干旱胁迫下葡萄叶片气孔导度和水势动态的变化规律

为探讨气孔导度对叶片水势的响应及其反馈调节机制,本研究以葡萄为试材,对不同节位叶片气孔导度和水势变化的规律及其相互关系进行了分析。结果显示,在浇水良好的条件下,不同节位叶片水势没有差异,但气孔导度却随着叶片节位升高而增大。部分根系在干旱的早期(停止浇水4d内),也就是在叶片水势还没有明显下降时气孔导度即开始大幅度下降,意味着此时气孔导度的变化可能是由系统化学信号操纵的;在干旱的中期(停止浇水7d左右),气孔导度和叶片水势随叶片节位变化呈明显的直线负相关。在整根干旱胁迫下,气孔导度随叶片水势的下降而急剧下降,两者呈现显著的指数关系。结果表明:葡萄不同节位叶片对干旱胁迫响应的敏感度不同,且在干旱的不同时期及不同条件下,叶片水势和系统化学信号对气孔运动起着协同调控的作用,这些结果对深入解析葡萄等藤本植物抗旱的生理机制提供了重要信息。     

施氮对干旱胁迫紫苏叶绿素含量 和光合作用的影响

【目的】初步明确氮素对干旱胁迫条件下紫苏叶绿素和光合作用的影响。【方法】采用盆栽试验,研究施氮对不同干旱胁迫处理不同品种紫苏叶绿素含量和光合指标变化的影响。【结果】各处理间叶绿素含量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO_2浓度差异显著,不同干旱胁迫条件下叶绿素含量均随施氮量的增加而升高,在轻度干旱胁迫处理施氮量超过300 kg/hm~2时,TD-S-1品种叶绿素含量呈现下降趋势,而LS-Y-1品种呈现继续升高的趋势。TD-S-1和LS-Y-1均在轻度干旱胁迫施氮量为300 kg/hm~2时,光合速率最大,较不施氮处理分别提高1.39倍和1.29倍,与气孔导度和蒸腾速率的变化趋势基本一致,而胞间CO_2浓度均最低。【结论】轻度干旱胁迫条件下,施氮量达到300 kg/hm~2对提高紫苏的光合作用具有一定的促进作用。     

不同灌溉处理对葡萄叶水势和气孔导度的影响

在干旱等逆境情况下,植物根系产生的ABA随着干旱程度的增加而增加,通过木质部运输到地上部对叶片的气孔进行调控,从而影响叶片的水势和气孔导度的变化。本文主要针对不同灌溉处理对葡萄叶水势和气孔导度的影响进行分析,并将试验的结果进行总结,以期为葡萄产业的发展提供参考。     

帕米尔高原葡萄延晚栽培光合作用日变化特征

【目的】研究帕米尔高原设施葡萄延晚栽培叶片光合作用,探讨设施葡萄延晚栽培生理生态特性,指导设施内环境调控,建立高效优质栽培模式。【方法】在设施延晚栽培条件下,以红地球、克瑞森、木纳格、秋黑和里扎马特葡萄为试材,采用英国PP-system公司TPS-2光合作用系统测定并研究葡萄叶片光合作用参数的日变化。【结果】延晚栽培葡萄叶片光合作用存在明显的午休现象,午休过程中,气孔导度下降,胞间CO2浓度略微升高;各品种光能利用效率在19:00至21:00较白天有所提高,木纳格光能利用率高于其他品种;克瑞森、木纳格和里扎马特09:00左右气孔导度较高。【结论】延晚栽培葡萄木纳格光合作用较强;光合午休同时存在着气孔限制和非气孔限制两类因素;克瑞森夜间具有较高的呼吸速率,木纳格和里扎马特次之。     

