水分胁迫对树木光合作用的影响研究综述

光合作用是绿色自养植物合成有机物,维持其生命的重要途径。绿色植物通过光合作用同化二氧化碳,同时释放出氧气。在地球上,绿色植物对所有生命活动起到了关键作用。这主要体现在：人和绝大多数动物的生命活动都依赖于氧气;另外绿色植物自身还是食物的第一级来源,通过食物网的传递为异养生物提供着能量。     

水分胁迫对金露梅叶片水势、光合特性和水分利用效率的影响

为解决青海高寒区绿化植物的栽培驯化问题,并为金露梅栽植的科学管理及高寒区水资源有效利用提供理论基础,以2年生金露梅幼苗为研究对象,通过盆栽方法人为控制土壤水分条件,测定不同土壤水分条件下金露梅苗木的光合生理特征,研究金露梅光合生理特性及其与土壤水分的相互关系.结果显示:1)金露梅凋萎系数为4.02％左右;2)土壤水分对金露梅叶水势及光合作用的影响具有阈值现象,净光合速率最大时土壤含水量为20.83％,水合补偿点为4.38％,水分利用效率最大时土壤含水量为13.82％;3)在砂壤土条件下,金露梅生长最适宜的土壤水分环境为8.33％ ～12.71％,此范围内既可以维持植物基本的生长所需,又可以最大程度提高水分利用效率;4)青海地区在金露梅盛花期(7月),在无降雨的情况下,每2～3周补充一次水分能维持金露梅较好生长.2～3周的持续干旱所造成的伤害在灌水后可逐渐恢复,但连续1个月无任何供水会使金露梅死亡.     

土壤水分胁迫对杜仲叶片光合及水分利用特征的影响

通过实验研究了华北石质山区4种不同土壤水分条件下3a生杜仲苗木叶片光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)、水分利用效率(WUE)等参数的光响应过程。结果表明:(1)杜仲叶片在土壤水分轻度(W1)、中度(W2)和重度(W3)胁迫条件下的光饱和点分别比对照(CK)下降12.5%、44.8%、68.5%,晴天日光合速率最大值分别比对照(CK)下降21.5%、47%、69.7%;(2)叶片蒸腾速率(Tr)呈现随光合有效辐射(PAR)增加而上升的趋势。对比CK,Tr在W1、W2和W3条件下分别下降了17%、52%和93%;(3)Gs随着PAR的增加而逐渐上升。对比CK,Gs在W1、W2和W3条件下分别下降了22.6%、67.9%、88.7%。从无水分胁迫一直到中度水分胁迫条件下,气孔限制是影响光合作用的主要原因,而土壤水分严重胁迫条件下,当PAR小于1000μmol.m-2.s-1时,气孔限制是影响光合作用的主要原因,尔后转变为非气孔限制;(4)叶片水分利用效率(WUE)对光强的适应范围比较广,W3条件下,WUE值最高。CK、W1、W2条件下,WUE相差不大,对比W3,分别下降68.6%、69.5%、67.3%。     

硅钾肥对不同水分条件下冬小麦光合作用日变化的影响

在３５％和７０％两种不同土壤相对含水量情况下,施用硅肥能减少小麦光合“午休”时的谷值,使“午休”现象不明显,而施用钾肥的冬小麦光合速率高,光合“午休”时间短。硅钾肥配施则具有二者的优点。土壤含水量为７０％的处理光合速率与气孔导度呈正相关,而含水量为３５％的处理由于水分胁迫,影响光合速率的因素除气孔外,界面及叶肉阻力也是一个重要因素。     

