高寒草甸植物水分利用效率研究进展

回顾了光照、温度、土壤水分和CO2浓度对高寒草甸植物水分利用效率的影响等方面的研究进展.由于高寒地区太阳辐射强,高寒草甸植物光合作用时间长,光饱和点高,植物光合作用明显表现出对低温的适应性;而适度地提高温度,植物水分利用效率增大;水分胁迫对光合作用的影响可以分为气孔限制和非气孔限制,同时水分胁迫对不同植物水分利用效率的影响不同;高寒草甸植物比低海拔地区植物利用CO2更有效,提高CO2浓度,植物水分利用效率增大.高寒草甸植物水分利用效率研究对于合理构建和恢复高寒草甸生态系统具有重要意义.     

外源水杨酸对水分胁迫下扁蓿豆光合作用及饲草产量和品质的影响

以扁蓿豆(Melilotoides ruthenica)为材料,采用盆栽控水试验,在正常供水(80％田间持水量(FC))、轻度(60％FC)、中度(40％FC)和重度(20％FC)水分胁迫下设置不同的水杨酸浓度(0,0.02,0.1,0.5,2.5 mmol,L-1)处理,于初花期对其光合作用、生长特性及干物质产量和饲草品质进行测定,以探讨外源水杨酸对水分胁迫下初花期扁蓿豆的影响.结果表明:干旱降低了扁蓿豆的光合能力、生长特性和饲草产量品质.正常供水下,水杨酸对各指标均无显著影响；轻度水分胁迫下,0.1 mmol,L-1水杨酸显著提高叶片光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)(P＜0.05),同时显著提高株高和粗脂肪(EE)含量,显著降低气孔限制值(Ls)和中性洗涤纤维(NDF)含量(P＜0.05)；中度水分胁迫下,0.5 mmol· L-1水杨酸显著提高气孔导度(Gs)、Ci、茎粗、一级分枝数、干物质产量、粗灰分(CA)含量以及干物质体外消化率(IVDMD) (P＜0.05),显著降低L,(P＜0.05)；重度水分胁迫下,0.5 mmol,L-1水杨酸显著提高扁蓿豆Pn、水分利用效率(WUE)、株高、干物质产量和IVDMD(P＜0.05),同时NDF含量显著降低(P＜0.05).可见,适宜浓度的水杨酸可以改善水分胁迫下初花期扁蓿豆光合作用,提高其干物质产量和饲草品质.     

不同水分利用效率的高羊茅水分和光合特性研究

选用高羊茅不同水分利用效率的遗传材料,利用盆栽试验对其水分和光合特性进行了研究,旨在揭示其水分利用效率差异的原因。结果表明,高水分利用效率品系有较好的水分关系且抗旱,其气孔导度较低,水分利用效率高。高、低水分利用效率品系的净光合速率无差异。造成以Ａ／Ｅ或Ａ／ＧＣＯ２表示的水分利用效率差异的根本原因在于叶肉细胞光合活性的差别。比叶片重、以面积表示的叶绿素含量和细胞内ＣＯ２浓度均可作为衡量水分利用效率     

美国红栌光合作用季节性变化的研究

以北京市农科院营养资源研究所引进成功的两种美国红栌及其当地的普通黄栌为材料,研究了两种美国红栌光合作用及其蒸腾作用季节性变化.并以普通黄栌为对照,在不同季节测定了它们的光合速率、蒸腾速率、水分利用效率.结果表明,三种黄栌的生理指标都有季节性的变化,在自然条件下,供试树种的光合速率季节变化、蒸腾速率季节变化及水分利用效率的季节变化均呈单峰曲线.光合速率在6～7月为最高,蒸腾速率在8月份达到最大值,水分利用效率5月份达到最大值.美国红栌的光合速率、水分利用效率在各季节都大于普通黄栌;而蒸腾速率在干旱季节低于普通黄栌,说明两种美国红栌的抗旱性大于普通黄栌,在秋季,美国红栌叶片对低温的敏感性低于普通黄栌,保持叶片完整时期长于普通黄栌,观赏时间除增加了春夏两季外,秋季也比普通黄栌延长5～7天.观赏效果也优于普通黄栌.     

