黄土高原本氏针茅光合特性及生产力的研究

对黄土高原本氏针茅叶片光合特性及生产力状况研究结果表明,本氏针茅前期生长较慢,5月初至7月初为快速生长期,最高株高可达92.2cm,最高日增长量达1.67cm。本氏针茅生物量季节动态呈单峰曲线,8月份达最大值(822.5g/m2),其中非光合器官占比重较大。其叶片光合、蒸腾特性受环境因子的影响而呈规律性变化,光合速率、蒸腾速率及气孔导度日进程均表现为双峰曲线,且光合午休同时受气孔和非气孔因素的限制。     

本氏针茅与柳枝稷光合生理生态特征比较研究

采用美国LI-COR公司生产的Li-6400便携式光合测定系统,选择在干旱季节里,在田间自然条件下,测定并比较研究了引种牧草柳枝稷和天然牧草本氏针茅两种禾本科植物的光合生理生态特征的日变化.结果表明,柳枝稷属于高光合、低蒸腾和高水分利用效率的植物,具有较强的气孔调节能力.柳枝稷之所以具有较高的光合速率,主要是因为它具有较强的叶肉细胞羧化能力,较低的气孔导度降低了蒸腾速率,从而提高了水分利用效率;本氏针茅属于较低光合,较高蒸腾和低水分利用效率的植物,但二者均能在黄土高原保持良好的生长.     

皇甫川流域单株本氏针茅的蒸腾模型

采用快速离体称重法,测定皇甫川流域本氏针茅每日6:00-19:00蒸腾强度的日动态;用自动气象站同步连续监测太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、风速、10 cm处土壤温度等环境因子;用LI-6400便携式光合系统同步测定本氏针茅每日6:00-19:00的叶蒸腾速率、气孔导度等因子,并用Excel 2003,Visual C++6.0和SPSS 13.0处理所测定数据.通过分析本氏针茅每1 h单株蒸腾量与环境因子以及植物特性因子之间的关系,建立了皇甫川流域单株本氏针茅瞬时蒸腾量数学模型.通过对模型评价指标进行计算及分析,认为该模型拟合优度较好,可以获得满意的数值模拟结果.在此基础上,建立了单株本氏针茅的日蒸腾量数学模型.     

农牧交错带本氏针茅坡地土壤-植物系统磷素分布特征

明确农牧交错带草坡地土壤-植物系统磷素分布特征对于草坡地生态系统磷素管理、空间分布和磷素流失预测具有重要科学意义。本研究针对黄土高原农牧交错带本氏针茅坡地,分析了草坡地土壤-植物系统磷素沿坡面的分布特征,并且从不同空间尺度研究了土壤-植物系统磷素的空间结构特征,以揭示农牧交错带草坡地土壤-植物系统磷素分布规律。结果表明,随坡位的降低,草坡地植物生物量、植物磷素含量和储量均逐渐增加,土壤全磷和速效磷含量在坡上部和坡中部相近,且均低于坡底部;这些变量的变异系数均以坡底部最小。植物磷素含量和土壤全磷的变异系数由坡顶向下依次为34.25%、 25.98%、 10.02% 和 24.05%、 15.27%、 10.85%,表明坡底部土壤-植物系统磷素分布相对均匀。各变量的最佳拟合模型在3个分析尺度上均保持一致,植物生物量和土壤速效磷的最佳拟合模型为指数模型,土壤全磷以球状模型拟合效果最佳,而植物磷素以高斯模型拟合效果最好。随分析尺度的增加,块金常数、块金效应逐渐增大。植物磷素含量在5、 10、 15 m 3个尺度上的块金常数和块金效应依次为0.010、 0.010、 0.011和7.9、 8.5、 8.9,即样点间的空间依赖性逐渐减弱,空间相关性减弱。这表明农牧交错带草坡地土壤-植物系统磷素在不同尺度上空间结构比较稳定,属中等或强空间相关性,其空间变异主要来源于结构性因素。     

