荒漠植物白刺对模拟增雨的光合响应机制

【目的】研究不同增雨条件下白刺叶片的光合作用和叶绿素荧光特性,从光合生理角度探讨白刺对增雨的响应机制。【方法】以乌兰布和沙漠东缘地区典型荒漠植物白刺为研究对象,设置不同的增雨梯度(增加年均降水量的0,25%,50%,75%和100%),对自然生长的白刺沙包进行人工模拟增雨,利用 Li－6400xt便携式光合测定系统分析仪(USA,LI-COR)测定不同增雨条件下白刺叶片净光合速率(Pn)日动态变化、光响应曲线、CO2响应曲线以及叶绿素荧光参数,并根据 Pn 日变化曲线和响应曲线计算叶片日光合总量(∑Pn )以及各光合生理参数。【结果】1)75%和100%增雨对日均 Pn 和∑Pn 影响显著,日均 Pn 比 CK分别高32.74%和37.64%,∑Pn 比 CK 分别高32.01%和38.43%,说明增雨使白刺光合能力增强,日光合产物的积累增加。2)增雨使白刺表观量子效率( AQY)和光饱和点( LSP)升高,25%,50%,75%和100%增雨的 AQY 比 CK 分别高17.24%,31.03%,37.93%和24.14%,LSP比 CK分别高14.6%,6.0%,3.0%,26.1%,说明白刺叶片利用弱光的能力增强,对强光的利用范围增加,光能转化效率提高,有利于光合作用的高效进行。3)随着增雨量的增加,羧化效率(CE)呈现出逐渐增加的趋势,其中,100%增雨的 CE比 CK高5.73%;增雨使 CO2饱和点( CSP)升高,50%,75%和100%增雨的 CSP 显著高于 CK,分别比 CK高23.67%,28.35%和29.13%,说明白刺叶片 RuBP羧化酶和光合碳循环酶的活性增强,对高CO2浓度的利用范围增加。4)增雨使白刺叶片的原初光化学量子效率( Fv/Fm )、实际光化学量子效率(ФPSⅡ)、电子传递速率( ETR)和光化学猝灭系数( qP )提高,说明增雨有利于白刺叶片PSⅡ反应中心活性增强、开放比例提高,有利于叶片把所捕获的光能转化为生物化学能,并将更多的光能用于推动光合电子传递。【结论】白刺能够调节光合机构的功能、改变自身生理特性、增强对环境资源的利用能力来适应增雨的变化。     

种植年限对刺梨园土壤微生物数量和酶活性的影响

以种植4、9、15年的刺梨园土壤为研究对象,测定0～20、20～40 cm土层土壤微生物数量和酶活性,旨在探明种植年限对刺梨园土壤微生物数量和酶活性的影响,为刺梨种植的土壤养分管理和科学施肥等提供依据。结果表明,0～20、20～40 cm土层土壤细菌和放线菌数量、过氧化氢酶和脲酶活性、细菌与真菌以及放线菌与真菌数量比随着种植年限增加呈先增加后减少的趋势,种植年限为9年时最大,真菌数量随着种植年限的增加而增加,而酸性磷酸酶活性则随种植年限的增加呈下降的趋势;0～20 cm土层土壤微生物数量和酶活性高于20～40 cm土层。随着种植年限的增加,土壤细菌与真菌以及放线菌与真菌数量比先增加后降低,说明种植年限较长会抑制细菌和放线菌的生长而促进真菌的生长,以及降低酶活性进而使土壤质量下降,因此建议长期种植的刺梨园土壤采取施肥、更换耕作方式等管理措施增加土壤肥力。     