不同土壤水势对克瑞森葡萄光合生理及果实品质的影响

【目的】为了确定坐果后克瑞森葡萄适宜的土壤水势范围,为生产实践中灌水提供一定的理论基础。【方法】以3年生克瑞森葡萄为试验材料,测定坐果后不同土壤水势对光合性能、果实性状、产量和品质的影响。【结果】提高土壤水势促进克瑞森葡萄叶片净光合速率(P_n),并延缓净光合速率随时间的下降;增加叶片气孔的开放程度和水分的蒸腾,且气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)的变化趋势基本一致;T1、T2和T3水分利用率(WUE)随时间先上升后下降,在坐果后40 d达到最高,增加土壤水势可以增加水分利用率,减缓后期水分利用率的下降。提高土壤水势,可以显著增加果实纵横径,增加果实单粒重和单穗重,提高株产和产量,其中T1、T2和T3处理产量分别比CK处理提高了20.60%、31.71%和43.02%,T3处理每公顷产量达到了15 045.0 kg;随土壤水势提高,果实干物质重和可溶性固形物有所下降,其中T1、T2和T3处理果实干物质重分别下降了3.85%、10.67%和14.09%,T2和T3处理果实硬度显著下降。【结论】土壤水势在-40～-110 kPa时,既促进坐果后克瑞森葡萄叶片光合作用,提高水分利用率,亦稳定了葡萄果实产量,提高了果实品质。     

基于远红外热成像的叶温变化与玉米苗期耐旱性的研究

 【目的】植物可以通过降低叶片气孔蒸腾来达到控制失水和增强抗旱的目的。蒸腾强度的变化会引起植物叶片温度的变化,利用远红外热成像仪研究遭受干旱胁迫时玉米自交系苗期叶温的变化与生物量耐旱系数间的关系,为筛选鉴定玉米耐旱自交系提供依据。【方法】以83个优良玉米自交系为材料,利用远红外热成像仪检测干旱胁迫条件下苗期叶片温度的变化,叶片的气孔导度、蒸腾强度采用气孔计Li-1600测定,同时测定植株的生物量。【结果】遭受干旱胁迫时,玉米苗期叶片的相对生物量变异幅度为0.271～0.997（生物鲜重）、0.338～0.969（生物干重）,叶温变异幅度为 -0.1～+0.5℃,均存在显著变异。耐旱玉米自交系的叶片温度显著上升,而敏感玉米自交系的叶片温度变化不明显。干旱胁迫与正常灌水条件下叶温的差值即叶温差与相对生物鲜重（0.283*,0.288**,n=83）及相对生物干重（0.239*,0.273**,n=83）间存在极显著的相关性。此外,叶温差与叶片气孔导度、蒸腾强度间也存在着显著的相关性。【结论】遭受干旱胁迫时,玉米苗期叶片温度变化可以显著反映玉米苗期的耐旱性,叶温差可以作为玉米苗期耐旱性初步筛选的一个指标,将远红外热成像技术运用于玉米耐旱育种存在可行性。     

两个木薯品种需水特性研究

【目的】探讨木薯品种华南205和新选048的需水特性,为木薯大田栽培及抗旱育种提供科学依据。【方法】以广西木薯主栽品种华南205和广西大学自育品种新选048为材料,试验设置正常供水（A）、轻度干旱（B）、中度干旱（C）和重度干旱（D）共4个土壤水分处理,在木薯块根形成期（5~7月）、膨大期（7~9月）和成熟期（9~12月）测定木薯净光合速率、叶片水势、叶片膜透性、叶绿素a + b、丙二醛、脯氨酸以及生物产量等相关指标。【结果】华南205表现出受胁迫时间要早于新选048。生育期越靠后,木薯受到水分胁迫的影响越显著。干旱条件下受到水分胁迫时,木薯叶片光合作用的效率受到影响,在中轻度干旱条件下还表现出一定的水分胁迫补偿效应。【结论】木薯对于干旱胁迫响应的生理顺序为：光合速率>蒸腾>气孔导度>叶片水势,适当的水分胁迫有利于木薯产量的形成和淀粉积累;在该试验条件下,木薯品种新选048表现出比华南205更强的抗旱性及耐旱能力。     

果实采收后葡萄植株不同节位叶片光合特性的变化规律

【目的】探索广西气候条件下葡萄夏果采收后叶片光合特性变化,为葡萄栽培模式等理论研究和生产实际提供依据。【方法】以阳光玫瑰葡萄为材料,于2017年葡萄采收后75 d至开始落叶期间定时监测日平均温度、日光照时数和日平均光照度环境参数指标,同时测定第2、4、6、8、10、12和14节位叶片叶绿素含量(SPAD值),分别在人工LED光源[红∶蓝∶白=90∶5∶5,1200μmol/(m2·s)]和自然光照下,利用CIRAS-3便捷式光合仪测定上述节位叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(E)。【结果】葡萄采后75～110 d的日平均温度始终高于20℃、日照时数大于8.0 h、日平均光照度维持在28000.0 lx以上,各节位叶片SPAD值下降缓慢。在人工和自然光源下,总体上表现为采后110 d前高节位(第10、12和14节位)叶片的Pn、Gs和E显著高于基部(第2、4和6节位)叶片(P0.05),各节位叶片Pn、Gs和E平缓下降;采后110 d后随各环境因子急剧下降,各节位叶片Pn、Gs、E和SPAD值也急剧下降,高、低节位间差距逐渐变小。在人工和自然光源下,随时间推移Ci不断升高,高节位叶片Ci低于基部叶片。【结论】广西南宁地区葡萄采收后4个月内温度和光照均处在较高水平,而葡萄基部叶片长期保持在较低的光合水平,不利于枝梢及叶片养分充分回流,影响第2季植株花芽分化及产量形成。因此,生产上建议去除基部叶片或采用破眠技术使葡萄休眠冬芽萌发新梢开启第2个生长周期,以充分利用桂南下半年丰富的温光资源。     

