纳罗克非洲狗尾草光合生理日变化研究

在昆明市利用Ci-310便携式光合测定仪测定了纳罗克非洲狗尾草（Setaria sphacelata stapf cv.Narok）种子田夏季光合生理参数的日变化.对大气温度、CO2浓度、相对湿度、植物气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、瞬时水分利用率、光合有效辐射、净光合速率等参数进行分析,结果表明：纳罗克非洲狗尾草光合生理特性受环境影响呈规律性变化,光合速率、光合有效辐射、气孔导度和蒸腾速率的日变化呈双峰曲线,存在“午睡”现象.非气孔限制为引起光合“午睡”的主要原因,其中净光合速率降低为叶肉光合活性下降所致.     

日光辐射对老芒麦再生草光合特性的影响

采用CI 310便携式光合测定仪,分别在晴天和阴天对老芒麦再生草的净光合速率、光合有效辐射及蒸腾速率等相关生理生态指标进行测定。结果表明,在晴天和阴天不同日光辐射下,再生草净光合速率的日变化曲线呈双峰型,晴天有明显光合"午休"现象。相关分析结果表明,无论晴天或阴天,光合有效辐射和蒸腾速率与净光合速率相关性一致,其主导因子与净光合速率相关性排序为:光合有效辐射>蒸腾速率>叶片温度。其中可控因子是蒸腾速率,而蒸腾速率则与净光合速率呈正相关,因此保持老芒麦再生草旺盛的蒸腾速率是提高净光合速率的有效途径。     

温度和CO2浓度变化对主要饲料作物功能叶光合参数的影响研究——以玉米和水稻的差异为例

玉米和稻谷是南方地区重要的饲料原料来源。本研究采用LI-6800便携式光合作用测定系统观测了温度和CO2浓度对长江中游平原水稻和玉米扬花期功能叶片光合参数的影响。结果表明：玉米扬花期功能叶片净光合速率对温度升高的敏感性高于水稻。温度升高提高了水稻功能叶片的光合速率。CO2浓度增加提高了扬花期水稻和玉米的最大光合速率。当温度条件相同时，在高CO2浓度条件下水稻比玉米更容易维持较高的光合速率。玉米功能叶片最大电子传递速率（Jmax）与最大羧化速率（Vcmax）的比值（Jmax/Vcmax）随温度升高而显著下降（P < 0.05），而水稻Jmax/Vcmax值对温度升高无显著变化。温度升高与CO2浓度增加均可降低两种作物的叶片气孔导度和植物蒸腾速率。本研究发现，玉米功能叶光合参数及生化参数对高温环境较为敏感，即玉米的光合酶活性和光合能力比水稻更容易受到温度升高的抑制作用。建议未来应重视气温升高对玉米饲料资源带来的不利影响，在畜禽养殖中合理调整饲料原料供给结构，适当将稻谷作为饲料原料的替代来源之一，可以抑制因玉米价格上涨造成的饲养成本攀升，提高养殖效益，为新形势下畜牧业发展探索一条高效、可持续的发展道路，提升畜牧业发展的竞争力。 [关键词] 增温|CO2浓度|光合作用|粮食作物     

降雨量和温度变化对麻花艽叶片光合作用及相关生理参数的影响

以人为控制降雨量和LI-6400便携式光合测定系统控制温度方法,测定分析了降雨量和温度变化对高寒草甸典型组成植物——麻花艽叶片净光合速率及相关生理参数影响。结果显示:麻花艽叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率在降雨量增加下较高、自然降雨量下次之、降雨量减少处理下较低;水分利用效率在降雨量增加下较低、自然降雨量下次之、降雨量减少下较高,温度为25℃与15℃下差异不显著。麻花艽叶片净光合速率在光合有效辐射强度为0~800μmol.m-2.s-1时随光合有效辐射强度增加而增加,800~1200μmol.m-2.s-1时达最大,1200~3000μmol.m-2.s-1时变化不大;气孔导度和蒸腾速率随光合有效辐射强度增加而增加;胞间CO2浓度在光合有效辐射强度为0~800μmol.m-2.s-1时随光合有效辐射强度增加而下降,800~3000μmol.m-2.s-1时变化不大;水分利用效率在光合有效辐射强度为0~800μmol.m-2.s-1时随光合有效辐射强度增加而增加,800~3000μmol.m-2.s-1时呈现下降趋势。降雨量减少将使高寒草甸植物叶片净光合作用速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率降低。     

