薄壳山核桃不同品种光响应过程及模型拟合

为了探讨不同光响应模型对于薄壳山核桃光合作用的适用性,以‘Mahan’、‘Stuart’、和‘Kanza’3个薄壳山核桃品种为研究对象,建立了5种光响应模型(直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型、指数模型和指数修正模型),分别对各薄壳山核桃品种的光响应过程进行了拟合。结果表明:1)5种光响应模型对薄壳山核桃的光响应拟合效果突出,决定系数均在0.9以上,其中非直角双曲线模型拟合效果最优,R^2达到了0.99,并且AIC值最低,直角双曲线模型σ及AIC最高,表现最差。2)通过与实测值相比较,直角双曲线修正模型对于光响应特征参数的求解效果最好,求解出的AQY、R_d、LSP和Pn_max最准确,非直角双曲线模型求解LCP最佳。3)‘Mahan’在3个品种中光照生态幅最宽,利用光能能力最强;‘Stuart’在各模型中的R^2均达到0.99,运用光响应模型拟合效果最好。     

长白山地区5种阔叶树苗木的光响应研究

采用LI-6400便携式光合仪对水曲柳和紫椴、怀槐、五角枫、蒙古栎5种阔叶树的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)的光响应规律进行研究.结果表明:水曲柳和怀槐既具有较高的光能利用率又具有较高的水分利用率的光强范围是460～600 μmol/(m2·s).五角枫、紫椴和蒙古栎既具有较高的光能利用率又具有较高的水分利用率的光强范围是900μmol/(m2·s)左右.     

10个红锥种源不同种植点的光响应

以4个地点所种植的10个红锥（Castanopsis hytrix）种源为研究对象,采用英国生产的LCPRO全自动便携式植物光合测定仪,设置固定的CO：浓度值和叶片温度值,利用仪器配备的红蓝人工光源,设定光辐射梯度测定叶片净光合速率。结果表明：4个地点红锥的光响应曲线呈抛物线型,一定范围内净光合速率会随着光合有效辐射的增加而迅速增加;10个红锥种源在不同试验地点的光响应曲线,绝大多数表现为抛物线型,同一种源在不同地点上的曲线变化有差异,同一地点上的不同种源的曲线变化也存在差异,可为不同红锥种植区域选择光合效益较好的红锥种源提供依据。     

刨花楠不同种源主要光响应指标分析

刨花楠(Machilus pauhoi)是我国中亚热带和南亚热带地区优良的常绿阔叶乔木树种,其用途广泛,在广东、广西、福建、浙江、湖南、江西等省(区)地均有分布.近年来,随着国际市场对这一树种需求量的增加,该树种资源已日益短缺,供不应求,已为我国东南部相关部门所关注.     

5种光响应模型对小叶杨的适用性分析

采用Li-6400光合仪测定CO2400μmol·mol-1条件下小叶杨的光响应数据。分别采用直角双曲线修正模型、二次多项式模型、直角双曲线模型、非直角双曲线模型及指数模型对光响应曲线进行拟合,探讨5种模型对小叶杨的适用性。结果表明:直角双曲线、非直角双曲线及指数模型不能处理光抑制部分的光响应数据,且得到的最大净光合速率大于实测值,光饱和点远小于实测值;二次多项式虽能处理光抑制部分的光响应数据,但得到的光合参数有悖常识;直角双曲线修正模型不仅能处理光抑制部分的光响应数据,且拟合得到的各项光合参数均与实际相符,是拟合小叶杨光响应曲线的最适宜模型。     

紫荆光合日进程及光响应

自然条件下使用LCA-4型便携式光合测定系统研究了紫荆连体叶片的光合日变化及光响应。结果表明:(1)净光合速率的日进程曲线呈“双峰”型,胞间CO2浓度的日进程基本与净光合速率相反,中午胞间CO2浓度增高,表明净光合速率午间降低主要受非气孔限制因素的影响。暗呼吸速率日进程为单峰曲线,中午最高。气孔阻力的日变化曲线是单谷型,午间最低。(2)一天分时段光响应试验表明,饱和光强和表观量子效率上午最高,中午最低,下午有所上升。下午的光补偿点是上午的2倍,中午则是上午的近3倍。不同时段遮光都使得气孔阻力和胞间CO2浓度升高。     