干旱胁迫对冬小麦叶绿素荧光的影响

干旱胁迫使冬小麦可变荧光与最大荧光比（Fv/Fm）、可变荧光与最小荧光比（Fv/Fo）、稳态荧光（Ft）、初始荧光到最大荧光1/2点的时间（T1/2）均明显降低，表明干旱胁迫使冬小麦叶片光II(PSII)质子醌库（PQ库）容量变小，光系统II原初光能转换效率、光系统II潜在活性受到抑制，干旱胁迫直接影响了光合作用的电子传递和CO2同化过程。     

克氏针茅草原生态系统生长季碳通量变化特征

植被和大气之间CO2通量的观测有助于理解陆地生态系统的碳循环及其控制机理。以中国北方典型草原克氏针茅草原为研究对象,以涡度相关法为主要技术手段,探讨了2008年生长季内克氏针茅草原净生态系统碳交换（NEE）的变化特征。结果表明,克氏针茅草原生态系统CO2通量的日变化进程可以依据高峰出现的时间分为两种,一种具有一个吸收高峰,出现在11：00左右,另一种则具有两个吸收高峰,在正午前后出现碳释放现象。2008年克氏针茅草原生态系统最大的CO2吸收速率为-0．4mg·m^-2·s^-1。克氏针茅草原在4月和10月的NEE昼夜变化比较平缓,在5—9月日间CO2吸收量和夜间CO2排放量都开始增大,出现了明显的CO2日吸收峰值,但各月的日动态格局差异较大。2008年生长季中7—9月白天碳吸收活动最强,6—9月夜间CO2释放量较大。克氏针茅草原碳通量日累积量在2008年出现了3个明显的碳吸收峰;NEE的日最大累积吸收量和最大累积释放量分别为-2．38和1．47gC·m^-2·d^-1,并且出现在植被生长最旺盛的7、8月份。研究表明,温度和水分是影响克氏针茅草原生态系统碳通量变化的重要因子。     

温度对克氏针茅草原生态系统生长季碳通量的影响

草地生态系统碳通量的驱动机制研究是碳循环研究的重要方面。利用涡度相关技术观测了克氏针茅草原生态系统的净生态系统碳交换（NEE）、生态系统初级生产力（GEP）、生态系统呼吸（Reco）的变化,探讨了2010年生长季内温度对该系统NEE、GEP和Reco的影响。结果表明,2010年生长季内,克氏针茅草原日尺度上NEE和GEP只出现了1个明显的吸收峰,Reco则呈现倒＂U＂型变化规律。克氏针茅草原空气温度与NEE、GEP和Reco呈极显著相关关系,气温日较差对该系统碳通量的影响程度较小;土壤温度与NEE、GEP和Reco之间也呈极显著相关关系,土壤温度的增加会同时提高克氏针茅草原生态系统的固碳能力、初级生产力及呼吸作用。空气温度和土壤温度都是影响克氏针茅草原生态系统碳收支的重要驱动因子。     

空间环境对小麦叶绿素荧光及光合特性的影响

以小麦品种西农1043、陕253为材料,经空间诱变处理后将种子在地面种植,测定小麦功能叶片的叶绿素荧光参数和光合特性的变化。研究表明:空间诱变处理后,2个供试材料的PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、光化学猝灭系数(qP)均比对照低,同时处理的净光合速率也低于对照,非光化学猝灭(qN)较对照有所升高。表明小麦种子经过空间诱变处理后,光合系统的发育受到一定程度的影响,光合电子传递、光合原初反映过程受到抑制,光合作用能力下降,植株形态受到影响,千粒重有所下降。     

