不同水肥条件下白羊草光合生理生态特征研究 Ⅲ.叶绿素荧光参数

本研究揭示了不同土壤养分条件下,黄土丘陵区乡土草种白羊草(Bothriochloa ischaemum L.Keng.)对土壤水分短期变化的光合生理响应及其适应性,旨在为充分发挥其光合潜力以及黄土丘陵区白羊草人工草地的建设与管理提供科学依据。采用盆栽控制试验,比较研究3种养分(CK,P和NP)处理下白羊草叶绿素荧光动力学参数对土壤短期水分胁迫和旱后复水的响应特征。结果表明:充分供水条件下,P与NP处理显著提高了白羊草叶片最大光化学效率(F_v/F_m)和实际光化学效率(Φ_PSⅡ),使表观光合电子传递速率(ETR)升高,且降低了非辐射性能量耗散(NPQ)。短期干旱胁迫下,P与NP处理的F_v/F_m降幅显著低于CK处理,复水1 d后的F_v/F_m恢复水平均显著高于CK处理(P<0.05),表明P和NP营养有助于增强白羊草对短期干旱胁迫的耐旱性及复水后叶片光合功能的恢复能力。     

行间种植白三叶对桃树光合生理特性的影响

为探明桃园种植白三叶(Trifolium repens L.)对桃树光合生理特性的影响,以行间种植白三叶的桃树为处理、行间清耕的桃树为对照,在6月份降雨后(雨后1d)及持续无雨的不同时间(雨后11d和雨后20d),研究了行间种植白三叶对桃树叶片光合参数和叶绿素荧光特性的影响。结果表明:随着无雨天数的延长,对照和处理的叶片相对含水量(WRC)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、PSⅡ最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ非环式电子传递的光化学量子产量(Φ_PSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(qP)、PSⅡ非循环电子传递速率(ETR)均呈降低趋势,而胞间二氧化碳浓度(C_i)则呈升高趋势;在雨后1d,对照和处理间各指标均无显著差异;在雨后11d,对照和处理的Ci,F_v/F_m,Φ_PSⅡ,ETR和qP均和雨后1d时无显著差异,而对照的RWC,P_n,T_r和G_s则较雨后1d时显著下降(P<0.05),且显著低于处理(P<0.05);在雨后20d,处理和对照除C_i显著升高外(P<0.05),其余指标均显著下降(P<0.05),且对照Ci显著高于处理,其余指标对照均低于处理。说明随着高温无雨天气时间的延长,产生水分胁迫的程度在逐渐增加,导致桃树光合速率下降,甚至光合中心受损,而桃树行间种植白三叶可有效缓解高温干旱对桃树的伤害。     

黑麦草对NaHCO3胁迫的光合生理响应

为了探讨牧草对碱胁迫的光合生理响应,采用营养液砂培方法,研究了不同浓度NaHCO₃(0,50,100,150,200 mmol/L)胁迫对黑麦草幼苗叶片光合色素含量、气体交换参数、叶绿素荧光和叶黄素循环的影响。结果表明,1)随着NaHCO₃浓度增大,叶绿素和类胡萝卜素含量逐渐降低,叶绿素a/b不断提高,净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和气孔限制值(L_s)下降,胞间CO₂浓度(C_i)升高,表明非气孔限制是碱胁迫下P_n降低的主要因素。2)PSⅡ初始荧光(F_o)随NaHCO₃浓度提高明显上升,最大荧光(F_m)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭(q_P)显著下降,非光化学猝灭(NPQ)呈增加趋势。3)随着NaHCO₃浓度提高,天线转化效率(F_v′/F_m′)降低,激发能在2个光系统间的分配不平衡性(β/α－1)增大,叶片吸收的光能中用于光反应的比例(P)下降,而天线热耗散的比例(D)增加,叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)呈先升后降趋势,表明依赖叶黄素循环的天线热耗散是碱胁迫下黑麦草耗散过剩光能的主要途径。     