水分胁迫对6种苗木光合生理特性的影响

土壤控水条件下,测定了2 a生小叶杨、沙地白榆、旱榆、河南白榆、旱柳和紫穗槐等6个树种苗期叶片的气体交换参数、叶绿素相对含量和叶片水势的变化值,并对其进行了比较分析.结果表明,供测的6种苗木随水分胁迫程度的加剧叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(gs)和瞬时水分利用效率(WUE)降低的幅度并不相同.6种苗木上述5个指标的降幅排序依次为:河南白榆>小叶杨>旱柳>紫穗槐>旱榆>沙地白榆,说明了不同树种在水分胁迫条件下的光合能力及水分利用能力差别较大.6种苗木的叶绿素相对含量随水分胁迫程度的加剧变幅也不相同,河南白榆在严重的水分胁迫下叶绿素相对含量降低显著,而沙地白榆即使在极端严重的干旱胁迫下叶绿素相对含量的降幅也较小.干旱胁迫对不同树种光合机构的损伤程度有显著差异.6种苗木叶片水势的测定结果表明,河南白榆和小叶杨对干旱胁迫较敏感,最先受到干旱胁迫的伤害,而沙地白榆和旱榆具有很强的忍耐脱水的性能,对水分胁迫反应迟缓,叶片遭受干旱伤害的程度较轻.     

水分和铅交互胁迫对紫穗槐苗木光合特性和水分利用效率的影响

通过盆栽实验研究1 a生紫穗槐(Amorpha fruticosa)在不同水分处理(土壤相对含水率为40％,60％,80％,100％)及重金属铅胁迫水平(0,1 000,2 000,4 000,6 000 mg/kg)交互作用下叶绿素含量、净光合速率和水分利用效率的变化.结果表明:在水分和铅交互胁迫下,紫穗槐叶绿素含量变化无明显规律可循,铅含量＜4 000 mg/kg时,不同水分胁迫条件下紫穗槐叶绿素含量呈逐渐下降趋势,铅含量＞4 000 mg/kg时,不同水分胁迫条件下紫穗槐叶绿素含量呈逐渐上升趋势.水分和铅交互胁迫下,紫穗槐净光合速率呈下降趋势,铅含量＜2 000 mg/kg时,不同水分胁迫条件下紫穗槐净光合速率逐渐上升,铅含量＞2 000 mg/kg时,不同水分胁迫条件下紫穗槐净光合速率逐渐下降.在水分和铅交互胁迫下,紫穗槐水分利用效率呈上升趋势,土壤相对含水率为40％(重度水分胁迫)时,紫穗槐水分利用效率最大.     

施氮和干旱锻炼后复水/复旱对小麦水分利用效率的影响

以“XR4347”冬小麦品种为供试作物,在温室内开展盆栽试验。试验设置不施氮（N0）和施氮（N1, 1.5g·盆1）2个氮素水平,每个水平下设置3种水分处理模式,即全程充分灌水（CK）、干旱锻炼后复水（PW）和干旱锻炼后复旱（PD）,研究施氮和干旱锻炼后复水/复旱对冬小麦水分利用效率的影响。结果表明：干旱锻炼后复旱使植株水势降低。与CK和PW处理相比,干旱锻炼后复旱对气孔导度（gs）的降低作用大于光合速率（Pn）的下降,因此,提高了叶片和植株水平的水分利用效率。在CK和PW处理下,施氮与未施氮处理相比,叶片的Pn和gs均显著提高,而内在水分利用效率（WUEint, Pn/gs）小幅度增加。PD处理下,施氮对gs的影响大于对Pn的影响,与不施氮（N0）处理相比,施氮（N1）处理下小麦叶片Pn增加4.5%,而gs下降13.6%,因此,WUEint显著提高。干旱锻炼后复旱显著降低了施氮后植株的gs和耗水量,其WUEb和叶片δ13C在施氮后最高,进一步表明干旱锻炼后复旱条件下施氮提高植株的WUEb主要是由于气孔的调控造成的。因此,在干旱缺水地区,将干旱锻炼与施氮结合,不仅可以显著降低植株耗水量、节约灌溉用水、维持作物生长和养分吸收,还可以提高叶片和植株水平的水分利用效率。     

