塔河中游不同生境天然胡杨林木的光合与蒸腾特性

利用CIRAS Ⅱ光合测定系统对塔河中游不同生境下生长的中龄林天然胡杨林光合生理参数进行测定比较,探究天然胡杨林对不同生境适应和响应机制。结果表明,中生生境条件下的天然胡杨林最大净光合速率（P_nmax）极显著高于其他生境下生长的胡杨林,旱生生境下天然胡杨林LSP、LCP和Rd显著低于中生和水淹生境。天然胡杨林除了T_r外,P_n、胞间CO₂浓度、G_s和WUE对光强敏感,其中胞间CO₂浓度与光强呈显著线性负相关;不同生境下T_r、胞间CO₂浓度和G_s之间差异极显著（P＜0.01）,而P_n和WUE差异不显著（P＞0.05）,但其大小有差别。中生生境下天然胡杨林表现较强的生活力,表现为更高的光合速率（16.71 μmol·mol^-2·s^-1）、水分利用效率（2.40 μmol·mmol^-1）以及低蒸腾速率（6.33 mmol·m^-2·s^-1）;旱生生境下通过关闭气孔来降低水分散失并使通过气孔进入叶片的CO₂减少、引起C_i下降,致使T_r下降（17.18％）大于P_n降幅（7.20％）,从而提高水分利用效率来适应干旱环境;水淹生境下天然胡杨林的大部水用以维持其较高蒸腾,用于合成有机物的水分较少,降低水分利用效率。因此,塔河中游的天然胡杨林在高温、高湿、光照强烈和干旱的生境呈现出不尽相同的生态适应策略。     

不同覆盖栽培年限雷竹林光合生理研究

为揭示覆盖栽培竹林生理生态变化机制,给竹林生态修复技术研究提供依据,分别对覆盖0、3、6、9 a和12 a雷竹林光合性状和光响应特征等进行研究。结果表明:竹林净光合速率（P_n）随覆盖年限增长,逐渐减小,在覆盖6 a时显著减小;气孔导度（G_s）随覆盖年限增长,逐渐减小,覆盖9 a时显著减小;覆盖6 a后竹林胞间CO₂浓度（C_i）均高于覆盖0、3 a竹林;蒸腾速率（T_r）总体随竹林覆盖年限增长,逐渐减小,在覆盖3 a时即显著减小;竹林水分利用效率（WUE）以覆盖3 a竹林最高,覆盖12 a竹林最低;P_n与G_s呈极显著正相关,与T_r呈显著正相关,与C_i呈负相关,但相关不显著;竹林光响应过程中,光合有效辐射（PAR）达20 μmol·m^-2·s^-1后,覆盖3 a竹林P_n均高于其他竹林,PAR升高至400 μmol·m^-2·s^-1后,各竹林P_n以覆盖12 a竹林最低;覆盖3 a竹林潜在最大净光合速率（P_max）最大,覆盖12 a竹林最小;覆盖0 a竹林光补偿点（LCP）最低,覆盖6 a后竹林LCP均在10.000 μmol·m^-2·s^-1以上;覆盖6 a竹林光饱和点（LSP）最高,达737.703 μmol·m^-2·s^-1。结论认为:覆盖对竹林光合作用起到制约作用,覆盖时间越长,竹林越难以形成可持续生产力;竹林覆盖至第6年,光合生理发生显著减弱,竹林种群受覆盖胁迫越来越严重,此时,需要及时养竹以更新竹林和采取有效的竹林恢复措施,同时,要重点开展竹林土壤生态修复技术研究,以促进实现竹林可持续经营。     

