不同供氮水平及水分调控条件下水稻光合作用光响应特征

为了揭示不同水氮调控对水稻功能叶片光合作用光响应特征的影响,在2种供氮水平下,针对分蘖末期和拔节孕穗期开展了不同土壤水分状况下水稻功能叶片光合速率的光响应特征研究。实测结果表明,随土壤水分的降低,水稻功能叶片的光响应曲线下降,且在光强高于400μmol/(m2.s)时,不同土壤水分状况的光响应曲线差距变大,低氮处理光响应曲线受水分亏缺的影响较大。基于实测结果,建立水稻叶片光合速率光响应曲线的数学模拟,得到不同水氮处理水稻功能叶片光响应的特征参数,结果显示最大净光合速率、光饱和点随着土壤水分的降低而下降、其中低氮处理下降幅度较大,在复水后均出现反弹。因此,水分胁迫会降低水稻叶片对强光的适应能力,但此能力在复水后可恢复,在200～300kg/hm2施氮量范围内,增加施氮量可以有效改善叶片光响应特征、并有效促进复水之后反弹补偿的产生,在制定水稻节水灌溉的土壤水分调控指标时,要考虑不同的施氮水平的影响。

干旱环境下夏玉米各生育时期光响应特征

2011年6—9月在中国气象局河北固城生态试验站借助大型电动式防雨棚及人工灌溉,开展水分影响夏玉米生长发育的田间试验。首先进行夏玉米叶片光合作用日变化和光合作用光响应曲线的观测,然后利用不同模型拟合光响应曲线确定最适模型并提取光合特征参数,探讨土壤水分条件对不同生育时期夏玉米叶片光合特性的影响规律。结果表明:土壤水份适宜时,玉米抽雄期的光合能力最强,重度干旱时,抽雄期的光合能力降低幅度也最大,其次为乳熟期、拔节期;直角双曲线修正模型最适合描述干旱环境下的玉米光合能力光响应过程,轻度干旱使各生育时期光饱和点及最大净光合速率下降,而对光补偿点量子效率和光补偿点的影响不明显;重度干旱下各生育时期光饱和点、最大净光合速率较轻度干旱又进一步下降,同时各生育时期光补偿点量子效率也有明显下降,而光补偿点明显上升,表明玉米叶片的强光利用能力对干旱敏感,而它的弱光利用能力对干旱响应较迟钝。

伯乐树1年生幼苗的光响应特征

采用自然全光照的16.72%(s17)、24.51%(s25)、36.49%(s36)和100%(s100)及林地下14.02%(s14)等5种光照强度,比较分析不同光照条件下的环境因子日变化、1年生幼苗成活率、生长量等指标,以期揭示幼苗对于夏季不同光照条件的光响应特征。结果表明:不同光照强度下,环境因子日变化显著不同,幼苗的成活率、形态和生理指标等均存在显著差异。极度弱光下(s17)幼苗生长迟缓;而全光照环境(s100)和较强光照下(s36)易造成幼苗的死亡;仅适度遮荫(s25)适于幼苗的生长;林下栽培(s14)的相对光照强度虽然较弱,但其各种小气候因子均明显优于无林地的其它光照条件,幼苗成活率、水分利用和平均净光合速率等指标均达到最优。建议抚育幼苗时应采用适宜的遮荫处理,可选择在中等郁闭度的林下(自然遮荫)或在大田中采用夏季单层遮荫。

