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％。     

不同施肥处理对香梨膨果期光合特性的影响

在田间条件下,利用CIRAS-2型光合仪对不同施肥处理的库尔勒香梨膨果期光合特性日变化进行了测定.结果表明:香梨叶片净光合速率日变化表现为双峰曲线,峰型较弱或不明显,具有光合“午休”现象.气孔导度和气孔限制值的日变化与净光合速率日变化基本保持一致,呈双峰型,气孔导度峰型明显而气孔限制值峰型较弱.胞间CO2浓度日变化与净光合速率相反,呈双谷型.蒸腾速率日变化曲线呈单峰型,水分利用效率日变化则呈单谷型.施肥对香梨叶片的叶绿素含量、叶面积指数和光合特性都有显著影响.不同施肥处理下,香梨叶片的叶绿素含量和叶面积指数施肥效应均表现为:N＞P＞K.光合特性施肥效应各不相同,净光合速率与水分利用效率表现为:K＞P＞N,蒸腾速率表现为:P＞N＞K,气孔导度表现为:K＞N＞P.     

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。     

不同土壤水分下侧柏苗木光合特性和水分利用效率的研究

在黄土半干旱区,采用人工控制土壤水分的方法,使用Li-6400便携式光合作用测定系统,对侧柏苗木净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及其相应的环境因子进行了测定。结果表明:不同土壤水分状况下侧柏苗木光合速率日变化曲线呈“双峰”型,均有不同程度的“午休”现象,且上午的光合速率明显高于下午;气孔导度受水分和光热胁迫的影响,日变化曲线呈凹型;胞间CO2浓度受空气CO2浓度和气孔导度的双重影响,呈现出早晚高,正午低的日变化进程;水分利用效最高值出现在上午较早的时分,且上午的水分利用效率明显高于下午;随着土壤水分的增加,净光合速率和蒸腾速率升高,而水分利用效率降低。根据Farquhar和Sharkey的观点,造成净光合速率下降的原因既有气孔限制又有非气孔限制因素,上午净光合速率下降的主要是由气孔限制因素造成的,午间和下午光合速率的降低则主要归因于叶肉细胞羧化效率的降低。     

苏打盐碱胁迫下羊草光合速率日变化及其与影响因子的关系

采用Li-6400型光合作用测定系统对苏打盐碱化草地羊草光合速率和蒸腾速率的日变化进行测定,并对影响羊草光合和蒸腾速率的诸因子间相互关系进行了分析。结果表明,羊草光合速率和蒸腾速率日变化均呈“双峰”曲线,在苏打盐碱胁迫下,“双峰”出现时间提前。羊草光合速率日变化与蒸腾速率日变化间呈极显著正相关（r=0．9323,P〈0．01）,水分利用效率在1d中基本保持不变。影响羊草光合作用和蒸腾作用的诸因子间都具有显著的相关性,但水分利用效率与气温、叶温的相关性不显著。羊草具有较高的水分利用效率,并且受温度的影响较小,这是羊草适应松嫩平原干旱气候和土壤苏打盐碱化胁迫的重要生理机制。     

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。     

不同土壤水分下黄刺玫光合生理生态特性的初步研究

应用CIRAS-2型光合作用系统,在半干旱黄土丘陵沟壑区,测定了3 a生黄刺玫在不同土壤水分条件下净光合速率、光合有效辐射、蒸腾速率、叶片水分利用效率的日变化,并同步测定了胞间CO2浓度、气孔导度等因子。结果表明:黄刺玫的净光合速率随土壤含水量的增加而增加,不同土壤水分条件下,净光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率的日变化曲线不同。适合黄刺玫生长的土壤水分范围在15.0%~6.3%。结论:黄刺玫是抗干旱能力很强的树种,在干旱缺水和强光、高温为突出环境胁迫因子的半干旱地区,黄刺玫最宜栽培于水分状况相对较好、光照强度相对较低的阴坡,可能会比阳坡获得更大的生产力。     