3个苹果品种气体交换特性及其对环境因子的响应

利用Li-6400光合作用系统对3个苹果品种（富士、早富一号、新富一号）的净光合速率（P_n）、气孔导度(G_s)、胞间CO₂的浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（WUE）以及光响应曲线等生理指标进行测定、对比分析。结果表明:1）3个苹果品种均是高光合、高蒸腾、高水分利用效率的品种,富士光饱和点(LSP) 和光补偿点(LCP)分别为1 542.8 μmol·m^-2·s^-1、30.4 μmol·m^-2·s^-1,早富一号LSP和LCP分别为1 618.8 μmol·m^-2·s^-1、26.6 μmol·m^-2·s^-1,新富一号LSP和LCP分别为1 189.4 μmol·m^-2·s^-1、41.8 μmol·m^-2·s^-1。2）富士的P_n、T_r日变化呈“单峰”曲线;早富一号、新富一号的P_n、T_r日变化均呈“双峰”曲线分布,并且存在光合“午休”现象。3）影响富士P_n、T_r日变化的主要内外界环境因子及作用大小的顺序分别依次为:PPFD>G_s、RH>T_air >G_s;影响早富一号P_n、T_r日变化的主要内外界环境因子以及作用大小的顺序分别依次为:PPFD >G_s>RH、RH>T_air>G_s>PPFD;影响新富一号Pn、T_r日变化的主要内外界环境因子以及作用大小的顺序分别依次为:PPFD >G_s > RH>T_air、RH>T_air >G_s> PPFD。     

外源糖调控玉米光合系统和活性氧代谢缓解盐胁迫

【目的】揭示外源单糖葡萄糖（Glc）和双糖蔗糖（Suc）对中性氯化钠盐胁迫玉米幼苗生长发育及其生理生化机制,以及两种类型糖在缓解玉米盐胁迫的作用效果。【方法】以自主选育的玉米品种垦玉6号为材料,在植物生长室采用1/2 Hoagland营养液培养玉米幼苗。玉米培养至两叶一心时分别采用0.5 mmol·L^-1 Glc和Suc预处理3 d,以1/2 Hoagland营养液为空白对照,以等浓度甘露醇为渗透对照;然后,采用150 mmol·L^-1 NaCl（1/2 Hoagland营养液配制）对玉米幼苗进行盐胁迫处理4-6 d,以相应糖预处理和空白处理玉米的非盐胁迫为对照。于处理第4天取第2片全展叶进行玉米光合相关和抗氧化等各项生理生化指标测定;于处理第6天进行株高、根长和干重测定;同时于处理第2、4、6天采用Li-6400XTR光合仪测定光合参数的动态变化。【结果】与空白未处理对照相比,Glc和Suc预处理导致玉米幼苗根长、干重和叶片含水量增加,但是显著提高玉米幼苗株高,分别增高了6.39%和4.86%,并维持叶片较高的净光合速率（P_n）,其它供试生理生化指标变化不显著;同时,盐胁迫可明显抑制玉米幼苗生长,盐处理6 d株高和根长降低了16.37%和12.17%,地上部及地下部干重分别降低了20.69%和25.00%。盐处理导致玉米叶片中硫代巴比妥酸反应物（TBARS）和过氧化氢（H₂O₂）含量显著增多,抗氧化酶的活性显著降低,叶片P_n、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、Hill反应活性, 原初光能转换效率（F_v/F_m）、光合色素含量显著下降, 其中胞间CO₂浓度（C_i）随着胁迫时间的延长呈先下降后上升的趋势;重要的是, 外源Glc和Suc预处理可显著促进盐胁迫下玉米幼苗生长和干物质积累, 其中Glc预处理的玉米株高、根长、地上和地下干重较S处理分别增加6.12%、4.49%、15.65%、18.52%, Suc预处理分别增加7.34%、4.87%、17.39%、22.22%。外源Glc和Suc预处理能有效改善玉米幼苗的光合作用, 显著减缓盐胁迫下玉米叶片P_n、T_r、G_s、F_v/F_m的下降速度, 缓解C_i的升降速度,提高叶片Hill反应活性,增加叶片持水量和光合色素的含量。同时,Glc和Suc预处理还显著减少盐胁迫下玉米叶片中硫代巴比妥酸反应物（TBARS）和过氧化氢（H₂O₂）的含量,提高叶片超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的活性,其中,Suc预处理在清除H₂O₂及提高叶片Hill反应活性两方面均显著高于Glc。此外,与空白盐胁迫处理相比,除引起玉米叶片Hill反应和叶绿素a（Chl a）的显著变化外,采用等渗的甘露醇预处理玉米幼苗其供试生理生化指标未发生显著改善,亦未能引起供试生物学指标的显著改善。【结论】正常生长条件下,Glc和Suc处理可通过维持叶片较高的P_n,促进玉米幼苗地上部分生长;盐胁迫条件下,外源Glc和Suc不仅维持玉米幼苗较高P_n,而且通过增强光合膜系统稳定性、增加光合色素含量、提高PSII反应活性、改善玉米叶片气孔开放及碳同化能力等生理生化机制提高玉米幼苗的耐盐性。     

