氮对UV-B辐射增强条件下大麦孕穗期叶片生理特性的影响

通过大田试验,研究在UV-B辐射增强条件下,不同施氮量对大麦孕穗期叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、叶片水分利用效率(WUE)及胞间CO2浓度(Ci)日变化的影响。UV-B辐射设两个水平,即对照(CK,自然光,辐射强度1.5kJ.m-2.h-1)和增强20%(1.8kJ.m-2.h-1);施氮量设两个水平,即低氮和高氮(30kg.hm-2和150kg.hm-2)。结果表明,UV-B辐射增强下,高氮处理的Pn、Tr、Gs和WUE的日平均值比对照分别下降了44.6%、21.8%、17.8%和28.4%;低氮处理分别下降了49.5%、11.8%、12.9%和42.7%,说明UV-B辐射增强可降低大麦叶片的光合作用和水分利用效率,而增施氮肥可缓解UV-B辐射增强对光合作用的影响,并缓解UV-B辐射增强对大麦净光合速率的抑制,但是并不能缓解UV-B辐射增强对蒸腾速率及气孔导度的抑制。Ci及Pn的日变化趋势表明,UV-B辐射增强及氮肥对大麦叶片光合作用的影响不是通过气孔,而是通过对光合作用反应过程的直接影响来实现的。     

外源水杨酸对UV-B增强下花生叶片光合特性的影响

通过大田模拟试验,设置自然光（CK）和UV-B辐射增强（E,增加量相当于当地4-5月UV-B辐射量的20%）两个大区,在每个大区内又分2个小区,从花针期（7月25日）开始,分别用蒸馏水（S0处理）和水杨酸水溶液（SA处理）连续3d在固定时段喷施花生植株的所有叶片后,用Li-6400型便携式光合作用测定仪观测和计算指定叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和水分利用效率（WUE）的日变化过程,并进行对比分析。结果表明：不施水杨酸条件下（S0）,UV-B增强处理的花生叶片Pn、Tr、Gs和WUE的日均值比自然光（CK）处理分别下降35.7%、25.0%、25.0%、10.0%;而喷施水杨酸条件下（SA）则分别下降30.4%、17.9%、33.3%、19.4%,说明UV-B增强可降低花生叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率,而喷施水杨酸可缓解UV-B增强对花生净光合速率的抑制作用,但并不能缓解UV-B增强对花生蒸腾作用、气孔导度及水分利用效率的抑制。     

UV-B增强下施钾对大麦抽穗期生理特性日变化的影响

通过大田试验,研究在UV-B增强条件下,不同施钾量对大麦抽穗期叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度和水分利用率等生理指标日变化的影响。UV-B辐射设2水平,即对照(CK,自然光,辐射强度1.5 KJ/(m2·h))和增强120%(1.8 KJ/(m2·h));施钾量设2水平,即低钾(K1,K2O 73 kg/hm2)和高钾(K2,K2O 150 kg/hm2)。结果表明,UV-B增强降低大麦的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率。增施钾肥可提高叶片中叶绿素的含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾效率,但对大麦胞间CO2浓度和水分利用效率的影响不明显。增施钾肥可减缓UV-B增强对大麦净光合速率的抑制作用,但不能减缓UV-B增强对大麦气孔导度和蒸腾速率的抑制作用。     

Ce（Ⅲ）对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢的影响

采用水培法研究Ce（Ш）对紫外辐射（UV-B,280-320nm）胁迫下大豆（Glycine max）幼苗根系活力、光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）的影响。静态实验结果表明：20mg.L-1CeC l3处理抑制了UV-B辐射引起的根系活力降低;动态曲线显示,较之CK,20mg.L-1CeC l3提高了大豆幼苗的Pn和Tr,UV-B辐射处理使Pn、Tr下降,Ce（Ш）＋UV-B处理下Pn、Tr的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果。低UV-B（0.15W.m-2）辐射胁迫使得大豆幼苗水分利用效率（WUE）高于CK（第1天-第4天）,但恢复期（第6天-第9天）WUE急剧下降;高UV-B（0.45W.m-2）辐射下WUE低于CK,降幅明显。Ce（Ш）＋UV-B组大豆幼苗WUE下降幅度小于UV-B组,且恢复后期（第7天-第9天）WUE迅速提升。实验结果表明Ce（Ш）有效缓解了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫。     