大气CO2浓度升高条件下稻稗共生系统中稗草对水稻光合生理的影响

稗草是水稻田的恶性杂草之一，严重影响水稻的生长发育和产量形成。为明确CO2浓度升高条件下稗草和水稻的光合生理响应及其竞争关系变化，以吉粳88为研究对象，利用开放式CO2浓度富集系统（FACE系统）开展模拟试验。试验设置2个CO2浓度，分别为自然大气CO2浓度（400µmol·mol−1）和高CO2浓度（550µmol·mol−1），高CO2浓度环境应用FACE系统进行调控；每种CO2浓度处理中设2种种植方式，分别为清种水稻和水稻与稗草混种，稗草与水稻种植密度比为1:5，在水稻各生育期测定相应的光合生理指标并进行分析。结果表明：CO2浓度升高使水稻每穴穗数显著增加，结实率也有所提高，最终使水稻产量显著提高；稗草与水稻混种使水稻结实率显著降低，水稻千粒重显著增加，最终使水稻产量显著降低；CO2浓度升高和稗草互作使水稻千粒重显著提高，但对产量影响并不显著。CO2浓度升高使水稻干物质量显著提高，稗草使水稻干物质量显著降低；而CO2浓度升高和稗草互作对水稻干物质影响不显著。CO2浓度升高使水稻剑叶净光合速率、胞间CO2浓度及SPAD值显著升高，使水稻剑叶气孔导度和蒸腾速率显著降低，稗草显著降低了水稻剑叶净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率、瞬时水分利用效率及SPAD值；CO2浓度和稗草互作使水稻剑叶净光合速率先降低后升高。水稻抽穗后CO2浓度升高对水稻光合作用的影响大于稗草对水稻光合作用的影响。     

干旱胁迫下保水剂对廊坊杨苗木光合性能的影响

为了研究干旱胁迫下,青海"绿宝"公司提供的3种剂型保水剂施入土壤后对廊坊杨苗木光合性能的影响,在河北农业大学实验基地,利用开放气路光合测定法,测定了净光合速率、光照强度、气孔阻力、胞间CO2浓度和蒸腾速率等指标,并对净光合速率日变化、光和指标之间的关系以及水分胁迫下,保水剂影响苗木光合作用的控制因素进行了分析。结果表明:净光合速率日变化显示出"双峰",日光合作用高峰时间延长;净光合速率与气孔阻力、蒸腾速率和COi/CO2值分别呈对数、指数和线性函数关系,与对照苗木相比,保水剂处理延缓了气孔阻力增加,降低了蒸腾速率。     

毛乌素沙地樟子松和油松人工林光合生理特性

利用Li-6400便携式气体分析系统,在自然条件下对毛乌素沙地腹地樟子松和油松人工林生长季叶片气体交换、水分利用效率及相关环境因子进行测定,同时探讨了影响樟子松、油松光合速率的内外因素。结果表明:生长季内毛乌素地区油松和樟子松的光合速率、蒸腾速率都表现出一定的日变化规律,都呈单峰型变化曲线;6月、7月、8月针叶树水分利用效率曲线呈下降趋势,上午时段的水分利用效率明显高于下午时段的水分利用效率。5月和9月针叶树水分利用效率日变化呈"W"型曲线,樟子松水分利用效率生长季均值为3.63μmolCO2/mmolH2O,油松水分利用效率生长季均值为3.22μmolCO2/mmolH2O,樟子松的水分利用效率始终高于油松。樟子松的净光合速率主要受光合有效辐射、气孔导度和胞间CO2浓度的影响,限制油松净光合速率的主要因子是光合有效辐射PAR和气孔导度。     

