环境因素对植物导水率影响的研究综述

植物的导水率表示单位压力梯度植物传导水分的通量, 是根系吸收及传导水分能力大小的一个重要生理生态指标。植物导水率受内在和外在因素的影响而发生明显变化。本文重点概述了包括根区土壤水分、养分、盐分、温度和灌溉方式等外在因素对植物导水率影响的研究进展。深入阐明不同环境因素下的植物导水率, 不仅可充实SPAC 系统水分传输理论, 而且有助于明确植物对环境的适应机制和高效用水的潜力。     

东北地区大豆鼓粒期光合特性的研究

用LI-6400光合测定系统对东北地区大豆鼓粒期叶片光合速率对光合有效辐射通量密度的响应特征和晴天光合速率、光能利用率、水分利用率等特性的日变化规律进行了研究。结果表明,光合速率对光合有效辐射通量密度的响应特征遵循M ichaelis-M enten方程,在自然光条件下,上下两层叶片综合考虑,最大光合速率平均为37.25μmol m-2s-1,表观初始量子效率平均为0.0376。在晴天,光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及光合有效辐射通量密度、环境温度随时间的变化可以用正弦函数模拟,但其峰值出现的时间不同,光合速率和气孔导度在午前,光合有效辐射通量密度在正午,蒸腾速率和环境温度在午后。这种时间序列说明光合速率在午前开始降低,但引起这种现象的原因是高温引起的气孔限制造成的,而非光胁迫。日出后,大豆叶片的光能利用率随时间逐渐降低,到10:30左右稳定在0.015~0.02 molmol-1,该变化规律用正弦函数的形式可以得到很好的模拟。大豆叶片的水分利用率在上午和下午存在显著差异,上午的水分利用率显著高于下午,温度是造成这种差异的主要原因,用正弦函数形式模拟也能得到类似的结果。     

大气[CO2]和温度升高对农作物生理及生产的影响

全球大气[CO2]和气温升高是全球气候变化对农作物产量影响最为重要的两个因子。本文着重介绍了[CO2]和温度升高对农作物光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、产量、品质等方面影响的研究进展。研究表明随着[CO2]升高,作物光合速率及蒸腾速率有上升趋势,呼吸作用和气孔导度下降,产量有所提高,品质将会降低,但研究仍有不确定性。随着[CO2]变化,不同光合途径(C3、C4)作物的响应不一致且存在短期和长期效应。普遍认为大气温度升高抑制作物光合作用,作物产量下降。现有的研究多采用模型或模拟试验的方法研究气候变化对作物产量的影响,但研究发现模型研究结果与模拟试验研究结果有差异,不同学者对产量的评估结果也不一致。最新研究认为温度对作物产量影响成非线性,当温度高于关键温度后产量会迅速下降。现阶段大部分模拟试验均在气室中研究,与野外实际情况差异较大,结论仍需进一步验证。目前尚缺乏对作物模型结果的实验验证。     

马铃薯遮光处理的效应研究

【研究目的】研究探讨了在马铃薯不同生长阶段的光处理效应,净光合速率(Pn)与蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间间隙CO2浓度(CO2)、叶面温度(Tleaf)、叶绿素含量、光强(PAR)的变化情况及相互关系,植株体上、中、下层叶片对光合作用的贡献情况。【研究方法】采用两种类型的遮阳网遮光,设2个水平、4个时期,一个对照,共9个处理。【结果】块茎形成膨大期遮光,40%、65%透光率细胞间隙CO2浓度降低,蒸腾速率较对照下降,气孔导度、结薯数、商品薯率、叶绿素含量升高,产量较对照增产显著;苗期遮光对产量的影响不大,但延迟生殖生长;淀粉积累期遮光增产不显著;全生育期65%透光率减产,40%透光率减产显著。遮光植株茎杆细长,自然光照则粗壮。【结论】块茎形成膨大期遮光有利于块茎形成。     

光和CO2作用下C3和C4作物气孔导度-光合速率耦合关系的差异

气孔控制着光合作用和蒸腾作用两个相互耦合的过程,气孔导度与光合速率的耦合关系是理解陆地生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础。利用LI-6400光合仪控制光强和CO2浓度变化,分析了C3和C4作物气孔导度-光合速率耦合关系的差异。结果表明:即使CO2浓度变化条件下,Ball-Berry模型也能很好地模拟气孔导度与光合速率二者的耦合关系。气孔导度与净光合速率之间的耦合系数体现了不同作物之间水-碳交换比例的差异,反映了气孔限制和内部生理生化过程限制在不同作物上所占的比例。由于该系数在C3作物和C4作物之间存在明显差异,C3作物中,陆生C3作物和水生C3作物也存在一定差异,因此作物的生态功能类型可以大体划分为3类:C4作物、陆生C3作物和水生C3作物。这种生态功能类型的划分为提高碳循环、水循环以及水碳耦合循环模型在区域尺度上应用的精度是有益的。     