不同品种葡萄叶片光合特性对干旱胁迫的响应及旱后恢复过程

以设施葡萄品种“巨峰”和“夏黑”为试材,设置5个不同的干旱胁迫组：T1（干旱胁迫3d）,T2（干旱胁迫6d）,T3（干旱胁迫9d）,T4（干旱胁迫12d）和T5（干旱胁迫15d）,以正常水分处理组为CK（土壤相对含水率70%～80%）,研究干旱胁迫下葡萄叶片的光合荧光参数变化,以及不同程度干旱胁迫后水分恢复处理下的叶片恢复情况。结果表明：干旱可降低葡萄叶片的光合参数和荧光参数,且巨峰的变化幅度大于夏黑。在15d的干旱胁迫中,巨峰的光合参数下降70%～90%,夏黑下降60%～80%;葡萄叶片的荧光参数中,F0随着干旱胁迫的加剧而显著上升,而qP、Fv/Fm、ETR和ΦPSⅡ则随着干旱胁迫加剧而降低。其中巨峰叶片的ΦPSⅡ、qP和ETR在15d的干旱胁迫中分别下降40.63%、43.24%和57.71%,F0上升48.27%。夏黑叶片的ΦPSⅡ、qP和ETR在15d的干旱胁迫中分别下降26.38%、40.00%和59.69%,F0则上升50.19%。葡萄叶片的旱后恢复过程,在胁迫程度较轻时（T1-T4）,夏黑叶片的光合参数恢复能力大于巨峰,胁迫程度较重（T5）时则相反;两个葡萄品种荧光参数的恢复程度差异不显著。     

ALA对冬小麦叶片气体交换和水分利用效率的影响

以冬小麦“百农矮抗58”为材料,研究了在始穗期喷施不同浓度(10 、30、50 mg/L)的5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid, ALA)对冬小麦叶片气体交换和水分利用效率的影响。结果表明,10～50 mg/L ALA处理的叶片气孔导度高于不喷施的对照,但在开花期和乳熟期对气孔导度的促进作用大于腊熟期; 叶片净光合速率也明显高于对照。在开花期和乳熟期,ALA提高叶片的净光合速率主要是由于减少了光合的气孔限制; 而在腊熟期则主要是由于减少了光合的非气孔限制。在开花期和乳熟期,10～50 mg/L ALA处理的叶片水分利用效率与对照没有显著性差异,但在腊熟期,叶片水分利用效率较对照有显著性提高。与对照相比,10～50 mg/L ALA处理冬小麦的穗粒数、千粒重和产量显著增加,其中以30 mg/L ALA处理增产效果最大。     

开放式臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响

运用开放式臭氧浓度升高系统（O3-FACE：Ozone-free air controlled enrichment）平台,以武运粳21（粳稻）和两优培九（杂交稻）两个耐性不同的品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响,旨在为高臭氧浓度条件下水稻生产和国家粮食安全的制定提供理论依据。结果表明,臭氧胁迫未改变光合作用日变化规律,处理和对照下净光合速率和气孔导度日变化相似,均呈现单峰曲线,高峰值出现在11：00—15：00之间;胞间CO2浓度日变化趋势与气孔导度和净光合速率日变化不一致;臭氧处理55 d对净光合速率和气孔导度影响较小,随着处理时间的延长,相关指标降低幅度变大,而胞间CO2浓度没有降低,说明臭氧对水稻的影响是一个累积过程,净光合速率降低的主要因素是由非气孔限制引起的;武运粳21的净光合速率和气孔导度在臭氧处理时的降低幅度小于两优培九,这种品种间的差异表明武运粳21比两优培九对臭氧耐受性强。     

水分胁迫对树木光合作用的影响研究综述

光合作用是绿色自养植物合成有机物,维持其生命的重要途径.绿色植物通过光合作用同化二氧化碳,同时释放出氧气.在地球上,绿色植物对所有生命活动起到了关键作用.这主要体现在:人和绝大多数动物的生命活动都依赖于氧气;另外绿色植物自身还是食物的第一级来源,通过食物网的传递为异养生物提供着能量.绿色植物吸收二氧化碳,在全球生态型同...     

