紫花苜蓿光能及叶片水分利用效率影响因子分析

大田条件下,利用C 340df光合仪,对12个紫花苜蓿Medicago sativa品种(初花期)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及生态因子(光合有效辐射、大气温度、大气湿度)和生理因子(胞间CO2浓度、气孔导度、叶温)进行测定,探讨影响其光能利用效率（LUE）和叶片水分利用效率（WUE）的主要因子。结果表明：1)品种胖多单株干质量最高,且LUE、WUE显著高于其他品种(P＜0.05),属于高光合、低蒸腾、高水分利用品种;2)影响LUE的主要是生理因子(胞间CO2浓度、气孔导度),而影响WUE的则为外界环境因子(光合有效辐射、大气温度、大气湿度)。     

西南喀斯特地区小叶黄杨与白刺花光合特性研究

本试验选择晴天,利用英国Lcpro+光合测定仪对西南喀斯特石漠化地区的小叶黄杨和白刺花的光合日变化特征进行了测定。结果表明:小叶黄杨的日均净光合速率为(2.66±0.69)μmolCO_2·m^-2·s^-1,远低于白刺花的(7.32±3.87)μmolCO_2·m^-2·s^-1。小叶黄杨和白刺花的净光合速率和蒸腾速率随着光照辐射增强、气温升高,出于保护自身,被动的关闭部分气孔,造成光合作用原料即胞间CO_2的浓度降低,叶片水分减少,使光合速率和蒸腾速率相对下降,出现一个较为明显或滞后的"午休"现象。小叶黄杨光合生理特性最活跃时间在8:00左右,其他时间段较低的原因可能是其不耐强光和高温,白刺花的光合特性则表现出全天相对较高状态。8:00是小叶黄杨和白刺花同化作用最佳的时间之一,在其他时段小叶黄杨和白刺花的水分利用效率存在较大差异,但存在"高-低-高-低"的交叉变化趋势。整体上讲,白刺花水分利用效率日均值[(1.52±0.84)μmolCO_2·mmol-1H_2O]略高于小叶黄杨[(1.40±0.78)μmolCO_2·mmol-1H_2O],白刺花具有高光合速率、高蒸腾速率、低水分利用效率的特点;小叶黄杨具有低光合速率、低蒸腾速率、低水分利用效率的特点。在石漠化特殊的环境背景下栽植饲用灌木要充分考虑不同时间节点的光合特点,采取必要措施,如遮阴、补水等,提高其水分利用效率,发掘潜在生态经济价值。     

库布齐沙漠植被特征与土壤营养状况的研究

通过实地定位观测的方法,研究库布齐流动沙地、半固定沙地、固定沙地和人工种植的沙打旺(As-tragalus adsurgens)和塔落岩黄芪(Hedysarumlaeve)植被与土壤养分特征变化。结果表明:土壤营养与盖度相互关联,总体趋势是植被水平高的其土壤营养含量也升高。天然植被的土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、全钾以及土壤蛋白酶、脲酶、转化酶含量均为固定沙地最多,其次为半固定沙地,流动沙地最少。人工种植的沙打旺和塔落岩黄芪植被土壤养分多数高于天然植被,其中,有机质、全氮、速效氮、全磷含量比天然植被分别高79.8%、15.0%、41.7%和29.3%,土壤蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶和转化酶的活性比天然植被分别高30.6%、59.2%、8.6%和90.8%。群落组成为一、二年生植物种占44%~63%,多年生植物种占25%~43%,灌木和半灌木占8%~18%。植物种的多样性为半固定沙地固定沙地流动沙地。生物量为塔落岩黄芪沙打旺固定沙地半固定沙地流动沙地。     

