高丹草水分利用效率与叶片生理特性的关系

在不同土壤供水条件下,研究了高丹草水分利用效率（WUE）与叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、叶温（T_l）、叶片相对含水量（RWC）的关系。结果表明,WUE随RWC、P_n呈二次曲线变化,P_n在27 µmol CO₂ m^-2 s^-1时,WUE值最大 (8.7 µmol CO₂ mmol^-1 H₂O);Tr在3.5~4 mmol H₂O m^-2 s^-1时WUE达最大值(8.4 µmol CO₂ mmol^-1 H₂O);Pn与Tr的非线性关系可以用抛物线方程表述,其中P_n最高时的Tr为临界值,超出该值即为奢侈蒸腾。G_s在0.4 molH₂O m^-2 s^-1时,WUE达到峰值8.39 µmol CO₂ mmol^-1 H₂O。实施提高气孔阻力并抑制蒸腾的措施,既节约水分,又促进光合作用,增加产量。P_n和T_r随温度的增加而增加,在35~36℃时P_n达最高值,表明在一定温度范围内,温度升高对提高WUE有利。WUE随RWC的升高而上升,RWC在84%~86%时WUE最大。适量增施氮肥,可提高Pn和Gs,进而提高WUE。     

丽格海棠叶片光合特性及其与生长环境研究

运用LI-6400便携式光合作用测定系统,研究了温室栽培条件下丽格海棠的光合特性。结果表明：叶片净光合速率的日变化呈双峰型,有明显的“光合午休”现象。丽格海棠的光饱和点约为327μmol·m^-2·s^-1,光补偿点约为28.3μmol·m^-2·s^-1;CO₂饱和点约为1200μl·L^-1,补偿点约为60~70μl·L^-1,对高温(>25℃)的反应敏感。     

半夏的光合特性

用LI-6400型便携式光合作用测定系统对半夏的光合特性进行研究。结果表明半夏是喜阴植物, 光补偿点为19.19 μmol photons·m^-2·s^-1。半夏的初始表观量子效率高, 因此对光的利用率高。光合作用受叶片内部气孔调节和外部空气相对湿度、光照强度等因子影响, 半夏净光合速率的日变化呈双峰曲线。相关性分析表明,光照强度和蒸腾速率是影响半夏净光合速率的主要因子。因此,在栽培时,可采取与其他作物间作的方式, 对其遮荫, 缓解午休现象, 提高光合作用日同化量。对来自不同地区的16个居群的净光合速率进行测定,用SPSS软件对测定结果进行统计分析,结果表明,不同居群间的净光合速率差异显著,以来自四川崇州的PT3居群的净光合速率最大,为22.4 μmol CO₂·m^-2·s^-1;有14个居群内部个体的净光合速率差异不显著, 有两个居群（PT7和PT15）内部个体的净光合速率差异极显著。     

水稻株高性状对大气CO2浓度升高的响应

以粳稻品种Asominori与籼稻品种IR24的杂交组合所衍生的染色体片段置换系（CSSLs）为材料,田间试验分别在FACE（CO₂浓度约570 µmol mol^-1）和对照（CO₂浓度约370 µmol mol^-1）下,对水稻株高性状的数量性状位点（QTL）进行了分析。结果表明,Asominori和IR24的株高、穗长、上位第一节间长和上位第二节间长在FACE和对照下的差异达显著水平;供试株系的4个株高性状对CO₂浓度升高都呈正负两种响应,其变化最大的株系为AI7和AI44（株高分别增加14.2 cm和降低4.54 cm）,AI9和AI12（穗长分别增加3.56 cm和降低2.39 cm）,AI39和AI27（上位第一节间长分别增加15.74 cm和降低1.49 cm）,AI32和AI53（上位第二节间长分别增加8.09 cm和降低3.00 cm）;FACE和对照下分别检测出14和15个QTL,分布在除第2、7、9和第10号染色体外的各染色体上,其中5个（qPH6^-4、qPH8^-4、qPL8^-4、qPL12^-4和qLFN6^-4）在FACE和对照条件下同时检测到,分布在第6、8和第12染色体上,而其余的只在FACE或对照下检测到。这29个QTLs中,3个（qPH6^-4QE、qPH8^-4QE和qLSN5^-4QE）具显著的基因型与环境互作。在不同的CO₂环境下,测试性状发生不同程度的表型变异。结果推论,对CO₂浓度增加敏感的QTL位点,可能受到CO₂浓度增加的诱导,可见控制水稻株高性状的QTL与CO₂增加的环境发生了互作效应。     