土壤干旱条件下锰肥对夏玉米光合特性的影响

在盆栽条件下进行了土壤干旱时夏玉米施用微量元素锰的试验。通过测定拔节期玉米叶片气孔导度(Cs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、光合速率(Pn)和水分利用效率(WUR)等指标,探讨了干旱胁迫下外源锰对夏玉米光合特性的影响。结果表明,施用锰肥能降低光合作用的气孔限制和非气孔限制,显著提高夏玉米光合能力。锰肥对夏玉米光合作用的影响在土壤干旱时尤为显著。土壤干旱情况下,锰肥可使玉米叶片Cs增加58.11%,Pn和WUR分别增加42.07%和50.00%,从而减轻了土壤干旱对玉米光合作用的抑制。     

FACE条件下冬小麦的光合适应

利用开放式CO2浓度升高（Free Air Carbon dioxide Enrichment）系统平台,于冬小麦开花期、乳熟期对旗叶进行气体交换测量,根据光合模型计算光合参数,研究550μL·L^-1CO2对冬小麦旗叶光合能力的影响。结果表明,无论是在冬小麦开花期还是乳熟期,FACE圈内的小麦叶片在短时间高CO2浓度下初始出现的光合速率增强逐渐减弱或消失,即FACE圈内的小麦叶片表现出对高CO2浓度的光合适应现象。低氮、常规施氮水平下均发现了小麦旗叶的光合适应现象,但是光合适应现象与施氮量没有显著的线性关系。另外,研究发现,FACE系统中,冬小麦旗叶的SPAD值和叶绿素含量降低,这可能是导致FACE系统中小麦叶片出现光合适应现象的原因。     

UV-B增强下施硅对大麦抽穗期光合和蒸腾生理日变化的影响

通过大田模拟试验,研究UV-B增强下施硅对大麦抽穗期叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）和水分利用效率（WUE）日变化的影响。UV-B辐射设2个水平即自然光（对照,A,1.5kJ·m-2）和UV-B增强（E,增强20%,1.8kJ·m-2）,施硅量设2个水平即Si0（不施硅）和Si1（150kg·hm-2SiO2）。结果表明,不施硅情况下（Si0）,UV-B增强处理的Pn、Tr、Gs和WUE的日平均值比自然光（A）处理分别下降23.13%、7.66%、1.07%和16.38%,而施硅情况下（Si1）则分别下降10.52%、5.71%、3.77%和12.15%,说明UV-B增强可降低大麦叶片的净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率,而施硅可缓解UV-B增强对大麦净光合速率的抑制作用,但并不能缓解UV-B增强对大麦蒸腾作用以及气孔导度的抑制。研究结果对进一步研究UV-B增强下施硅对大麦产量和品质的影响具有积极意义。     

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。     

硝态氮抑制尖孢镰刀菌侵染促进黄瓜生长的内在生理机制

  【目的】  连作障碍严重影响设施农业的发展。不同形态氮素可影响黄瓜土传枯萎病的发生，然而其内在生理机制尚不明确。通过氮素营养调控植物–微生物互作关系，为防控土传病害的发生提供理论依据。  【方法】  以黄瓜品种津春2号和尖孢镰刀菌黄瓜专化型菌 (FOC) 为试材，进行温室营养液培养试验。设营养液中添加铵态氮不接菌 (A)、硝态氮不接菌 (N)、铵态氮接菌 (AI) 和硝态氮接菌 (NI) 共4个处理。尖孢镰刀菌侵染8天后进行植株样品的采集及测定，包括株高、根长、生物量、病情指数、叶绿素含量、光合特性、叶片温度，并进行了叶肉细胞超微结构的观察，测定了植物全氮、可溶性蛋白及可溶性糖含量。  【结果】  与铵态氮相比，硝态氮营养显著抑制了黄瓜植株枯萎病的发病率，并显著促进了植株的生长以及植株生物量的增加。未接菌条件下，供应铵态氮的植株光合速率、气孔导度、蒸腾速率、羧化效率及表观量子效率均显著高于供应硝态氮的植株；尖孢镰刀菌的侵染导致供应铵态氮的植株叶绿体结构受损，显著降低了其光合速率、气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙CO₂浓度、羧化效率及表观量子效率，而病原菌侵染对供应硝态氮的植株叶片光合特性无显著影响。未接菌条件下，供应铵态氮的植株叶片温度及水分利用效率显著低于供应硝态氮的植株；尖孢镰刀菌侵染后，供应铵态氮的植株叶片温度及水分利用率显著增加，而病原菌侵染对供应硝态氮的植株无显著影响。叶片温度与蒸腾速率呈显著负相关关系，而与水分利用率呈显著正相关关系。供应铵态氮的植株根系全氮、可溶性蛋白及可溶性糖含量均显著高于供应硝态氮的植株，从而促进病原菌对供应铵态氮的植株的侵染。尖孢镰刀菌侵染后，供应铵态氮的植株根系可溶性蛋白含量显著增加，可溶性糖含量降低，而尖孢镰刀菌侵染对供应硝态氮的植株可溶性蛋白及可溶性糖含量无显著影响。  【结论】  硝态氮能够有效地抑制黄瓜枯萎病的发生，维持叶绿体结构的完整性，保持黄瓜植株正常的光合作用及生长，并减少碳水化合物向根系的运输，从而抑制病原菌的侵染及病害的发生。在黄瓜的设施栽培中，可适当增加硝态氮肥的施用而减少铵态氮肥的投入，以抑制土传枯萎病发生。     