干旱胁迫对科尔沁沙地3种乔木光响应特性的影响

以科尔沁沙地糖槭、元宝枫和桃叶卫矛为材料,研究轻度、中度和重度干旱胁迫下3种乔木的光响应特性,结果表明:3种乔木的光响应曲线均随着干旱胁迫的加剧呈下降趋势,干旱胁迫对糖槭的光能利用率影响最大,对桃叶卫矛的影响最小;随着干旱胁迫程度的加剧,3种乔木的最大净光合速率、光饱和点、表观量子效率、暗呼吸速率逐渐降低,元宝枫和桃叶卫矛的光补偿点呈先增后降趋势;在干旱胁迫后期,桃叶卫矛和元宝枫对光环境具有更好的适应性,更适合在半干旱沙地进行造林。     

丘陵山地针阔混交林光合作用-光响应特性研究

为探讨丘陵山地针阔混交林中杉木、马尾松、红榉、闽楠、南酸枣5个混交树种对光环境的适应及生理响应,对5个混交树种树冠上、下层叶绿素含量、净光合速率、光响应曲线等光合特性进行了研究。结果表明:混交林中各树种净光合速率与树冠部位、叶绿素含量均达到显著相关性。闽楠叶绿素a/b最低,并具有较高的表观量子效率,为耐阴树种;南酸枣与红榉的叶绿素a/b较高,表观量子效率较低,为喜光树种;杉木、马尾松叶绿素a/b和表观量子效率居中,为喜光树种,略耐阴。闽楠、红榉、杉木光适应幅度较大,且兼具不同需光特性,是适宜的针阔混交造林配置树种。     

毛竹林下苦参和决明幼苗光合作用光响应模型比较

[目的]探讨苦参和决明对不同立竹密度毛竹林下光环境的适应规律,为毛竹林下苦参和决明的复合经营提供理论参考。[方法]以毛竹林下种子播种的固氮植物苦参和决明幼苗为试验材料,选择立地条件和经营水平一致,立竹密度为低(1 600±200株·hm-2)、中(2 400±200株·hm-2)、高(3 200±200株·hm-2)3种试验毛竹林,采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型4种光合响应模型拟合。[结果]表明:在不同立竹密度的毛竹林下,苦参和决明拟合的均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)值均是直角双曲线修正模型最小,直角双曲线模型最大,MSE、MAE预测值也是直角双曲线模型大于直角双曲线修正模型;4种模型拟合的苦参和决明的初始量子效率(α)、最大净光合速率(Pnmax)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)存在差异,苦参和决明在不同立竹密度的毛竹林下4种模型拟合的α值均不同,Pnmax、Rd、LCP总体上是直角双曲线模型最大,直角双曲线修正模型较小,并且只有直角双曲线修正模型可以直接计算出光饱和点(LSP);在一定的光强范围内,除直角双曲线模型外,其余3种模型拟合的苦参和决明净光合速率(Pn)随着光强的增强而增加,但光强超过光饱和点(LSP)后,净光合速率(Pn)随着光强的增强而降低,且不同立竹密度的毛竹林下苦参和决明4种光响应拟合模型的决定系数R2值均是直角双曲线修正模型最大。[结论]不同立竹密度毛竹林下苦参和决明的光响应曲线用直角双曲线修正模型拟合更精确。     