土壤温度和水分对克氏针茅草原生态系统碳通量的影响初探

草地和大气间碳通量的观测有助于理解草原生态系统的碳循环及其控制机理。利用涡度相关技术观测了克氏针茅草原生态系统与大气之间的净生态系统碳交换（NEE）、生态系统初级生产力（GEP）、生态系统呼吸（Rec）o的变化,探讨了2008年生长季内土壤温度和水分对克氏针茅草原生态系统NEE、GEP和Reco的影响。结果表明,2008年生长季内,克氏针茅草原日尺度上NEE和GEP都出现了3个峰,二者之间有极显著的相关性,Reco则呈现倒＂U＂型变化规律。克氏针茅草原土壤温度与NEE、GEP呈二次曲线的关系,而与Reco呈指数关系,土壤水分的增加会提高克氏针茅草原生态系统的固碳能力、初级生产力及呼吸作用。土壤温度和水分是影响克氏针茅草原生态系统碳收支的重要因子。     

镁肥对葡萄光合速率和叶绿素荧光特性的影响

探讨大田条件下,施镁对缺镁葡萄叶片光合速率和叶绿素荧光特性的影响,为葡萄科学施肥提供理论依据。采用裂区试验,主区设4个土施硫酸镁梯度,为0、112.5、150、187.5 kg/hm~2,副区设3个叶面喷施硫酸镁浓度,分别是0%、0.2%、0.4%。土施和叶面喷施镁肥能够显著提高叶片镁含量,土施150 kg/hm~2同时叶面喷施0.4%硫酸镁肥后,叶片叶绿素含量、净光合速率、实际光量子产量、表观光合电子传递速率、原初光化学效率、光化学淬灭、非光化学淬灭维持在较高水平,初始荧光最低。缺镁土壤适量施镁(如土施150 kg/hm~2同时叶面喷施0.4%硫酸镁肥)能够显著增加叶片中镁和叶绿素含量,提高净光合速率,增加PSⅡ天线色素的非光化学能力耗散,缓解光系统受损程度,同时保持PSⅡ原处光能转换效率和潜在活性,但施镁量过大,气孔导度降低,净光合速率下降。     

铁肥虹吸输液对缺铁失绿苹果叶片光合生理指标和荧光参数的影响

为了进一步探索矫正苹果缺铁失绿症途径,采用铁肥虹吸输液方法,研究了铁肥虹吸输液对缺铁黄化叶片复绿,叶片解剖结构、 色素含量、 光合生理指标和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,虹吸输液处理的复绿苹果叶片单个细胞叶绿体数目比对照增加了3.6个,淀粉粒有所减少;叶绿体内基粒结构更清晰、 垛叠增多;线粒体内嵴数量增多、 清晰度提高;叶绿体和线粒体的被膜结构得到修复。虹吸输铁后失绿程度由2.00级恢复到0.49级;铁肥虹吸输液显著提高了叶片的光合速率、 气孔导度,降低了细胞间隙的CO2浓度。输铁处理其PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）均为最高。缺铁失绿苹果叶片叶绿素a、 叶绿素b含量分别比未输液对照增加2.97倍和3.18 倍。说明采取铁肥虹吸输液的方法能够矫正苹果缺铁失绿症。     

利用叶绿素荧光动力学参数识别苗期番茄干旱胁迫状态

为实现作物干旱胁迫状态无损识别,该研究提出了基于叶绿素荧光动力学参数的苗期番茄干旱胁迫状态识别方法.首先利用叶绿素荧光成像系统采集不同干旱胁迫程度的植株冠层叶绿素荧光图像,并将顶层叶片图像像素均值作为该植株的叶绿素荧光参数值;然后,采用连续投影法(Successive Projections Algorithm,SPA...     