作物水分利用效率研究方法及尺度传递研究进展

提高作物水分利用效率（WUE）是缓解农业生产水资源匮乏压力的有效途径,而水分利用效率尺度传递是各尺度WUE相互表征、验证并应用于实际生产的基础。本文概述了作物叶片、植株、群体尺度WUE的主要观测技术,包括叶片气体交换测定、碳同位素判别、桶栽称重、涡度相关观测等,其中碳同位素判别法为研究作物水分利用的长期累积效应提供了新的思路,且适用于多个尺度;总结了各尺度WUE的影响因子及作物耗水的生理机制,阐明各尺度WUE均受气孔导度调控。讨论了叶片到植株、叶片/植株到群体的尺度传递的可行性,集中分析了尺度传递的主要限制因素,指出叶片到植株的传递研究难点集中于叶片分布和光分布的不确定性、植物夜间呼吸和蒸腾以及植物适应环境的生理调节机制等过程;而叶片/植株到群体的传递研究主要受冠层形态学差异、冠层阻力、土壤蒸发及植物同化物分配机制等限制。最后总结了尺度传递方法的现有研究成果。目前作物WUE尺度传递主要依靠模型的完善和观测手段的提高,叶片到单株的尺度传递需关注日间与夜间耗水的分离及作物各部分的光合特性;叶片/单株到群体的传递可先明确蒸散结构,了解耗水特征,再以气孔导度和冠层导度的关系为切入点,利用模型探究传递机制。     

新型抗蒸腾叶面肥对刺槐水分利用效率的影响

采用盆栽法安排试验,在充分供水的条件下,用不同叶面肥对刺槐进行处理,使用LI-6200便携式光合仪、美制LI-1600稳态气孔计分别测定刺槐苗木叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)等水分生理指标及其相应的环境因子,结果表明:①不同叶面肥处理下,刺槐的净光合速率、蒸腾速率日变化都呈"双峰"曲线,而且,净光合速率日变化曲线存在光合午休现象。刺槐的水分利用效率在8:00左右最大,14:00点达到一天中的最低水平。②方差分析表明:3号叶面肥处理过的刺槐水分利用效率最大,清水对照的刺槐水分利用效率最小。     

不同土壤水分对赤松光合作用与水分利用效率的影响研究

在不同土壤水分条件下研究了赤松光合特征及其水分利用效率的变化。结果表明,不同土壤水分处理对赤松幼苗净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率等生理指标及其日变化均产生明显影响;中度水分胁迫时赤松幼苗的光合午休比对照提前1h且午休时间长,其净光合速率和气孔导度的下降平行进行,而且,日平均水分利用效率的下降幅度比日平均净光合速率的下降幅度小。