瓜果腐霉毒素对多年生黑麦草的致病作用机理初步研究

为了明确瓜果腐霉毒素对多年生黑麦草的致病作用机制,本试验对瓜果腐霉毒素处理后多年生黑麦草的叶绿素、β-胡萝卜素、光合系统Ⅱ、丙二醛、超氧自由基、希尔反应活力、根系活力以及叶片含水量进行了测定。结果发现,毒素处理后的多年生黑麦草叶绿素、β-胡萝卜素遭到了破坏,F_v/F_m, F_m随剂量增加而降低,新速ⅡF_o几乎不变,而英斯派F_o随剂量的增大而增大,丙二醛含量随除草毒素剂量的增大而增大,超氧自由基含量随除草毒素剂量的增大而增大,同时发现2种多年生黑麦草的希尔反应活力、叶片含水量、根系活力也受到了不同程度的影响。     

中水灌溉对绿地植物影响的研究

污水再利用是解决现代城市缺水问题的最有效途径之一。综述了近年来国内外中水（再生水）灌溉对绿地植物影响的研究成果,即中水灌溉对绿地植物生长有正负两方面的影响,与中水水质、灌溉方式、植物种类、土壤类型及灌溉时间长短等多种因素有关。研究表明,中水灌溉对绿地植物的生长特性、抗逆生理、光合生理和营养水平有一定的影响,但不至于影响绿地植物的正常生长发育;中水灌溉不会造成绿地植物体内毒害离子如钠、氯、硼和重金属离子的大量累积,因此运用中水灌溉绿地是切实可行的。     

增补UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊光合作用和光合色素的影响

强太阳紫外线-B(UV-B)辐射是青藏高原的主要环境胁迫因子,以高山植物美丽风毛菊(Saussurea superba)为材料,在2008和2009年植物生长盛期的7,8月份,采用选择性过滤膜和UV-B荧光灯管组合的方法研究了净光合速率(P_n)、稳态PSⅡ光化学效率、光合色素和紫外线吸收物质对强UV-B辐射的响应,探讨了典型高山植物的UV-B适应特性。结果表明:增补UV-B辐射能引起P_n和气孔导度(G_s)的增加;随处理时间的延长,第11和16天PSⅡ实际量子效率(Φ_PSⅡ)呈下降趋势,说明UV-B辐射对高山植物叶片光合机构仍具有负作用,PSⅡ光化学效率的降低反映了UV-B辐射效应的积累。增补初期光合色素有增加的趋势,但随处理时间的延长最终呈降低趋势,表明UV-B辐射对光合色素的光破坏是本质的,而基于叶片厚度增加导致的光合色素含量升高是一种表象。增补UV-B处理没有引起紫外线吸收物质含量的变化,表明高山植物叶表皮层丰富的黄酮类物质能有效保护光合机构,受环境UV-B辐射波动的影响较少。综上表明:增补UV-B后叶片G_s的增加以及单位叶片面积光合色素增加有利于P_n的提高,但青藏高原强太阳UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊的光合生理过程仍具有潜在的负效应。     

不同绿地植物在短期中水灌溉下的生理反应

中水应用于城市绿地灌溉,可以拓展中水的应用范围,对于实现城市污水资源化有重要意义。通过土柱栽培试验,测定中水灌溉(清水对照)下9种绿地植物的生理反应。结果表明,中水灌溉会对绿地植物的生理机制产生一定的影响,与不同的植物种类有关;且叶片相对含水量、相对电导率、游离脯氨酸含量、丙二醛含量(MDA)、叶绿素含量及叶绿素荧光的变化具季节动态性。除黄金榕、叶子花和龙眼在中水和清水灌溉下MDA存在显著差异外(P<0.05),其余各绿地植物都差异不显著(P>0.05),由此表明不会对植物生长造成胁迫危害。     