土壤水分对大叶黄杨生长量与光合作用的影响

用盆栽试验研究大叶黄杨(Euonymus japonicus)在4个土壤水分梯度下的生长量、叶片脱落与形态变化以及光合作用。结果表明,胁迫过程中,中度胁迫与重度胁迫较对照极显著降低了(P0.01)大叶黄杨生长量,并使叶片显著(P0.01)脱落,影响到大叶黄杨观赏性;不同胁迫对大叶黄杨叶形变化有影响,从叶面积差异来看,随着胁迫梯度的增加,大叶黄杨叶片变小,叶片形状由长条形向卵圆形变化,变化程度依次为重度胁迫(P0.01)中度胁迫(P0.01)轻度胁迫(P0.05)对照;光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、光能利用效率等光合作用指标大体上呈现出相似的变化规律,即随胁迫程度的加强与对照的差异越显著。因此,在园林绿化中应适当减少大叶黄杨的灌水量,有效地控制其生长而又不影响其观赏效果,从而达到园林绿化节约养护用水、减少修剪的栽培目标。     

苜蓿水分利用效率及其提高措施的初步研究

通过对苜蓿Medicagosativa的产量水平、群体水平和叶片水平3个层次水分利用效率的研究,得出苜蓿的草产量水平平均水分利用效率为2.65 kg/m3,籽产量水平为0.027 kg/m3;各个处理的群体水分利用效率均在开花期前较高,随后则较小;叶片的水分利用效率和气孔阻抗呈二次关系曲线,而气孔阻抗随土壤含水量增大而减小。因此通过控制土壤含水量来调节气孔阻抗是提高苜蓿水分利用效率的可行措施之一。     

苏打盐碱胁迫对羊草光合、蒸腾速率及水分利用效率的影响

采用温室土培试验法,研究了羊草叶片光合速率、蒸腾速率和水分利用效率等对不同苏打盐碱胁迫的响应特征。结果表明,随着模拟光辐射的增强,羊草叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和蒸汽压亏缺等表现为升高,胞间CO₂浓度表现为降低,叶片水分利用效率则呈先升高后降低的趋势。同一光强下,随着土壤苏打盐碱胁迫程度的增大,羊草光合速率和蒸腾速率均有所下降,水分利用效率则有所升高。以光强1 500 μmol/(m²·s)为例,pH 9.78的盐碱胁迫处理的羊草光合速率和蒸腾速率分别比对照(pH 7.15)的处理降低了43.8%和51.3%。苏打盐碱胁迫下,羊草蒸腾速率的降低幅度大于光合速率降低幅度,保持了叶片较高的水分利用效率,可能是羊草适应苏打盐碱逆境的重要生理机制。     

Beta为抗旱节水酿酒葡萄Syrah的理想砧木

据《北方园艺》2019年第10期《干旱胁迫下不同砧木对酿酒葡萄‘Syrah’光合作用的影响》(作者孙聪等)报道,为探讨干旱胁迫下不同砧木对酿酒葡萄Syrah光合作用的影响,以Syrah为试材,研究了干旱胁迫下嫁接苗(采用Beta、5BB和SO4为砧木)和自根苗叶片叶绿素含量(叶绿素a,Chl a;叶绿素b,Chl b;叶绿素总量,Chl)、光合效率(净光合速率Pn;气孔导度Gs;蒸腾速率Tr;水分利用效率WUE)和PSII光化学活性(PSⅡ最大光化学效率,Fv/Fm;光化学猝灭系数,qP)各项指标的动态变化。     

