科尔沁沙地不同氮素生境和功能型植物的光合作用与水分利用特性

为了阐明不同生境和不同功能型植物的光合作用与水分利用特征,沿着土壤全氮逐渐降低的梯度,选取了丘间草地(IDG)、固定沙丘(FD)、半固定沙丘(SFD)、半流动沙丘(SMD)和流动沙丘(MD)五个典型的生境,测定了5个生境上共35种植物(有些植物种分布在多个生境)的气体交换特征,并从生活型、光合作用途径和固氮生理特性方面划分植物功能型进行分析。结果表明,随着土壤氮素逐渐降低,各生境植物的净光合速率(P_n)、水分利用效率(WUE)和潜在水分利用效率(WUE_i)均呈降低趋势,但是P_n在IDG、FD和SFD之间,与SMD和MD之间差异均不显著,WUE和WUE_i在IDG和FD之间,以及SFD、SMD和MD之间差异均不显著。禾本科草本的P_n、WUE和WUE_i 均显著高于非禾本科草本和灌木。C₄植物的P_n、WUE和WUE_i均高于C₃植物。P_n、WUE和WUE_i在豆科植物和非豆科植物间差异均不显著。在科尔沁沙地的植被恢复过程中应该重视净光合速率和水分利用效率较高的草本植物,尤其是禾本科草本的作用。     

模拟增温与增雨对克氏针茅光合作用的影响

本文在全球气候变化的背景下,利用开顶式生长室(OTC, open top chamber)于2011与2012年进行模拟增温,同时实施降水量增加的处理,研究增温与增水处理及其交互作用对内蒙古典型草原优势植物克氏针茅光合作用的影响。于2012年生长季使用Li-6400对克氏针茅叶片的各光合作用特征参数进行测量。结果表明,增温明显降低克氏针茅的叶片光合速率(P_n)与气孔导度(G_s),并存在明显季节变化趋势。在7月与9月增温分别使P_n降低17%和27%,使G_s分别降低24%和32%。同时增温降低克氏针茅蒸腾速率(T_r)、叶绿素含量、核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)羧化的最大速率(V_cmax)、RuBP再生能力的最大速率(J_max)、表观量子效率(AQE)与最大光合速率(P_nmax),但使水分利用效率(WUE)增加16.5%。降水增加对高温条件下的光合作用具有补偿效应。降水增加促进了克氏针茅的P_n、G_s、T_r、叶绿素含量、V_cmax、J_max、AQE与P_nmax,但对WUE影响不明显。温度水分对克氏针茅光合作用与WUE的影响,是由气孔开合与非气孔因素共同引起的。增温与增水条件下克氏针茅气孔导度在光合速率与蒸腾速率间存在权衡。温度与降水增加显著影响克氏针茅叶片各光合特性参数,但二者交互作用对植物光合作用无显著影响。     

紫穗槐生长前期对铅胁迫下不同土壤水分的生长和生理响应

为探究紫穗槐(Amorpha fruticosa)幼苗在生长前期对铅和水分胁迫的抗性,采用盆栽控水方法对幼苗生长、光合和水分生理方面进行了研究。结果表明:在铅胁迫下,随水分胁迫的加剧,幼苗株高和地径增长量、净光合速率(P_n)和蒸腾速率(T_r)逐渐减小;叶面积和叶绿素含量表现为先增大再减小;水分饱和亏和水分利用效率(WUE)呈增加趋势。与无铅对照相比,充分供水条件下,株高增长量高出对照32.9%。2000 mg·kg^-1的铅胁迫对紫穗槐幼苗的高生长有一定促进作用,土壤水分是影响幼苗前期生长的主导因子。     