土壤水分胁迫下油菜光合特性变化和膜伤害研究

对4种不同水分条件下油菜叶片的光合变化和膜伤害进行了研究。结果表明,在轻度干旱条件下,油菜叶片光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)会增加,而气孔导度(Gs)则缓慢下降。随着胁迫程度加重,三者均出现明显下降。细胞间隙CO2浓度(Ci)在不同的水分胁迫下表现各异,轻度干旱胁迫下先下降再升高,而中度和重度干旱胁迫条件下却呈现明显上升然后趋于平缓趋势。叶片细胞膜透性和丙二醛(MDA)含量随着胁迫程度增加而明显增加。     

干旱胁迫对花期大豆叶片光合特性的影响

为大豆抗旱栽培及抗旱生理机制研究提供依据,采用盆栽方法,分析轻度干旱(田间饱和含水量的40%~60%)和重度干旱(田间饱和含水量的0%~30%)条件下东北毛豆花期叶片光合特性及水势的变化。结果表明:干旱条件下大豆叶片中水势、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、非光化学淬灭系数(NPQ)、PSII的最大量子效率(fv/fm)和PSⅡ的光能转换效率(ETR)均较对照(正常含水量)降低,细胞间隙CO2浓度(Ci)和固定荧光(Fo)较对照升高。重度干旱、轻度干旱与对照相比,叶片水势分别降低41.5%和18.8%,叶片净光合速率分别降低83.5%和38.0%。重度干旱处理的Fv/Fm值显著高于对照和轻度干旱处理。各处理间的光化学猝灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)差异极显著。     

花期干旱胁迫对籼稻近等基因系水分和光合生理的影响

【Objective】An indica near-isogenic rice lines were treated with drought stress at flowering stage to study water and photosynthetic physiology changes of flag leaf. By analyzing the relationships among agronomic phenotype characters, water and photosynthetic physiology changes and fertility of rice, the authors try to accumulate data for drought tolerance evaluation of rice.【Method】The rice materials were suffered with drought stress begin from heading of main shoot for 15 days, water and photosynthetic physiology parameters were measured after treatment.【Result】The results showed that the indica near-isogenic rice represented various drought tolerance, and there was no correlation between drought tolerance and agronomic phenotype characters, neither with physiological activities of rice under well watered condition. However, under drought stress at flowering stage, the correlation coefficient between drought resistance indexes and changes of water content of flag leaf, water potential of flag leaf, stomatal conductance of flag leaf were 0.614**, 0.514** and 0.541**, respectively. This indicates that rice drought tolerance has a correlation with changes of water content, water potential and stomatal conductance. In addition, except the correlation coefficient between drought resistance indexes and changes of Fv/Fm of flag leaf (0.470*), there was no correlation between rice drought tolerance and photosynthetic physiology.【Conclusion】In summery, the changes of water physiology parameters could be used as indicators for screening rice with drought tolerance.     

大麦叶片表皮蜡质含量与抗旱性的关系研究

【目的】了解植物叶片表皮蜡质含量与抗旱性的关系。【方法】对抗旱性不同的6个大麦品种进行干旱处理,对灌浆期的大麦旗叶、旗叶鞘表皮蜡质含量与7个重要的抗旱生理指标进行测定分析。【结果】干旱条件下不同大麦品种间的蜡质含量、相对含水量、叶绿素含量及气孔导度存在显著或极显著差异。抗性大麦品种的表皮蜡质含量及水分利用效率显著高于抗旱性弱的品种。表皮蜡质含量越高的品种,其蒸腾速率和胞间CO2浓度越低,水分利用效率越高。【结论】提高水分利用效率的途径主要是通过降低蒸腾速率。干旱胁迫下叶片失水,气孔开度减小甚至趋于关闭,而高蜡质含量品种的气孔导度更小,阻力增大,降低蒸腾速率,减少水分散失,维持较高含水量,提高植株抗旱性。     