青稞的光合特性及光破坏防御机制

通过气体交换、荧光猝灭动力学以及反射光谱等技术研究了两个青稞(Hordeum vulgare L.)品种的光合特性及激发能分配。结果表明, 青稞的光饱和点1 000 μmol m^-2 s^-1左右。在0~500 mmol m^-2 s^-1的光强范围里, 青稞叶片的光呼吸(Pr)随着光强升高而增加; 光强超过500 mmol m^-2 s^-1以后, 光呼吸变化不明显。光呼吸占总光合的比例(P_r/P_m)随光强增强下降。随着光强增强, 光系统II开放反应中心转化效率(F_v′/F_m′), 光系统II实际光化学量子效率(Φ_PSII), 光化学猝灭系数(qP)不断降低而青稞叶片的非光化学猝灭(NPQ)持续升高, 说明越来越多的光能以热的形式耗散掉。光谱分析表明△PRI随着青稞叶片暴露于光下的时间迅速增大。因此, 光呼吸不是青稞主要的光破坏防御机制, 依赖叶黄素循环的热耗散可能是田间青稞耗散过剩光能的主要途径。     

模拟光条件下4个四川桤木品系 光合特性的研究

为了研究四川桤木不同品系对光的响应,为其引种和扩大栽培提供理论依据,对模拟光条件下H1、H12、J5、J10品系光合特性进行了研究,结果表明：（1）4个桤木品系具有较低的LCP（介于3.16~50.61μmol/-2·s^-1>之间）和较高的LSP（＞800μmol/-2·S^-1>）,其LCP、LSP的大小排序均为J10＞H12＞J5＞H1;4个品系能适应多种光照环境。H12、J10强光利用效率高,其生长速度高于H1、J5品系,H1、J5品系利用弱光能力较强;（2）表观量子效率为0.0303~0.0495mol/mol,与自然条件下一般植物的表观量子效率（0.03~0.05mol/mol）基本一致;（3）影响其净光合速率（Pn）主要生理生态因子是气孔导度、胞间CO2浓度和光照强度等,J5、J10品系Pn还受到CO₂R较大的影响;而Tleaf、Vpdl对H1、H12品系的Pn影响比较明显。     

开放式空气CO2浓度升高对冬小麦生长和N吸收的影响

利用FACE(free-air carbon dioxide enrichment)技术平台,设常CO₂（ambient CO₂）和高CO₂（elevated CO₂,ambient+200 μmol·mol^-1）2个水平和常N（NN,250 kg N·hm^-2）和低N（LN,150 kg N·hm^-2）2个水平,研究CO₂浓度升高对冬小麦（Triticum aestivum L.）整个生长生物量和氮（N）吸收的影响。结果表明,CO₂浓度升高使冬小麦各部分的生物量平均增加28.3%-44.5%,拔节期增幅最大,达36.8%-91.2%,而且NN处理的生物量增幅比LN处理低。CO₂浓度升高不同程度地降低了小麦的N含量,但是增加了N的吸收,在拔节期LN处理下分别增加20.8%-29.2%,CO₂浓度升高使小麦在拔节期NN处理的N相对吸收速率增加44.1%。说明在大气CO₂浓度升高条件下,小麦会通过生物量的增加固定更多的C,增加对N养分的需求,应着重考虑提高小麦拔节期间的施氮肥水平。     

FACE对武香粳14根系活性影响的研究

利用我国惟一的农田开放式空气CO₂浓度增高(Free-air CO₂ enrichment-FACE)研究平台,研究大气CO₂浓度比对照（现大气CO₂浓度）高200 μmol·mol^-1的FACE处理对水稻品种武香粳14根系活性的影响。结果表明：(1)FACE处理使水稻单位干重根系的总吸收面积、活跃吸收面积的最大值比对照提早10 d左右,移栽后18 d及其以后不同生育时期的单位干重根系的总吸收面积、活跃吸收面积、α-萘胺氧化量等根系活性指标均显著或极显著低于对照,但FACE处理对每穴根系活性的影响相对较小;(2)移栽后28 d及其以后不同生育时期每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积、根干重与单位干重根系的活性关系密切,根量越大单位干重根系的活性越低;(3)不同生育时期的植株含氮率与单位干重根系的活性多呈正相关,植株碳氮比与单位干重根系的活性多呈负相关。笔者认为,FACE处理水稻生育前期根系生长量大、植株含氮率低、碳氮比高等可能是造成其单位干重根系活性显著低于对照的重要原因。     

