烟草光合-蒸腾速率日变化估算模型研究

为了快速、准确估测自然条件下烟草生长状况,提升作物精细管理水平,建立了烟草光合蒸腾速率日变化标准模型;利用主成分分析与神经网络分析方法拟合旺长期烟草的光合蒸腾速率日变化的过程,并对该模型的通用性进行了验证。研究表明,对豫烟10号光合蒸腾速率的调控因子叶片截获的光合有效辐射(PAR)、叶片表面温度(T)、气孔导度(gs)和胞间CO_2浓度(Ci)建立的多元回归模型的相关系数均在0.87**以上,模型的拟合精度较高。利用该模型拟合秦烟96的光合蒸腾生理参数,实测值与预测值的相关程度也达到0.91**以上。与主成分分析建立的拟合模型相比,用神经网络进行演算的拟合模型精确度更高。     

新疆博斯腾湖北岸芦苇光合特性日变化的研究

[目的]研究新疆博斯腾湖北岸芦苇光合特性的日变化.[方法]对博斯腾湖流域芦苇叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、光合有效辐射(Par)、叶面大气蒸气压亏缺(VPD)、空气温度(Ta)、叶片温度(Tl)等指标进行了实地测量,并对这些光合指标的日变化特征进行对比分析,运用相关分析对净光合速率与其他因子的相关性进行了分析,运用主成分分析对主要光合因子进行了归类,来探究该湖区芦苇光合特征及其影响因素,并探明造成芦苇光合午休的原因.[结果]博斯腾湖北岸芦苇的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化均呈现不规则的双峰曲线,出现时间均为10:30和16:30;在14:30出现光合午休现象,气孔限制是主要原因;胞间CO2浓度在14:30出现最低值,主要由气孔限制因素控制.芦苇叶片的净光合速率与气孔导度、蒸腾速率、光合有效辐射均呈现极显著相关,与气孔限制值呈现显著相关.博斯腾湖流域芦苇叶片众多光合因子主要归为两类,PC1(Pn、Cs、Par、r、t)为生态因素;PC2(VPD、Ci)为生理因素,其中生态因素所占的贡献率较大.[结论]该研究可为该区域植物叶片生理特性的理解提供依据,并可为流域湖滨植物资源的保护与有效利用提供参考.     

甘蔗近缘种蔗茅(Erianthus fulvus)光合气体交换特性的差异分析

【目的】研究蔗茅无性系气体交换特性,筛选高光效种质资源,为开展高光效品种培育等相关研究奠定基础。【方法】在自然条件下,利用Li-6400便携式光合仪测定36份蔗茅种质资源的光合气体交换参数,如叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率、叶片瞬时水分利用效率。【结果】36份蔗茅种质资源平均净光合速率为17.61μmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.28;平均气孔导度为0.15 mol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为2.88;平均胞间CO_2浓度为163.49μmol·mol~(-1),倍数变化为2.29;平均蒸腾速率为2.17 mmol·m~(-2)·s~(-1),倍数变化为1.96;平均叶片饱和水汽压亏缺为1.38 MPa,倍数变化为1.60;平均蒸腾效率为124.43μmol CO_2·mol~(-1)H_2O,倍数变化为1.93;平均叶片瞬时水分利用效率为8.12μmol CO_2·mmol~(-1)H_2O,倍数变化为1.75。36份蔗茅无性系光合气体交换参数变异系数范围为11.79%—26.79%,其中,气孔导度变异系数最高(26.79%),净光合速率次之(21.48%),叶片瞬时利用效率最低(11.79%),36份蔗茅无性系光合气体交换参数间存在较大差异。净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、叶片瞬时水分利用效率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺呈显著负相关;气孔导度与胞间CO_2浓度、蒸腾速率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率呈显著负相关。环境因子相关分析表明,叶片饱和水汽压亏缺与经度呈正相关,与海拔、纬度呈负相关,依据海拔划分为高海拔和低海拔,高海拔拥有相对较高的光合速率。进一步利用主成分分析选出2个主成分,方差累计贡献率达到89.79%,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率即光合效率作为第一主成分的主导因子;胞间CO_2浓度、叶片瞬时水分利用效率、蒸腾效率即水分利用效率因子作为第二主成分的主要因子。36份蔗茅无性系材料可划分为五类,分别划分为光合效率高、较高、中、低、较低和水分利用效率高、较高、中、低、较低类5个类群。在聚类基础上进行逐步判别分析,7个光合气体交换参数有5个进入判别函数,建立了5个判别能力较高的判别模型,回判的准确率达97.22%。【结论】第Ⅳ大类群具有较高光合效率和较高水分利用效率,材料丰富,拥有较好的育种应用前景。     