分根交替不同灌水量对苹果生长和叶片生理特性的影响

 【目的】在确保苹果树体正常生长情况下,探讨不同根区体积灌水及灌溉量对树体生长和叶片生理特性的影响,以期提高水分利用效率,节约灌溉水。【方法】以3年生盆栽分根皇家嘎拉苹果为试材,研究根系分区交替灌溉不同水量对苹果树体生长和叶片生理特性的影响。【结果】1/4和2/4根区体积灌水显著抑制了苹果新梢和干周生长,随灌溉体积增加抑制作用逐渐解除,减少灌水量也显著抑制了新梢生长。根系分区交替灌水显著影响苹果叶片水势和气孔阻力,1/4和2/4根区体积灌水处理叶片水势显著低于3/4和4/4处理,气孔阻力随灌水体积增加显著降低。减少根区灌水部位降低了苹果叶光合速率、蒸腾作用和气孔导度,并且蒸腾作用降低的幅度显著大于光合作用的,从而提高了叶片水分利用效率。但减少灌水量对苹果叶片各项生理指标均没有影响。不同生长期根区交替灌水处理对叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的影响一致,以春梢停长期各生理特性指标最高。【结论】灌水量是影响新梢伸长生长和主干加粗生长的主要因子,叶片生理特性主要受灌水部位调控。通过调控灌水量和根区灌水部位可以调控树体生长,并能节约灌水量。本试验中,在没有考虑自然降水的情况下,为保证植株的正常生长,根区灌溉体积不能小于50％。     

红富士芽变类型及芽变品种叶片特征与光合特性

【目的】研究红富士芽变叶片的生物学特性,为优良芽变选种提供参考依据。【方法】以3个优选的红富士芽变类型和2个红富士芽变品种为材料,对比叶片特征与光合特性,分析相关性。【结果】3个红富士芽变类型及2个品种的叶片长度、叶片宽度、叶片厚度和叶面积无明显差异(P<0.05),而N₁与N₂的单叶重、叶绿素含量差异显著,与其它3份材料也存在明显差异;N-1的净光合速率、气孔导度明显高于其他材料;供试材料的净光合速率日变化呈“双峰型”曲线,光合“午休”现象明显,但高峰、低谷出现时间不同;净光合速率与气孔导度、叶绿素含量、水分利用率及蒸腾速率呈极显著正相关(P ＜ 0.01),与胞间CO₂浓度呈极显著负相关(P＜0.01)。【结论】N₁的净光合速率、叶绿素含量、单叶重和气孔导度明显高于其它4份供试材料,光合能力较强。     

不同树龄对胡杨叶片水势与光合特征的影响

【目的】研究不同树龄对胡杨叶片水势与光合特征的影响。【方法】选取2个树龄(3 a、5 a)胡杨,分析叶水势和光合参数。【结果】(1)2种树龄胡杨在快速生长期内叶水势日进程总体上均呈“V”型,且树龄越小对应的胡杨光合能力越弱,叶水势越高;(2)树龄不同,其光合因子变化亦有所差异,其中5年生胡杨胞间CO₂浓度、气孔导度、水分利用效率日均值显著高于3年生(P<0.05);(3)快速生长期2个树龄胡杨叶水势均与生理因子蒸腾速率呈极显著正相关(P<0.01),且均表现由气孔限制因素引起的光合作用减弱。【结论】2个树龄胡杨叶水势的变化因树龄不同而异,不同树龄胡杨光合日变化特征差异不显著。随着树龄的增加,胡杨光合能力提升,胡杨的水分利用效率较高,生产力较高。     

玉米对持续干旱的反应及红壤干旱阈值

 【目的】研究玉米对红壤干旱的反应以及红壤干旱程度定量表达和干旱阈值。【方法】在田间小区遮雨条件下种植夏玉米，设置连续干旱12～36 d等6个处理，用FDR水分仪每日测量0～60 cm不同土层含水量，定期观测玉米植株生长状况和气孔导度，收割后考种。【结果】玉米的株高、茎粗、气孔导度、根系数量等测量值在不同干旱天数之后显著降低，在不同土壤干旱程度下出现阈值反应，连续干旱25 d之后，玉米籽粒产量显著降低5%。干旱过程中，土层贮水量和累积相对失水量之间的关系可以用对数线性方程表示，将方程的斜率转换为取值在［0，1］区间的指数D，可以定量表达土壤干旱程度。【结论】D值既可以表示土壤干旱状况又可以表示作物受旱程度，玉米拔节－抽穗期红壤干旱程度D达到0.55则产量显著降低。     