毛乌素沙地主要建群植物蒸腾耗水特性的研究

在植物生长旺季初期(7月份),采用LI-1600型气孔针对毛乌素沙地主要建群植物油蒿(Artemisia ordosica)、中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、沙柳(Salix psammophyla)和旱柳(Salix matsudana)的蒸腾耗水进行了测定。结果表明:供试植物的蒸腾速率日动态曲线均为单峰型,无午休现象,其中固定沙地油蒿和半固定沙地油蒿的蒸腾速率在中午13∶00出现峰值。气孔扩散阻力是所有供试植物蒸腾速率的主要影响因子。对供试植物的蒸腾耗水进行的评估表明,不同植物的日最大蒸腾速率和日平均蒸腾速率大小为固定沙地油蒿>半固定沙地油蒿>沙柳>旱柳>中间锦鸡儿;植物单株月累计蒸腾耗水量大小为旱柳>沙柳>固定沙地油蒿>半固定沙地油蒿>中间锦鸡儿;植物种群单位面积单位时间内的蒸腾耗水量大小顺序为固定沙地油蒿>半固定沙地油蒿>沙柳>旱柳>中间锦鸡儿。     

3种豆科牧草不同月份光合特性分析

为了解豆科牧草在不同月份的光合特性,连续3个月观测扁蓿豆、达乌里胡枝子和紫花苜蓿生长环境的气温(Ta)以及叶片的光合有效辐射(PAR)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO_2浓度(Ci)、净光合速率(Pn),利用测定的相关指标计算瞬时水分利用效率(WUE)和光能利用效率(LUE)。结果表明,扁蓿豆属于低光合、低蒸腾、低光能利用效率型,提示其更适合于干旱低温地区种植;达乌里胡枝子叶片的Pn与Ci呈负相关,LUE与Gs呈极显著正相关、与WUE呈显著正相关,而WUE与Gs呈显著正相关,提示其对二氧化碳的吸收能力稳定;紫花苜蓿属于高光合、高蒸腾、高瞬时水分利用效率型,Pn与Tr呈显著正相关,提示其对于固定二氧化碳有显著效果,是改善温室效应的理想植物。     

我国西南喀斯特地区忍冬的光合特征及饲料化开发利用潜力

为研究喀斯特地区潜在饲料资源忍冬的光合特征,在野外进行了光合实测。结果表明:忍冬的高水分利用效率出现在每日的早晚阶段,为保证其正常的生理活动,尽量避免这个时段对其强烈的人为干扰。其光合特点为上午高光合速率、低蒸腾速率,下午低光合速率、低蒸腾速率。此外,本文还从青贮利用、干草调制、多元化利用开发等角度对忍冬饲料化利用潜力进行了探讨。     

黑麦草杂交F2代光合及水分利用效率研究

在晴朗无云天气下,利用C-340df便携式光合测定仪分别于分蘖期、拔节期和初花期对4个黑麦草品种(百盛Lolium perenne L.cv.Bison,邦德Lolium multiflorum L.cv.Abundant,多福L.perenne cv.Tove,卓越L.perenne cv.Eminent)及其杂交F₂代的光合蒸腾速率、生态因子(光合有效辐射、大气温度、大气湿度、叶温)和生理因子(胞间二氧化碳浓度、气孔导度)进行测定,并同期测定叶片相对含水量,旨在从F₂代中筛选出高光合、高水分利用率株系,并探讨影响黑麦草光合及水分利用效率的主要生理生态因子。结果表明:121个F₂代株系中,F₂-2(百盛×多福)的净光合速率最高、蒸腾效率最低(P<0.05),为F₂代中高光合、高水分利用率的最优株系;F₂-2(百盛×多福)相关性分析结果表明,蒸腾作用显著影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率(P<0.05),气孔导度是影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率的主要生理因子,可作为筛选高光合作物的生理指标。     

库布齐沙地油蒿群落冠层光合有效辐射与地上生物量

采用Sunscan冠层分析仪,对库布齐固定沙地、半固定沙地、流动沙地油蒿群落冠层光合有效辐射截获量(IPAR)进行研究,分层测量地上生物量重量.结果表明库布齐沙地不同沙地类型IPAR固定沙地＞半固定沙地＞流动沙地,不同沙地油蒿群落冠层IPAR与地上生物量具有显著相关性,冠层截获的光合有效辐射增加,固碳量加大,固碳能力提高.     