Effect of rain shelters and drought on leaf water status and photosynthetic parameters in tomato

The present study explored the effect of rain shelter and drought on photosynthetic activity and changes in leaf water status. Tomatoes were grown in the trial plot located at Hohai University, China, in 2011 and 2012, and allotted to five treatments [80% field capacity under open field (T1, control) and rain shelter (T2), 70%, 60%, and 50% of T2 (T3, T4, and T5)]. The lowest sap flow rate and relative water content and the highest values for specific leaf area were obtained from plants in T5. T2 decreased the average net photosynthetic rate (P_N) by 5.35% compared to the control, although there was no reduction in intercellular CO₂ concentration and stomatal conductance. The average reduction of transpiration rate registered under rain shelters was only around 10.2% in both the years. The P_N, maximum quantum yield of PSII photochemistry (Fv/Fm) and activity of the water-splitting complex on the donor side of the PSII (Fv/Fo) decreased with irrigation volume. Quenching analyses showed the development of a lower photochemical quenching (qP) in plants under rain shelters, accompanied by the development of a higher nonphotochemical quenching (qN). Drought-stressed tomato exhibited a decrease in qP parallel to an increase in qN.     

基于日光诱导叶绿素荧光的柑橘黄龙病原位诊断

柑橘黄龙病（Huanglongbing, HLB）是柑橘生产中的毁灭性病害,柑橘植株遭到黄龙病菌侵染后光合能力发生变化而后表现出相应的黄化症状。及早实现HLB的原位快速诊断是防控HLB的重要手段。为探究黄龙病菌侵染柑橘叶片的光合响应机制并实现HLB的原位诊断,该研究分析了健康（Healthy）、未显症HLB（asymptomatic HLB, aHLB）、显症HLB（symptomatic HLB, sHLB）以及黄斑病（Macular,症状与黄龙病相似）柑橘叶片的光合参数与光合色素含量差异。利用光谱技术与日光诱导叶绿素荧光（Sun-induced Chlorophyll Fluorescence, SIF）技术分析了4种类型柑橘叶片的反射率光谱与SIF光谱差异。采用竞争自适应重加权采样（Competitive Adaptive Reweighted Sampling, CARS）算法结合反射率光谱筛选出特征波段,采用SIF光谱的峰值位置（687和741 nm）构建了上行（Upward, Up）和下行（Downward, Dw）SIF产量指数（Up687, Up741, Dw687, Dw741, Up687/741, Dw687/741）。进一步分别利用特征波段的反射率和SIF产量指数,结合K最邻近（K-nearest Neighbor, KNN）分类算法构建了柑橘黄龙病的诊断模型。结果表明,黄龙病菌的侵染使柑橘叶片的光合作用明显减弱,在未显症时期已经表现出来,证明了SIF技术在诊断早期HLB的优势。基于特征波段反射率的KNN模型对未显症HLB和显症HLB的诊断精度为72.7%和75.6%,健康叶片和黄斑病叶片分别为82.2%和64.1%,而基于687和741 nm波长处的上行比值SIF产量指数Up687/741构建的KNN模型对未显症HLB和显症HLB的诊断精度为84.8%和91.1%,健康和黄斑病叶片分别为88.9%和82.1%,均优于反射率光谱模型。结果证明了SIF技术用于诊断柑橘HLB的潜力,为实现柑橘HLB的田间原位、快速、早期诊断提供了可能。     

高温胁迫对大白菜叶绿素荧光特性的影响

在光照培养箱中,耐热性不同的大白菜幼苗在18℃/22℃、29℃/36℃和29℃/40℃(夜/昼)下分别处理8d,研究大白菜幼苗叶片的叶绿素荧光特性。结果表明,在高温胁迫处理下,不同程度的提高了大白菜幼苗叶片的Fo(初始荧光)和qN(非光化学猝灭系数),使Fm(最大荧光)、Fv/Fo(PSⅡ的潜在活性)、Fv/Fm(最大光化学量子产量)、qP(光化学猝灭系数)、ETR(表观光合电子传递速率)、Yield(PSⅡ实际光化学量子产量)和ΦPSⅡ(实际光化学效率)总体上呈现先下降、后又上升的趋势,相同温度不同品种间的变化相似,其中耐热品种热抗7号与对照相比表现稳定,在高温下表现出的耐热性较强。     

