模拟降雨量变化与CO2浓度升高对羊草光合特性和生物量的影响

羊草作为欧亚大陆草原东缘干旱半干旱区域的优势种,现生产力已逐年降低。为明确未来降雨量变化和CO₂浓度升高对羊草草地变化的影响,我们模拟3个降雨量梯度(正常降雨量 40%)和两个CO₂浓度 (380±20,760±20 μmol/mol)进行了光合特性与生物量的研究。结果表明,降雨量变化和CO₂浓度的交互作用显著影响羊草的净光合速率等光合特性,地下生物量和根冠比,而不影响地上生物量。在目前CO₂浓度时随着降雨量的增加,以及在CO₂浓度升高时的降雨量由低降雨量增至正常降雨量,羊草的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和地上、地下及总生物量均显著增加,但在CO₂浓度升高,降雨量由正常降雨量增至高降雨量时上述指标无显著变化。根冠比在目前CO₂浓度时差异不显著,在CO₂浓度升高下低降雨量时显著增加。在降雨量相同条件下,CO₂浓度的升高使胞间CO₂浓度、水分利用效率显著增加,气孔导度和蒸腾速率显著降低。低降雨量时CO₂浓度升高对羊草净光合速率和生物量的促进作用显著高于正常降雨量和高降雨量,而高降雨量时CO₂浓度升高对羊草生物量没有促进作用。以上结果暗示着在目前CO₂浓度下,随着降雨量的增加,羊草生物量随之增加,在未来CO₂浓度升高的背景下,高降雨量年份对生物量的积累并无显著的促进作用,CO₂浓度升高可以补偿低水分条件对多年生根茎型禾草——羊草生长发育所造成的不利影响。     

松嫩草地两种生态型羊草根际效应和光合生理对干旱胁迫的响应

以松嫩草地羊草(Leymus chinensis)的两种生态型(灰绿型羊草和黄绿型羊草)为试验材料,通过盆栽控制试验研究干旱胁迫对两种生态型羊草根际效应、光合生理和生长的影响及差异,进而分析两种生态型羊草对干旱的响应机制。结果表明,干旱胁迫显著降低了两种生态型羊草根际和非根际土壤的可利用氮(铵态氮、硝态氮)含量和微生物量碳氮含量。两种生态型羊草均表现出正根际效应并且在干旱胁迫下根际效应均增加,灰绿型羊草土壤可利用氮根际效应和微生物量碳氮根际效应均显著高于黄绿型羊草。除气孔导度伤害率外,干旱胁迫对黄绿型羊草的光合生理指标和生长指标伤害率均高于灰绿型羊草。相对于黄绿型羊草,灰绿型羊草具有更强的根际环境调控能力,可更好地适应土壤水分亏缺状况。     

温性典型草原羊草光合特性对模拟放牧因素分解的响应

放牧是一种复合胁迫，包括采食、践踏、粪尿返还等因素。为明晰放牧对草原影响的过程与机制，通过刈割、人工模拟踩踏、人工粪尿添加来模拟家畜放牧过程，以羊草为例，研究了株高、盖度、干重以及羊草叶片的光合特性对放牧分解因子的响应。结果表明，采食及包含采食因子的处理显著降低了羊草的盖度、高度及干重，但提升了羊草叶片的净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i），降低了羊草叶片的水分利用效率（WUE）。羊草株高与羊草叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率显著负相关，与水分利用效率显著正相关；土壤含水量与气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率显著正相关。相对而言，践踏和粪便以及它们的交互作用对羊草的影响比采食弱。综合可得，家畜的采食是放牧对温性典型草原羊草光合特性影响的主要因子。     

CO2浓度对高羊茅抗旱性及水分利用效率的影响分析

为探明CO₂浓度对高羊茅(Festuca arundinacea)抗旱性及水分利用效率的影响机制,通过控制土壤水分及大气CO₂浓度条件获得不同生境中高羊茅的生理光合参数,利用对比和统计分析的方法研究高羊茅的生理特征变化,并对影响高羊茅水分利用效率、蒸腾速率、净光合速率变动的主要环境因子进行了甄别与分析。结果表明:高大气CO₂浓度对干旱胁迫给高羊茅带来的负效应具有补偿作用,可提高高羊茅的抗旱性;在高大气CO₂浓度和干旱胁迫的交互作用下,影响高羊茅水分利用效率的主要环境因子是大气CO₂浓度,而该效应产生的主要原因是蒸腾作用的减弱;高羊茅的净光合速率及蒸腾速率主要受气孔导度等限制因素的影响。在高大气CO₂浓度和干旱胁迫交互作用时,蒸腾速率与气孔导度成线性关系,且R²超过0.97;而净光合速率除受气孔导度影响外,还与叶绿素含量及胞间CO₂浓度关系显著,是多种因素综合作用的结果。     