施磷水平对菊芋块茎产量、品质、植株生理特性与磷利用率的影响

探究不同磷肥施用量对菊芋块茎产量、品质、植株理化特性及磷肥利用率的影响,为实现菊芋高产优质栽培和农田磷素高效利用与科学施磷提供参考依据。于2019-2020连续两年分别于河南省原阳县和方城县布置磷肥用量田间试验,2019年设0、60、120、180和240 kg P₂O₅·hm^-2 5个磷肥用量水平,2020年则分别设0、45、90、135、180和225 kg P₂O₅·hm^-2 6个施磷水平。研究磷肥施用对成熟期菊芋块茎产量、品质（菊糖、还原糖含量）以及营养生长和生殖生长期地上部植株磷素积累量、叶片绿原酸、SPAD值、可溶性糖、可溶性蛋白含量等理化指标的影响,计算分析菊芋收获指数、磷肥利用率和农学效率等肥料吸收利用状况。结果表明：磷肥供应均显著提高2019和2020年菊芋块茎产量,肥料效应呈“线性+平台”趋势变化,适宜施磷量分别为155和107 kg·hm^-2。此外,磷肥供应显著提高菊芋块茎菊糖和还原糖含量。与不施磷相比,2019-2020年度块茎总糖含量增幅分别平均为11.6%和18.3%。各生育期菊芋地上部植株磷素积累量、叶片绿原酸含量、SPAD值、可溶性糖和可溶性蛋白含量均随施磷量增加而明显提高。菊芋磷素收获指数（PHI）、磷肥利用率（AUP）和农学效率（AEP）均随着磷肥用量增加而明显下降,施磷处理两年平均PHI、AUP和AEP分别为0.813、15.1%和23.9 kg·kg^-1。因此,合理施磷可显著提高菊芋成熟期块茎产量、改善品质,增强各生育期生理活性。在本试验条件下菊芋适宜施磷量为105~150 kg·hm^-2。     

干旱胁迫对新疆三个优势牧草种的光合特性与水分利用效率的影响

通过盆栽试验,研究了不同土壤含水量条件下(田间持水量的80%、60%和30%)新疆地区天然草地3个优势牧草种(无芒雀麦、草地早熟禾和鸭茅)叶片的光合生理特性及叶片和单株水分利用效率,以探讨不同优势牧草种对干旱胁迫的适应机制。结果表明:随干旱胁迫加剧,3个牧草种的C_i日平均值呈上升趋势,G_s、P_n、T_r 、P_n/C_i日平均值和日平均耗水量呈下降趋势,但物种间各参数变幅存在差异;草地早熟禾日平均生物产量呈明显下降趋势(P<0.05),鸭茅和无芒雀麦无明显变化(P>0.05);鸭茅的WUE_i日平均值和WUE_ET无显著变化(P>0.05),无芒雀麦和草地早熟禾呈明显下降趋势(P<0.05)。3个牧草种的WUE_ET均与其日平均累积生物量显著正相关(P<0.05),草地早熟禾的WUE_ET与其T_r日平均值和日平均耗水量亦显著正相关(P<0.05)。3个牧草种的叶片和单株水分利用效率随土壤含水量下降具有不同的变化趋势,预示着3个物种对干旱生境的适应不仅取决于其水分利用效率的大小,还可能与其生物学特性和生活史策略有关。     

不同盐碱化草地对菊芋生长特性及产量的影响

在轻度(L)、中度(M)和重度(H)盐碱化草地上种植菊芋,通过测定不同生育期菊芋的生长特性及产量,确定其耐盐碱性,并探讨其对盐碱地的改良效果。结果表明:盐碱胁迫下,生物量在不同器官的分配为根系>叶片>茎;现蕾期菊芋茎生物量比和叶生物量比较其他生育期高,根系生物量比和根冠比(R/S)较其他生育期低。随着盐碱度的增加,叶片生物量比下降,而茎生物量比和根系生物量比增加;菊芋块茎产量下降,单株块茎数和单薯芽眼数减少,且与轻度和中度胁迫差异显著(P<0.05),说明重度盐胁迫对其影响最大。     