天山北麓鲜枣光合特性及水分利用率的日变化研究

利用Li-6400光合仪测定鲜枣叶片光合日变化及水分利用率日变化的关系。结果表明:北疆鲜枣的净光合速率日变化、蒸腾速率日变化均呈单峰型曲线,净光合速率的峰值处于正午14:00,蒸腾速率的峰值处于下午16:00,通过相关性分析表明:鲜枣叶片的光合速率与蒸腾速率极显著正相关(p0.01),与气孔导度极显著正相关(p0.01)。从光合特征及水分利用率方面研究了枣树光合机理,为枣树优质丰产奠定了理论基础。     

转拟南芥BAS1基因提高烟草光合特性

本文通过农杆菌介导法将BAS1基因遗传转化烟草(Nicotiana tabacum xanthin),经PCR鉴定,不同启动子转基因植株各获得30株以上。以转基因株系及其野生型为材料,探讨大田环境下植株成熟叶片的光合特性。结果表明,转基因烟草具有更强的光合能力,并伴随着气孔导度(Gs)、细胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)提高,其叶绿素组成成分的含量发生了变化,叶绿素总含量也显著高于野生型。因此,转BAS1基因提高烟草净光合速率。     

基于PCA-BP神经网络算法桃树叶片SPAD值高光谱估算

光谱技术实现了桃树叶片SPAD(soil and plant analyzer development)值的监测,使用基于主成分分析(principal component analysis,PCA)的BP神经网络算法建立桃树叶片SPAD值光谱估算模型。分析各生育期桃树叶片SPAD值的变化及其与叶片光谱的相关关系,分析5种红边参数与SPAD值的相关性,选取相关性较高的3种红边参数,分别与SPAD值进行单因素建模;然后把红边参数和SPAD值用主成分分析、基于PCA-BP神经网络算法建模,并对估算模型进行验证,结果表明:1)5-9月,桃树叶片SPAD值呈先上升后下降的变化特征,8月达到最大;2)4个生育期所建立的3种模型均通过0.01显著性检验,其中6月估算SPAD值的模型,建模精度和验证精度均最高, R 2≥0.814;3)各生育期桃树叶片SPAD值在单因素模型中,以红边位置建立的模型估算和预测精度最高;4)各个生育期中,基于PCA-BP神经网络模型的估算效果最好,建模精度和预测精度最高, R 2最高分别为0.938和0.974;主成分分析模型次之,单因素模型最低。因此,基于红边参数建立的PCA-BP神经网络反演模型能进行桃树叶片SPAD值的准确估算,为桃树叶片叶绿素含量监测提供理论依据。     

3种芳香植物光合特性的比较研究

以香樟、白兰花和栀子花为试验材料,利用Li-6400型光合作用测定系统监测其叶片光合生理生态特性,并利用相关分析探讨了净光合速率和蒸腾速率与生理生态因子间的关系。结果表明:①白兰花叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Cd)的日变化均呈不对称双峰曲线,具有明显的光合"午休"现象;香樟叶片的蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Cd)的日变化呈单峰曲线,而净光合速率(Pn)的日变化均呈双峰曲线;栀子花叶片的净光合速率(Pn)和气孔导度(Cd)的日变化均呈不对称双峰曲线,蒸腾速率(Tr)的日变化呈单峰曲线;香樟和栀子花的光合"午休"现象不太明显。②3种芳香植物Pn、Tr、Cd和Ci的峰值出现时间不同步。③3种芳香植物的净光合速率日均值、气孔导度的日均值和蒸腾速率的日均值依次为白兰花>栀子花>香樟,但种间差异不显著;胞间CO2日变化中利用的CO2体积分数日均值依次为栀子花>白兰花>香樟,由此可见栀子花和香樟适应环境的能力比白兰花较强,生长发育稳定且易成活,在植物配置中应多利用栀子花和香樟。     