施氮及不同根系分隔模式对尾巨桉和降香黄檀幼苗叶片氮含量及光合生理特性的影响

以尾巨桉与降香黄檀幼苗作为盆栽试验材料,设置2种不同根系分隔模式:塑料膜隔（SB）与不隔(NB),不同施N水平:对照组(CK)、3 g·盆^-1(N₁)、6 g·盆^-1(N₂),研究尾巨桉与降香黄檀间作模式下对光合生理特性和叶N含量的影响,测定植物叶片的净光合速率P_n、气孔导度G_s、胞间CO₂浓度C_i、蒸腾速率T_r、叶N含量N_leaf、光合N素利用率（PNUE）。结果表明,施N能显著提高尾巨桉与降香黄檀的光合生理特性;根系不分隔处理提高了尾巨桉光合生理特性,但对降香黄檀有抑制作用。尾巨桉在NB-N₂处理下P_n显著高于(10.99%) SB-N₂处理,降香黄檀在SB-N₂处理下P_n显著高于(8.74%) NB-N₂处理。尾巨桉与降香黄檀的叶氮含量与其光合生理特性间存在极显著关系,尾巨桉与降香黄檀N_leaf分别与G_s、T_r、P_n之间存在极强正相关性,N_leaf与C_i之间存在极强负相关性。桉树引入固N树种混交,可有效提高其光合作用效率,是提高其生产力的主要措施。     

沂蒙山区金银花光合效率对土壤水分的响应

为探索抗旱灌木光合作用效率对土壤水分的响应特征与阈值效应,以沂蒙山区优势灌木金银花为材料布设盆栽模拟试验,通过人工灌水与植物自然耗水的方法进行控水处理,在不同水分梯度下测定分析了金银花的光合作用参数,并对土壤水分有效性进行了分级。结果表明:1）金银花叶片净光合速率（P_n）和水分利用效率（WUE）对土壤相对含水量（RSWC）具有明显的阈值响应规律,当RSWC分别为79.59%和47.43%时,金银花P_n、WUE达到最大值。当RSWC=29.71%时,制约光合效率的主要因子由气孔限制转为非气孔限制。2）确定了金银花光合作用的5个特征水分阈值:P_n水分补偿点、P_n水分均值点、P_n水分饱和点、WUE水分均值点和WUE水分高效点。同时,将金银花的土壤水分有效性划分了5个等级:高产高效水、高产中效水、中产高效水、低产低效水和无产无效水。3）田间水分管理时,为维持金银花较高的光合作用水平,应维持的土壤水分范围为:42.38%≤RSWC≤96.05%,避免土壤水分低于29.71%。研究结果可为沂蒙山区干旱逆境下金银花的风险诊断和田间水分管理提供科学依据。     