施磷和接种解磷菌对紫花苜蓿光合特性及生物量的影响

为探讨不同施磷水平下接种丛枝菌根真菌(AMF)和解磷细菌(PSB)对紫花苜蓿光合特性及生物量的影响,提高紫花苜蓿的磷肥利用效率及优质高产研究、制定科学合理的施肥制度提供理论依据。采用随机区组设计进行盆栽试验,设置4个接菌处理[未接菌对照组(CK,J₀)、单接巨大芽孢杆菌(Bm,J₁)、单接摩西管柄囊霉(Fm,J₂)和双接菌(Bm×Fm,J₃)]和4个施磷(P₂O₅)水平[0(P₀)、50(P₁)、100(P₂)和150 mg·kg-1(P₃)],共计16个处理。通过对紫花苜蓿的叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、光能利用效率(LUE)、水分利用效率(WUE)、叶绿素[Chl(a+b)]含量和生物量进行测定,并通过相...     

暖季型与冷季型草坪草差异响应干旱及旱后复水的生理生态机制

暖季型草坪草与冷季型草坪草抗旱及旱后复水恢复能力不同,解析这种差异的生理生态机制有助于抗旱草坪草育种。本试验以暖季型草坪草海滨雀稗和冷季型草坪草草地早熟禾为试验材料,探讨了干旱和旱后复水处理对两种草坪草叶片相对含水量(RWC)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、比叶面积(SLA)、渗透调节能力(OA)、水分利用效率(WUE)以及根系总长度等生理生态指标的影响。结果表明,海滨雀稗比草地早熟禾具有较强的抗旱能力,表现为具有较高的RWC、P_n、T_r、G_s和WUE,最高时分别比草地早熟禾高出11%,33%,52%,119%,27%;另外,干旱条件下草地早熟禾0~20 cm土层中的根系总长度出现显著下降也是其抗旱性低于海滨雀稗的一个重要因素;复水后,较高的RWC (9%)、T_r (43%)、G_s (154%)、WUE (34%)和较低的SLA (8%)是海滨雀稗旱后恢复能力优于草地早熟禾的原因。     

菊芋生长后期生物产量及营养价值

选择适时种植的当年生菊芋(Helianthus tuberosus)产区,根据不同生长期,于块茎收获期(霜降)前第0、14、28、42、56和70天,分6个时间点取样。每次取样根据大田地形和土质,选择5个不同地块,每个地块选取1 m2,收获地上和地下部分。测定植株地上(下1/3,中1/3和上1/3)和块茎(地下)产量,取样测定营养成分及生物总能。结果表明,菊芋生长后期,新鲜、风干和绝干物质产量的地上不同部位、地上、地下部分、全株以及地上/地下的比例,都随着生长期发生极显著的变化(P0.01)。整个地上生物粗蛋白产量霜降前两周最高,地下部分霜降最高,全株分析霜降前两周最高(P0.01)。整个地上生物总能产量霜降前两周最高,地下部分霜降最高,全株分析霜降前两周最高(P0.05)。菊芋生物蛋白产量为3 206 kg·hm-2,比玉米+小麦总生物蛋白质产量(3 146 kg·hm-2)高2%。菊芋生物总能为8.33×105MJ·hm-2,比玉米+小麦总生物总能产量(6.06×105MJ·hm-2)高37%。从饲料产量来看,菊芋块茎收获前两周,生物产量最大,是用作饲料用途的适时收获期。菊芋种植生物产量优于玉米和小麦总生物产量。种植菊芋是解决生物能源紧缺的重要途径之一。     