半干旱草原主要植物光能和水分利用特征的研究

在植物生长季内测定了内蒙古半干旱草原6种主要植物的光合和水分利用特征，比较了植物之间在光能和水分利用方面的差异，认为水分利用效率难以反应植物对干旱的适应性，而其倒数－水分竞争系数是较好的表征指标；植物的光能利用效率和水分竞争系数之间存在补偿关系；半干旱草原主要植物适应环境的方式不同，它们在光能和水分资源生态位上存在分离。     

柳枝稷和白羊草苗期水分利用与根冠比的比较

室内生长箱内柳枝稷和白羊草苗期水分利用与根冠比的试验结果表明，低水下柳枝稷光合速率降低，蒸腾速率增大，叶片水分利用效率减小，根长增加，整体水分利用率降低，但生产力的根冠分配与高水相差较小。低水也造成白羊草光合降低，但蒸腾速率减小幅度更大，叶片水分利用效率反而提高，主要原因是白羊草叶片气孔具有较强的随水分条件变化的调节作用。白羊草的根系在低水下伸长速率减慢，根长／株高降低，水分条件好时根系也能够迅速生长，特别是加强根系的生产力分配。不同水分下白羊草消耗单位水分形成的生产力均大于柳枝稷，说明白羊草在苗期对土壤水分变化的适应能力比柳枝稷要强。     

桑树叶片光合生理性状对土壤水分含量和光照强度的响应

用CIRAS-2便携式光合仪测定不同土壤水分含量条件下2年生桑树叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、光能利用效率(LUE)等光合生理参数,分析桑叶光合生理特性对土壤水分含量和光照强度的响应规律,为建立桑树的节水高产栽培技术提供理论依据。结果表明:随着土壤相对含水量(RWC)的降低(由94.3%梯度降至28.7%),桑叶的Pn、表观量子效率(Φ)、LUE先升高后降低,暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)先降低后升高,Tr、光饱和点(LSP)一直呈降低趋势。综上认为,桑树叶片的光合生理参数对光照强度、土壤水分含量的变化具有明显的阈值响应,有利于桑树进行高光合作用和维持高水分利用效率的适宜土壤相对含水量为44.8%～77.8%,最适土壤相对含水量为52.0%左右,适宜的光照强度为800～2 000μmol/(m2·s)。     

紫花苜蓿水分利用效率对水分胁迫的响应及其机理

采用盆栽试验,测定了3种紫花苜蓿品种的光合(Pn)、蒸腾(Tr)、胞间CO₂浓度(Ci)、气孔密度和叶片碳同位素组成(δ¹³C)等,探讨不同紫花苜蓿品种在水分胁迫下的水分利用效率(WUE)的变化。结果显示,陇东苜蓿和新疆大叶苜蓿叶片WUE在50%田间持水量(FWC)水分胁迫下最高,在75%FWC下最低,而阿尔冈金苜蓿则相反;以日为尺度,各品种在25%FWC下WUE最高,在75%和50%FWC下WUE大小则因品种不同而表现不同;Pn/Ci随水分胁迫增加而下降,而气孔密度上升;δ¹³C值也随水分胁迫的增加而增加。上述结果表明,水分胁迫可提高紫花苜蓿水分利用效率,但品种间有差异;气孔因素和叶片羧化效率共同影响紫花苜蓿的水分利用。     

樟树光合作用“午休”现象初步探讨

本文利用Li-6400XT便携式光合作用分析系统,对生长在自然状态下的樟树(Cinnamomum camphora)从8:00到18:00以2h间隔进行光合作用测定,其结果表明(1)樟树具有显著光合作用的"午休"现象。(2)高VPD对蒸腾速率有双重效应:一方面导致气孔关闭,降低蒸腾速率;另一方面曾加水汽饱和差梯度而增强蒸腾速率。(3)水分利用效率(WUE)日变化趋势与净光合速率日变化接近,而内在水分利用效率日变化趋势不明显。(4)中午前后由于饱和水汽压差(VPD)加大、温度上升导致气孔导度关闭和光化学系统的活性降低是造成樟树"午休"现象原因。     