宁夏东部荒漠草原猪毛蒿光合特征和水分利用效率对降水变化的响应

荒漠草原植物的生长和生存受降水影响很大,本研究以宁夏东部荒漠草原猪毛蒿种群为研究对象,2017-2020年连续4年监测了降水改变条件下土壤水分特征,测定了猪毛蒿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度等光合特征,并对其内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率进行了分析。研究表明：4年中无效降水事件（<5 mm）发生次数较多,占当年降水频次的60.00%~82.54%;大雨（≥25 mm且≤49.9 mm）和暴雨等级（≥50 mm）降水事件较少,平均单次降水事件的降水量仅为3.3~6.5 mm·次^-1。不同处理各土层的土壤含水量存在较大差异,表层（10 cm）土壤含水量较次表层（20 cm）和深层（60 cm）的变幅大;次表层（20 cm）土壤平均含水量低于表层,与小降水事件发生频次较高无法入渗补给以及植物吸收消耗有关;深层（60 cm）土壤含水量变化小,较稳定。净光合速率随着光合有效辐射的增加而增大,当光合有效辐射在400~1600 μmol·m^-2·s^-1时,增雨处理提高了猪毛蒿的净光合速率;在光合有效辐射>1600 μmol·m^-2·s^-1时,猪毛蒿净光合速率有下降趋势,且增雨处理下降幅度最大。光合有效辐射在>400 μmol·m^-2·s^-1时,胞间CO₂浓度呈直线下降,达到1600 μmol·m^-2·s^-1时,胞间CO₂浓度最小。蒸腾速率和气孔导度随着光照强度的增加未有显著变化,但增雨处理下猪毛蒿的蒸腾速率和气孔导度均大于其他处理。气孔限制值随着光合有效辐射的增加呈上升趋势,同时降水的增加减小了气孔限制值。猪毛蒿的内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率均在较低的光照强度时（<400 μmol·m^-2·s^-1）随着光强的增加而迅速增大,之后增速减缓。各处理中猪毛蒿最大内禀水分利用效率和最大瞬时水分利用效率在1600~2000 μmol·m^-2·s^-1时达到最大。随着干旱程度的增加,猪毛蒿最大水分利用效率对应的光照强度由2000减小至1600 μmol·m^-2·s^-1。在荒漠草原,当光照强度>400 μmol·m^-2·s^-1时,适度干旱提高了猪毛蒿的水分利用效率。     

紫花苜蓿和无芒雀麦叶片光合生理特性研究

用便携光合系统测定仪对美国无芒雀麦和肇东苜蓿叶片动态光合生理特性进行了研究,结果表明:5月苜蓿单播与混播净光合速率日变化幅度不大,无芒雀麦净光合速率呈双峰型;6月2种牧草的光合速率日动态曲线均为双峰型,有明显的午休现象,而7月为单峰型,没有午休现象。2种牧草单播与混播蒸腾速率变化趋势相似,苜蓿盛花期、无芒雀麦抽穗期的光合速率、蒸腾速率和水分利用效率单混播均最高,苜蓿和无芒雀麦混播叶片光合速率、水分利用效率略高于单播叶片,但在光合午休期间差异不明显。     

黄土高原撂荒地植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应

植物群落共存种的环境适应性和相对竞争能力差异是植物群落动态和演替的两个决定性因素,其中光合特性与二者都有紧密关联,因此研究群落共存种光合特性的差异对理解群落演替机理具有重要意义。以黄土丘陵区10种主要的撂荒地植物群落共存种为研究对象,测定其在不同的生长月份(8-10月)和不同水分条件下(适宜水分及中度、重度干旱胁迫)光合速率、蒸腾速率和水分利用效率等的变化,分析植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应。结果表明:1)3种水分条件下,无芒隐子草、白羊草、小花棘豆和达乌里胡枝子的净光合速率日变化均呈单峰曲线,而冰草和阿尔泰狗娃花的则呈双峰曲线,有光合“午休”现象,10种群落共存种以无芒隐子草的日光合能力峰值最大,冰草的最小;2)除中华隐子草和阿尔泰狗娃花外,多数种的蒸腾速率日变化在3种水分条件下均呈单峰曲线,其中,无芒隐子草的日蒸腾能力峰值最大,小花棘豆的最小;3)日均净光合速率和日均蒸腾速率存在显著种间差异和生长月份差异(P<0.05),其中,无芒隐子草的日均净光合速率和日均蒸腾速率最大,而日均水分利用效率在不同物种和生长月份之间则无显著差异(P>0.05);4)在演替生态位置上,10种群落共存种以演替前期种的日均蒸腾速率和日均水分利用效率相对较低,而演替后期种相对较高,表明演替后期的植物水分利用性能较高。在干旱半干旱的黄土高原丘陵区,伴随演替进程的土壤环境旱化,演替后期序列种凭借其较高的水分利用能力,将在撂荒地群落中占据优势地位,从而逐渐代替演替前期种。     