宁夏引黄灌区滴灌玉米穗位叶光响应特征研究

为提高宁夏引黄灌区滴灌水肥一体化下玉米光响应生理参数的计算精度,探讨玉米吐丝期光合响应机制及光合响应特征,以天赐19为试验材料,设置6个施氮水平,采用Li-6400XT型光合仪测定了2017—2018年玉米吐丝期穗位叶的光响应曲线。选用直角双曲线修正模型等4种常用模型对滴灌玉米光响应过程进行拟合分析,评价和筛选出不同氮素水平下玉米吐丝期最优模型,并利用最优模型计算玉米光响应参数。结果表明,4种模型拟合精度存在差异,且直角双曲线、非直角双曲线和指数模型对氮亏缺处理(N0)的光响应曲线拟合度差,直角双曲线修正模型对各处理拟合度最高,可作为最优模型对玉米吐丝期光响应参数进行计算。玉米光合能力随施氮量增加呈先增后减趋势,光补偿点、光饱和点、最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率在施氮360 kg/hm^2(N4)条件下玉米穗位叶的光响应参数均高于其他处理,在450 kg/hm^2(N5)条件下出现下降趋势,但降幅较小。由此可见,利用光合参数可判断玉米吐丝期的氮素营养状况,调控滴灌玉米最佳施氮量,提高滴灌玉米光合能力,进而提高产量。

不同种源文冠果叶片光合特性及光响应特征分析

为了解不同种源文冠果光合生理特性,本研究利用LI-6400XT光合仪开展了不同种源文冠果苗期的光合特征研究。结果显示:种源内蒙古准格尔旗(NEZZ)、内蒙古敖汉旗(NCAG)叶片光合速率(P_(n))和蒸腾速率(T_(r))日变化呈单峰曲线,种源山西孟县(SYYX)、山东安丘县(SWAQ)叶片P_(n)和T_(r)及种源陕西靖边县(SYJY)叶片T_(r)日变化均呈双峰曲线,表现出明显的光合“午休”现象;不同种源叶片水分利用效率(WUE)变化趋势呈“M”型;文冠果叶片P_(n)对光合有效辐射的响应趋势基本一致,即随着光合有效辐射的增加P_(n)逐渐升高,利用直角双曲线修正模型可较好的估算叶片P_(n)。种源SYYX、SWAQ、SYJY叶片的光合、蒸腾能力较强,而种源NEZZ、NCAG具有较高的WUE,表明其对环境的适应性相对较强。通过对叶片P_(n)、T_(r)、WUE进行分析,5个种源文冠果的适应能力大小依次为NCAG>NEZZ>SYJY>SYYX>SWAQ。结果可为内蒙古西部文冠果栽培以及种源筛选提供理论依据。

株距和叶片温度对干热河谷甜玉米光合作用光响应特征的影响

以甜玉米(正甜68)为研究对象,研究了干热河谷甜玉米种植株距、叶片温度和光照强度对其光合特征的影响。采用Li-6400光合测定系统控温,测定分析了大田条件下甜玉米灌浆期不同株距(20、30、40 cm)和不同叶片温度(20、30、40℃)的穗位叶光合作用光响应特征。结果表明:种植株距、叶片温度、光照强度对甜玉米穗位叶光合特征均有显著影响,株距为40 cm的甜玉米穗位叶Pn、Gs和WUE均最高;随着叶片温度增加,Pn、Gs和Tr均明显增加,WUE明显降低;随着种植株距、叶片温度的增大,LCP、LSP、Pn_(max)、Tr_(max)均呈现增大趋势,WUE_(max)呈现降低趋势。株距与叶片温度之间存在显著的互作效应,种植株距30 cm与叶片温度40℃组合处理的Pn、Gs、Tr均最大,WUE较低,且主成分分析综合得分最高。可见,种植株距为30 cm时甜玉米叶片光合作用光响应特征可以较好地适应40℃叶片温度。