地下水埋深对塔里木河下游建群种植物叶片δ13C值的影响

通过对塔里木河下游不同地下水埋深梯度下胡杨和柽柳叶片δ¹³C值的测定,分析了地下水埋深变化对胡杨和柽柳的长期水分利用效率的影响,为塔里木河下游退化生态系统植被保育和恢复提供科学依据。研究结果表明,随着地下水埋深从2.4 m增加到9.1 m,胡杨叶片δ¹³C值呈现出先升后降的趋势,且在9.1 m处胡杨很可能是通过减少地上生物量的方式来适应加剧的干旱;而柽柳叶片δ¹³C值则随着地下水埋深的增加而逐渐增加,其水分利用效率不断增加,且对地下水埋深变化的适应宽度也较大。对比同一地下水埋深下胡杨和柽柳叶片的δ¹³C值发现,随着地下水埋深不断增加,胡杨的抗旱性比柽柳的弱;对比不同地下水埋深的植物叶片的δ¹³C值发现,胡杨在不同的地下水埋深采取不同的策略适应干旱环境,而柽柳在不同的地下水埋深则通过增加水分利用效率来抵御加剧的干旱。     

CO2浓度增强对沿阶草光合生理特性的影响

实验在人工控制CO2浓度梯度条件下。分别测量了沿阶草于两个生长季——11月份和3月份的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和叶面饱和蒸气压亏缺(Vpdl)对连续CO2浓度增大的响应。结果表明：CO2浓度升高的整个过程中．Pn和水分利用率(WUE)随CO2浓度的升高而增大，CO2浓度从350μmol．mol^-1增至1600μmol．mol^-1。11月Pn增幅达327．8％，3月Pn增幅达895．9％；水分利用率11月增幅达255．1％，3月增幅达995．7％。两个生长季的Ci、Tr、Gs则刚随CO2浓度的增加表现出不同的变化趋势，且Gs与Tr的变化趋势基本一致。沿阶草的光合作用和水分利用效率的提高对CO2浓度升高的响应极显著。CO2浓度升高对沿阶草光合作用的直接促进作用很大。并能从提高现有水分利用效率途径促进植物的第一性生产。     

土壤干旱胁迫对2种不同光合类型草坪草的光合特性和水分利用率的影响

以不同光合类型的草坪草--高羊茅Festuca pratensis cv.HoundogⅤ(C3植物)与钝叶草Stenotaphrum secundatum cv.Bitter blue(C4植物)为材料,植株盆钵表面覆盖度达95%以上开始断水,植物叶片出现永久萎蔫为干旱胁迫处理,正常供水为对照.结果表明:在干旱胁迫下,供试草种的叶片相对含水量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率、表观量子产额皆显著下降,而细胞间隙CO2浓度和光补偿点则明显上升,其中钝叶草的叶片相对含水量、蒸腾速率、光饱和点低于高羊茅,水分利用率、表观量子产额则高于高羊茅.由研究结果推论,相对于高羊茅,钝叶草更具有高光效、水分利用率,更适应于干旱环境.     

干旱胁迫对结缕草叶绿素荧光和光合关键酶活性的影响

在对中国结缕草属（Zoysia Willd.）植物53份种源水分利用效率评价的基础上,以高水分利用效率种源Z110和低水分利用效率种源Z132作为试验材料,对其干旱胁迫过程中叶绿素荧光特征、光合关键酶核酮糖二磷酸（RuBP）羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化酶的活性进行了研究。结果表明,在干旱胁迫过程中,两份结缕草种源的叶绿素初始荧光（Fo）、非光化学猝灭系数（qN）逐渐增加;叶绿素最大荧光（Fm）,PSⅡ实际光化学效率Yield,叶片表观光合电子传递速率ETR,PSⅡ光化学猝灭系数（qP）,RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性逐渐降低。在干旱胁迫过程中,除种源Z110叶绿素Fo小于Z132的叶绿素Fo外,其他参数均大于Z132,说明干旱胁迫对Z132的光合作用影响较大,Z110对干旱胁迫表现出较强的的适应能力。     