开垦对放牧温性草原生态系统水分利用效率的影响

作为生态系统碳水循环的耦合指标,水分利用效率(WUE)是衡量区域资源转化效率的重要参考。为了解开垦利用对放牧草地生态系统水分利用效率的影响,以放牧区域和开垦利用区域毗邻的两套涡度相关系统监测数据为基础,结合群落调查和采样测定,对比分析了两种管理利用方式下生态系统水分利用效率(WUE_GPP)的动态差异和影响因素。结果显示:1)WUE_GPP在夏季达到全年峰值,6月开垦站点日均WUE_GPP 3.61 g C·kg^-1 H₂O,较放牧站点高58%,全年WUE_GPP 3.07 g C·kg^-1 H₂O, 较放牧站点2.11 g C·kg^-1 H₂O提升约50%;2)开垦站点较高的WUE_GPP归咎于生长季较高的总初级生产力(GPP)和非生长季更低的蒸散耗水(ET);3)ET变化对放牧站点WUE_GPP变异解释程度较高(26%, P<0.001),而GPP对开垦站点WUE_GPP变化的解释程度(45%, P<0.001)高于ET;4)环境因子中,土壤含水量对WUE_GPP变化的调控作用最强,两者负相关关系在开垦站点、放牧站点均达到极显著水平(P<0.001)。研究结果能为合理规划区域土地利用,促进干旱区关键资源高效利用提供有益参考。     

去叶对菊芋块茎产量及物质分配规律的相关性研究

通过对菊芋（Helianthus tuberosus）进行不同的去叶处理,探讨营养生长期去叶对菊芋块茎生物产量及物质分配规律的影响,为菊芋的高产栽培提供理论参考。结果表明：营养生长期去下1/3叶和去下1/2叶处理条件下块茎生物量均得到提高,剪去倒数1/3叶处理块茎产量达到最高值;营养生长期去叶提高了块茎生物量,降低了分枝数、花数和叶数;去叶提高了菊芋根比重、茎比重、块茎比重和根冠比,降低了叶比重和花比重;块茎干重与块茎数成极显著正相关（P<0.01）,与二级分枝的数量表现为显著正相关关系（P<0.05）;块茎干重与根干重、叶干重和一级分枝干重之间均呈正相关关系,与茎干重、花干重和二级分枝干重呈负相关。     

菊芋饲料的营养价值、生物活性及其对动物生理功能的调控作用

菊芋是一种多年生草本植物,属菊科向日葵属,起源于北美。菊芋地上部分(茎叶)和地下部分(块茎)均可作为优质的动物饲料原料及饲料添加剂。作为饲用牧草,新鲜菊芋茎叶粗蛋白质(CP)和钙(Ca)含量在出苗后11~14周达到峰值,且含量与苜蓿草粉相近。菊芋茎叶青贮饲料的CP与Ca含量均高于玉米青贮饲料,与燕麦、大麦和豆科牧草青贮饲料等相近,可作为部分替代饲料。此外,菊芋中的营养成分以及某些代谢产物在生长发育过程中通过多种分子信号传导途径发生变化,在生物合成和生物降解中具有潜在的重要作用。作为功能性寡糖,菊芋块茎中的菊糖不经过单胃动物的消化酶降解而直接传递到大肠,在胃肠道中主要充当益生元,改善肠道内环境,同时对血糖、脂质代谢和蛋白质代谢均有调控作用;作为生物活性物质,菊芋茎、叶、花中的黄酮类、酚酸类、萜类以及少量的甾醇类、氨基酸和多糖等化合物经大量动物临床试验表明,具有抗氧化、抗炎杀菌以及对多种肿瘤细胞具有一定的毒性作用,医疗价值较高。本综述总结了菊芋的营养特性及发育过程中代谢物的动态变化,概述了菊芋青贮的发酵特性及饲喂价值,重点阐述了菊芋块茎和茎叶中生物活性物质(主要是菊糖、黄酮类、酚酸类和倍半萜类)对动物生理功能的调控作用,目的是为了详细阐述菊芋资源的开发潜能及其对动物健康水平的改善作用。     