不同光强下4种鸭跖草科植物的生物量分配、水分生理及光响应特征

以紫鸭跖草、‘花叶’水竹草、吊竹梅和‘绿叶’水竹草为试验材料,利用遮光网人工模拟5个光强梯度,研究不同光强对4种鸭跖草科植物生物量分配、水分生理以及光响应曲线特征的影响。结果表明:随光强的降低,4种植物的地上生物量均呈先升后降的趋势,并在遮光度25%至75%期间显著升高(P<0.05),除紫鸭跖草的总生物量无显著变化外,其他3种植物的总生物量也呈先升后降趋势;不同光强对4种植物的物质分配规律及冠根比的影响不同,但4种植物的茎贡献率均呈上升趋势;正午水势随光强的降低而增加,且与失水速率的变化趋势具有较高的一致性,其中紫鸭跖草和吊竹梅的失水速率较低;在不同光强处理下,4种植物的光响应曲线均呈现出随着光合有效辐射(PAR)的增加而先增加后趋于平缓的趋势;随着光强的降低,4种植物的最大净光合速率、表观量子效率和光饱和点均呈现出先升后降的趋势;紫鸭跖草和吊竹梅具有较高的最大净光合速率、表观量子效率、光饱和点以及较低的暗呼吸速率,且水分利用效率在不同处理间无显著差异,均表现出较高的水平。综上所述,4种植物在适当的弱光环境中(遮光度25%~75%),可以通过调整形态、物质分配规律及光响应特征的方式去更有效的利用弱光资源,但不同种植物的应对能力呈现出一定的差异性,其中紫鸭跖草和吊竹梅的光适应性较强。

加工番茄光响应特征及其与产量的相关性研究

[目的]研究加工番茄光响应特性及其与产量的相关性。[方法]用Li-6400在设定的光强梯度下对不同品种加工番茄进行光响应测定,对光响应曲线加以研究分析。根据光响应曲线的拟合方程计算最大光合速率,光饱和点,光补偿点,暗呼吸和表观量子效率等相关参数,把产量与这些参数进行相关性分析。[结果]结果表明,产量与最大光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸和表观量子效率等相关参数之间存在显著相关关系。[结论]可为加工番茄的田间栽培和高光效育种提供理论依据。

土壤水分条件对蚕豆花荚期光合作用-光响应特征的影响

蚕豆在开花结荚期的土壤水分条件对于形成作物干物质尤为重要,研究开花结荚期不同土壤水分条件对蚕豆生理生态特性的影响,以及蚕豆自身生理特性对水分的调节适应过程具有重要意义。采用盆栽试验,监测净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度等参数,分析了不同土壤水分条件下蚕豆光合效率的光响应特征。结果表明:在适宜含水率时,蚕豆各项光合参数都保持在较高水平,蚕豆得以正常生长;含水率较低或较高时,蚕豆叶片气孔导度都呈现出下降趋势,蒸腾速率也随之降低,最终影响到光合速率的降低,进而影响蚕豆正常生长过程。维持在蚕豆正常生长的土壤含水率范围在28.06%~30.14%之间,最佳土壤含水率在29%左右;适宜光合有效辐射强度为600~1 600μmol/(m2·s)。

高寒嵩草草甸不同退化梯度下生态系统光合和呼吸响应特征

青藏高原高寒草甸生态地位突出但退化严重,其植被光合和系统呼吸特征如何响应仍不清楚。于植被生长的旺盛期（7月中旬~8月中旬）在青藏高原祁连山南麓分别选取原生草地、中度退化和重度退化3类高寒草甸,使用自制同化箱和LI-6400便携式光合仪测定生态系统CO2净交换（NEE）、生态系统暗呼吸（RES）和生态系统初级光合（GEP）,研究退化程度对高寒嵩草草甸生态系统CO2通量的影响特征。结果表明不同退化程度的NEE、RES和GEP的单峰日变化格局没有明显差异,日极值出现时间相近。日均NEE和日均RES随着退化加剧逐渐升高,重度退化较原生草地分别显著（P〈0.05）升高了41.8%和12.2%。日均GEP略有下降。退化降低了RES的温度敏感度（Q10）,提高了群落表观光量子产额（a）,但对系统潜在CO2最大同化速率（Pmax）无明显影响。在植被生长旺盛期,高寒草甸生态系统碳收支对退化的响应主要表现在系统的呼吸强度而非群落光合速率。