低能氮离子束与UV-B增强对水稻光合及蒸腾速率的影响

为进一步探索缓解增强UV-B辐射对植物光合系统损伤效应的方法,该文研究了在3种不同剂量低能氮离子束的作用下,增强UV-B辐射对水稻光合作用日变化以及光合色素含量的影响。结果表明,增强UV-B辐射(16.46 kJ/m2·d)降低了水稻孕穗前期叶片的净光合率（Pn)、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）以及叶绿素a（Chla）和叶绿素b（Chlb）的含量,而提高了水分利用率（WUE)、类胡萝卜素的含量以及叶绿素a与b（Chla/Chlb）的值。与单独增强UV-B辐射处理相比,剂量为3.0×1017 N＋/cm2的低能氮离子束和增强UV-B辐射复合处理显著的提高了Pn、Tr、Gs、Ci以及光合色素含量等指标。因此,剂量为3.0×1017 N＋/cm2的低能氮离子束处理可能缓解了增强UV-B辐射对水稻造成的损伤。研究结果可为深入探索离子束生物技术和多种诱变源对水稻生理特性的综合效应提供参考。     

两种水分条件下夏玉米叶片气孔行为对光质的瞬时响应

在灌水和不灌水(整个生长期不灌溉)两种水分条件下,利用LI-6400便携式光合测定仪,测定3个主要生育期(拔节期、抽雄期和灌浆期选择典型日)夏玉米(郑单958)第一个功能叶片的气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)指标,据此计算叶片的瞬时水分利用效率(WUE),测定时设定了5种比例的红蓝光组合(即B/(R+B)分别为0、25%、50%、75%和100%),以对比分析不同红蓝光比对玉米叶片气孔行为的瞬时影响。结果表明:与不灌水相比,灌水处理的叶片平均Gs、Pn和Tr在抽雄期明显较高,但在拔节期和灌浆期差异不显著。不论何种水分处理,光合有效辐射为500μmol·m-2·s-1时,叶片Gs、Pn和Tr均表现为单色红光照射时最大,随着蓝光所占比例的增加,各指标均有不同程度的降低。从节水角度来看,高红光比例的光质有利于提高玉米叶片WUE。     

CO2浓度升高对湿地松针叶蒸腾特性和水分利用效率的影响

在不同CO2浓度下，测定了湿地松上年生针叶和当年生针叶净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Cs）和叶面饱和水汽压亏缺（Vpdl）随光照强度的变化。结果表明；Ci和Vpdl随光照强度增强而减小；G5，Pn和Tr均随光照强度增强而增大．在达到光饱和点后G5和Pn随光照强度增强而逐渐减小；WUE随光照强度增强呈先增大，达到最大值后又逐渐减小。Ci，vpdl随CO2浓度升高而增大；Gs和Tr随CO2浓度升高而减小；Pn和WUE在CO2浓度为400～1200μmol／mol时随CO2浓度升高而增大，当CO2浓度升高至1600μmol／mol时．Pn和WUE减小；同时．随着CO2浓度升高，上年生针叶光饱和点提高。     

黄土半干旱区元宝枫叶片气体交换参数对土壤水分的响应

在黄土高原半干旱地区，采用Li-6400便携式光合测定仪和TDR水分仪，对不同土壤水分处理下的元宝枫（Acer truncatum）盆栽苗木生长的生理生态特征进行观测。研究了叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）对土壤含水量（SWC）的响应过程，并探讨了在不同土壤水分胁迫程度下影响元宝枫叶片光合作用变化的规律，最后确定了元宝枫树种在黄土区适宜生长的土壤水分调控标准。结果表明：元宝枫叶片净光合速率最高时的SWC为14％，蒸腾速率最高时的SWC为15％，叶片水分利用效率最高时的SWC为13％，8％的SWC是严重水分胁迫下叶片光合速率降低由气孔因素限制到非气孔因素限制的转折点。根据半干旱地区林业建设以提高林木水分利用效率为核心的土壤水分管理思想，确定元宝枫树种在该区最适宜生长的SWC为11％～15％。     