西北旱区不同灌水下限对紫花苜蓿生长与光合特征的影响

为了揭示西北干旱气候条件下不同灌水下限对紫花苜蓿光合日变化特征及生长的影响,设置了3个灌溉处理(T1:80%田间持水量,T2:60%田间持水量,T3:40%田间持水量。田间持水量,Field capacity,FC),并测定各处理紫花苜蓿不同生育时期叶片的光合特征和生长指标。结果表明,紫花苜蓿的株高和茎粗随灌水量的降低而减小。各处理在不同生育时期的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日变化趋势相似。其中7:30~9:30呈上升趋势,T1、T2变化幅度高于T3;9:30~13:30呈下降趋势,T3下降幅度较大。不同生育期中,分枝期的Pn、Tr、叶片水分利用效率(WUE)及光能利用率(LUE)最高,且T1、T2的光合特征显著高于T3(P<0.05)。这表明适当的灌水量可达到增强紫花苜蓿光合作用和叶片生长的效果,且随着生育时期的改变,导致Pn下降的原因由气孔因素转变为非气孔因素。在水分胁迫加剧的情况下,Pn下降的非气孔因素影响更加明显。     

断根半径及时间对菊芋根系生物量及形态学特征的影响

在大田极度稀植条件下,研究了不同断根半径及断根时间对红皮菊芋（Helianthus tuberosus ‘red skin’）根系生物量及形态学特征的作用,揭示断根对菊芋物质分配规律的影响,为科尔沁沙地菊芋高产栽培提供理论参考。结果表明：与未断根相比,不同断根半径及时间都显著增加了根系生物量,不同断根半径比较,去掉1/5根系时根系生物量高于其他处理,其中T3最高,达到723.57 g,不同断根半径及时间对根茎和须根的生物量影响较小,差异未达到显著水平,对主根生物量影响也不显著;各断根半径及断根时间对主根长度和直径也没有显著影响;不同断根时间去掉1/3根系显著促进了须根和根茎增粗生长,最大值在T3出现,须根为5.59 mm,根茎为3.88 mm;去掉1/4根系则能促进须根和根茎数量增多。断根改变了菊的物质分配规律,显著增加了须根和根茎生物量,在营养生长晚期,中、轻度断根有利于提高根系生物量、增加须根、根茎的直径和数量,增强根系吸收能力,进而达到提高菊芋产量的目的。     

不同居群白羊草光合特性比较

为了比较不同居群白羊草(Bothriochloa ischaemum)不同生育期的光合特性,筛选出光合特性较好的居群及其最佳利用时期,运用Li-6400光合仪测定了平鲁、平定、代县、太谷4个居群的白羊草在不同生育期的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、水分利用率(WUE)等参数。运用灰色关联度法对4个居群在5个时期的光合指标进行综合评价,结果表明,平鲁、平定、代县、太谷4个居群的P_n、T_r、G_s在不同生育期的表现存在显著差异(P<0.05),太谷居群5个生育期的Ci及Gs(除结实期外)均大于其他3个居群,4个居群各个时期P_n、T_r、G_s、C_i、WUE的均值,均以太谷居群最高。除平定居群开花期及4个居群结实期综合光合特性表现较差外(综合排序较低),平定、代县居群以孕穗期各指标综合特性表现最好,太谷居群以开花期综合光合特性最优,平鲁居群整体具中等光合特性,其他时期也表现中等。从生育期看,白羊草以抽穗期光合特性表现良好。     

4个地理种群红砂的抗旱性综合评价

在自然条件下以分布于兰州九州台(LZJ)、张掖临泽(ZYL)、武威民勤(WWM)和酒泉金塔(JQJ)4个地理种群的荒漠植物红砂为试材,对与其抗旱相关的光合、荧光、水分、渗透调节以及酶活性等18项生理指标进行了测定,并应用隶属函数法和灰色关联度法对这些生理指标及不同地理种群红砂的抗旱性进行综合评价。结果表明,不同地理种群红砂的抗旱性强弱顺序为:WWM＞JQJ＞ZYL＞LZJ,总体趋势表现为水分条件越差抗旱性越强,这是植物通过自身生理调节对外部环境条件产生适应的结果。光合速率、蒸腾速率、水势等18项指标在红砂的抗旱性中相互制约,相互依赖,综合调节着红砂的内在抗旱机制,但通过降低蒸腾速率来提高水分利用效率,依赖于叶黄素循环的热能耗散机制以及以Pro为主的渗透调节这3大机制在红砂的抗旱机制中占有重要的地位。     