免耕和施肥对玉米光合速率的影响

依据在陕西安塞进行的田间试验,研究了黄土丘陵旱农区传统翻耕和免耕及化肥和有机肥对玉米光合速率和气孔导度的影响。结果表明,免耕措施下玉米的光合速率、气孔导度、水分利用效率均高于传统翻耕,气孔导度的日变化与光合速率显著相关。在黄土丘陵区实施免耕既有利于作物对有限降水的高效利用,提高作物产量,也可促进农田系统生产力可持续提高。     

水分胁迫对冬小麦光合及生物学特性的影响

利用阜康绿洲农田的田间灌水试验，研究了不同水分胁迫程度、不同水分胁迫时期对冬小麦光合，茎秆生长、地上和地下干物质累积以及籽粒产量的影响。结果表明；随着水分胁迫程度的加剧。冬小麦光合作用、株高、干物质累积、根系生长以及籽粒产量受到的抑制作用逐渐增强；灌水量为田间持水量40％的处理在成熟期时根干重要大于其它处理。是由于干旱胁迫促进了新生根的生长．从而可使根系充分吸收中下层土壤贮水。这是减少灌水次数和提高水分利用效率的一个有效途径，冬小麦灌浆期受到重度的水分胁迫，籽粒产量明显下降．而拔节期遭受轻度的水分胁迫在恢复灌水后产量反而要高于其它处理。     

开花后水分胁迫对冬小麦旗叶光合作用和保护酶活性的影响

为了解干旱对冬小麦光能利用与耗散机制的影响,研究了花后水分胁迫对冬小麦光合作用参数、叶绿素荧光参数及保护酶与光合作用相关酶活性的影响.结果表明,水分胁迫增加了旗叶可溶性糖和丙二醛含量,提高了叶片的渗透调节和抗氧化能力.中度水分胁迫下旗叶的光合速率和蒸腾速率与充分供水处理的相近,而重度胁迫处理的光合速率和蒸腾速率则降低较为明显.适度的水分胁迫可诱导叶片保护酶活性升高,从而减轻干旱伤害.适度的水分胁迫可增强PSⅡ反应中心的电子捕获效率,增强光呼吸作用,较好的保护光合机构.水分胁迫促进了冬小麦灌浆前期的蔗糖合成能力,但同时也导致灌浆中后期旗叶衰老的加剧,使得叶片的蔗糖合成能力急剧下降.水分胁迫降低了旗叶的RuBP羧化酶活性,除非受旱严重,否则RuBP羧化酶活性的降低不会限制叶片的光合作用.     

温度与水分状况对作物叶片延伸生长的影响

在实验室条件下通过对春小麦和夏玉米生长中叶片延伸速率（LER）、渗透势（Ψs)、叶水势（ΨL）的测定，研究温度与水分胁迫对春小麦和夏玉米叶片延伸生长的影响结果表明，随温度升高，作物叶片延伸速率先上升，在27℃左右达最大值而后迅速下降；且在不同土壤水势条件下叶片延伸速率随温度变化的幅度不同，随土壤水势的降低其叶片延伸速率也降低，且叶片延伸速率与土壤水势的变化呈线性关系。土壤水势、温度的变化引起膨压（ΨP)的变化，而膨压的变化又引起叶片延伸速率的变化。总趋势是随膨压的增加其叶片延伸速率也增大，且温度与土壤水势共同胁迫对玉米叶片延伸速率影响最大。     

不同水分胁迫对刺槐生理的影响

本文以二年生刺槐为供试材料,探讨水分胁迫对其生理的影响,为园林绿地中刺槐的灌溉提供理论指导。结果表明,水淹和干旱胁迫明显影响刺槐的生长。水淹11d后,qP值、ETR值、Fv’／Fm’值和净光合速率的明显下降,qN值上升,19d后植株死亡。中度干旱胁迫（土壤含水量在8％～15％之间）对植株生长有一定影响,表现为净光合速率的下降和qN值上升等;干旱胁迫（土壤含水量低于10％）严重抑制植株的生长,表现为qN值上升,而qP、ETR、Fv’／Fm’和净光合速率下降,处理19d后干旱组植株死亡。轻度干旱（土壤含水量在15％～25％之间）适宜植物生长,表现为3次测定的qP、ETR、Fv’／Fm’、FV／Fm和净光合速率都较高且稳定。土壤含水量日变化在15％～25％以内受轻度干旱胁迫是园林中刺槐的最佳灌溉方式,既不影响景观效果,同时也能节约灌溉用水。     