不同抗旱性花生品种的叶片形态及生理特性

【目的】筛选叶片抗旱相关性状,探索性状指标大小的评价方法,揭示不同抗旱性花生品种抗旱的叶片形态及生理机制。【方法】以12个花生品种为试验材料,在人工控水条件下,于苗期及结荚期给予干旱胁迫及正常灌水对照2个土壤水分处理,苗期处理以盆栽种植方式进行,称重法控水,结荚期处理在池栽条件下进行,测墒补灌法控水,控水期间以电动防雨棚遮雨。测定苗期干旱及正常供水对照的叶片组织结构、厚度、比叶重、叶面积、光合速率、叶绿素含量等叶片性状指标,对比分析上述叶片性状与花生品种抗旱性的关系,以性状指标大小评价不同花生品种抗旱的叶片机制,以生物量抗旱系数评价苗期抗旱性,以收获期产量抗旱系数评价结荚期抗旱性。【结果】通过2年的试验发现,干旱胁迫下,不同花生品种生物量抗旱系数及产量抗旱系数有显著差异,苗期与结荚期抗旱性基本一致。根据产量抗旱系数可将12个花生品种抗旱性分为强、中、弱3级,抗旱性强的品种为A596、山花11号、如皋西洋生,花育20号、农大818、海花1号、山花9号和79266为中度抗旱品种,抗旱性弱的品种有ICG6848、白沙1016、花17和蓬莱一窝猴。干旱胁迫改变了叶片组织结构,降低了单株叶面积、功能叶面积、气孔导度、光合速率和蒸腾速率,增加了比叶重。不同抗旱性花生品种叶片性状有显著差异,抗旱性强的品种在对照及干旱胁迫下均具有较高的叶片厚度、栅/海比、比叶重、单株叶面积、光合速率。干旱胁迫下,较大的叶片栅/海比值、比叶重和光合速率是如皋西洋生和山花11号抗旱的叶片机制;山花9号与花育20号较大的单株光合面积,A596较大的光合速率是它们重要的抗旱机制。相关分析表明,干旱胁迫下的叶片栅/海比、比叶重、单株叶面积和光合速率与品种抗旱系数的相关性达极显著水平。【结论】山花11号和79266分别可作为花生强、弱抗旱性鉴定的标准品种。花生出苗后10 d进行40%土壤相对含水量的干旱处理,持续胁迫14 d时的叶片栅/海比、单株叶面积、比叶重和光合速率可鉴定花生种质的叶片抗旱能力。正常灌水条件下,始花期的栅/海比、单株叶面积、比叶重也能反映花生叶片的抗旱级别。山花11号可作为花生叶片优异抗旱性状鉴定的标准品种。     

玉米自交系抗旱性评价指标体系的建立

 【目的】筛选玉米不同时期抗旱鉴定指标，建立玉米抗旱性评价体系。【方法】室内运用PEG（6000）胁迫处理，研究了种子吸水速率等7个指标与玉米抗旱性的关系;大棚内通过水分胁迫，研究了叶片相对含水量等24个指标与玉米抗旱性的关系。【结果】通过简单相关分析筛选出15% PEG溶液处理GDRI、相对发芽势，20% PEG溶液处理GDRI、相对发芽势及胁迫后苗期叶片水势、抽雄吐丝期叶片保水力、行粒数、单轴重、百粒重和对照相对值9个与抗旱系数或抗旱指数相关显著的指标。通过逐步回归分析筛选出5个指标：20% PEG溶液处理相对发芽势和胁迫后苗期叶片水势、抽雄吐丝期叶片保水力、行粒数、百粒重和对照相对值。根据逐步回归筛选出的指标和偏相关系数，建立了不同时期的抗旱评价（D值）方程和评价体系。【结论】20% PEG溶液处理相对发芽势和胁迫后苗期叶片水势、抽雄吐丝期叶片保水力、行粒数和百粒重和对照相对值可作为玉米抗旱性鉴定指标，利用这些指标建立的评价（D值）方程可对玉米抗旱性进行较好的评价。