镉胁迫下多年生黑麦草的光合生理响应

以多年生黑麦草为植物材料, 对其进行0(CK),5,10,20 mg/L的Cd²⁺处理6 d,结果表明,Cd²⁺处理显著降低了地上部、地下部的生物量;随着处理浓度的升高,Cd在地上部、地下部的含量显著升高,地上部Cd的分布比例显著升高,地下部Cd的分布比例显著降低,多年生黑麦草对Cd具有超量吸收和转运的能力。在处理的0,0.25,1,3,6 d,测定5 mg/L Cd²⁺处理的多年生黑麦草叶片的气体交换参数、光合色素含量和叶绿素荧光参数,结果表明, Cd²⁺处理未导致光合色素含量的变化,气体交换参数和叶绿素荧光参数均受到显著的影响。处理1 d内,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间二氧化碳浓度(Ci)具有相同的变化趋势,Pn的下降是由气孔因素导致的。Pn在处理3和6 d分别较未处理显著下降了24.4%和23.4%,非气孔因素对Pn的降低起到了主要作用。蒸腾速率(Tr)在处理1 d较未处理显著上升了74.1%,这有助于Cd向地上部转运。潜在光化学效率(F_v/F₀)在处理的0.25,1,3 d时分别较未处理显著上升了14.4%,21.0%和14.4%。最大光化学效率(F_v/F_m)在处理0.25,1,3 d分别较未处理显著上升了3.1%,3.2%和3.1%。实际光化学效率(ΦPSⅡ)、相对电子传递效率(rETR)和光化学淬灭系数(qP)在处理6 d较未处理显著下降了25.3%,25.3%和21.1%,叶片PSⅡ的光化学反应能力显著降低。非光化学淬灭系数(qN)在处理0.25,1 d分别较未处理显著下降了15.6%,41.5%,随着处理时间的延长,qN值显著升高,起到了光保护的作用。非调节性能量耗散在处理0.25,1 d分别较未处理显著上升了30.8%,37.8%,处理3和6 d下降至与未处理无显著差异。调节性能量耗散在处理1 d比未处理显著下降了36.9%,在6 d时显著上升了17.0%,减轻了光合机构的伤害程度。     

UV-B辐射增强和温度变化对麻花艽光响应的影响

为了确定UV-B辐射增强和温度变化对高寒草甸植物生理过程的影响,以LI-6400便携式光合测定系统控制温度和紫外灯UV-B辐射增强方法,测定分析了UV-B辐射增强和温度变化对麻花艽(Gentiana straminea Maxim.)叶片光合作用及相关生理参数的影响。结果显示:麻花艽叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(E)和水分利用效率(WUE)在对照下较高,UV-B辐射为20W和40W处理下较低;8月,P_n在25℃下比15℃下显著高;9月,对照处理下P_n在25℃下比15℃下高。同时,E在25℃比15℃下高;G_s、WUE和C_i在25℃下比15℃下低。另外,麻花艽叶片P_n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幅度较大,800~2200μmol·m^-2·s^-1时增幅较小;G_s和E随光合有效辐射强度增加而增加;C_i在光合有效辐射强度0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而呈现下降趋势,800~3000μmol·m^-2·s^-1变化不大;WUE在光合有效辐射强度0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而呈现增加趋势,800~3000μmol·m^-2·s^-1时呈现下降趋势。说明UV-B辐射增强将对高寒草甸植物-麻花艽叶片光合作用及相关参数将产生极大影响,影响与温度变化有一定的关系。     