云南马龙县山地草甸植物优势度及优势植物光合特征研究

以云南马龙县退化山地草甸为研究对象,对其草地群落数量特征及优势植物的光合特性进行了研究。结果表明:8个不同种群的净光合速率(Pn)依次为:白茅>西南委陵菜>火绒草>矮生胡枝子>白健秆>西南杭子梢>丝叶球柱草>山苦荬;CO2固定能力的强弱顺序与Pn相同;群落数量特征与净光合速率(Pn)成正相关,其显著性水平依次为:相对干重(r=0.959 1)>重要值(r=0.869 9)>相对盖度(r=0.829 5)>相对频度(r=0.755 1)>相对密度(r=0.585 4)>相对高度(r=0.283 5)。     

北京地区公农1号紫花苜蓿叶片光合作用日变化特征

在自然状态下,利用Licor-6400便携式光合测定系统观测了公农1号紫花苜蓿Medicago sativa在北京地区的光合作用日变化规律.结果表明:公农1号叶片的净光合速率日变化呈典型双峰曲线,表现出明显的光合"午睡"现象,光合效率午间明显降低;蒸腾速率日变化趋势与净光合速率相似,胞间CO2浓度的日进程基本与净光合速率相反;气孔导度日变化与净光合速率日变化相似但并不完全同步,两者最大值出现的时间相同,但最低值出现的时间气孔导度较净光合速率晚约2h.经分析,公农1号紫花苜蓿表现出的光合"午睡"现象属于非气孔限制.     

高寒地区"川草2号"老芒麦夏季光合生理生态特性的初步研究

对"川草2号"老芒麦叶片光合日变化测定结果表明,晴朗天气条件下,"川草2号"老芒麦叶片净光合速率(P n)日变化呈双峰型,其峰值分别出现在上午10:00和下午16:00,两峰之间有一低谷,出现在12:00附近.分析结果表明,叶片温度和光合有效辐射是对"川草2号"老芒麦光合作用影响最重要的环境因子,而气孔关闭则是光合午休产生的根本原因.     

黄土高原撂荒地植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应

植物群落共存种的环境适应性和相对竞争能力差异是植物群落动态和演替的两个决定性因素,其中光合特性与二者都有紧密关联,因此研究群落共存种光合特性的差异对理解群落演替机理具有重要意义。以黄土丘陵区10种主要的撂荒地植物群落共存种为研究对象,测定其在不同的生长月份(8-10月)和不同水分条件下(适宜水分及中度、重度干旱胁迫)光合速率、蒸腾速率和水分利用效率等的变化,分析植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应。结果表明:1)3种水分条件下,无芒隐子草、白羊草、小花棘豆和达乌里胡枝子的净光合速率日变化均呈单峰曲线,而冰草和阿尔泰狗娃花的则呈双峰曲线,有光合“午休”现象,10种群落共存种以无芒隐子草的日光合能力峰值最大,冰草的最小;2)除中华隐子草和阿尔泰狗娃花外,多数种的蒸腾速率日变化在3种水分条件下均呈单峰曲线,其中,无芒隐子草的日蒸腾能力峰值最大,小花棘豆的最小;3)日均净光合速率和日均蒸腾速率存在显著种间差异和生长月份差异(P<0.05),其中,无芒隐子草的日均净光合速率和日均蒸腾速率最大,而日均水分利用效率在不同物种和生长月份之间则无显著差异(P>0.05);4)在演替生态位置上,10种群落共存种以演替前期种的日均蒸腾速率和日均水分利用效率相对较低,而演替后期种相对较高,表明演替后期的植物水分利用性能较高。在干旱半干旱的黄土高原丘陵区,伴随演替进程的土壤环境旱化,演替后期序列种凭借其较高的水分利用能力,将在撂荒地群落中占据优势地位,从而逐渐代替演替前期种。     

高寒地区川草1号老芒麦夏季光合生理生态特性的初步研究

对川草1号老芒麦Elymus sibiricus叶片光合日变化测定结果表明,晴朗天气条件下,川草1号老芒麦叶片净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,其峰值分别出现在11:30和16:30,2个峰值之间有1个低谷,出现在12:30附近;经相关性分析发现,各生理生态因子与Pn的相关性大小顺序为:气孔导度＞叶片温度＞光合有效辐射＞蒸腾速率＞饱和蒸汽压亏差＞水分利用效率＞大气CO2浓度＞空气相对湿度＞胞间CO2浓度,其中,气孔导度、太阳有效辐射与Pn的关系呈极显著正相关,是对川草1号老芒麦光合作用影响最为强烈的因子,而气孔导度下降导致气孔关闭,因此气孔导度是光合午休产生的主要原因.     