FACE对武香粳14根系生长动态的影响

2002－2003年利用我国惟一的农田开放式空气CO₂浓度增高(FACE)研究平台,研究大气CO₂浓度比对照高200 μmol·mol^-1的FACE处理对早熟晚粳稻品种武香粳14根系生长动态的影响。结果表明,(1)FACE处理水稻分蘖期、拔节期、抽穗期每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积以及根干重均极显著大于对照;(2)FACE处理使水稻有效分蘖期间和无效分蘖期间发生的不定根粗度均显著大于对照,使拔节长穗期间发生的不定根粗度明显变细,因而使抽穗期每条不定根的平均粗度与对照无显著差异;（3）FACE处理水稻抽穗期每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积和干重均极显著大于对照主要是由于FACE处理使水稻有效分蘖期间和无效分蘖期间这些根系性状的大幅度增加,而FACE处理对水稻拔节长穗期间这些根系性状的影响较小。     

不同栽培模式早稻-再生稻的能量积累与热值分析

以杂交水稻新组合Ⅱ优航1号为材料探讨了超高产栽培和常规栽培模式下早稻-再生稻的干物质积累以及热值和能量固定特征。结果表明,超高产模式头季稻完熟期干物质积累量为2 220.04 g m^-2,是常规模式的1.26倍,再生稻为1 697.62 g m^-2,是常规模式的1.29倍。超高产模式下的热值,叶为14 848.7~18 494.9 J g^-1,籽粒为15 810.3~17 438.0 J g^-1,鞘为14 029.1~17 039.6 J g^-1,茎为14 405.4~17 576.5 J g^-1,叶和籽粒的热值显著高于茎、鞘,各器官及稻株的热值在不同栽培模式间无显著差异。在完熟期,超高产模式头季稻、再生稻的能量积累量分别为35.71 MJ m^-2和26.24 MJ m^-2,依次比常规模式高出27.4%和29.6%;籽粒能量分配比例头季稻为52.7%,比常规模式高1.2%,再生稻均为51.5%,不同栽培模式间无显著差异。灌浆过程中,超高产模式头季稻叶、茎、鞘的总能量表观转化率为39.7%,显著高于常规模式(23.1%),再生稻的叶、茎、鞘的总能量表观转化率为16.9%,也高于常规模式(14.7%),超高产模式下水稻群体能流更顺畅。同时,超高产模式头季稻黄熟过程根系的能量输出为7.9%,远低于常规模式(78.2%),保证头季稻灌浆和再生稻萌发的顺利进行;超高产模式再生稻籽粒贮能表观上25.9%来自稻桩的再转运,对后期光合的依赖比较小,保证了再生稻的稳产和高产。     

不同小麦雄性不育类型光合、生理参数日变化的研究

利用2套同核异质的K、T、V、CHA型不育系及其保持系，对其不同生育时期净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（Tr）、水分利用率（WUE）、光量子通量密度（PFD）和细胞间隙CO₂浓度（C_i）、气孔限制值（L_s）等光合、生理参数的日变化及其差异进行比较研究，探讨不同小麦雄性不育类型的胞质效应。结果表明，供试材料净光合速率的日变化均呈双峰曲线，有明显的光合“午休”现象，P_n与G_s、C_i的相关系数分别为0.8187、0.8136，呈显著正相关（r_0.05=0.8110），与L_s的相关系数为－0.8496，呈显著负相关（r_0.05=0.8110），P_n的午间下降伴随着G_s、Ci的下降和L_s的升高，表明其主要受气孔因素限制；与保持系的Pn值相比，CHA型和K、T、V型不育系分别降低0.88、2.76、3.30和2.04 μmol CO₂ m^-2 s^-1，产生不同程度的负效应，尤以T型和K型最明显。在水分利用率上，K、T、V型不育系较保持系降低0.94~1.54 μmol CO₂ mmol^-1 H₂O，负效应显著；CHA型不育系较保持系低0.36 μmol CO₂ mmol^-1 H₂O，差异不显著，说明CHA对旗叶水分利用率无明显的不良影响。Pn值因母本基因型的不同而异，冀5418及相应不育系的Pn值较太911289的高，差异达显著或极显著水平。因此，选择优势效应大的保持系回交，有利于降低不育胞质对小麦光合功能的负效应。     

红花蕾期不同叶位叶的光合特性及与产量的相关性

测定了3个红花品种（系）不同叶位叶在蕾期的光合作用特性，并对来自7个国家的16个红花品种（系）在该时期上位叶的光合速率与产量及农艺性状间相关性进行了分析。结果表明, 各叶位间最大光合速率(P_nmax)、光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）、暗呼吸速率(Rd)以及表观量子效率(AQY)均为上位叶>中位叶>下位叶。光响应曲线显示，除PI 401470和川红1号的上位叶外，其余叶片在高光强下光合速率明显下降，并且在低光强下，各叶位叶片的光合速率差异较小，当光量子通量密度(PFD )超过400 µmol m^-2s^-1时，上位叶的光合速率明显高于中、下位叶。光合作用日进程中，不同品种（系）及叶位间表现出不同的峰型，且到达峰值和低谷的时间和大小也不相同。蕾期上位叶光合速率与红花单株花产量、百粒重和顶果球直径呈显著或极显著相关，高光效育种是红花增产的一个有效途径。     

