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。     

氮磷肥配施对西北羊茅开花期叶片光合特性日变化的影响

基于植物对N、P营养元素的需求,试验设计2个施氮量(0、60 kg·hm^-2)和3个施磷量(0、60、90 kg·hm^-2)配施,测定开花期叶片在不同光合有效辐射下的气体交换参数和叶绿素荧光参数,探讨西北羊茅对氮、磷添加和光合有效辐射的响应。结果表明,光合有效辐射呈先增后减的日动态变化,下午13:00时高达2000 μmol·m^-2·s^-1,且对西北羊茅光合特性的影响大于施肥措施。净光合速率随光合有效辐射增强先增后降,其值在800~1000 μmol·m^-2·s^-1时最大;气孔导度、气孔限制值、蒸腾速率和水分利用效率与净光合速率表现一致,胞间CO₂浓度表现相反。氮肥和磷肥配施后气孔导度、气孔限制值和蒸腾速率均增大,胞间CO₂浓度则减小,表明施肥主要通过调节气孔导度,以促进叶片与环境间交换水分和CO₂,从而增大净光合速率。随光合有效辐射增强,PSⅡ有效光化学效率、PSⅡ实际光化学效率和光化学猝灭系数显著降低,非光化学猝灭系数显著增加,电子传递速率先增加后降低,但均在400~800 μmol·m^-2·s^-1和大于1200 μmol·m^-2·s^-1后快速变化。氮肥和磷肥配施显著提高PSⅡ有效光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、光化学猝灭系数和电子传递速率,N₆₀P₉₀处理还提高PSⅡ最大光化学效率和非光化学猝灭系数。在光能分配方面,为减轻强光对光合器官的破坏,随光合有效辐射增强光化学反应比例降低,天线热耗散和非光化学反应耗散比例增加。施肥主要通过非光化学反应比例减小补偿于光化学反应比例,从而提高光能利用率。综合以上结果,从西北羊茅叶片的光合特性来看,氮磷肥配施通过调节气孔导度,以促进叶片与环境间水分和CO₂的交换和提高PSⅡ反应中心活性,非光化学反应比例减小补偿于光化学反应比例,进而增加叶片净光合速率。     

蒙农红豆草EMS诱变后代光合特性比较研究

本研究以蒙农红豆草（Onobrychis viciifolia Scop ‘Mengnong’） 甲基磺酸乙酯（EMS,Ethyl Methane Sulfonate）诱变后代（M₁和M₂）和未经诱变（CK）为试验材料,采用逐步聚类法基于株高和SPAD值将M₁,M₂和CK群体分为A,B,C 3类,测定每个群体中不同类别材料光合日动态,筛选出具有高光合潜力的红豆草材料。结果表明：M₁,M₂和CK在15：00以后,净光合速率和气孔导度降低,胞间CO₂浓度上升,说明导致其光合作用降低的原因是非气孔因素。B类的M₂代净光合速率日均值最大;A,B,C 3类的M₂以及A类的M₁的气孔导度日均值最高;A类的CK和B类的CK和M₂的水分利用效率较大。总体而言,B类M₂代净光合速率（5.76 μmol·CO₂·m^-2·s^-1）最高,水分利用效率（2.33 μmol·mmol^-1）相对较高。因此,EMS诱变蒙农红豆草M₂代的B类群体可作为高产育种的亲本材料。     

苜蓿光合速率日变化及其与环境因子的关系

利用LI-6400光合仪测定苜蓿叶片净光合速率,研究其日变化及与环境因子的关系。结果表明:苜蓿叶片净光合速率、蒸腾速率日变化均呈现"双峰"曲线,有明显的光合"午休"现象;净光合速率峰值出现在10:00和13:00,分别为33.55和27.88μmol CO₂·m^-2·s^-1,第1峰值大于第2峰值;蒸腾速率的峰值出现在11:00和14:00,比光合速率滞后1小时;相关分析表明,苜蓿净光合速率与光合有效辐射、气孔导度呈极显著正相关(r=0.8433^**、0.8223^**),与田间CO₂浓度呈极显著负相关(r=-0.8125^**);在光照强度、CO₂浓度、气温和空气湿度4个环境因子中,影响净光合速率日变化的主要因子是田间CO₂浓度。     

