甘蔗叶片光合CO2响应参数分析及其品种间差异

甘蔗光合作用的CO2响应是甘蔗生理生态研究的重要内容。作为C4植物的甘蔗具有较高的光合效率,是最重要的糖料作物。为比较不同模型拟合甘蔗CO2响应曲线的效果,分析不同品种甘蔗光合CO2响应特性,探究甘蔗光合CO2响应参数之间的关系,本文使用LI-6400XT光合测定系统在云南开远进行了田间观测,用直角双曲线模型(RH)、非直角双曲线模型(NRH)、叶子飘(Ye)模型拟合6个品种甘蔗光合CO2响应曲线,并分析光合CO2响应参数。结果表明:RH和NRH模型拟合的最大光合速率(Amax)偏差较大,且无法得到CO2饱和点(CSP)。NRH模型拟合的初始羧化速率(η)与实测值最为接近,但得到的呼吸速率(Rp)和CO2补偿点(CCP)均为负。综合来看叶子飘模型模拟甘蔗叶片光合CO2响应的效果最佳。Ye模型得到的光合CO2响应参数中,η与Rp/CCP呈极显著正相关(P<0.01),Rp与η、CCP呈显著正相关(P<0.05),Rp、η与CSP呈显著负相关(P<0.05)。有的品种在低CO2浓度时表现高光合特性,伴随高呼吸消耗,同时在高浓度CO2时光合能力较弱,易达到CO2饱和点。Ye模型得到的6个品种甘蔗的Amax平均值为32.4±4.5μmol·m^-2·s^-1,η平均值为0.128±0.060,CSP平均值为1152±77μmol·m.^-2·s^-1,CCP平均值为8.5±5.5μmol·m^-2·s^-1。品种ROC22具有很低的Rp、CCP和最高的Amax,光合特性最好;除YZ99-91外其它5个品种甘蔗的CSP都较大,能适应大气中CO2浓度的升高。

小蓬竹光合作用对CO_2的响应特征

为加强小蓬竹(Drepanostachyum luodianense(Yi et R.S.Wang))的保护利用及光合生理研究,以移栽和野生的2年生小蓬竹植株作为对比实验材料,利用Li-6400便携式光合作用测定系统对小蓬竹的CO2响应特性进行了研究。结果表明:小蓬竹CO2响应研究最适宜的数理模型为直角双曲线的修正模型,在控制条件为叶温28℃、叶面空气湿度75%、光合有效辐射1 700μmol·m-2·s-1时,小蓬竹胞间CO2摩尔分数随着叶室内CO2摩尔分数的升高而近乎同步直线上升,移栽小蓬竹与野生小蓬竹的胞间CO2摩尔分数和叶室内CO2摩尔分数值分别稳定在0.44、0.59;气孔导度随着胞间CO2摩尔分数的升高总体上逐步下降,移栽小蓬竹气孔导度水平略低于野生小蓬竹;蒸腾速率随着胞间CO2摩尔分数的升高及气孔导度的下降而逐步下降,最后趋于平稳,移栽小蓬竹与野生小蓬竹蒸腾速率表现出与气孔导度较为一致的差异。因此,移栽小蓬竹最大净光合速率与野生小蓬竹总体上无明显差异。

4个无花果品种光合特性比较研究

以2年生布兰瑞克、日本紫果、B110和新疆早黄4个无花果品种为试材,2014年测定其光合CO_2响应曲线参数、叶绿素含量和比叶重。结果表明:4个无花果品种以布兰瑞克的光呼吸速率(R_p)和CO_2补偿点(CCP)均最低,在CO_2饱和点条件下的P_(nmax)最高;叶绿素含量和比叶重也显著高于其它3个品种,比较适合设施栽培下的低浓度CO_2环境及应用CO_2肥料的高浓度CO_2环境。

神木与杨凌地区长柄扁桃光合与生物学特性比较

通过神木与杨凌两地区长柄扁桃的光合能力比较,为长柄扁桃大面积栽植与发展提供理论参考。试验结合生物学观察,利用LI-6400便携式光合作用测定仪系统,分析了陕西省榆林市神木县境内毛乌素沙漠和杨凌西北农林科技大学苗圃中长柄扁桃的光合作用特性。通过田间活体测定光合参数,对比研究了两地区内叶片净光合速率(Pn)的日变化等,并采用非直角双曲线拟合方程与直角双曲线方程分别计算光响应与CO2响应曲线相关参数,并对测定结果进行单因素方差分析。结果表明:生物学特性方面,杨凌地区长柄扁桃萌芽早,且生命周期较长;神木地区长柄扁桃结果率较高。光合特性方面,光合日变化均呈双峰曲线,且都具明显"午休"现象。杨凌神木地区长柄扁桃LCP,LSP分别为49.08μmol/(m2.s),1512.5μmol/(m2.s);21.44μmol/(m2.s),1500μmol/(m2.s)。CCP,CSP分别为84.46μmol/mol,1000μmol/mol;53.92μmol/mol,781.25μmol/mol。长柄扁桃在两地生长情况与光合特性有显著差异,神木地区长柄扁桃光合能力显著大于杨凌,表现出对强光低浓度CO2的高效光合特性及较强适应能力,对于神木长柄扁桃的适应性需要进一步观察。