光皮树优良无性系光合生理特性对光强的响应

采用LI-6400便携式光合测定系统对光皮树优良无性系光合生理特性对光强的响应进行了研究。结果表明：①13个光皮树优良无性系具有较高的LCP（20．7～64．7μmol·m^-2·s^-1）、较低的LSP（349．7～563．9μmol·m^-2·s^-1）和较弱的最大光合作用能力,对弱光的利用能力较弱,对多种光照环境的适应性较差。光皮树优良无性系对弱光的利用能力大为G-13〉G-14〉G-3〉G-10〉G-2〉G-8〉G-15〉G-7〉G-9〉G-11〉G-6〉G-4〉G-5,对强光利用能力的大小为G-14〉G-6〉G-10〉G-9〉G-15〉G-4〉G-13〉G-2〉G-11〉G-7〉G-5〉G-8〉G-3：②13个光皮树优良元性系的表观量子效率在5月份的变化范围为0．0194～0．0317,比-般植物的小（0．03～0．05）;③影响光皮树不同无性系净光合速率的主要生理生态因子为胞间C02浓度（Ci）、光照强度（PaR）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（白）等。Ci为光皮树无性系净光合速率的第-影响因子,PAR、Tr、Gs的影响在其次,PAR对Pn起主要调节作用。     

PEG模拟干旱对毛竹种子萌发及生长生理特性的影响

[目的]通过比较不同程度干旱胁迫对毛竹种子萌发及生长生理的影响,探究毛竹种子萌发期对水分胁迫的耐受机理,为毛竹的水分管理提供科学依据。[方法]以毛竹种子为试验材料,采用培养皿滤纸萌发的方法研究不同浓度(0%、5%、10%、15%、20%、25%) PEG-6000溶液对其种子萌发、生长、渗透调节物质、抗氧化酶活性的影响。并对种子萌发率、胚根和胚芽的生长量与PEG胁迫浓度间进行回归分析。[结果](1)对照组(CK)和5%处理组在第4天开始发芽,其余各处理组的发芽起始时间随处理浓度的升高逐渐延迟,25%处理组不发芽。(2)最终发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长度、胚芽长度随PEG浓度的升高呈现先增大后减小的趋势,且均在5%浓度达到最大值。干旱胁迫下毛竹种子发芽率日变化曲线中对照组和5%处理组间存在唯一交叉点。毛竹种子在PEG胁迫下发芽率的临界值和极限值分别为14. 49%和19. 27%。(3)胚根和胚芽最终长度均在5%浓度时达到最大值,其后随着浓度的升高而减小,处理间差异显著(P 0. 05)。对照组和5%处理组的胚根平均长度日变化曲线存在交叉点。PEG胁迫下胚根生长的临界值和极限值分别为20. 43和23. 01%。(4)胚根中SOD、POD、CAT的活性均随PEG浓度的升高呈先上升后下降的趋势,且分别在5%、10%、10%浓度时达到最大值。(5) MDA和可溶性蛋白含量随PEG浓度的升高而持续升高,但低浓度(0%10%)时MDA含量差异不显著。[结论]低浓度干旱胁迫抑制发芽前期毛竹种子萌发以及胚根的形成,但显著提高毛竹种子的最终发芽率并且促进胚根后期的生长;而高浓度PEG干旱胁迫延迟毛竹发芽,抑制整个发芽时期的发芽率以及胚根、胚芽的生长; PEG浓度高于15%的干旱胁迫使毛竹的抗氧化酶系统发生紊乱,并对组织膜系统造成显著伤害。     

毛竹林持续高温干旱灾害特征及影响因素分析

为探讨持续高温干旱灾害天气对毛竹林生长的影响,为毛竹林抗灾减灾及灾后恢复提供参考,调查分析了毛竹林持续高温干旱灾害特征及立地条件、经营水平等对立竹受损程度的影响。结果表明:持续高温干旱天气使毛竹叶片灼伤、枯黄、失绿变白,严重的全株叶片脱落;竹秆脱水、皱缩、枯黄,中下部位出现黑斑,局部表皮灼伤。竹龄越小受损程度越严重,1度竹死亡率显著高于2度及2度以上竹。海拔高度、坡向、坡位、土壤厚度、立竹密度、经营水平等对毛竹林立竹受损程度均有较明显的影响,其中海拔较高毛竹林高于海拔较低毛竹林,阳坡毛竹林显著高于阴坡毛竹林,且上坡>中坡>下坡,土壤厚度<50 cm 毛竹林明显高于土壤厚度>100 cm毛竹林,立竹密度3 750 4 500株·hm^-2和2 250 3 000株·hm^-2毛竹林高于立竹密度3 000 3 750株·hm^-2毛竹林,集约经营毛竹林高于粗放经营毛竹林。典范对应分析(CCA)表明,持续高温干旱灾害对毛竹林的影响因子主要为土壤厚度、坡位,其次为海拔高度、坡向和立竹密度。     