烤烟净光合速率与生理生态因子的关系

以"吉烟九号"成熟期烟叶为试验材料,利用LI-6400便携式光合测定仪测定烟叶叶片的净光合速率(Pn),并通过主成分分析和通径分析探讨净光合速率与生理生态因子的关系.结果表明:烤烟净光合速率呈单峰曲线,在11:00达到峰值,为9.88μmol·m-2·s-1,无"光合午休"现象;气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶片温度(TL)和大气温度(Ta)均呈单峰曲线,均与净光合速率呈正相关;在生理因子日变化中,叶片温度和蒸腾速率起主导作用,气孔导度和胞间CO2浓度(C1)处于次要地位;在生态因子日变化中,温度和大气CO2浓度(Ca)起主导作用,光照和湿度处于次要地位;各生理因子对净光合速率的直接作用大小顺序为Gs＞TL＞Tr＞Ci,各生态因子对净光合速率的直接作用大小顺序为TL＞Ta＞相对湿度(RH)＞Ca＞光合有效辐射(PAR).综上所述,气孔导度、叶片温度和蒸腾速率是影响净光合速率的主要生理因子,光照和温度是影响净光合速率的主要生态因子.     

香樟生理黄化病对树木主要生理生态特性的影响

对合肥地区香樟黄化病对树木主要生理生态特性的影响进行研究,结果表明:(1)生长初期香樟叶片随着一天中光合有效辐射达到最大值680 μmol/( m2·s),健康叶片的净光合速率达到最大值5.4 μmol/(m2·s),黄化叶片净光合速率也相继达到最大值,轻度和重度黄化叶片的最大值分别为4.5、1.5 μmol/( m2·s);(2)生长盛期健康叶片的净光合速率日进程表现出不对称的双峰曲线,2个峰值为9.80、9.85 μmol/( m2·s),分别出现在13:00、15:00,这时光合有效辐射也达到2个峰值800、600μmol/(m2·s),轻度黄化叶片虽然也有这样的变化趋势,但不明显,当光合有效辐射到达最大值时,重度黄化叶片净光合速率反而降低至0.5 μmol/(m2·s),即明显的光抑制现象;(3)生长末期不同健康等级叶片的净光合速率日进程和光合有效辐射日变化具有相同的单峰变化趋势,光合有效辐射到达最大值720μmol/(m2·s)时,叶片的净光合速率也相继出现最大值;(4)通过香樟蒸腾速率与一些生理特性因子的多元线性回归模型得到的香樟蒸腾速率日进程拟合值与蒸腾速率日进程观测值,精度达到94.89％,香樟叶片蒸腾速率的日变化曲线均表现为单峰型.     

尖果沙枣的光合特性

为了研究尖果沙枣的光合特性,利用Li-6400光合仪测定自然生长条件下尖果沙枣叶片7—9月的光合参数、光响应曲线、CO2响应曲线。结果表明:尖果沙枣的净光合速率的日变化呈"双峰"曲线,净光合速率的2个峰值分别出现在11:00、16:00,在正午出现"午休"现象;尖果沙枣蒸腾速率的日变化呈"双峰"曲线,蒸腾速率的2个峰值分别出现在12:00、17:00。非直线双曲线模型拟合光合光响应曲线:y=-4×10-6x2+0.010 8x-0.242 3(r2=0.992 8);非直线双曲线拟合光合CO2响应曲线:y=-0.000 1x2+0.097 9x-4.276(r2=0.996 2)。