干旱环境3种荒漠灌木叶绿素荧光参数动态

  目的  研究荒漠植物生理特征对自然环境波动下的响应过程可以更好地认识和预测气候变化对荒漠生态系统的影响。  方法  本文研究了宁夏盐池油蒿、沙柳和杨柴3种荒漠灌木优势物种在春季干旱环境下光系统II（PSII）最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（Φ_PSII）和非光化学淬灭（NPQ）对环境因子的响应，旨在探讨荒漠灌木在干旱环境下PSII的光合生理状态以及其保护调节机制。  结果  结果表明:在水分胁迫下（土壤含水量 < 0.08 m3/m3），3种荒漠灌木F_v/F_m、Φ_PSII显著降低，NPQ显著增加（P < 0.01），沙柳F_v/F_m显著低于油蒿并且显著高于杨柴（P < 0.01），杨柴Φ_PSII显著低于油蒿和沙柳（P < 0.01）。3种荒漠灌木Φ_PSII和NPQ受光合有效辐射（PAR）的影响呈现出明显的日变化，且PAR、空气温度（T_a）、相对湿度 （RH）和饱和水汽压差（VPD）对Φ_PSII和NPQ均有影响。研究发现3种荒漠灌木PSII表现出不同受胁程度，其通过自身调节机制增加热耗散比例来抵御干旱下的环境胁迫。油蒿F_v/F_m能通过自身调节恢复到适宜状态值（约0.75），认为其反应中心损伤具有可恢复性。杨柴热耗散的光保护响应机制的敏感性较高，认为其受环境波动的影响较大。  结论  综上得出油蒿可以作为干旱区植被恢复的首选物种，沙柳其次，杨柴不建议考虑。可见由叶绿素荧光参数变化表征PSII反应中心的活性，可以充分体现荒漠灌木对环境波动的响应策略，可以作为探究干旱半干旱区荒漠植物对环境变化响应的重要手段。      

干旱胁迫下青藏高原4种灌木生物量和根系变化特征及抗旱性

以江孜沙棘(Hippophae gyantsensis)、锦鸡儿(Caragana sinica)、砂生槐(Sophora moorcro tiana)、唐古特莸(Caryopteris tangutica)4种青藏高原灌木树种为试材进行干旱胁迫模拟盆栽试验,通过对比干旱胁迫后4种灌木生物量和根系特征值的数量变化差异,对供选树种进行抗旱性能分析与评价.结果表明,锦鸡儿根冠比增加最多(233.43％),而砂生槐则基本保持稳定,江孜沙棘和唐古特莸则呈现不同程度的增加.干旱胁迫后4种灌木微细根根长、表面积、根尖数均呈现不同程度的增加,其中唐古特莸根长增加最大,达112.11％,江孜沙棘次之,锦鸡儿和砂生槐分别增加了38.84％和24.55％;根表面积方面,干旱条件下的苗木比对照增加幅度的大小为:唐古特莸＞江孜沙棘＞砂生槐＞锦鸡儿;根尖数增幅介于45.89％～57.29％之间.干旱胁迫后锦鸡儿微细根表面积、根尖数占全根比例下降,而其他3种灌木根系特征值占全根比例均呈上升趋势.隶属函数值综合评价表明,抗旱性强弱顺序为:唐古特莸＞锦鸡儿＞江孜沙棘＞砂生槐.     

南疆地区2个引种大樱桃品种光合特性对比研究

在新疆林业科学院佳木试验站,以7~8年生拉宾斯和艳阳为试验材料,利用Li-6400光合作用测定系统对2个樱桃品种（拉宾斯、艳阳）的净光合速率（P_n）、气孔导度(G_s)、胞间CO₂的浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（WUE）以及光响应曲线6个生理指标的测定分析。结果表明:拉宾斯与艳阳的P_n、G_s均呈极显著差异,C_i、T_r、WUE均无显著差异;拉宾斯的P_n呈“单峰”曲线,艳阳的P_n呈“双峰”曲线,艳阳存在光合“午休”现象;拉宾斯、艳阳的T_r均呈单峰曲线分布,在整个日变化过程中拉宾斯的T_r比艳阳高;2个品种在11:00-13:00、15:00-17:00时,主要受到气孔限制的影响,P_n和T_r均出现下降;19:00-21:00时,随着外界光照辐射减弱,2樱桃品种的P_n和T_r再次出现下降;2种引种大樱桃中拉宾斯较艳阳而言是一种高光合、高蒸腾速率、高气孔导度的品种,且在高光辐射条件下不易发生光抑制,更有利于适应南疆地区高光照的外界环境。     