栽培型多年生香豌豆不同生育期的光合日动态

通过活体测定3年生香豌豆(Lathyrus pratensis L.)分枝期和初花期的光合蒸腾日变化特征,分析其与生理生态因子间的关系,以期阐明生理生态因子在多年生香豌豆光合蒸腾中的作用机制。结果表明:分枝期与初花期多年生香豌豆叶片净光合速率(P_n)日变化均呈"双峰"型,存在明显的光合"午休"现象,分枝期的光合"午休"主要受气孔因素限制,初花期的光合"午休"主要受非气孔因素限制;分枝期和初花期叶片P_n均与大气湿度(RH)(r=0.7695,r=0.6955)显著正相关,分枝期叶片蒸腾速率(T_r)与大气CO₂浓度(C_a)(r=-0.6643)显著负相关;初花期叶片T_r主要影响因子是大气温度(T_a)(r=0.9362);气孔的自我调节能力成为多年生香豌豆光合能力强弱的决定因素。     

中水灌溉绿地５个主要控制指标上限阈值的确定

 中水运用于绿地灌溉,可以拓宽中水的应用范围,同时对缓解现在城市的水危机具有重要意义。试验以深圳市常见的２种绿地植物———夏堇和金叶假连翘为研究对象,对中水水质中影响绿地植物生长的氯化物、余氯、盐度、悬浮物及ｐＨ 值５个常见指标进行了室内浓度（值）对比试验,通过引用相对电导率拟合Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程,求半致死浓度（值）的方法,确定绿地植物所能耐受的上限阈值。结果表明,用相对电导率的变化拟合Ｌｏｇｉｓｔｉｃ回归方程求半致死浓度作为上限阈值,理论计算结果与试验实际表现基本相符,可以应用在植物逆境胁迫的研究中;通过上述方法求得的适宜用于绿地灌溉的中水水质指标的上限阈值分别是：氯化物＜５３１．４８ ｍｇ／Ｌ,余氯＜２．５９ ｍｇ／Ｌ,全盐量＜１６０５．５ｍｇ／Ｌ,悬浮物＜１４１．６３ｍｇ／Ｌ,ｐＨ 值范围为５．２９～１０．２８。本试验从实践上拓宽了中水水质的适用范围,对于城市中水绿地灌溉水质标准的制定有指导意义。     

短期中水灌溉对绿地土壤微生物数量的影响

采用室内土柱模拟试验的方法,研究了中水灌溉下6种绿地植物根际土壤微生物数量的季节动态变化。结果表明,与清水灌溉相比,中水灌溉下土壤细菌、放线菌和真菌数量分布有增加的趋势;土壤微生物数量呈单峰曲线变化（5－11月）,6种植物最大值均出现在7、8月;不同植物种对根际土壤微生物的增减变化有一定的影响,可能与植物具体的生物学特性有关。     

中水灌溉绿地对土壤微生物数量的影响

通过对深圳市罗芳污水厂厂区长期中水灌溉绿地土壤的调查,探讨中水灌溉对土壤微生物类群数量的影响。结果表明,长期中水灌溉下土壤微生物类群数量与清水相比有增加的趋势。在土壤表层(0~20 cm),以细菌的增加最显著(P0.05),增幅达43.49%~76.22%;其次是放线菌,增幅达7.11%~15.39%;真菌的变化最小,增幅仅达0.96%~3.44%,但放线菌和真菌差异不显著(P0.05)。土壤含水量与土壤微生物呈不同程度的正相关关系,且中水灌溉下较清水变化更显著。从而表明中水灌溉绿地能够促进土壤微生物的繁衍,有利于植物的生长发育。     

再生水灌溉对绿地植物及土壤环境的影响

为探讨再生水短期灌溉对绿地植物生理指标、矿质元素及土壤理化性状的影响,用清水、混合水和再生水分别对沟叶结缕草、海滨雀稗、叶子花及黄金香柳进行了为期3个月的灌溉试验。结果表明:混合水灌溉增加了草坪草的叶绿素含量,对草坪草电解质渗透率、丙二醛含量和矿质元素及土壤环境无显著影响。再生水灌溉降低了土壤pH,增加了土壤电导率、速效K及Na含量,对Cu和Zn含量无显著影响,而全N和速效P含量在不同土壤中存在一定的差异;其次,再生水灌溉对4种草坪草均未造成显著伤害,增加了部分植物电解质渗透率、丙二醛含量、叶片全N和Na含量,但对草坪草叶绿素含量、速效P、速效K、Cu及Zn含量无显著影响。因此,混合水可以做为城市绿地灌溉的优质水源,再生水亦可短期用于城市绿地灌溉。     