模拟干旱环境下伐桩注水对毛竹生理特性的影响

[目的]探究模拟干旱环境下注水伐桩对1、2和3年生毛竹生理特性的影响,为气候变化背景下毛竹的适应性经营管理及毛竹林节水灌溉措施的制定提供理论参考。[方法]在毛竹林中选取面积相同(10 m×20 m)的样地9块,以1、2和3年生毛竹为试验材料,采用覆盖薄膜模拟干旱环境,对各样地四周进行挖沟切鞭处理,以阻断周边土壤水分的运输,试验设置CK(0个伐桩注水)、T1(12个伐桩注水)和T2(18个伐桩注水)3个灌水量处理,每个处理均进行3次重复,研究不同数量注水伐桩下3个年龄毛竹的生理响应。[结果]试验表明,在模拟干旱环境下,随着注水伐桩数量的减少,3个年龄毛竹的净光合速率与蒸腾速率显著下降,1、2和3年生毛竹的净光合速率与蒸腾速率最大降幅分别达到74.35%和73.08%、59.14%和36.62%及60.47%和61.54%;毛竹叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量显著下降,1年生和3年生毛竹叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜含量差异均达到显著水平(P0.05),2年生毛竹叶片叶绿素a含量差异显著(P0.05),但叶绿素b和类胡萝卜素含量差异不显著(P0.05),3个年龄毛竹叶片叶绿素a/b差异均不显著(P0.05);毛竹叶片丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性显著上升,且均达到差异显著水平(P0.05)。同时发现3个年龄毛竹的净光合速率、蒸腾速率和叶片光合色素含量与注水伐桩数量正相关,而叶片MDA含量及SOD、CAT和POD活性与注水伐桩数量负相关。[结论]模拟干旱环境下,增加注水伐桩可以使1、2和3年生毛竹光合蒸腾能力提高,光合产物积累增加,叶片光合色素含量升高,叶片MDA含量及SOD、CAT和POD活性降低。     

胁迫条件下毛竹miR164b及其靶基因PeNAC1表达研究

MicroRNAs(miRNAs)在植物生长发育以及抗逆等过程中起着重要的调控作用。miR164 作为植物特有的miRNA,其主要的靶基因是植物NAC转录因子。为揭示毛竹 miR164 对其靶基因的调控机制,通过茎环引物法和RT-PCR技术,从毛竹(Phyllostachys edulis)中克隆出miR164b成熟序列及其靶基因PeNAC1。序列分析表明miR164b的靶点位于PeNAC1 编码区,RLM-5'RACE PCR产物测序结果证实切割位点位于靶点的第10-11位碱基之间。组织特异性表达分析表明,毛竹 miR164b和PeNAC1在根、茎、叶及鞘中均表达,其中miR164b在根中表达丰度最高,在茎中表达丰度最低;而PeNAC1的表达丰度恰好与miR164b 相反。实时定量PCR结果显示,NaCl(250 mmol·L^-1)、低温(4℃)和强光(1 500 μmol·m^-2·s^-1)处理后毛竹叶片中 miR164b 的表达均明显下调,GA₃(100 μmol·L^-1)处理后 miR164b表达量明显上调;而在同样处理条件下,PeNAC1的表达恰好呈现出与其完全相反的趋势。由此表明,miR164b对靶基因PeNAC1 具有表达调控作用,可能与毛竹响应非生物胁迫的抗逆过程密切相关,这为利用miRNA开展竹子抗逆分子育种提供了参考。     