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。     

干旱胁迫对‘青燕1号’燕麦器官生长及水分利用效率的影响

为探究干旱胁迫后燕麦（Avena sativa）生长及水分利用的响应变化，本研究选择‘青燕1号’（Avena sativa ‘Qingyan No.1’）进行干旱胁迫处理，研究水分亏缺对燕麦生长发育的影响。结果显示：燕麦株高、茎粗和叶面积随着胁迫程度和次数增加下降明显；干旱胁迫抑制了根、茎、叶和穗鲜重的增加，各处理以苗期-拔节期、孕穗-抽穗期、开花-乳熟期持续性中度和重度干旱降幅最大；干旱胁迫后光合性能变化明显，蒸腾速率下降幅度达4.11~10.35 mmol·m^-2·s^-1，净光合速率降幅达3.10~16.59 μmol·m^-2·s^-1，气孔导度降幅达0.03~0.34 mol·m^-2·s^-1；干旱胁迫后燕麦水分利用效率（water use efficiency，WUE）以苗期-拔节期、开花-乳熟期轻度干旱处理最高（4.95），各器官稳定碳同位素分辨率（△¹³C）有增有减，其中△¹³C_sp与WUE呈极显著负相关，△¹³C_le和△¹³C_st与WUE呈显著负相关。整体水平来看，干旱胁迫程度和次数对燕麦形态特征、器官鲜重及光合性能的影响大小表现为：中度和重度胁迫、胁迫3次影响最大。     

耐荫地被植物山麦冬光合特性研究

用Li-6400便携式光合分析仪测定了耐荫地被植物山麦冬(Liriope spicata (Thunb.) Lour.)的光合生理特性。结果表明:山麦冬光合日进程有光合午休现象,最大净光合速率为10.2μmolCO₂·m^-2·s^-1,光饱和点为648μmol·m^-2·s^-1,光补偿点为3.2μmol·m^-2·s^-1,表观量子效率为0.1389,CO₂饱和点为1868μmol·mol^-1,补偿点为61μmol·mol^-1,最大蒸腾速率为2.2 mmol H₂O·m^-2·s^-1,最大气孔导度为0.100 mmol·m^-2·s^-1。因此认为山麦冬是具有耐荫和抗旱节水特性的优良地被植物。     

外源硫化氢对不同弱光下高羊茅形态和生理指标的影响

本研究以冷季型草坪草高羊茅‘Arid3’（Festuca arundinacea Schreb.‘Arid3’）为研究材料,采用室内模拟弱光胁迫,研究喷施外源硫化氢（H₂S）供体硫氢化钠对不同光照强度（100,75,50和25 μmol·m^-2·s^-1）处理下高羊茅形态指标、光合色素、细胞膜透性和内源激素的影响,旨在为耐荫草坪草分子育种提供理论基础。研究结果显示：随着光照强度的降低,高羊茅形态指标和生理指标都不同程度的降低,而喷施外源H₂S供体能够显著提高光合色素含量,降低相对电导率和丙二醛含量（P<0.05）,且在光照强度为50 μmol·m^-2·s^-1和75 μmol·m^-2·s^-1时效果较为显著。同时,喷施外源H₂S供体能够促进适度弱光下高羊茅内源脱落酸（Abscisic acid,ABA）、赤霉素（Gibberellin,GA）和硫化氢含量的增加（P<0.05）。综上,适度的弱光下,外源H₂S通过提高高羊茅内源激素含量,保护细胞膜完整性,增加光合色素含量,提高高羊茅的耐荫性。     