黄土高原撂荒地植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应

植物群落共存种的环境适应性和相对竞争能力差异是植物群落动态和演替的两个决定性因素,其中光合特性与二者都有紧密关联,因此研究群落共存种光合特性的差异对理解群落演替机理具有重要意义。以黄土丘陵区10种主要的撂荒地植物群落共存种为研究对象,测定其在不同的生长月份(8-10月)和不同水分条件下(适宜水分及中度、重度干旱胁迫)光合速率、蒸腾速率和水分利用效率等的变化,分析植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应。结果表明:1)3种水分条件下,无芒隐子草、白羊草、小花棘豆和达乌里胡枝子的净光合速率日变化均呈单峰曲线,而冰草和阿尔泰狗娃花的则呈双峰曲线,有光合"午休"现象,10种群落共存种以无芒隐子草的日光合能力峰值最大,冰草的最小;2)除中华隐子草和阿尔泰狗娃花外,多数种的蒸腾速率日变化在3种水分条件下均呈单峰曲线,其中,无芒隐子草的日蒸腾能力峰值最大,小花棘豆的最小;3)日均净光合速率和日均蒸腾速率存在显著种间差异和生长月份差异(P0.05),其中,无芒隐子草的日均净光合速率和日均蒸腾速率最大,而日均水分利用效率在不同物种和生长月份之间则无显著差异(P0.05);4)在演替生态位置上,10种群落共存种以演替前期种的日均蒸腾速率和日均水分利用效率相对较低,而演替后期种相对较高,表明演替后期的植物水分利用性能较高。在干旱半干旱的黄土高原丘陵区,伴随演替进程的土壤环境旱化,演替后期序列种凭借其较高的水分利用能力,将在撂荒地群落中占据优势地位,从而逐渐代替演替前期种。     

模拟增温对梭梭光合生理生态特征的影响

全球气候变化对全球生态环境的影响越来越引起人们的关注。荒漠植被作为荒漠生态系统的一个重要组分,对全球气候变化的响应较为敏感。本文以准噶尔盆地南缘的典型荒漠植被梭梭(Haloxylon ammodendron)作为研究对象,采用OTC(Open top chamber)开顶箱方式模拟温室效应。通过研究增温处理对梭梭同化枝气体交换参数(PAR,Tleaf,Pn,Gs)、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(SOD,POD,CAT)活性和渗透调节物质(Pro,SS,Pr)含量的影响,为荒漠植被在全球进一步变暖下产生的反映提供科学的预判和依据。结果表明:增温组梭梭的PAR,Pn及Gs均低于对照组;而Tleaf,MDA含量、抗氧化酶(SOD,POD,CAT)活性及渗透调节物质(Pro,SS,Pr)含量均高于对照组,说明增温生境下梭梭受胁迫程度加强。与此同时,也更进一步预示着未来全球气候变化格局下,梭梭将面临的一个更为严峻的生存挑战。     

三裂叶蟛蜞菊光合生理特性对光合有效辐射增强的响应

三裂叶蟛蜞菊是华南地区重要的园林绿化植物。在人工控制光合有效辐射(PAR)条件下,测量了三裂叶蟛蜞菊在深秋和冬季的净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr),胞间CO2浓度(Ci)和气孔导度(Gs)等光合生理特性对连续光照强度增强的响应。结果表明:Tr、Pn均随PAR的增强而增大,且增幅稳定;Gs在PAR增强的起始阶段先下降,从200μmol/(m2·s)后,逐渐上升,尤其11 月较明显;Ci随着PAR的增强而逐渐减少,在PAR为2 000μmol/(m2·s)后趋于平衡。温度对三裂叶蟛蜞菊光合生理特性的影响较显著,但若光照充分,其光合速率也能提高。三裂叶蟛蜞菊有较高的水分利用率,表明它比较耐干旱。     