基于无人机图像纹理和表型参数的夏玉米水分胁迫诊断

农田水分胁迫是影响作物生长发育和产量品质的重要原因。及时准确地诊断作物水分胁迫状况,对于实现精准灌溉、提高作物抗逆性和产量等具有重要意义。为优化夏玉米水分胁迫诊断方法和提高诊断精度,该研究以夏玉米为对象,利用无人机搭载六通道多光谱传感器获取2022年夏玉米拔节期和抽雄期的遥感影像数据,且同步采集夏玉米气孔导度和表型参数数据,监督分类剔除冗余背景后使用灰度共生矩阵计算得到冠层植被指数和图像纹理信息,通过贝叶斯信息准则和全子集筛选法筛选出敏感的植被指数、图像纹理和表型参数及其组合,结合极限学习机、随机森林和反向传播神经网络3种机器学习方法构建夏玉米气孔导度预估模型,并基于最优气孔导度预估模型绘制夏玉米水分胁迫状况反演图。结果表明,多光谱图像的夏玉米冠层反射率与气孔导度呈弱负相关,植被指数和表型参数与气孔导度呈极显著正相关,不同波段的图像纹理均与气孔导度有较高的相关性,其中550 nm波段最佳。植被指数用于评估植被整体健康和水分状况,图像纹理用于捕捉作物空间分布、纹理和结构特征,表型参数用于立体反映作物生理和形态信息,它们在诊断作物水分胁迫的机理上具有互补性。基于植被指数、图像纹理和表型参数构建的反向传播神经网络模型是夏玉米水分胁迫诊断的最佳模型（决定系数为0.841,均方根误差为0.043 mol/(m²·s),平均绝对误差为0.034 mol/(m²·s) ）,并显著改善了对气孔导度较低值的低估情况。绘制的夏玉米水分胁迫状况反演图呈现出广泛的应用潜力,能够便捷准确地诊断作物水分胁迫状况,以优化灌溉策略,调整资源分配。研究结果可为夏玉米的水分胁迫诊断提供一种可行而准确的方法。     

不同时期水分胁迫对玉米生长的后效性影响

为了确定最佳的灌水模式,有必要对前期水分胁迫对玉米生育后期衰老及产量的后效性进行研究,该文通过盆栽和小区试验,得到以下结果：前期适度的胁迫后复水使玉米后期保持了较大的光合面积、维持了光合系统的活性、缓解了衰老过程中质膜的氧化作用,降低了叶绿素降解速度,使功能叶在生育后期维持了较高的光合效率,有利于干物质累积和产量的提高。说明玉米前期旱后复水后效性明显,尤以苗后期胁迫、拔节初期短历时轻旱后效性最佳。     

水分胁迫前的干旱锻炼对小麦光合生理特性的影响

为探讨水分胁迫前的干旱锻炼对小麦光合生理特性的影响,采用水培法,对小麦幼苗进行水分预胁迫、解除胁迫和再胁迫处理,研究了水分预处理对干旱条件下小麦生物量、叶绿素及光合作用的影响。结果表明,经过水分胁迫预处理后的小麦在水分胁迫下根系生长明显加快,有利于吸收利用有限的水分,水分利用效率明显高于未经过预处理的小麦,净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和叶绿素含量的下降幅度均低于未经过预处理的小麦,预处理缓解了干旱对小麦光合生理特性的影响。     

赤峰杨幼林枝条水势及生长对水分胁迫的响应

通过对赤峰杨幼林地进行控水试验,测定了不同程度干旱胁迫下赤峰杨枝条水势、幼林平均株高、地径生长量及生长状况等指标。结果表明,当土壤含水量高于15.6%时,赤峰杨枝条水势没有明显变化,低于11.03%时,枝条水势迅速下降;当土壤含水量大于(17.72±2.75)%时,赤峰杨幼树生长正常,生长量增加趋势快速明显,而当土壤含水量低于(7.12±2.75)%时,赤峰杨出现严重衰退特征,生长基本停滞,个体开始出现死亡。综合分析枝条水势、株高生长、地径生长等指标,表明有利于赤峰杨幼林快速生长,并维持林分稳定的适宜土壤水分含量为大于(17.72±2.75)%。