镇江河漫滩草地虉草光合特性研究

对虉草(Phalaris arandinacea)光合特性的研究表明:不同生长阶段虉草净光合速率日变化均呈双峰曲线,光合"午休"现象明显,但5月下旬主、次峰均滞后于4月初1 h,净光合速率后期大于前期,导致光合"午休"的原因不同,4月初为气孔限制因素,而5月下旬为非气孔限制因素。不同时期各生理生态因子间的相关系数不同。虉草净光合速率季节动态呈单峰曲线,4月中下旬最高。虉草的光补偿点为45.6μmol·m^-2·s^-1,光饱和点为1825μmol·m^-2·s^-1,表观光量子效率为0.047 mol·mol^-1,暗呼吸速率为2.1429μmol·m^-2·s^-1;CO₂补偿点为76μmol·mol^-1,饱和点为923μmol·mol^-1,羧化效率为0.0556。数据显示,虉草是一种高光效C₃阳性植物,对草地生态系统的稳定意义重大。     

冷季粤西野生香根草及扁穗牛鞭草对模拟光的生理响应

香根草(Vetiveria zizanioides(L.)Nash)和扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa(L.f.)R.Br.)是广东吴川地区野生香根草群落的建群种和主要伴生种,为从生理生态的角度探讨2种植物的共存及对冷季的适应问题,利用LI-6400光合仪的人工控制系统,于2004年12月下旬,对群落优势种野生香根草和扁穗牛鞭草的光合生理特性进行测定,比较分析两种植物的光合特性和水分利用特性。结果表明:在冷季,野生香根草和扁穗牛鞭草的光补偿点分别为13.37×mol·m^-2·s^-1和12.77×mol·m^-2·s^-1,光饱和点为1100×mol·m^-2·s^-1,均发生光抑制现象,扁穗牛鞭草的光利用能力高于香根草,比香根草耐阴;香根草的气孔调节机制优于扁穗牛鞭草,在一定程度上对水分利用起到了较好的调节作用,提高了水分利用率。2种植物对季节性干旱气候适应对策分别表现为,扁穗牛鞭草以保持较高光合速率来提高水分利用效率,而香根草则通过调节气孔来限制水分的无效散失。     

蒙古冰草非结构性碳水化合物及碳氮磷化学计量特征对氮添加的响应

为揭示蒙古冰草对氮添加的响应机制,设置5个氮添加水平（0,0.8,1.6,2.4,4.0 g N·m^-2·a^-1）对蒙古冰草进行为期2个月处理后,测定根系、叶片中可溶性糖、淀粉、碳（C）、氮（N）、磷（P）的含量,分析氮添加对蒙古冰草叶片、根系非结构性碳水化合物（NSCs）与C、N、P含量及其化学计量特征关系的影响。结果表明：2.4 g N·m^-2·a^-1的氮素添加显著提高了蒙古冰草叶片、根系NSCs含量与C、N、P含量,且不同器官的响应有显著差异性（P<0.05）。叶片NSCs含量与叶片N、可溶性糖、淀粉含量、C/P及N/P呈显著正相关关系,与叶片P含量、C/N呈显著负相关关系（P<0.05）;根系NSCs含量与根系C、N、C/P、N/P、可溶性糖和淀粉含量呈显著正相关（P<0.05）。叶片与根系N/P是影响蒙古冰草体内可溶性糖积累的主要因子;根系N含量与叶片P含量共同影响淀粉含量;叶片P含量、根系N含量及根系N/P综合影响NSCs含量。综上,适量的氮添加会缓解研究区蒙古冰草的N限制,促进NSCs合成,而大量氮添加会导致N、P比例失衡,加剧P限制。因此,未来气候变化背景下蒙古冰草人工草地种植或退化草地恢复管理过程中需要考虑优化氮肥施用量与适当的磷添加。     