盐胁迫下嫁接对梅花光合生理特性和叶绿素荧光参数的影响

研究盐胁迫对梅花光合作用的影响对土地盐渍化地区的梅花种植具有重要意义。选取5个不同水平的盐浓度,以 ‘丰后’梅的自根苗和嫁接苗为材料,研究对其光合生理特性和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,随着盐浓度的增加,自根苗和嫁接苗的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、可变荧光（F_v）、潜在光化学效率（F_v/F₀）、PSⅡ最大光化学量子产量（F_v/F_m）、PSⅡ有效光化学量子产量（F_v′/F_m′）、PSⅡ实际光化学量子产量（Y(Ⅱ)）、表观光合电子传递效率（ETR）和光化学猝灭系数（qP）呈现下降趋势,叶片胞间CO₂浓度（C_i）和非光化学淬灭系数（NPQ）呈现上升趋势且自根苗弱于嫁接苗。在0.3%盐处理下自根苗和嫁接苗的光合能力没有受到较大影响,而0.6%~0.9%盐处理下嫁接对提高植物光合能力具有显著作用,在1.2%~1.5%盐处理下不具有显著作用。自根苗在各浓度处理下受到非气孔限制,嫁接苗在0.3%处理下受到的是气孔限制,在0.6%~1.5%处理下受到非气孔限制。     

不同氮素条件下米槁光响应曲线拟合模型的比较分析

分析了施氮量对米槁幼苗光响应曲线的影响。采用砂培法,设置4种不同的氮素浓度,利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型等6种模型对米槁叶片进行光响应曲线拟合。此外,也对相关光合参数的响应过程做了探讨。结果表明,在不同氮素处理下,修正模型拟合的各项光合参数结果与实测值比较接近。其中,在N3处理下,米槁幼苗LSP(1 722.041 μmol·m^-2·s^-1)、P_nmax(8.295 μmol·m^-2·s^-1)、AQE(0.027 μmol·m^-2·s^-1)均大于其他处理,LCP(13.769 μmol·m^-2·s^-1)小于其他处理;且随着施氮量的增加,米槁叶片叶绿素含量、净光合速率P_n、气孔导度G_s、蒸腾速率T_r呈增大的趋势,胞间CO₂浓度C_i呈下降的趋势。因此,增施氮量能够显著改变米槁对光的适应幅度,提高叶片光能利用率。     