不同光照对蝴蝶花光合特性及生长发育研究

用Li-6400光合测定系统测定了不同光照下蝴蝶花的光合特性,结合蝴蝶花的生长发育状况,探讨了蝴蝶花在不同光照下的适应性。结果显示,随植株上层光强的降低,蝴蝶花的Chl a/Chl b、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度均呈降低趋势,Chl b含量、蒸汽压亏缺、气孔限制呈增加趋势;光补偿点、暗呼吸速率、CO₂补偿点、表观量子效率下降,羧化效率增加,揭示了蝴蝶花对光照减低的生理适应机制;蝴蝶花的光补偿点在5.18~12.05 μmol/m²·s,光饱和点在1 000 μmol/m²·s左右,说明其对光的适应范围较宽。CO₂补偿点在54.84~58.45 μmol/mol、CO₂饱和点在970 μmol/mol左右。结合蝴蝶花生长发育状况分析,竹林下植株的叶面积最大、开花状况最佳,生长最好。但3种环境下植株均能生长。     

CO2浓度升高、干旱胁迫和氮沉降对白羊草光响应曲线的影响

为揭示白羊草(Bothriochloa ischaemum (L.) Keng.)对全球气候变化的光合生理特征响应规律,采用盆栽控制试验,研究了白羊草在不同CO₂浓度、水分条件和施氮水平下叶片的叶绿素含量和光响应曲线特征。结果表明:随CO₂浓度升高和施氮量增加,白羊草叶片SPAD值,最大净光合速率(P_max),表观量子效率(AQE)和光饱和点(LSP)均呈增加趋势;干旱胁迫降低了SPAD值,P_max和LSP。多因素方差分析表明,CO₂浓度,水分处理和施氮水平对SPAD值,P_max和LSP有极显著影响,施氮水平对AQE有极显著影响。CO₂浓度和水分处理对P_max,AQE和LSP有显著的交互作用;CO₂浓度和施氮水平对P_max,AQE和光补偿点(LCP)有极显著的交互作用;水分处理和施氮水平对P_max,AQE和LSP有极显著的交互作用。RDA分析表明氮素是影响白羊草光合特征的最重要因素。全球CO₂浓度升高和氮沉降增加对干旱胁迫引起的白羊草光合速率下降有显著的缓解作用。     

黑籽雀稗的光合生理特性研究

利用Li-6400便携式光合分析仪测定黑籽雀稗的光合特性。结果表明,黑籽雀稗的光合日变化呈双峰型,有明显的“午休”现象。11:00左右出现第1个峰值(Pn为28.8 μmol/m²·s),15:00左右出现第2个峰值(Pn为21.59 μmol/m²·s),变化趋势与气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等因子相同。黑籽雀稗叶片的光饱和点(LSP)为1 700 μmol/(m²·s),光补偿点(LCP)20 μmol/(m²·s),表观光量子效率(AQY)0.073 9 mol/mol,CO₂饱和点(CSP)600.01 μmol/mol,CO₂补偿点(CCP)21.89 μmol/mol,羧化效率(CE)0.084 6 μmol/(m²·s)。     

4种披碱草属植物光合作用光响应特性的比较

利用人工模拟光源研究了4种披碱草属植物的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂(C_i)浓度及叶面饱和水压亏(V_pdl)随模拟光辐射(SPR)增强的变化规律及其相关性,并计算了各材料表观量子效率及其光饱和点与光补偿点等。结果表明,4种植物的P_n和T_r均随SPR的增强而增大,在相同的光照强度下,麦宾草的光合速率较高,披碱草次之,其他2种材料净光合速率近乎一致。麦宾草和肥披碱草的T_r明显高于老芒麦和披碱草;披碱草属不同材料的WUE随SPR的加强而呈递增规律,其中WUE的大小顺序为老芒麦＞披碱草＞麦宾草＞肥披碱草;4种植物气孔导度均随模拟光辐射强度的升高而增大,麦宾草和披碱草的G_s明显高于其他2种植物;4种植物胞间CO₂均随着SPR的增强和P_n的增大而减少。当SPR从0增至500 μmol/(m²·s)时,4种植物V_pdl 有一个小的下降过程,之后除披碱草缓慢下降外,其他材料随SPR增加而缓慢增加,麦宾草和肥披碱草的V_pdl明显高于其他2种材料。老芒麦和麦宾草光补偿点相对较低,说明两者利用弱光的能力相对较强,麦宾草和披碱草光饱和点较高,说明两者利用强光的能力较强。通过综合分析,利用光能的能力高低顺序为:麦宾草＞披碱草＞老芒麦＞肥披碱草,也就是无论在强光或弱光条件下,麦宾草和披碱草利用光能的能力较强。     