四种偃麦草光合特性日变化分析

用LI-6400型便携式光合测定仪观测4种偃麦草光合特性。结果表明:供试材料净光合、蒸腾作用日变化均为双峰型,有明显的光合“午休”现象,其中中间偃麦草(Elytrigia intermedia)和偃麦草(E.repes)的“午休”是叶肉细胞光合能力下降所改^[5-7],而长穗偃麦草(E.elongcata)和毛偃麦草(E.trihophora)则因气孔导度下降所致;蒸腾速率“午休”主要由于光辐射强、叶温高、湿度低、叶片缺水和气孔部分关闭所致;长穗偃麦草具有较高的光能利用率和较低水分利用率,因此在灌溉地区可以获得高产;在少水地区偃麦草则是理想的高产草种;通过合理密植毛偃麦草和中间偃麦草也有望获得高产。     

内蒙古典型草原地区常见植物光合、蒸腾速率和水分利用效率的比较研究

在所测78种植物中，光合(Ph)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)的平均值，分别以反枝苋、藜和西伯利亚滨藜最高。在不同分类系统中，Ph、Tr和WUE个指标，C4植物大于C3植物；双子叶植物通常大于单子叶植物；藜科植物高于其他科植物；1—2年生草本高于其他生活型植物；撂荒地植物一般高于其他植被类型的植物。方差分析表明，光合速率的差异显著性水平在各分类系统中均高于蒸腾速率和水分利用效率。     

三种草坪草净光合速率和蒸腾速率的日变化特点研究

研究了在晴天的条件下，假俭草、细叶结缕草和地毯草净光合速率和蒸腾整编的日变化特点。结果表明：（1）假俭草和细叶绍缕草的净光合速率的日变化曲线均为双峰型，而地毯草为三峰型，3种草出现峰值的时间不同，均有明显的“午睡”现象，日平均净光全速率的大小顺序为俭草＞地毯草＞细叶结缕草；（2）假俭草和细叶结缕草的蒸腾速率的日变化曲线均为双峰型,而地毯草为单峰型，3种草出现峰值的时间有所判差别，“午睡”现象均不明显，日平均蒸腾速率的大小顺序为细叶绍缕草＞地毯草＞假俭草；（3）不同生态因子与3种草坪草净光合速率、蒸腾速率的相关程度均不相等。同种态因子与不同草坪草的净光合速率、蒸腾速率的相关程度也不一样。     

天津滨海区草坪草净光合与蒸腾速率日变化特征

研究晴天条件下4种草坪草在不同供水处理下净光合速率和蒸腾速率的日变化特点。结果表明:草地早熟禾(Poa pratensis)和日本结缕草(Zoysia japonica)的净光合速率日变化曲线为双峰型,而高羊茅(Festuca arundinacea)和匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)为3峰型。草地早熟禾、高羊茅、匍匐翦股颖在供水处理间净光合速率差异极显著,而日本结缕草差异不显著;4种草坪草蒸腾速率的日变化曲线均为双峰型;草地早熟禾、高羊茅在供水处理间蒸腾速率差异极显著,匍匐翦股颖差异显著,日本结缕草差异不显著;草地早熟禾与高羊茅水分条件宜在(70%~55%)W,日本结缕草和匍匐翦股颖以(55%~40%)W为宜。     