基于光响应曲线特征参数的楸叶泡桐优良无性系选择

采用指数函数模型对16个1年生楸叶泡桐无性系嫁接苗的光响应曲线进行拟合,分析其光合生理特性。结果表明,不同无性系间初始量子效率(α)、最大光合速率(P_(max))、暗呼吸速率(R_d)、最大浄光合速率(P_(nmax))、光补偿点(I_c)、光饱和点(I_(sat))和可利用光幅度(PR)呈显著或者极显著水平的差异(F=6.632~9.880),7个光响应曲线方程特征参数的变异系数为17.263 1%~36.551 5%,说明不同无性系间光响应曲线各特征参数差异较大,可以利用的改良潜力较大。依据方差分析结果初选出CSD08、CHN01、CSD06和CHB02等4个光合特性优良的无性系。通过聚类分析将16个参试无性系分为4大类,不同类之间无性系各光响应曲线方程特征参数均呈显著或者极显著水平的差异(F=5.220~17.708),其中第I类无性系(CSD08、CHN01、CSD06)为具有α、P_(max)、P_(nmax)、I_(sat)、PR最高或相对较高,R_d、I_c相对较低等特性,可以作为复选出的苗期光合生理特性优良的楸叶泡桐无性系。

温度对老山芹光合光响应特征曲线的影响

以当年生老山芹种苗为试材,采用LI-6400XT便携式光合测定仪分别测定4个日均温度梯度(15、20、25、30℃)下老山芹的光合作用参数,研究了日均温度变化对老山芹光合光响应特征曲线的影响。结果表明:随着日均温度的升高,净光合速率、最大净光合速率、初始斜率和水分利用效率呈先升高后降低的趋势,净光合速率和最大净光合速率在20℃下达最大值,初始斜率和水分利用效率在25℃时达到最大值,最大净光合速率略低于20℃;光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率绝对值随日均温度升高呈升高-下降-升高的趋势,但30℃下光饱和点有所下降;蒸腾速率和气孔导度随温度的升高而增强,在30℃下蒸腾速率和气孔导度最高,但水分利用效率最低。表明,当日均温度在20～25℃时,环境PAR控制在1 000μmol·m^(-2)·s^(-1)以下为宜;当日均温度高于25℃时,环境PAR控制在较高范围会有利于老山芹的光合积累。

几种光合作用光响应典型模型的比较研究

光响应曲线是判定植物光合效率的重要方法,通过曲线可以获得植物光合特性的相关生理参数,但不同模型提取的光响应参数和指标存在差异。本文选择直角双曲线、非直角双曲线和两种指数曲线模型,分别对3个品系常绿杨光响应数据进行拟合,提取了各光响应曲线模型的主要特征参数,对比分析了各模型参数间的差异,并对光饱和点(LSP)的不同计算方法进行了讨论。最后用巨尾桉光响应数据对分析结果作了进一步验证。结果表明,直角和非直角双曲线模型拟合的最大净光合速率(P’max)、表观量子效率(a)及暗呼吸速率(Rd)值高于指数模型拟合值,且直角双曲线拟合的各参数均比非直角双曲线拟合的各参数的值大,而两指数模型各参数拟合值基本一致;在LSP计算方法中,用光通量200μmo.lm-2.s-1以下的点拟合的Pn-I直线与其它模型相结合得到光饱和点的方法不可靠,会使计算结果明显偏小,用接近最大总光合速率Pmax一定比例的方法估计LSP也存在较大偏差,而P’max由于消除了Rd的影响,计算光饱和点时各模型的估计比例相对固定,是一个比较理想的LSP估计方法,初步得出直角、非直角及指数模型用P’max来估计光饱和点时应选取的比例分别为(78±1)%、(82±1)%及(96±1)%。