小麦光呼吸途径电子流分配的模型研究

为探讨分配到植物光呼吸的光合电子流(J_o)对CO_2浓度(J_o-C_a曲线)的响应规律,以小麦Z39-118为材料,分析了小麦叶片在2%和21%O_2浓度下的光合速率(A_c)和电子传递速率(J)对CO_2浓度的响应曲线。结果表明,光合作用对CO_2浓度的响应新模型(模型I)可很好地拟合小麦的A_c对CO_2浓度响应曲线;同样,基于模型I而构建的J对CO_2的响应模型(模型II),也可很好地拟合小麦在21%和2%O_2条件下的J对CO_2响应曲线。利用模型II分别拟合基于传统公式(J_o=2[J-4(A_c+R_(day))]/3)得到的J_o-C_a曲线(R_(day)为日呼吸速率)及基于光呼吸速率值而计算得到的J_o-C_a曲线,结果显示,两者拟合得到的分配到光呼吸的最大电子传递速率值(分别为86.93和84.17μmol·m^(-2)·s^(-1))与实测值(89.12μmol·m^(-2)·s^(-1))均较为接近(P>0.05);但基于前者拟合所得到的饱和CO_2浓度和CO_2为0μmol·mol^(-1)时分配到光呼吸的电子传递速率,均与其对应的测量值之间均存在显著差异(P<0.05)。综合分析认为,传统用于计算参与光呼吸途径的光合电子流公式并不能准确地描述J_o对CO_2浓度的响应趋势,本研究构建的新模型可准确地定量研究光呼吸及其电子流分配等问题。

农膜残留对大豆光生理特征及生物量累积的影响

农膜覆盖技术的应用及推广极大地提高了干旱半干旱地区的农业产量,促进了当地农业发展及社会经济效益。然而,由于农膜碎片化程度高、回收难度大、降解周期长,使得残留在土壤中的农膜日益增多,严重威胁着作物生长、土壤健康以及农业可持续发展。尽管农膜残留对土壤质量影响的研究较多,但对于其种类(可降解或不可降解)及残留累积量对作物光生理特征的研究还相对较少。本试验以大豆为研究对象,对比普通聚乙烯(PE)和生物降解(BP)两种农膜(残片大小为0.5~2 cm),研究不同农膜残留累积量(土壤重量的0、0.1%、0.5%、1.0%)下大豆花期及初荚期叶片光合作用光、CO_(2)响应曲线特征及花期、收获期的植株生物量,探讨塑料类型及残留量对大豆光生理特征及生物量累积的影响。结果表明:PE残留导致大豆叶片光补偿点在花期降低23.96%,而初荚期升高51.38%,说明PE残留导致大豆叶片弱光利用能力在花期提升,但在初荚期被抑制。在初荚期,BP残留使光补偿点降低54.82%,且光饱合点升高58.12%,从而提高了叶片强光适应能力,增大了叶片光能利用范围。同时,PE和BP添加使暗呼吸速率分别增长30.56%和22.28%,从而导致干物质消耗增加。土壤中PE、BP残留量的增加,最大光合力分别降低36.49%和23.56%,表明大豆叶片CO_(2)利用能力减弱;CO_(2)补偿点分别降低67.96%和38.91%,从而提高了叶片低浓度CO_(2)的利用能力,并降低光呼吸速率,从而减少了干物质的消耗。此外,不同农膜及残留量处理下,仅在花期0.1%与0.5%残留量的BP处理中,地下生物量随农膜残留量的增加显著降低,其他各处理间地上及地下生物量无明显变化。光响应及CO_(2)响应曲线各拟合参数与生物量的Pearson相关性分析结果表明,收获期PE处理下,地上生物量与光补偿点呈显著负相关,而光呼吸速率、CO_(2)补偿点、初始羧化效率与生物量(地上+地下)的积累有较强相关性。因此,PE农膜残留量增加提高了大豆花期叶片对于弱光的利用能力而减弱初荚期对弱光的利用能力,BP农膜残留量增加则会增强初荚期叶片对弱光的利用,也对大豆叶片适应强光的能力有所提升。