干旱胁迫下硅对番茄叶片光合荧光特性的影响

【目的】研究干旱胁迫下不同硅水平对水培番茄(Lycopersicon esculentum)叶片气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响,为番茄生产合理增施硅肥提供理论依据。【方法】以“金棚1号”番茄为试验材料,采用Hoagland营养液进行了水培试验。聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱条件进行预处理,筛选出适于本研究的PEG-6000干旱胁迫水平为1%; 之后以Na2SiO3·9H2O为硅源,以不添加PEG-6000和Na2SiO3·9H2O的Hoagland营养液为CK0,研究了1% PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,Hoagland营养液中分别添加Na2SiO3·9H2O 0(CK)、 0.6(T1)、 1.2(T2)、 1.8(T3)mmol/L,对番茄幼苗叶片色素含量、 水分状况、 气体交换参数及叶绿素荧光参数的影响。【结果】随干旱胁迫时间延长,不同硅水平处理的番茄叶片相对含水量(RWC)、 光合色素含量、 净光合速率(Pn)、 气孔导度(Gs)、 最大光化学效率(Fv/Fm)、 实际光化学效率(ΦPSⅡ)、 光化学淬灭系数(qP)等均持续下降,非光化学淬灭系数(NPQ)逐渐上升,气孔限制值(Ls)先升高后降低,细胞间隙二氧化碳浓度(Ci)先降低后升高,但不同硅水平处理番茄叶片相关参数降低或升高的幅度存在显著差异。在处理第12 d时,0.6、 1.2 mmol/L硅水平处理的番茄叶片RWC较不施硅对照(CK)分别提高18.03%、 30.25%,叶绿素含量分别增加64.56%、 88.24%,Pn分别增加48.78%、 131.71%,ΦPSⅡ分别增加31.68%、 62.70%,qP分别增加18.92%、 40.54%,NPQ则分别降低9.54%、 13.35%。但1.8 mmol/L的硅水平处理12 d时相关参数除NPQ外,均较对照(CK)显著降低,如叶片RWC、 叶绿素含量、 Pn、 ΦPSⅡ和qP分别降低了17.53%、 21.79%、 21.95%、 10.16% 和5.41%。【结论】 1% PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,Hoagland营养液添加1.2 mmol/L Na2SiO3·9H2O显著改善了番茄叶片的水分状况,降低了光合色素的降解,提高了叶片色素光化学效率,减轻了光抑制程度,有利于维持较高的光合速率。     

施氮量对花铃期短期渍水棉花叶片气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响

试验于20052~006在南京农业大学卫岗试验站进行,采用盆栽方法,设置正常灌水(土壤相对含水量为75%±5%)和棉花花铃期短期渍水处理(将正常灌水的棉花增加灌水至盆内有可见明水,持续8 d,然后用导管排出表面水层,使盆内土壤相对含水量逐渐恢复到75%±5%),每个水分处理设置3个施氮水平(N 0、3.73、7.46 g/pot,分别相当于大田N 02、40、480 kg/hm2),研究施氮量对棉花叶片气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,与正常灌水处理相比,渍水棉花的叶绿素(Chl)含量、类胡萝卜素(Car)含量和Chl/Car比值显著降低。渍水降低了棉花净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),降低幅度随施氮水平的提高而增大;渍水结束时,渍水棉花的Pn和Gs均随施氮水平的提高而降低。渍水提高了棉花叶片叶绿素初始荧光(Fo)和非光化学猝灭系数(qN),降低了最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ(PSⅡ)量子产量(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP),Fo和qN的升高幅度与Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP的降低幅度均随施氮水平的提高而增大。花铃期短期渍水显著降低了棉花生物量和籽棉产量,适量施氮(N 240kg/hm2)可提高渍水棉花的生物量和籽棉产量。