白刺光合生理特性对人工模拟增雨的响应

在乌兰布和沙漠东缘即内蒙古磴口县,利用Li-6400xt便携式光合测定系统分析仪测定不同增雨处理(4个增雨处理的增雨量分别是当地年降水量的25％、50％、75％和100％)条件下,典型荒漠植物白刺的光响应曲线,采用非直角双曲线模型对曲线进行拟合,计算最大净光合速率(Amax)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)以及光饱和点(LSP)等生理参数,研究白刺光合生理特性对人工模拟增雨的响应.结果表明:对照的Amax、AQY、Rd、LCP和LSP分别为13.41 μmol·m-2·s-1、0.029 mol·mol-1、0.61 μmol·m-2·s-1、20.63 μmol·m-2·s-1和481.85 μmol· m-2·s-1.增雨使白刺的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、Amax、AQY和Rd升高,使水分利用效率(WUE)降低.增雨处理在一定程度上改变白刺的光合生理特性,提高白刺的光合生产能力.对胞间CO2浓度和气孔限制值的变化分析表明:气孔因素是限制光饱和阶段光合速率的主要因素.     

代谢组学在茶树生理生化代谢研究中的应用进展

茶树是多年生常绿叶用作物,其生理代谢受外界环境因素影响显著。氨基酸、咖啡碱、茶多酚等生化成分不仅赋予茶独特的风味品质和健康特性,而且是茶树抵抗生物和非生物胁迫的重要贡献者。代谢组学技术具有高通量、高灵敏度和系统性的特点,可以全面、准确、快速地对代谢物进行鉴定和量化。代谢组学技术的深入研究为茶树代谢物的进一步开发利用提供了技术平台。综述近年来代谢组学在茶树生理代谢（光合、呼吸和碳氮代谢）和主要品质生化成分代谢（类黄酮类、生物碱、氨基酸等）研究中的应用,并对今后代谢组学在茶学领域的应用作出了展望,以期为茶树种植管理、品种开发以及茶叶品质改良提供理论参考。     

典型荒漠植物白刺叶绿素荧光特性对模拟增雨的响应

我国西北干旱区未来降水有增加趋势，研究不同增雨条件下典型荒漠植物白刺叶片叶绿素荧光变化规律能够揭示未来气候变化条件下荒漠植物对降水增加的响应与适应机制，对准确评估陆地生态系统碳收支具有重要意义。基于乌兰布和沙漠东缘白刺荒漠生态系统人工模拟增雨试验平台，除对照（自然降水）外，共设置4个增雨处理，即在自然降水的基础上分别增加多年平均降水量（145 mm）的25%、50%、75%和100%，分别测定不同增雨条件下白刺的叶绿素荧光参数。结果表明:1）增雨对白刺叶片叶绿素荧光特性有显著影响的时间主要在白刺自身生理活性强、生长速率快且对水分需求较高的生长季前期(6月)；2）增雨后，原初光化学量子效率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q_p)和非光化学猝灭系数(nPq)上升，增雨使白刺叶片对光能的吸收、利用和转化效率提高的同时，也增加了其热耗散能力；3）原初光化学量子效率、电子传递速率和非光化学猝灭系数三者对最大净光合速率变化的解释量分别为29%、26%和23%，说明PSⅡ反应中心活性增强、光能转化效率和电子传递速率提高是促进白刺光合生产能力提高以及光合产物积累增加的关键过程。总之，白刺对新的水分条件表现出较强的适应性，这种适应性主要体现在调控自身生理特性及增加光合产物积累上，研究结果对揭示全球变化背景下荒漠生态系统对降水增加的响应机制具有重要意义。     

间作对刺梨园土壤养分的影响

以贵州省龙里县刺梨(Rosa roxburghii Tratt)园间作玉米、辣椒模式为研究对象,以刺梨园自然生草为对照,分析刺梨间作园土壤养分特征,为刺梨园管理提供理论参考。结果表明:1)与刺梨园自然生草相比,间作玉米、辣椒均降低了0~20 cm土壤pH值以及土壤有机质含量、总氮含量、有效氮含量、有效磷含量,提高了土壤总磷含量、总钾含量、有效钾含量;2)间作辣椒的刺梨园土壤pH值以及土壤有机质含量、总氮含量、有效氮含量、总钾含量均高于间作玉米的,而有效钾含量低于间作玉米的。这说明在正常的田间管理条件下刺梨园自然生草对多数土壤养分的维持起到较好作用,间作玉米、辣椒施肥时建议采取有机肥为主、无机肥为辅,从而达到维持刺梨园土壤养分平衡。     