毛竹和林下植被芒箕凋落物分解特征研究

[目的]探讨竹林与其林下植被凋落物叶之间相互影响的潜在机制,为合理经营管理毛竹林林下植被提供理论参考。[方法]采用原位分解袋法研究了四川长宁毛竹与林下植被芒箕凋落物叶分解和养分释放过程。[结果](1)芒箕凋落物叶初始C、N、P含量和羟基碳高于毛竹(P 0. 05),而C∶N、C∶P、烷基碳、氧烷基碳和芳香碳低于毛竹(P 0. 05)。(2)凋落物叶分解和养分释放速率芒箕整体高于毛竹,芒箕和毛竹分解常数(k)分别为0. 58±0. 03和0. 73±0. 02,C、N、P养分释放均表现为净释放。(3)凋落物叶混合对分解速率没有显著影响,但抑制了N、P元素整个分解周期和C元素中后期的释放。(4)凋落物叶分解过程中元素含量变化格局表现为C含量和C∶N比整体呈下降趋势,N含量和N∶P比有小幅上升,P含量有微弱的下降趋势,C∶P比呈波动性变化。(5)凋落物叶分解速率与土壤温度、初始凋落物叶N和P含量呈显著正相关(P 0. 01),与初始凋落物叶的C∶N和C∶P呈极显著负相关(P 0. 01),与土壤含水量相关不显著。[结论]单独分解过程中,毛竹凋落物叶分解速率低于林下植被芒箕,养分释放特征均表现为直接释放;混合分解过程中,毛竹和芒箕凋落物叶分解速率无显著混和效应,但养分释放的混合效应表现出一定负效应和不同阶段性。     

毛竹根际新黑曲霉的解磷特性及促生作用

[目的]探究毛竹根际微生物新黑曲霉(Aspergillus neoniger)JXBR16对土壤难溶性磷酸盐的溶磷作用及对毛竹的促生效果。[方法]采用液体发酵培养法研究该菌株对Ca_3(PO_4)_2、CaHPO_4、FePO_4、AlPO_4和植酸钙等5种难溶性磷酸盐的溶解能力及碳源、氮源、pH、装液量和盐离子等因素对其解磷能力的影响;并采用温室盆栽法评价该菌株对毛竹实生幼苗的促生作用。[结果]表明,新黑曲霉对5种难溶性磷酸盐均具有较好的溶解能力,其中对FePO_4、CaHPO_4的溶解能力最佳,解磷量分别达3 208.31和3 027.09 mg·L~(-1);在碳源为蔗糖或葡萄糖、氮源为硫酸铵、初始pH值3.5、装液量2/5、温度25℃和盐离子浓度为0～1.0 g·L~(-1)条件下新黑曲霉的解磷能力最佳。施用该菌株180 d后毛竹根际土壤有效磷和矿质氮分别提高37%和41%,植株根、茎和叶磷含量分别提高了95%、102%和43%;毛竹地径、苗高和生物量分别比对照显著提高了44%、47%和50%。[结论]新黑曲霉能够有效增强南方红壤区毛竹林土壤磷的供给,促进植株养分吸收利用,并提高毛竹的生长,具有应用于竹林生物菌肥研制和开发的巨大潜力。     

长期粗放经营毛竹林土壤微生物群落演变特征

[目的]通过分析土壤微生物生物量及群落结构的演变趋势,筛选影响土壤微生物群落的关键环境因子,揭示土壤微生物群落对毛竹林长期粗放经营的响应机理。[方法]选取不同粗放经营年限(5 a、9 a、15 a、18 a)毛竹林,以天然马尾松林(Masson pine,MP)作为对照,采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFA)分析方法表征土壤微生物量及群落结构。[结果]结果表明,毛竹林土壤微生物总PLFA含量以及细菌、真菌、放线菌等PLFA含量均显著低于马尾松林(P0.05),但不同经营年限毛竹林之间没有显著差异。土壤碱解氮及有效磷含量对土壤微生物总PLFA含量以及细菌、真菌、原生动物等PLFA含量影响显著(P0.05),而土壤碱解氮、p H值以及有机质含量对放线菌PLFA含量影响显著(P0.05)。长期粗放经营过程中毛竹林土壤微生物丰富度及多样性均呈逐渐下降趋势。非度量多维尺度转换排序(Non-metric multidimensional scaling,NMDS)分析结果表明,毛竹林土壤微生物群落结构与马尾松林有明显区分(R=0.388 1,P=0.009)。土壤含水量、碱解氮、有效磷以及p H值合计解释了90.28%的微生物群落结构变异量,其中土壤含水量、碱解氮、有效磷贡献显著(P0.05)。[结论]长期粗放经营降低了毛竹林土壤微生物量,改变了群落结构,其生态风险还有待于进一步评估。     

