合速率的峰值均高于海桑.(2)3种红树叶片净光合速率和蒸腾速率的峰值均在同一时间(12:00)出现;胞间CO2浓度不随气孔导度的降低而减小,控制红树幼苗光合速率因子为非气孔限制;拉关木叶片水分利用效率要低于无瓣海桑和海桑.(3)与海桑幼苗相比,引种的无瓣海桑和拉关木幼苗的光补偿点和光饱和点均较低,而其表观量子效率较高,其光饱和净光合速率(Pmax) 较大,且其CO2补偿点较低,CO2利用率较高,强光下的光合能力高.研究表明,无瓣海桑比海桑和拉关木具有更好的低光适应能力;拉关木有着较高的光合同化能力,其幼苗对生境的适应能力高于海桑属植物.     

毛乌素沙地中间锦鸡儿幼苗生长、气体交换和叶绿素荧光对模拟降水量变化的响应

选择毛乌素沙地优势灌木中间锦鸡儿为研究对象,人为控制4种降水量水平来测定中间锦鸡儿幼苗的形态,。生物量干重,气体交换和叶绿素荧光参数,结果表明,不同施水量显著影响幼苗株高,基径,叶数,叶面积,生物量干重,净光合速率,蒸腾速率,气孔导度以及水分利用效率,157．5mm和630mm施水的幼苗以上参数显著低于472．5mm施水的幼苗,157．5mm和630mm施水量的幼苗PSIII光化学效率和最大荧光与初始荧光比显著小于472．5mm施水量的幼苗;不同施水量对幼苗生物量干重分配有显著影响;随着施水量增加,根冠生物量干重比显著减少。     

不同环境条件下沙生植物的CO2气体交换研究

对腾格里沙坡头地区两种沙生植物：油蒿（ＡｒｔｅｍｉｓｉｓａｏｒｄｏｓｉｃａＫｒａｓｃｈ．）和柠条（ＣａｒａｇａｎａｋｏｒｓｈｉｎｓｋｉｉＫｏｍ）。在旱季和雨季时ＣＯ２气体交换特点及其动态变化进行了研究,结果表明：在干旱条件下,油蒿（Ａ）和柠条（Ｃ）的光合作用均受到严重影响,其光合率率日变化日出后（７：００－９：ａ．ｍ．）有一较小高峰外,基本处于很低水平。降水后,Ａ和Ｃ的光合作用均明显提高,但Ｐｎ