不同栽植年限小叶杨与胡杨杂交种（小×胡杨）光合响应特性比较

了解不同光强对小×胡杨气体交换参数的影响,可为进一步评价小×胡杨新品种适应性提供基础数据,为乌兰布和沙漠东北部防护林体系的更新及造林树种选择提供一定的理论依据。利用Li-6400xt便携式光合仪测定了不同光强下小×胡杨的光合生理参数,利用非直角双曲线模型,拟合植物叶片净光合速率（P_n）与光合有效辐射（PAR）的关系,计算光饱和速率（A_max）,光饱和点（LSP）,光补偿点（LCP）,表观量子效率（AQY）,暗呼吸效率（RD）等光合生理参数。结果表明,在光合有效辐射（PAR）0～1 500 μmol·m^-2·s^-1范围内,不同栽植年限小×胡杨净光合速率均随着光合有效辐射（PAR）的增强而增加,当光合有效辐射（PAR）为1 500 μmol·m^-2·s^-1时,曲线处于缓慢上升趋势,小×胡杨还没有达到光饱和点。不同光合有效辐射,净光合速率值均表现为3年>2年>1年生,1年、2年、3年生小×胡杨之间的净光合速率差异显著（P<0.05）。3年生小×胡杨的光饱和速率（A_max）、光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）、表观量子效率（AQY）最高。1年生小×胡杨的暗呼吸速率最大,3年小×胡杨的暗呼吸速率最小。在光合有效辐射（PAR）0～1 500 μmol·m^-2·s^-1,不同栽植年限小×胡杨气孔导度（G_s）均随光合有效辐射（PAR）的增加而增加,而胞间CO₂ 浓度（C_i）均呈逐步下降的趋势;随着有效光辐射的逐步增强,不同栽植年限小×胡杨蒸腾速率逐渐增加,变化趋势都较缓慢平稳,蒸腾速率对光合有效辐射（PAR）的变化并不敏感。当光合有效辐射<600 μmol·m^-2·s^-1,1年、2年、3年生小×胡杨水分利用效率增加迅速,当光合有效辐射>600 μmol·m^-2·s^-1,随着光强的增强,3年生小×胡杨水分利用效率继续缓慢上升,但1年、2年生的小×胡杨水分利用效率趋于平缓甚至下降。综合分析,1年、2年、3年生小×胡杨具有高光合,高水分利用效率和相对较低的蒸腾速率的特点,表现出了对当地生态气候的良好适应性。     

西南地区9种乡土杨树的秋季光合特性比较

季节是影响植物光合特性的重要因素之一,而树木秋季光合作用为次年生长储备营养物质,也是林木育种的重要指标。为了解西南地区9种乡土杨树在秋季生长期对光能的利用效率,以收集于西南地区不同海拔的滇杨、大叶杨、藏川杨、德钦杨、昌都杨、康定杨、乡城杨、西南杨和三脉青杨为研究对象,在10月初采用LI-6400便携式光合测定仪对其光合参数进行测定。结果表明:1）滇杨和藏川杨的生长量优于其他树种。2）乡城杨净光合速率（P_n）日变化呈现为不对称的双峰曲线,其他8种杨树均为单峰曲线,但峰值出现的时间不同;而9种杨树的蒸腾速率（T_r）日变化均为单峰曲线,大叶杨Tr峰值出现在12:00,其他8种杨树均在14:00;9种杨树的气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）和水分利用率（WUE）日均值均存在极显著差异,昌都杨G_s日均值最大（0.37 mmol·m^-2·s^-1）,康定杨C_i日均值最小（284.222 4 μmol·mol^-1）,且水分利用率（WUE）最高（4.996 6 μmol·mmol^-1）。3）综合4个光合参数,西南杨和康定杨具有较大的后续生长潜力,且康定杨耐旱性较强,而昌都杨和大叶杨耐旱能力较弱。因此,在今后推广应用及经营管理中,需要考虑不同树种对水分需求的差异。     

C3和C4植物光能利用效率和水分利用效率的比较研究

了解C3和C4植物光能利用效率(LUE)和水分利用效率(WUE)对光的响应关系,对揭示植物的光能利用与需水规律具有重要意义。以栾树(Koelreuteria paniculata)、辣椒(Capsicum annuum)、高粱(Sorghum bicolor)和玉米(Zea mays)为研究对象,用LI-6400光合仪测量了这4种植物的气体交换参数,并利用光响应机理模型所构建的叶片光能和水分利用效率对光的响应模型分别研究了它们的光能和水分利用效率的变化规律。结果表明:(1)栾树和辣椒的最大光能利用效率(LUE_max)和最大水分利用效率(WUE_max)比高粱和玉米低,所对应的饱和光强(I_L-sat)也小于高粱和玉米;(2)高粱的最大净光合速率(P_nmax)和饱和光强(I_sat)均比玉米小,但它的LUE_max和WUE_max却比玉米大。由此可知,C3植物的栾树和辣椒LUE_max和WUE_max比C4植物的高粱和玉米低,而相应的饱和光强(I_L-sat和I_W-sat)则没有这种趋势。