毛竹伐蔸根系养分含量、抗氧化能力与伐后年数的关系

【目的】揭示毛竹伐蔸根系养分含量和抗氧化能力的年际变化规律,为毛竹林伐蔸促腐技术研究提供理论参考。【方法】以6年生活立竹的蔸根为对照,分析比较了笋材两用毛竹林伐后2 a、4 a、6 a的伐蔸根系C、N、P、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白质含量和根系活力、抗氧化酶活性。【结果】表明随着毛竹立竹伐后年限的增加,伐蔸根系的细胞膜脂过氧化程度提高,渗透调节能力降低,根系活力明显降低,抗氧化能力逐渐下降。但毛竹立竹伐后,甚至伐后6 a时,伐蔸根系仍有较强的生理活性和生长更新能力,具有较高的C、N、P含量,尤其是C含量明显提高,主要养分化学计量比产生适应性调节,N/P相对稳定,C/N、C/P趋于升高。【结论】毛竹伐后6 a,蔸根仍具有较强的养分吸收能力,也能通过与竹鞭的联系从活立竹转运利用有机C,这是毛竹伐蔸难以腐解的重要机制。     

毛竹PeDWF4基因克隆及表达模式分析

[目的]通过对毛竹PeDWF4基因结构特点和表达特征的研究,揭示其在响应逆境胁迫过程中的作用。[方法]采用同源序列比对的方法,从毛竹基因组数据库中获得DWF4同源基因信息并克隆,通过生物信息学方法分析该基因的结构、理化特征,以及基因编码蛋白的保守结构域、进化关系等,应用RT-PCR技术分析基因在毛竹不同组织中的表达情况,使用实时荧光定量PCR技术分别分析高盐、干旱、低温和强光等胁迫条件下该基因在叶片中的表达模式。[结果]从毛竹中克隆获得1个DWF4同源基因PeDWF4,编码区长度为1 503 bp,对应的基因组序列为6 149 bp,包含8个外显子和7个内含子,内含子完全符合GT-AG剪接原则。PeDWF4编码1个500 aa的碱性蛋白,属于细胞色素P450家族的单加氧酶。组织特异性表达分析表明,PeDWF4在毛竹不同组织中均检测到表达,其中,叶片中表达丰度最高,其次是根,茎、叶鞘和笋中的表达量较低。在Na Cl(400 mmol·L-1)和干旱胁迫条件下,叶片中PeDWF4的表达均先受到诱导,后受到抑制,其中,Na Cl处理下,表达量在2 h时达到最高(为对照的3. 5倍),6 h时最低(为对照的20%);干旱处理下,表达量在1 h时达到最高(为对照的2倍),8 h时最低(为对照的60%)。强光(1 200μmol·m-2·s-1)和低温(4℃)胁迫均诱导PeDWF4的表达,其中,强光处理2 h时表达量达到最高(为对照的4. 5倍),随后降低,8 h时仍为对照的2倍;低温处理下,叶片中PeDWF4表达量在1 h时达到最高(约为对照的3倍),随后持续下降,8 h时仍为对照的2倍。[结论]从毛竹中克隆了BL生物合成关键限速酶基因PeDWF4,该基因在毛竹中呈现组成型表达,在叶片中的表达受到Na Cl、干旱、低温和强光等非生物胁迫的影响,基因表达的变化表明PeDWF4可能有助于毛竹适应逆境胁迫。