外施氯对油菜幼苗生长和光合特征影响的研究

采用盆栽砂培试验,研究了不同浓度氯离子（Cl-）处理对油菜（Brassica napus L.）幼苗干物质积累速率（DMAR）、根冠比（R/S）、叶绿素（Chl）含量、氯离子含量（Cl-）、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、细胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）、气孔限制值（Ls）等的影响。结果表明:25～100 mmol/L Cl- 处理9 d和18 d,油菜幼苗植株DMAR均上升,均在50 mmol/L Cl- 处理时达到最大值;不同浓度Cl- 处理9 d,Chl含量有先上升后下降的趋势,在100 mmol/L Cl- 处理时达到最大值,处理18 d,Chl含量依次下降。Cl- 处理能显著提高叶片中的Cl- 含量。除了在处理18 d后的Ci外,25～100 mmol/L Cl- 处理下,油菜叶片均能维持较高的Pn、Gs、Ci和Tr,200 mmol/L Cl- 处理9 d和18 d,油菜叶片Pn、Gs、Ci和Tr均显著下降。随着Cl- 浓度的增加,WUE呈现先降后升,在9 d处理后,随着Cl- 浓度的增加,油菜Ls也呈现先升后降,而在18 d处理后,随着Cl- 浓度的增加,Ls逐渐显著上升。上述结果表明,外施低量氯（Cl- 25~100 mmol/L）显著提高或者维持油菜幼苗的光合作用和蒸腾作用,促进油菜幼苗的生长;而高氯（200 mmol/L Cl-）条件下显著降低其光合作用和蒸腾作用,抑制其生长,且抑制油菜幼苗光合的主要是气孔因素。相关性分析还表明,植株DMAR、Pn、Ci、Tr、Gs之间均有显著的正相关性,而Pn与WUE之间存在极显著的负相关。     

不同施氮量对结缕草生长及光合荧光特性的影响

研究不同氮肥用量(N 0、3和9 g·m-2)对结缕草生理、光合及荧光特性的影响。结果表明,3和9 g·m-2氮肥均使结缕草地上及地下生物量增加;提高了结缕草叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)、PSⅡ最大光能转换效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ(PSⅡ)的活性(Fv/Fo)、实际光化学量子效率(ΦPSII)、光化学淬灭系数(qP),降低了非光化学淬灭系数(qN)。3 g·m-2氮肥处理效果好于9 g·m-2氮肥处理,对结缕草的生长和发育的促进作用更加明显。     

UV-B辐射增强对大麦生理生态的影响

在大田条件下,研究了UV-B辐射增强对大麦的生长发育、光合作用、蒸腾作用及其产量构成的影响。结果表明,UV-B辐射增强明显抑制大麦生长,使株高变矮、绿叶数减少、叶面积和干物质量下降,但抑制程度随生育期而异。在UV-B辐射增强条件下,大麦叶片叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都有不同程度的降低,水分利用率也随之降低。UV-B辐射增强对大麦形态学和生理学上的不利影响,导致了大麦产量下降24.96%。     

土壤水分对柿树光合光响应特性的影响

采用CIRAS-2便携式光合仪测定不同土壤水分条件下2年生柿树叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度等光合生理参数的光响应过程,探讨柿树光合光响应特性对土壤水分的响应规律。结果表明：土壤水分对柿树的光合生理参数影响显著,随着土壤水分的降低,净光合速率、表观量子效率先升后降,光补偿点先降后升,光饱和点呈下降趋势;维持柿树高光合作用和高水分利用效率的适宜土壤相对含水量为48.8%～76.7%,适宜的光照强度为800～2 000μmol/（m2·s）;柿树对强光利用能力较强,而对弱光的利用效率较低;在土壤相对含水量为48.8%时,柿树光合作用主要受气孔限制,而土壤相对含水量降低到25.5%时,柿树光合作用转变为非气孔限制,通过对气孔、非气孔因素的判定,可知柿树是一种抗旱性非常强的植物。研究结果可为柿树的节水高产栽培提供理论依据。     