不同群落生境蒙古冰草种群株丛结构和叶片功能性状的变化

为探究蒙古冰草种群动态及叶功能性状在不同群落生境的变化，以宁夏盐池县荒漠草原蒙古冰草+草木樨状黄芪（MC）、蒙古冰草+老瓜头（ML）、蒙古冰草+牛枝子（MN）3种不同群落生境为研究对象，按丛径将蒙古冰草个体划分为Ⅰ级株丛（0~2.0 cm）、Ⅱ级株丛（2.1~4.0 cm）、Ⅲ级株丛（4.1~6.0 cm）、Ⅳ级株丛（6.1~8.0 cm）、Ⅴ级株丛（8.1~10.0 cm）和Ⅵ级株丛（>10.0 cm），研究了不同群落生境蒙古冰草种群的株丛结构和叶功能性状。结果表明：在蒙古冰草+草木樨状黄芪和蒙古冰草+牛枝子群落生境中，Ⅰ、Ⅱ级株丛较多，株丛密度较大，在蒙古冰草+老瓜头群落生境中，以Ⅲ、Ⅳ级株丛为主，株丛密度较小。蒙古冰草+草木樨状黄芪和蒙古冰草+老瓜头群落生境中蒙古冰草叶面积和比叶面积分别为4.68 cm²和41.2 cm²·g^-1、4.70 cm²和39.2 cm²·g^-1，显著高于蒙古冰草+牛枝子群落生境的3.38 cm²和27.7 cm²·g^-1。蒙古冰草株丛结构主要受土壤全钾的影响，而土壤水分、有机碳、全氮和全磷是影响叶功能性状的主要因子。由此，可通过改变种群数量特征和叶功能性状以适应自然生境的变化。     

多效唑对高羊茅弱光下生长及其碳氮代谢的调控作用

本研究为揭示多效唑对高羊茅(Festuca arundinacea)生长和碳氮代谢的影响，设置了自然光照(光通量密度为200μmol·m^-2·s^-1)和弱光(光通量密度为40μmol·m^-2·s^-1),喷施200 mg·L^-1多效唑与不喷施的双因素试验，并测定了高羊茅形态、碳氮代谢相关指标。结果表明：高羊茅在弱光下，其株高、叶宽、分蘖数和生物量显著下降(P<0.05),淀粉、还原糖、铵态氮、游离氨基酸含量以及碳氮比均降低。此外，多效唑处理能增强碳氮代谢水平，使弱光下碳氮比、谷氨酰胺合成酶和硝酸还原酶的活性分别提高了13.98%,17.38%和69.09%,最终使株高降低、分蘖增加。综上，多效唑处理能增强高羊茅耐弱光的能力，平衡其碳氮代谢，从而使其维持在一个良好的生长状态。     

带幅设计对玉米/苜蓿间作群体光环境特征及光能利用效率的影响北大核心CSCD

探究间作带幅设计对玉米/苜蓿间作群体光环境特征、产量及光能利用效率(LUE)的影响,提出黄土高原旱作条件下玉米/苜蓿间作群体最佳带幅比例。研究设置了玉米单作(SM)、紫花苜蓿单作(SA)以及玉米/紫花苜蓿1∶2(I_(12))、2∶2(I_(22))和2∶4(I_(24))间作5种种植模式,并采用田间试验和数学模拟相结合的方法,分别测定了玉米和苜蓿的干物质产量及作物冠层光合有效辐射(PAR)等指标;建立了考虑光线入射角度和群体冠层结构几何关系的玉米/苜蓿间作群体辐射传输模型,并用实测值对其进行了验证。试验结果表明,在2018年,单作处理的苜蓿干物质产量显著高于间作处理(P<0.05),而在2019年各间作处理苜蓿的干物质分别比单作高197.8、180.3和197.0 g·m^(-2);处理I_(12)、I_(22)和I_(24)两年总的玉米生物量比SM处理高12.1%、0.9%和23.9%。所有间作处理的土地当量比在2019年均大于1.0,表现出间作优势。辐射传输模型可准确模拟玉米/苜蓿间作群体冠层底部的光合有效辐射,间作群体光合有效辐射模拟值与实测值的平均绝对误差和均方根误差分别为59.0和66.6μmol·m^(-2)·s^(-1)。除玉米和苜蓿生育前期及玉米收获后,不同间作处理苜蓿群体冠层上方的PAR均低于单作苜蓿。2018和2019年I_(12)、I_(22)和I_(24)间作处理玉米的光能利用效率分别比单作处理高52.5%、9.3%、51.7%和28.5%、9.6%、21.0%,而间作苜蓿的LUE仅在2019年显著高于单作19.2%、32.4%和20.9%(P<0.05)。因此,合理的玉米/苜蓿间作带幅搭配可改善苜蓿的光照环境,提高其光能利用效率,尤其是玉米/紫花苜蓿2∶4间作群体光能利用效率和产量优势显著,建议在具有类似气候的地区推广种植。     