淫羊藿的光合特性及其影响因素研究

旨在研究淫羊藿(Epimedium brevicornu Maxim.)的光合作用的日变化特征以及影响其光合作用的因素,为合理开发与人工种植淫羊藿提供参考依据。利用Li-6400光合作用测定系统测定淫羊藿叶片光合作用的日变化,测量光合速率(Pn)、相对湿度(RH)、空气温度(Tar)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、土壤温度(Ts)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、叶片温度(Tl)、光合有效辐射(PAR)等生理生态因子,并通过相关性分析明确淫羊藿净光合速率和生理生态因子之间的关系。结果发现,淫羊藿的净光合速率呈现双峰曲线,两个峰值分别是10∶00和14∶00,在上午10∶00时,淫羊藿叶片净光合速率是全天的最高值3.39μmol CO_2/(m~2·s);相关性分析表明,光合有效辐射(PAR)、空气温度(Tar)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、大气相对湿度(RH)、蒸腾速率(Tr)这6个生理生态因子对淫羊藿的净光合速率有显著性影响。淫羊藿具有明显的"光合午休"现象,在淫羊藿种植中要对淫羊藿进行遮阴以及适当的灌水和通风,以改善空气相对湿度,补充植株水分,增大叶片的气孔导度,提高光合速率,以达到优质高产的目的。     

酿酒葡萄叶片光合生理特性对干旱胁迫的响应

研究PEG-6000模拟干旱胁迫对酿酒葡萄幼苗光合作用的影响,明确酿酒葡萄在逆境环境中的生理生态适应性,为进一步改善酿酒葡萄生长环境,提高酿酒葡萄耐旱性和水分利用效率提供理论依据。以1年生葡萄幼苗‘霞多丽’为材料,在幼苗期对其进行5个胁迫水平(0%、5%、10%、15%、20%)的 PEG-6000人工模拟干旱胁迫,利用 Li-6400 便携式光合作用系统测定干旱胁迫下的光合生理指标,研究干旱胁迫下供试酿酒葡萄幼苗叶片光合参数的变化。结果表明,干旱胁迫会显著影响酿酒葡萄的水分变化及光合特性。不同胁迫水平下,葡萄幼苗叶片的相对含水量(RWC)随干旱胁迫时间的延长而降低;叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和RuBPase羧化酶活性均随着干旱胁迫时间的延长表现为先升高后降低趋势,且在同一胁迫时间段内,随着PEG浓度的增大,均表现出递减变化趋势;5% PEG和10% PEG处理下,从胁迫开始至结束葡萄幼苗叶片的叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Gi、RuBPase活性均高于对照,表明对光合作用具有一定的促进作用;15% PEG和20% PEG处理下,前期(0-24h)葡萄幼苗叶片的叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Gi、RuBPase活性均高于对照,但中后期(24-96h)均远小于对照,表明对光合作用具有一定的抑制作用。该研究结果对酿酒葡萄在干旱区的生产应用以及抵抗干旱逆境有着比较重要的意义。     

小花碱茅叶适宜盐胁迫的显微结构研究

小花碱茅叶对盐胁迫的适应性在显微结构上主要表现为：叶片及叶肉变厚，叶横切面面积增大，增大了光合面积；叶表皮细胞壁强烈硅化，气孔的保卫细胞壁也形成较厚的硅化层，叶脉两端硅化细胞数明显增多，利于减少水分散失；叶脉上端机械组织厚度明显增加，下端变化不大， 泡状细胞深陷且数量多、个体大，可在水分缺乏时迅速卷起叶片；上、下表皮气孔数也有增加，气孔下面形成气下室，气体交换作用加强；叶肉细胞排列整齐、紧密，并与维管束紧密结合，提高了CO2利用效率；维管束数目显著增多，单位维管束的运输能力也明显提高。