铈对UV-B胁迫下大豆幼苗光合原初反应的影响

用水培法研究了Ce（Ⅲ）对紫外辐射（UV-B,280～320nm）胁迫下大豆幼苗光合原初反应的影响。结果表明,20mg·L-1CeCl3能有效减缓紫外辐射（T1/3.34kJ·m-2和T2/11.76kJ·m-2）胁迫所导致的叶绿素与类胡萝卜素含量减少、光能转换效率（Fv/Fm）及传递能力（Fv/F0）降低,且对低剂量胁迫的调控效果优于高剂量,即以上指标Ce＋T1〉T1,Ce＋T2〉T2,Ce＋T1〉Ce＋T2。从光合原初反应的能量分配看,Ce（Ⅲ）能促使大豆叶片吸收光能的总量增加,加快内囊体膜上光电的转换和电子的传递,降低UV-B辐射伤害而导致的过剩激发能积累,从而消除过剩激发能诱发的膜脂过氧化对光合器官的潜在威胁。     

SILICON MITIGATES ULTRAVIOLET-B RADIATION STRESS ON SOYBEAN BY ENHANCING CHLOROPHYLL AND PHOTOSYNTHESIS AND REDUCING TRANSPIRATION

The aim of this study was to investigate the potential of silicon (Si) for alleviating Ultraviolet-B (UV-B) radiation stress based on changes in biomass, physiological attributes and photosynthetic characteristics of two soybean (Glycine max L.) cultivars, Kenjiandou 43 (‘K 43’) and Zhonghuang 35 (‘ZH 35’). The cultivars were raised with and without Si in the greenhouse, and then subjected to ambient, ambient + 2.7 kJ m^?2d^?1and ambient + 5.4 kJ m^?2d^?1of UV-B radiation. Depending on cultivar, plants suffered severe growth limitations under UV-B radiation, but the application of Si alleviated the adverse effects on growth and development by increasing the stem length, net photosynthetic rate (P_N) and leaf chlorophyll content. Concurrently, it decreased the stomatal conductance (Sc) and intercellular carbon dioxide (CO₂) concentration (Ci). In response to the UV-B radiation stress, the antioxidant enzyme activities of superoxide dismutase (SOD) increased by 41.2–72.7%, peroxidases (POD) by 49.5–85.7%, malodialdehyde (MDA) by 6.7–20.4% and soluble protein by 4.2–7.6%. The overall results indicated that media treatment with Si might improve soybean growth under elevated UV-B radiation through positive changes in biomass and some physiological attributes that were dependent on cultivar.     

外源NO对镉胁迫下长春花质膜过氧化ATP酶活性及光合特性的影响

为了解镉胁迫下外源NO对地被植物生理响应的调控机制,采用盆栽试验研究了外源NO（SNP）对镉胁迫下长春花幼苗生长、活性氧代谢、质膜ATP酶活性及光合特性的影响。结果表明,外施100μmol·L^-1SNP能缓解25mg·kg一镉胁迫对长春花幼苗生长的抑制,增加叶长、叶宽、株高、基径和生物量。与镉胁迫相比,施用SNP能够降低叶片和根系中丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）含量和过氧根离子自由基（O2^-·）产生速率,提高过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性及还原型谷胱甘肽（GSH）含量。SNP能显著缓解镉胁迫对叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）和总叶绿素的抑制,提高叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和气孔限制值（Ls）,降低胞间CO2浓度（G）和瞬时光能利用效率（LUE）。同时,外源NO能诱导叶片和根系中质膜H＋-ATPase和Ca2＋-ATPase活性提升到正常水平（对照）。但外施100μmol·L-1 NO分解产物NaNOx或SNP相似物Na3Fe（CN）6对镉胁迫则无明显缓解作用。因此,外源NO可通过提高活性氧清除能力,增加叶绿素含量,增强质膜ATP酶活性,从而提高叶肉细胞光合能力,加强离子跨膜运输和信号转导,缓解镉胁迫对细胞质膜的损伤。     