单播与混播下的杂花苜蓿与无芒雀麦光合生理生态特征分析

对无芒雀麦Bromus innermis和甘农1号杂花苜蓿Medicago varia cv.Gannong NO.1叶片光合生理生态特性进行了初步分析.结果表明,杂花苜蓿初花期、无芒雀麦抽穗期光合速率、蒸腾速率和水分利用效率较高.混播无芒雀麦的光合速率、水分利用效率大于单播,但在光合"午降"期间差异不明显.牧草生育时期、环境因子(温度、湿度和土壤水分)对杂花苜蓿和无芒雀麦的光合速率有明显影响,植物个体的生理生态特性与群落稳定性的维持有密切关系.研究单播与混播下的杂花苜蓿与无芒雀麦群落光合生理生态特性,对于维持混播草地群落的稳定性,探寻种间竞争机理,科学地经营与管理草地具有十分重要的理论与现实意义.     

植物非叶绿色器官光合特征研究进展

植物的光合作用是最重要的化学反应之一,是生产人类和动物所需食物和氧气以及净化水源的重要过程。从光合作用着手提高植物产量一直是研究热点。挖掘植物非叶绿色器官光合潜力是提高植物整体光合能力的一个重要途径,一些植物非叶绿色器官在逆境条件下具有蒸腾速率较低、水分利用效率较高、渗透调节能力更强等特点,表现出优于叶片的光合抗逆性且具有可观的产量贡献。简要综述了非叶绿色器官光合作用的相关研究,主要包括植物繁殖器官及茎的光合表现、研究植物器官相对贡献率的方法、非生物胁迫对植物非叶绿色器官的影响、非叶绿色器官光合途径的鉴定及非叶绿色器官再固定CO₂等方面,分析了非叶绿色器官光合贡献率评价方法上存在的优缺点,并对未来在非叶绿色器官光合研究方向上作以展望。     

黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播的光合生理日变化研究

采用生态替代法,按照白羊草(Bothriochloa ischaemum,B)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica,D)行比设置了7种混播比例组合(即0∶10, 2∶8, 4∶6, 5∶5, 6∶4, 8∶2和10∶0),比较研究了白羊草在不同混播比例组合下的光合生理日变化特征。结果表明:不同混播比例组合下,白羊草光合速率日变化均呈双峰曲线,具有明显的光合"午休"现象,峰值分别出现在10:00和16:00左右,峰谷出现在12:00左右;除B4D6比例下白羊草蒸腾速率日变化呈双峰曲线外,其他比例下均呈单峰曲线;各混播比例组合下白羊草叶片水分利用效率日变化均呈双峰曲线,峰值和峰谷出现时间与光合速率一致。相比其他组合比例,白羊草在B8D2和B6D4比例下均具有较高的P_n日均值,较低的T_r日均值和较高的WUE_L日均值,说明这2种组合比例有利于改善其光合作用,提高其叶片水分利用效率。     

土壤水分和施氮水平对紫花苜蓿苗期生长的互作效应分析

土壤水分含量对作物施肥效应有重要影响。为了研究长江中下游农区土壤条件下施氮对紫花苜蓿生长的影响,探究土壤水分和施氮水平的互作效应,进行了盆栽半控制试验。试验采用两因素随机区组设计,设置了3个土壤水分水平(分别为50%、70%、90%的最大持水量)和4个施氮水平(0、90、180和270 kg/hm²)。结果表明,在施氮量一定的条件下,适当提高土壤水分含量,紫花苜蓿苗期生长、地上部干物质积累及氮素利用率均呈现增加的趋势。在相同土壤水分水平下,适量施氮可以促进紫花苜蓿生长、地上部干物质积累及氮素的利用,但是过多施氮不利于地上部干物质积累及氮素利用率的提高。土壤水分和施氮水平具有显著的互作效应。回归分析结果表明,施氮效应因土壤水分含量升高而显著增大;适宜的施氮量也因土壤水分含量升高而增大。因此,土壤缺水的地区或季节,施肥与灌溉应同步进行;土壤水分含量较高的长江中下游农区,适当增施氮肥有利于紫花苜蓿高产,并提高氮素利用率。