冰草叶片光合速率与生态因子的关系

冰草属于C₃阳性草本植物中光合效率较高,对温度适应性较广的一类。在适宜条件下,光饱和点和光合速率较高,接近一般C₃阳性植物的上限,其光补偿点和CO₂补偿点较低,在C₃阳性植物的下限。最适温度范围较宽,为19-28℃,高温补偿点高达63℃,远远超出C₃阳性草本植物的范围。与C₃植物羊草比较,冰草的土壤水分补偿点较低,当土壤由湿变干时,光合生态特性指标的变化率较小,表明其耐干旱能力较强。冰草的温度饱和点较低,高温补偿点较高,最适和适宜温度范围较宽,表明对温度的适应性较广。冰草的最大光合速率较高,CO₂补偿点较低,表明对CO₂的利用能力较强。此外,两种植物的光饱和点和光补偿点差异不明显,说明二者对光的适应性较为一致。     

放牧制度对短花针茅荒漠草原主要植物种光合特性日变化影响的研究

以内蒙古苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为研究对象,通过划区轮牧与自由放牧的比较试验,研究3种主要植物种短花针茅、无芒隐子草和碱韭光合特性日变化对不同放牧制度的响应。结果表明,1)短花针茅、无芒隐子草和碱韭光合速率、蒸腾速率和气孔导度均表现为双峰型,具有明显的“午休”现象。胞间CO₂浓度表现为双谷型。2)在其他条件相同时,放牧方式的不同对主要植物种的净光合速率、蒸腾速率无影响,但对双峰值出现的时间有所影响。3)对照禁牧和划区轮牧较自由放牧提高荒漠草原疏丛型禾草无芒隐子草的气孔导度和胞间CO₂浓度。     

镇江河漫滩草地虉草光合特性研究

对虉草(Phalaris arandinacea)光合特性的研究表明:不同生长阶段虉草净光合速率日变化均呈双峰曲线,光合"午休"现象明显,但5月下旬主、次峰均滞后于4月初1 h,净光合速率后期大于前期,导致光合"午休"的原因不同,4月初为气孔限制因素,而5月下旬为非气孔限制因素。不同时期各生理生态因子间的相关系数不同。虉草净光合速率季节动态呈单峰曲线,4月中下旬最高。虉草的光补偿点为45.6μmol·m^-2·s^-1,光饱和点为1825μmol·m^-2·s^-1,表观光量子效率为0.047 mol·mol^-1,暗呼吸速率为2.1429μmol·m^-2·s^-1;CO₂补偿点为76μmol·mol^-1,饱和点为923μmol·mol^-1,羧化效率为0.0556。数据显示,虉草是一种高光效C₃阳性植物,对草地生态系统的稳定意义重大。     

干热胁迫对紫花苜蓿光合特性的影响

为了解紫花苜蓿（Medicago sativa L.）在干热胁迫条件下光合特性的变化规律,对其6个品种的叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、胞间二氧化碳浓度（C_i）、气孔导度（G_s）、水分利用效率（WUE）进行测定。结果表明,随着干热胁迫强度的增加,各紫花苜蓿品种叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率整体呈下降趋势;而胞间二氧化碳浓度整体呈上升趋势（P<0.05）。且经过一定时间的复水处理,WL525的蒸腾速率和气孔导度得到了明显的恢复（P<0.05）,与胁迫前的状态接近,且其他品种的蒸腾速率和气孔导度也得到一定程度的恢复;而供试品种的净光合速率、胞间CO₂浓度及水分利用效率均没有得到明显改善。相关分析表明,在干热胁迫条件下,净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率均成极显著正相关（P<0.01）,而与胞间二氧化碳浓度成极显著负相关（P<0.01）。     

草地早熟禾叶片表皮特征、解剖结构及光合特性对不同施氮量的响应

为探究草地早熟禾叶片表皮特征、解剖结构及光合特性对施氮量的响应特性，本试验以6份草地早熟禾为材料，分别为3份美国引进品种：Merit、Jackrabbit和Park,2份山西本土野生居群：应县和浑源，1份由山西野生居群选育的‘太行草地早熟禾’品系，按照两个施氮水平N₁:10 g·m^-2(低氮)和N₂:40 g·m^-2(正常)进行处理，采用徒手切片法和石蜡切片法制片，光学显微镜下拍照并测定叶片上下表皮厚度、细胞长宽比、细胞密度、气孔指数、气孔长宽比、气孔密度，叶片厚度、厚壁组织厚度、维管束面积以及气孔导度和净光合速率等指标。结果表明：N₁处理下，草地早熟禾叶片的上下表皮厚度、叶片厚度、厚壁组织厚度、维管束面积、气孔导度和净光合速率显著低于N₂处理，而气孔大小与N₂处理无显著差异；N₂处理下，Jackrabbit和Park的叶片厚度显著高于浑源和应县，其中Park的叶片厚度最大，为173.39μm,Jackrabbi...     