全生育期UV-B辐射增强对棉花生长及光合作用的影响

植物光合系统是UV-B辐射最初和最重要的作用靶标。本文在大田条件下进行紫外灯照射处理,研究全生育期UV-B辐射增强(高于环境20%和40%)对棉花形态、干物质积累、光合色素和产量的影响,并通过分析棉花主茎功能叶片的气体交换参数和叶绿素荧光参数,探讨UV-B辐射增强影响棉花光合作用的机制。结果表明,UV-B辐射增强抑制了棉花生长和干物质积累,籽棉产量显著降低,且UV-B辐射越强,抑制作用越明显。随UV-B辐射的增强,棉花主茎功能叶的净光合速率(P_n)在各生育期均显著降低,叶绿素含量呈先升高后降低趋势,气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)未发生变化,胞间CO_2浓度(Ci)反而升高,说明P_n下降主要由非气孔限制因素造成。对叶绿素荧光参数的分析表明,PSⅡ的最大光化学量子产率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(ΦPSII)、线性电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)随着UV-B辐射的增强而降低,非光化学猝灭系数(NPQ)则显著升高,且各叶绿素荧光参数与Pn变化均显著相关;慢速弛豫NPQ(NPQS)及其在NPQ中的比例均随UV-B辐射的增强而显著提高,表明PSⅡ反应中心受损,光化学效率降低。以上结果证明,全生育期UV-B辐射增强降低了棉花的光合叶面积、叶绿素含量和净光合速率,引起棉花生长与物质积累受抑,产量降低。UV-B辐射增强引起的光合速率下降与PSⅡ反应中心遭到破坏密切相关。     

UV-B辐射增强对不同品种大麦田土壤微生物量碳和土壤呼吸的影响

利用田间模拟UV-B辐射装置,从大麦分蘖期开始进行UV-B辐射增强处理,以后各主要生育期各选择一典型日分别观测作物根际、非根际土壤微生物量碳含量和土壤呼吸速率.UV-B辐射设对照(Ambient)和增强(Elevated,14.4kJ·m-2·d-1)两个水平,增强处理相当于南京地区4-5月自然光UV-B辐射量的120％.3个大麦品种分别为单2号、苏啤3号和苏啤4号.结果表明:3个品种中作物根际、非根际土壤微生物量碳含量均随生育进程表现出一致的规律,即分蘖、拔节、孕穗和抽穗期逐渐增加并达到最大值,成熟期则显著下降,UV-B辐射增强没有改变这种变化趋势;UV-B辐射增强后,各品种在多数生育时期观测的根际与非根际土壤微生物量碳含量显著低于对照(自然光)(P＜0.05),而单2号和苏啤4号在孕穗期(4月23日)观测的非根际土壤微生物量碳含量却明显高于对照(P＜0.05);UV-B辐射增强条件下,单2号在孕穗期和成熟期、苏啤3号在抽穗期与成熟期观测的土壤呼吸速率显著低于对照(P＜0.05),其它阶段的差异不显著,各处理中土壤呼吸速率由分蘖到拔节、孕穗、抽穗期逐渐增加,抽穗期、成熟期逐渐下降的趋势没有改变;在UV-B辐射增强条件下,单2号和苏啤3号两个品种的Q10值显著低于对照(P＜0.05),苏啤4号的Q10值则显著增大,明显高于其它品种(P＜0.05).研究认为,不同大麦品种土壤微生物量碳和土壤呼吸速率对UV-B辐射增强的响应存在差异.