Physiological Changes in Sesbania Species to Reducing Light Intensities

Sesbania sesban and S. grandiflora were studied for their physiological characters under different light intensities (100, 75, 50 and 25 %) in a natural environment for 4 months. Rate of photosynthesis (PN) and stomatal conductance (CS) significantly decreased with decreasing light intensities and with intensity reduced to half the full sun light under high shading i.e. at 25 % light intensity, whereas the intercellular CO₂ concentration increased with decreasing light intensities in both the species. The reduction in PN was more in S. grandiflora than S. sesban. S. sesban maintained higher carboxylation efficiency under shade condition as compared to S. grandiflora. Rate of transpiration and water use efficiency (PN/TR) decreased while leaf diffusion resistance increased significantly with decreasing light intensities. Total chlorophyll content was maximal under 50 % light intensity in both plant species. Accumulation of chl b increased but chl a decreases under low light intensities. The higher accumulation of chl b in S. sesban under shade predicted its shade adaptability. The total protein content and NRA reduced under low light intensities. The overall rate of photosynthesis, stomatal conductance, carboxylation efficiency and water-use efficiency were higher in S. sesban as compared to S. grandiflora , indicating its better adaptability under shade condition and that it may be suitable to grow under stress in agroforestry systems in semi-arid tropics.     

Effect of Phosphorus Nutrition on Growth and Physiology of Cotton Under Ambient and Elevated Carbon Dioxide

Phosphorous deficiency in soil limits crop growth and productivity in the majority of arable lands worldwide and may moderate the growth enhancement effect of rising atmospheric carbon dioxide (CO₂) concentration. To evaluate the interactive effect of these two factors on cotton (Gossypium hirsutum) growth and physiology, plants were grown in controlled environment growth chambers with three levels of phosphate (Pi) supply (0.20, 0.05 and 0.01 mm ) under ambient and elevated (400 and 800 μmol mol^?1, respectively) CO₂. Phosphate stress caused stunted growth and resulted in early leaf senescence with severely decreased leaf area and photosynthesis. Phosphate stress led to over 77 % reduction in total biomass across CO₂ levels. There was a below‐ground (roots) shift in biomass partitioning under Pi deficiency. While tissue phosphorus (P) decreased, tissue nitrogen (N) content tended to increase under Pi deficiency. The CO₂ × Pi interactions were significant on leaf area, photosynthesis and biomass accumulation. The stimulatory effect of elevated CO₂ on growth and photosynthesis was reduced or highly depressed suggesting an increased sensitivity of cotton to Pi deficiency under elevated CO₂. Although, tissue P and stomatal conductance were lower at elevated CO₂, these did not appear to be the main causes of cotton unresponsiveness to elevated CO₂ under severe Pi‐stress. The alteration in the uptake and utilization of N was suggested due to a consistent reduction (18–21 %) in the cotton plant tissue N content under elevated CO₂.     

黄淮海平原作物高效用水与高产协同策略(英文)

黄淮海平原是我国最重要的粮食主产区之一,长期过度开采地下水已导致严重的水资源危机。提高作物水分利用效率是保存地下水资源并维持高产的重要途径。本文首先讨论了提高黄淮海平原作物水分利用效率的策略。研究表明,气孔导度特性遗传变异大,其干旱胁迫响应在品种间差异显著,是影响品种WUE和产量的重要生理因素。通过品种气孔特性和地区水分条件的合理匹配对策可以协同提高作物产量和WUE。其次,讨论了灌溉制度的优化问题,提出黄淮海平原冬小麦灌溉次数至少可以减少1次(从灌溉4次减少到3次),实现在不影响产量的同时降低灌溉水用量,提高作物WUE。最后,讨论提出了秸秆覆盖和选用早发性好的品种是提高地区作物WUE的两种有效措施。     

CO2升高对红松幼苗水分生理特征与土壤含水率变化的影响

采用生长箱培养法,分别研究700与350 μmol/mol CO2浓度下红松幼苗水分生理特征和土壤含水率变化。研究表明:1)初始土壤含水率相同,相同条件培养5 d后高浓度CO2培养苗木土壤含水率较高;2)土壤含水率没有显著差异时,高浓度CO2培养导致苗木气孔导度、蒸腾速率和地上部含水率下降,水分利用效率和叶水势升高;3)随着土壤含水率产生差异,高浓度CO2培养苗木的气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率和叶水势没有发生显著变化,而低浓度CO2培养苗木的气孔导度、蒸腾速率下降,水分利用效率与叶水势升高不显著。      

伴生栽培小麦灌浆后期光合特性分析

以伴生栽培小麦和栽培小麦旗叶为实验材料,对其部分光合特性进行了研究,试验表明,叶室内空气温度(TA)、光合有效辐射(PAR)对伴生栽培小麦有较强的限制性作用,而细胞间隙CO2浓度对伴生小麦有限制作用。伴生栽培小麦的色素含量、丙二醛含量均高于栽培小麦;,而SOD酶活性则低于栽培小麦。这可能与伴生栽培小麦生物产量较高而经济产量较低有着密切关系。