重金属铅对绢毛委陵菜光合特性及荧光参数的影响

为探讨不同浓度重金属Pb²⁺胁迫对绢毛委陵菜（Potentilla sericea L.>）光合特性及荧光参数的影响,本文采用盆栽的方法,通过对绢毛委陵菜净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）等多项指标的测定,并对其变化规律做了比较研究。结果表明：绢毛委陵菜胞间CO₂浓度（Ci）随Pb²⁺胁迫时间的延长及胁迫浓度的增大呈上升趋势,而净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）变化趋势与胞间CO₂浓度（Ci）变化趋势相反;Pb²⁺胁迫50 d时PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）、最大光化学效率（Fv/Fm）均随胁迫浓度的增大逐渐降低;绢毛委陵菜在Pb²⁺浓度为300 mg·kg^-1、600 mg·kg^-1时能够生存,但生长缓慢。研究表明随着铅浓度的提高,铅通过影响植物的非气孔限制来影响绢毛委陵菜的光合特性。     

根腐病对党参细胞结构和生理特性的影响

为明确党参（Codonpsis pliosula）被尖孢镰孢菌（Fusarium oxysporiums）侵染后其叶片细胞结构和生理特性的变化,本试验以‘渭党1号’为研究材料,通过田间自然发病测定病原菌侵染后党参根部细胞结构以及生理特性的变化特征。叶片显微镜观察结果表明,健康党参叶片呈深绿色,发病叶片呈黄绿或黄白交替症状,透光性增强;根部徒手切片光学显微镜观察结果表明,发病部位细胞受到严重破坏;发病党参叶片叶绿素含量降低,电解质渗漏电导率升高。镰孢菌侵染后,发病党参叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率降低;发病党参的最大净光合速率、光饱和点和暗呼吸速率均降低,而光补偿点升高;发病党参CO₂饱和点降低,而CO₂补偿点和光呼吸速率升高。发病党参植株叶片氮、磷、钾和锌、锰、铜、铁、钙、镁等一些微量元素的含量也降低。本研究从宏观和微观角度分析了镰孢菌侵染后党参细胞结构和生理特性的变化,为阐明党参根腐病的发病机制提供了理论依据。     

盐胁迫对裸果木幼苗光合特性的影响

本研究以一年生裸果木幼苗为材料，采用盆栽育苗方式，设计7个不同浓度NaCl溶液（CK、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0% 和1.2%）模拟盐分胁迫，测定分析了其叶片气体交换参数、光响应曲线及叶绿素荧光参数的变化规律。结果表明：随着盐浓度的增加，叶片净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）和蒸腾速率（T_r）均呈下降趋势，NaCl浓度≥0.4%时，各处理P_n、G_s和T_r均显著低于CK；气孔限制值（L_s）和瞬时水分利用效率（WUE）随盐浓度增加呈先升后降趋势，胞间CO₂浓度（C_i）呈相反趋势，NaCl浓度为0.4%时，L_s达到最大值，而C_i达到最小值，说明P_n下降以气孔限制因素为主，而当NaCl浓度≥0.6%时，以非气孔限制为主要因素。随着盐胁迫程度的增大，最大净光合速率（P_nmax）、暗呼吸速率（R_d）、光饱和点（L_SP）、表观量子效率（A_QY）逐渐降低，光补偿点（L_CP）逐渐增加，表明盐分抑制了幼苗对光的吸收、利用和转换能力。叶片PSII潜在活性（F_v/F₀）、原初光能转化效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（Φ_PSII）、电子传递速率（ETR）和光化学猝灭系数（q_p）随着盐浓度的增加呈下降趋势；非光化学猝灭系数（NPQ）在≤0.4%NaCl处理下较CK显著增加，盐浓度≥0.8%时，NPQ显著下降。基质的NaCl浓度在0.2%和0.4%时，裸果木叶片P_n、F_v/F₀、F_v/F_m下降不显著，WUE有所提高，PSII系统可以通过耗散过剩的光能保护光合机构，表现出一定的耐盐性；但盐浓度超过0.6%时，光合生态幅变窄，光合机构受到明显破坏，显著抑制了光合作用能力。