兰州北山3个灌木优势种光合特性

本研究对兰州北山植被优势种柽柳(Tamarix austromongolica)、侧柏(Platycladus orientalis)和柠条(Caragana korshinskii)的光合特性和微气象环境进行了测定,分析了其日变化特点,并通过灰色关联度分析方法探讨了净光合速率(Pn)与生理因素及环境因素的关联程度。结果表明,1)自然条件下,3种植物的P_n日变化均为不对称的双峰曲线,存在明显的光合"午休"现象,这是由于午间高光强、高温构成光抑制现象。2)生理因素分别与3种植物P_n的关联度由大到小依次为,柽柳:胞间CO_2浓度(C_i)叶温(T_l)蒸腾速率(T_r)气孔导度(G_s)饱和水汽压(VPD)气孔限制值(Ls),侧柏:T_rT_lVPDC_iL_sG_s,柠条:TrTlCiGsVPDLs;生理因素中C_i对柽柳P_n的影响最大,T_r对侧柏和柠条P_n的影响最大。3)环境因素分别与3种植物Pn的关联度由大到小依次为,柽柳:光合有效辐射(PAR)相对湿度(RH)土壤温度(Ts)土壤湿度(SM)大气温度(Ta)大气CO_2浓度(Ca),侧柏:PARSMT_aT_sRHC_a,柠条:RHPARSMT_aC_aT_s;环境因素中PAR对柽柳和侧柏P_n的影响最大,RH则对柠条P_n的影响最大。     

内蒙古荒漠草原东部植被指标动态变化及其与气候变化的关系

本研究以内蒙古荒漠草原东部的苏尼特右旗为研究区域,利用2003—2013年草原植被高度、覆盖度、鲜草和干草产量等植被指标动态变化数据,结合水热等重要气候因子,分析了区域植被指标时空动态变化与气候因子变化趋势,并对植被指标动态变化与气候变化最佳模型进行评价与筛选。结果表明,该区域气温和降水量整体呈“冷干化”趋势,植被覆盖度、高度、草产量与降水量呈正相关关系,与气温呈负相关关系;降水量对荒漠草原植被影响更大。植被年最大高度、覆盖度、草产量与水热因子存在时滞效应。植被高度、鲜草产量、干草产量与水热因子最优拟合模型均为二项式模型,植被覆盖度与水热因子最优拟合模型为幂指数模型。     

天山山区植被类型改变对新疆气候影响的模拟分析

使用RegCM3区域气候模式,利用CRU资料和气象台站观测资料,验证了RegCM3区域气候模式对新疆降水和气温的模拟能力,分析了天山山区植被类型改变对新疆气候的影响。结果表明,RegCM3区域气候模式对新疆及其临近地区降水、温度的空间分布形势和季节变化特征具有较好的模拟能力。天山山区草地面积的改变,对新疆地区的降水和地面气温的影响很小。如果将天山山区43.5°~45.0° N区域内的地表类型由草地改变为耕地,即假设50%的草地被开垦为耕地,那么,天山山区降水量的变化强度在5-7月逐渐增强,然后减弱。天山植被的变化主要通过影响对流性降水并进而影响总降水的变化。天山植被类型变为农田后会造成较大的地面潜热通量差异并引起地表净热通量较大的差异,进而影响到地面气温的模拟。潜热通量的变化通过影响局地的水汽供应进而引起降水较大的变化。     

近15年呼伦贝尔沙质草原植被覆盖变化对气候因子的响应

采用2000-2015年呼伦贝尔沙质草原区MODIS NDVI数据,反演该区植被覆盖状况,结合同期6个气象站点的温度和降水量数据,采用线性回归分析、相关与偏相关分析等数理统计方法,探讨植被覆盖变化对气候因子的年际、季节响应特征。结果表明：呼伦贝尔沙质草原植被覆盖较好区域主要集中在陈巴尔虎旗的东北部、鄂温克旗的中东部以及新巴尔虎左旗的东南部区域;近15年间的研究区植被覆盖状况呈逐年波动改善趋势,尤其是2010年后的植被覆盖呈明显改善趋势;2000-2009年间的年均温呈小幅波动的平稳提升趋势,降水则呈不显著降低趋势;而自2010年后,二者的变化趋势正好相反,年均降水量呈显著增加趋势;夏季气温呈不显著降低、降水则呈显著波动增加的年际变化趋势均有利于植被生长;降水是植被覆盖状况最主要的影响因子,气温对植被覆盖的影响也较大。     

2000-2018年间青藏高原植被覆盖变化及其与气候因素的关系分析

探讨全球气候变化背景下青藏高原地区植被覆盖变化及其驱动因素,对加深全球气候变化的认识和生态环境保护具有重要的生态价值和现实意义。本研究利用2000-2018年中尺度分辨率成像光谱归一化植被指数（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Normalized Difference Vegetation Index,MODIS NDVI）1 km·月^-1分辨率数据以及气象观测数据,采用最大合成法、趋势性分析以及相关分析方法,探讨了青藏高原地区NDVI的时空变化趋势及其与气温、降水的关系。结果表明,近19a来,青藏高原地区NDVI呈增加趋势。从地理单元来看,低植被覆盖区主要分布于西藏大部、新疆南部和甘南局部以及青海西北部;中植被覆盖区主要位于青海与甘肃、西藏、四川和云南的交汇区域;高植被覆盖区主要分布在四川和云南西北部、青海和甘南以及藏东南局地。除局部地区植被有所退化,大部地区植被生长良好,且植被改善的面积大于植被退化。因此,青藏高原植被整体呈稳定恢复状态。青藏高原地区NDVI与同期气温和降水均显著相关,但与气温的关系更密切。气温每升高1℃,NDVI增加0.128;降水每增加100 mm,NDVI增加0.172。     