人参不同生育期叶片光合作用变化的研究

田间栽培和植物生长室培养试验结果表明,净光合速率（P_n）在尚未形成生殖器官的一年生人参叶片完全展开后即达最大值,此后缓慢下降;2~6年生人参叶片完全展开后达第1个高峰,开花期略有下降,绿果期出现第2高峰,此后持续下降。去掉花蕾的人参植株叶片在对照植株的绿果期没有出现第2高峰,但在红果期和黄叶期净光合速率下降缓慢。弱光（10%透光荫棚）和适宜光（30%透光荫棚）下人参叶片绿果期后P_n下降缓慢,强光（50%透光荫棚）下下降较快,过早出现变黄早衰。强光和高温可使植株生育期缩短、叶片早衰、Pn快速下降,而弱光和低温使植株生育期延长,P_n下降时间推迟。叶片表观量子效率(AQY)、气孔导度(G_s)和蒸腾作用(T_r)自展叶期至绿果期变化不大,红果期和黄叶期持续下降。胞间CO₂浓度(C_i)在展叶期至绿果期较低,红果期和黄叶期持续增加,说明生育后期P_n下降是由非气孔限制因子引起。叶片P_n与比叶重呈负相关,推测叶片光合产物的积累和消耗与P_n的生育期变化有关。绿果期C_i最低,同时水分利用效率(WUE)较高,是人参叶片光合作用对水分需求的关键时期。     

水稻种质资源单叶光合速率研究

对117份水稻种质资源不同生育期的测定表明,始穗期至齐穗期光合速率比较稳定,可代表某品种的光合速率用于品种间比较;水稻品种间光合速率存在极显著差异。聚类结果将水稻品种划分为光合速率极高、高、中高、中低和低5个类群。净光合速率接近或大于25 µmol·m^-2·s^-1的高光合速率资源共有14份,占测试材料的11.97%。其中籼稻有矮南早、特青、复粒稻、矮50、Ketan Bajong等,粳稻有龙稻、农垦46和道光沙,光身稻有Rico-1。并对光合速率与农艺性状的关系进行了研究,结果显示高光合速率的资源具有株型松散适度,叶色绿或深绿,以及剑叶中等直立或近直立等特点。     

宝兴鼠尾草的光合特性研究

自然条件下利用Li-6400型便携式光合仪,测定宝兴鼠尾草（Salvia paohsingensis）叶片的光响应及光合日变化进程。结果表明：宝兴鼠尾草的最大净光合速率为27.30μmol?m-2?s-1,暗呼吸速率为-2.24μmol?m-2?s-1,光补偿点为40.09μmol?m-2?s-1,光饱和点为1600μmol?m-2?s-1,表观量子效率为0.0512,具较高量子产额,能够充分利用弱光并具有较强的耐荫性。宝兴鼠尾草的净光合速率日变化具有明显的“午休”现象,这是气孔限制因素作用的结果。相关性分析表明,空气相对湿度和胞间CO2浓度是影响宝兴鼠尾草净光合速率的主要因子。因此,在栽培时,可采取雾灌或与其他高竿作物间作的方式,以缓解午休现象,提高光合作用效率。     

基于红外热图像的棉花冠层水分胁迫指数与光合特性的关系

 利用Fluke红外热像仪获取两个棉花品种4水平水分处理5个关键生育时期冠层的红外热图像;并在红外热图像测试的样本区内,分别测试棉花叶片净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）和叶面积指数（LAI）。应用图像处理技术,提取棉花冠层受光叶片温度,并将人工参考湿表面（WARS）的温度运用到Jones定义的作物水分胁迫指数CWSI的经验公式中,计算CWSI;分析棉花冠层CWSI和光合参数的生育期变化,表明棉花冠层CWSI升高,P_n、G_s和LAI相应降低;不同水分处理条件下,生育期CWSI平均值分别与Pn、Gs和LAI平均值呈极显著的负相关关系（r_CWSI-Pn=-0.9182^**,r_CWSI-Gs=-0.8819^**,r_CWSI-LAI=-0.8661^**,n=16）,CWSI与Pn、Gs和LAI可同步反映棉花冠层水分胁迫的状况。研究结果表明,先进的红外热图像技术,提供了一种获得作物冠层表面温度的高分辨率空间信息的手段,能够消除背景干扰因素的影响,更精确的计算棉花冠层CWSI,可快速、有效、准确地监测棉花冠层的水分状况。