不同催芽方法对沙冬青、花棒和沙枣种子萌发的影响

通过在容器袋内以细河沙为培育基质进行育苗,研究了不同催芽方法对沙东青、花棒和沙枣种子萌发的影响。结果表明：（1）水浸2d和变温水浸分别较对照能同时极显著提高沙冬青种子的萌发率和株高,其中水浸2d处理的效果最好;（2）花棒种子的萌发率和株高因催芽方法不同而有极显著差异,大田育苗可不催芽直接播种;（3）催芽方法对沙枣幼苗平均株高有显著影响,水浸2d或7d效果较佳。     

荒漠植物白刺叶片气孔性状对模拟增雨的响应

为研究荒漠植物气孔性状对气候变化的响应以及对植物固碳能力的影响,根据内蒙古磴口多年平均降水量和植物生长规律,设计2个增雨时段(生长季前期与后期),每个时段设计2个增雨梯度(50%与100%),对天然白刺灌丛进行增雨实验,利用数码图像显微镜处理系统,研究叶片气孔大小、气孔密度及气孔导度等气孔性状对增雨的响应。结果表明:与对照相比,各增雨处理可以增加气孔长度、宽度与气孔导度,但孔密度减小,且叶片下表皮密度大于上表皮。相同增雨季节,100%处理对气孔大小、气孔密度及气孔导度的影响均高于50%处理,2个梯度间差异不显著;气孔大小与气孔导度对生长季前期增雨响应更敏感,气孔密度对不同生长季节增雨响应不明显;气孔性状之间存在一定的协调性。在未来降雨增加的条件下,荒漠植物可以通过改变气孔性状(扩大气孔)通路来提高固碳能力。     

生草栽培对刺梨园土壤养分、微生物和酶活性的影响

采用间作黑麦草、自然生草和清耕3种方式对刺梨园进行地表管理,研究了不同地表管理方式对刺梨园0~40cm土壤养分、微生物和酶活性的影响,以及三者之间的相关性。结果表明:与清耕相比,生草栽培可以调节土壤pH,增加土壤养分含量。间作黑麦草较自然生草显著提高了土壤有机质、全磷、全钾、有效氮含量(P0.05),自然生草较间作黑麦草显著增加了土壤有效钾含量(P0.05)。与清耕相比,2种生草方式均显著提高了土壤细菌、真菌、放线菌数量以及微生物总数(P0.05)。与清耕相比,生草可以显著提高土壤酶活性,并且间作黑麦草对脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性的增加作用大于自然生草。土壤微生物与有机质、全氮、全钾、有效氮含量存在极显著正相关(P0.01)或显著正相关(P0.05)。土壤酶活性与有机质、全氮、全磷、有效氮含量之间存在极显著正相关(P0.01)或显著正相关(P0.05)。土壤酶与土壤微生物数量之间极显著正相关(P0.01)或显著正相关(P0.05)。这说明2种生草栽培均可以改善刺梨园土壤肥力。     

不同催芽方法对沙冬青、花棒和沙枣种子萌发的影响

通过在容器袋内以细河沙为培育基质进行育苗,研究了不同催芽方法对沙东青、花棒和沙枣种子萌发的影响.结果表明:(1)水浸2d和变温水浸分别较对照能同时极显著提高沙冬青种子的萌发率和株高,其中水浸2d处理的效果最好;(2)花棒种子的萌发率和株高因催芽方法不同而有极显著差异,大田育苗可不催芽直接播种;(3)催芽方法对沙枣幼苗平均株高有显著影响,水浸2 d或7 d效果较佳.