现蕾期氮添加对菊芋生物量及物质分配规律的影响

本研究通过对现蕾期菊芋（Helianthus tuberosus L.）进行氮添加处理，测定其根系、茎秆、叶片、花、块茎等器官生物量，计算茎叶比、根冠比等相关指标，探讨现蕾期氮添加对菊芋各器官生物量及物质分配规律的影响，以期为科尔沁沙地菊芋氮肥管理提供参考。结果表明：随着施氮量的增加，地上生物量呈现先升高-降低-升高-降低的变化趋势，地下生物量和总生物量均呈现先降低-升高-降低的变化趋势，菊芋地上生物量、总生物量、茎生物量和叶生物量的最大值均出现在添加量为78.75 Kg·N·hm^-2处理下，值分别为368.6633 g·plant^-1，503.0667 g·plant^-1，158.64 g·plant^-1，208.84 g·plant^-1；随着施氮量的增加菊芋根比重、花比重、块茎比重、根冠比均有显著差异，而茎比重、叶比重、茎叶比差异不显著；在不施氮条件下菊芋的根系、块茎产量达到最高，根冠比最大，根比重最大。综合来看，科尔沁沙地菊芋饲草利用最佳施氮肥量是78.75 Kg·N·hm^-2。     

黑麦草杂交F2代光合及水分利用效率研究

在晴朗无云天气下,利用C-340df便携式光合测定仪分别于分蘖期、拔节期和初花期对4个黑麦草品种(百盛Lolium perenne L.cv.Bison,邦德Lolium multiflorum L.cv.Abundant,多福L.perenne cv.Tove,卓越L.perenne cv.Eminent)及其杂交F₂代的光合蒸腾速率、生态因子(光合有效辐射、大气温度、大气湿度、叶温)和生理因子(胞间二氧化碳浓度、气孔导度)进行测定,并同期测定叶片相对含水量,旨在从F₂代中筛选出高光合、高水分利用率株系,并探讨影响黑麦草光合及水分利用效率的主要生理生态因子。结果表明:121个F₂代株系中,F₂-2(百盛×多福)的净光合速率最高、蒸腾效率最低(P<0.05),为F₂代中高光合、高水分利用率的最优株系;F₂-2(百盛×多福)相关性分析结果表明,蒸腾作用显著影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率(P<0.05),气孔导度是影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率的主要生理因子,可作为筛选高光合作物的生理指标。     

分蘖拔节期外施赤霉素对羊草光合和蒸腾作用的影响

利用人工模拟光源研究了分蘖拔节期外施不同浓度的赤霉素(GA3)对羊草光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)、气孔导度(Gs)及叶面饱和蒸气压亏缺(vpdL)随模拟光辐射(SPR)增强的变化规律.结果表明,羊草经赤霉素处理后单位叶面积的Pn下降,且随着处理浓度的增加而减小.各处理的Gs随赤霉素浓度的升高而 变大,均低于对照,VpdL随浓度的升高逐渐变大.25和50 mg/L两个处理的Tr值低于对照,其它浓度的处理Tr高于对照.25和50 mg/L的赤霉素处理可以提高WUE,25 mg/L处理的效果最明显,当浓度超过50 mg/L后随着浓度的增加羊草WUE逐渐下降.     

水土保持耕作对夏种大豆光合、蒸腾及水分利用效率的影响

在甘肃黄土旱塬区,以夏种大豆为试验材料,对不同水土保持耕作方式下夏种大豆光合生理生态特征及水分利用效率进行了试验研究.结果表明,在生育期内,夏种大豆净光合速率呈下降的趋势,峰值出现在生长早期,可能主要受当地日照时数及有效辐射特点的影响.覆盖麦草耕作能有效减少土壤蒸发、增加耕层土壤含水量,显著提高夏种大豆叶片的净光合速率(P<0.01)及水分利用效率,净光合速率与水分利用效率呈正相关.水土保持耕作措施可使农田的光、温和水资源得到科学有效地利用.