灌溉绿地再生水余氯上限的研究

城市绿地灌溉是再生水回用的主要途径之一。为了保证回用水的生物安全性，回用前均经过加氯消毒且一般过量加氯。但是，再生水中过多的余氯对所灌溉的草坪草生长将产生伤害，甚至致其死亡。余氯上限的要求在现行的回用水标准中并没有体现。通过含余氯0．0～2．5mg／L的再生水灌溉苗期高羊茅与早熟禾的盆栽试验，得出再生水灌溉这两种常用草坪草的余氯上限值应为：高羊茅余氯不超过1．0mg／L，早熟禾余氯不超过0．8mg／L。     

中水灌溉对草坪绿地土壤理化性状及肥力的影响

采用大田定位调查的方法,对浇灌中水(灌溉清水为对照)经过7年的草坪绿地理化性状及肥力进行测定分析,结果表明,在长期中水浇灌下,与清水对照相比,中水灌溉使绿地土壤pH降低,孔隙度增大;全氮、全磷含量均有高于清水对照的趋势,且与清水对照之间差异不显著(P＞0.05);碱解氮、有效磷和速效钾含量均高于对照,且差异显著(P＜0...     

紫花苜蓿苗期根系生长的水分胁迫损伤及氮磷的修复生长作用

土壤水分胁迫对牧草根系生长有重要影响。为明确土壤水分胁迫对紫花苜蓿根系生长的损伤以及胁迫解除后根系修复生长过程中土壤养分的作用和利用率,以赛迪-7(Sadie-7)和标杆(Icon)两个品种进行盆栽试验,分析了土壤渍水和低水分条件下生长的紫花苜蓿小苗的根系形态;并在解除土壤水分胁迫后施氮(尿素:0.336 g/盆)或磷(过磷酸钙:1.51 g/盆),分析了氮、磷对根系生长的影响。结果表明,土壤渍水显著抑制紫花苜蓿小苗主根的伸长生长,主根直径、根表面积以及根体积均小于对照;土壤低水分处理促进主根伸长生长,但显著抑制侧根生长。胁迫解除后,前期渍水处理的植株主根生长加快,但侧根生长则比前低水分处理的植株和对照缓慢;施氮、磷肥可显著促进根系的生长。土壤水分胁迫造成的根系生长伤害及胁迫去除后侧根生长缓慢导致氮、磷吸收利用率显著降低。试验结果说明,保持适宜的土壤水分或在土壤水分胁迫后适当施用氮、磷肥,将是促进紫花苜蓿根系生长,提高饲草产量的重要栽培措施。     

再生水灌溉对冷季型草坪草生长的影响

再生水用于草坪绿地灌溉对拓宽再生水的应用范围、缓解城市用水危机具有重要意义。本研究采用自来水和再生水两种水源灌溉供试草坪，分析其在再生水灌溉条件下的生长、生理指标的变化。供试草种为冷季型草坪草多年生黑麦草(Lolium perenne)品种潘多拉(Panterra)、首相(Premier)，高羊茅(Festuca arundinacea)品种凌志（Barlexas）、易凯（Easy care），草地早熟禾(Poa pratensis)品种百胜(Barvictor)、百斯特（Barrister），研究结果表明，再生水灌溉使各草坪草的再生量提高，叶绿素含量也显著提高，灌溉后期草坪草叶宽显著提高，但对叶片细胞膜透性和根系活力没有显著影响。再生水用于草坪灌溉在兰州市具有良好的应用前景。