不同类型抗蒸腾剂对4种草本植物叶片水分利用效率的影响

为探究3种抗蒸腾剂叶片喷施对4种草本植物水分消耗和利用的影响规律,比较得出不同抗蒸腾剂的最佳使用浓度,为干旱荒漠区采煤迹地植被保育技术提供参考,本试验以蒙古冰草（Agropyron mongolicum Keng）、沙打旺（Astragalus adsurgens Pall.）、白花草木樨（Melilotus albus Medic.ex Desr.）、蜀葵（Althaea rosea （Linn.）Cavan.）4种草本植物为研究对象,每种草叶面分别喷施不同类型和浓度的抗蒸腾剂：旱地龙（Fulvic Acid,FA）浓度分别为1,2,3,4 g·L^-1;冠存（Guan Cun,GC）浓度分别为3,6,9,12 g·L^-1;高岭土（Kaolin,KL）浓度分别为20,40,60,80 g·L^-1,以喷施清水为对照,喷施3个月后测定其对4种草叶片蒸腾速率（Transpiration rate,Tr）、净光合速率（Net photosynthetic rate,Pn）、水分利用效率（Water use efficiency,WUE）和生物量的影响。结果表明：在试验浓度区间内,FA浓度越高,蒙古冰草、沙打旺、白花草木樨的Tr值越小、Pn值越小,WUE呈现先升高再降低的趋势;GC喷施浓度越高,蒙古冰草、沙打旺、白花草木樨叶片的Tr值越小、WUE值越大,Pn值较对照低但各浓度间未达到显著性差异;KL喷施浓度越高,蒙古冰草与蜀葵各浓度处理的Pn值越小、WUE值越小,Tr值较对照低但各浓度间未达到显著性差异。3种抗蒸腾剂对蒸腾速率的抑制程度均为GC和KL大于FA,对净光合速率的抑制程度均为KL和GC小于FA,对水分利用效率的提升程度均为KL和GC大于FA。综合3种抗蒸腾剂在植物叶面的喷施效果,GC和KL喷施效果较好,FA较差;蒙古冰草与沙打旺喷施12 g·L^-1的GC、白花草木樨与蜀葵喷施20 g·L^-1 KL的措施可用于干旱荒漠区采煤迹地的植被恢复。     

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。     

保护性耕作对菘蓝光合特性和保护酶活性的影响

以T为对照,研究了干旱地区不同生育时期NT和NTS对菘蓝叶片光合特性、WUE、叶绿素含量和保护酶活性的影响。试验结果表明,6、8和10月菘蓝Pn日变化为典型的午休双峰曲线,日均和年均Pn均为NTS＞NT＞T。Gs早上出现高峰,中午和下午降至低水平小幅波动,日均和年均Gs都为NTS＞NT＞T。WUE变化趋势同Gs相似,与Pn日变化无相关性,6和8月菘蓝叶片WUE日均值NTS＞NT＞T,NTS处理效果显著,10月WUE日均值T＞NT＞NTS,WUE年均值NTS＞NT＞T,说明生育后期适度干旱提高菘蓝WUE作用较好。Ci与Pn日变化表现出明显的负相关性,说明菘蓝Pn午休为气孔限制所致。不同生育时期Tr日变化也为午休双峰曲线,与Pn日变化表现出明显的正相关性,日均和年均Tr值均为NTS＞NT＞T。Chla、Chlb、Chl(a+b)和Chla/Chlb年均值均为NTS＞NT＞T,说明NTS和NT有利于Chla和Chlb形成,NTS尤其延缓了生育后期Chla降解,从而提高了Pn。保护性耕作在6和10月干旱季节显著提高了CAT活性,8月高温季节显著提高了SOD活性,SOD、POD和CAT保护酶协同作用,显著降低了膜脂过氧化伤害,MDA年均值T＞NT＞NTS,说明NTS和NT保护酶活性的增强为菘蓝正常生长和Pn提高创造了良好的生理基础,NTS作用最显著。