草地早熟禾叶片表皮特征、解剖结构及光合特性对不同施氮量的响应

为探究草地早熟禾叶片表皮特征、解剖结构及光合特性对施氮量的响应特性，本试验以6份草地早熟禾为材料，分别为3份美国引进品种：Merit、Jackrabbit和Park,2份山西本土野生居群：应县和浑源，1份由山西野生居群选育的‘太行草地早熟禾’品系，按照两个施氮水平N₁:10 g·m^-2(低氮)和N₂:40 g·m^-2(正常)进行处理，采用徒手切片法和石蜡切片法制片，光学显微镜下拍照并测定叶片上下表皮厚度、细胞长宽比、细胞密度、气孔指数、气孔长宽比、气孔密度，叶片厚度、厚壁组织厚度、维管束面积以及气孔导度和净光合速率等指标。结果表明：N₁处理下，草地早熟禾叶片的上下表皮厚度、叶片厚度、厚壁组织厚度、维管束面积、气孔导度和净光合速率显著低于N₂处理，而气孔大小与N₂处理无显著差异；N₂处理下，Jackrabbit和Park的叶片厚度显著高于浑源和应县，其中Park的叶片厚度最大，为173.39μm,Jackrabbi...     

老芒麦衰老过程中叶片叶绿素和光合作用变化特征及对养分的响应

试验以青藏高原青海省高寒草地中广泛分布和退化草地补播改良中的常用牧草品种-青牧1号老芒麦为研究对象，分析老芒麦衰老过程中叶片叶绿素和光合作用变化特征及对养分的响应。在青藏高原东北部，青海湖湖东地区设置1~6龄老芒麦自然生长田，6龄老芒麦施肥田和老芒麦连续施肥田（6年）3个处理。从2015年开始，每年5月进行老芒麦种植，播量2.25 g·m^-2，行距30 cm，小区面积15 m² （3 m×5 m）。采用KONICA MINOLTA， INC公司的SPAD分析仪，每个处理随机选取10株健康植株，从旗叶开始从上往下依次测定3片叶子的叶绿素相对含量。采用LI-COR公司的LI-6400XT便携式光合作用测量系统，在老芒麦开花期（7月底-8月初），选择天气晴朗早上10：30-11：30，随机选取5株健康植株对其旗叶进行测量。结果表明：3龄时老芒麦叶片叶绿素相对含量出现降低趋势，6龄时老芒麦叶片出现了逆向衰老现象；随着老芒麦年龄增加，旗叶净光合速率持续降低，而胞间二氧化碳浓度呈上升趋势，气孔导度和蒸腾速率从3龄开始显著降低，且3~6龄间无显著差异；青牧1号老芒麦6龄田，氮肥和磷肥施入普遍提高老芒麦叶片叶绿素相对含量，且不同部位叶片叶绿素相对含量（33.30%~48.23%）均显著高于对照组（27.05%~30.72%），叶片逆向衰老现象在高氮处理下得到缓解，氮肥和磷肥施入普遍提高老芒麦叶片净光合速率，N（60 kg·hm^-2）处理下叶片净光合速率最高（10.77 μmol·m^-2·s^-1）；青牧1号老芒麦在连续施肥6年处理下，低氮（45 kg·hm^-2）施肥下叶片叶绿素相对含量较高，磷肥对保持老芒麦叶片叶绿素相对含量效果不显著；中度氮肥（60 kg·hm^-2），同时配合磷肥添加长期施入，可有效维持高龄老芒麦叶片的光合效率。