格木不同种源光合作用光响应分析研究

以格木6个不同种源苗木为研究材料,通过测定其光合作用光响应曲线,分析光合生理指标光合速率(Pn)、胞间CO2(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr),计算水分利用率(RWUE)对光辐射梯度的响应变化;分析光饱和点(VLSP)、光补偿点(VLCP)、最大净光合速率(Pmax)、表观量子效率(RAQY)和暗呼吸速率(Rd)等光合特征参数。结果表明:南宁种源和浦北种源的Pn和Gs最大值较大,南宁种源的Ci最大值最大、Tr上升过程中一直较大,浦北种源RWUE最大;浦北种源VLSP、RAQY和Rd高,VLCP低,对光环境适应范围较广;南宁种源和大容山种源VLSP和VLCP高,阳性特征明显,有较好的适应强光能力;博白种源VLSP和VLCP低,利用弱光能力强;缅甸种源VLSP和VLCP均在中等,对光环境的适应生态幅窄;越南种源Rd和RAQY低,其利用光能能力不强;南宁种源和浦北种源的Pmax最大,具有较大的光合潜力。通过比较不同种源格木的光合作用差异性,以便在造林时根据环境、地形、地貌选择合适的种源。

不同水分条件下水稻光合作用的光响应模型的比较

采用非直角双曲线模型、直角双曲线模型和直角双曲线修正模型,研究了不同水分条件对水稻叶片光响应特征的影响。结果表明:随土壤水分的降低,水稻功能叶片的光响应曲线下降,且在光强高于400μmol/(m2.s)时,不同土壤水分状况的光响应曲线差距变大。三种模型模拟结果总体上都能较好地反映光合作用的光响应特征。光响应特征参数方面,三种模型都能反映水分亏缺对水稻叶片LCP的影响,但仅直角双曲线修正模型拟合的Pmax与实测最为接近,且非直角双曲线模型不能反映水分变化对AQY的影响。采用传统的线性回归方法得到的LSP值大幅度偏低,其所对应的光合速率仅为同模型中最大净光合速率的39%～55%,而直角双曲线修正模型通过模型参数直接计算确定的LSP与实测值最接近。因此,总体上直角双曲线修正模型在反映水稻叶片的光响应特征及对水分亏缺的响应方面具有优越性。

刨花润楠不同种源光响应曲线分析

【目的】研究刨花润楠Machilus pauhoi光合作用光响应曲线特征,比较不同种源刨花润楠光合作用的差异,为刨花润楠良种选育与造林提供一定的理论依据。【方法】以福建建瓯种源(MJO)、福建顺昌种源(MSC)、广东乐昌种源(YLC)、广东仁化种源(YRH)、广西灵川种源(GLC)、广西恭城种源(GGC)6个在广东有推广潜力的刨花润楠种源为材料,观测刨花润楠的光响应曲线特征,并计算出其最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、表观量子效率及暗呼吸速率等光响应特征参数。【结果】广西恭城种源刨花润楠的最大净光合速率最高,达到了12.20μmol·m^(-2)·s^(-1),而且其光饱和点与光补偿点之间的差值最大,为604.60μmol·m^(-2)·s^(-1),而福建建瓯种源刨花润楠的最大净光合速率最低,仅为5.32μmol·m^(-2)·s^(-1),福建顺昌种源的光补偿点与光饱和点间差值最小。【结论】参试的6个种源刨花润楠中,广西恭城种源的刨花润楠利用弱光、强光能力和对光适应能力最强,光合潜力较大,具有较好的生长潜力;刨花润楠的造林可适度密植或营造混交林。

接种菌根真菌滇重楼幼苗光合作用的光响应曲线

目的:研究滇重楼幼苗光合作用-光响应特性,筛选滇重楼生长发育适宜的AM真菌,为人工栽培和引种驯化提供理论基础和技术支持。方法:采用盆栽培养试验与室内分析相结合的方法,以长势一致的1年生滇重楼幼苗为试验材料,以不接种为对照组(CK组),观察了6种丛枝菌根(AM)真菌易误巨孢囊霉Gigaspora decipiens、巨大巨孢囊霉Gigaspora gigantea、双紫盾巨孢囊霉Scutellospora dipurpurascens、亮色盾巨孢囊霉Racocetra fulgida、沙荒球囊霉Septoglomus deserticola、细凹无梗囊霉Acaulospora scrobiculata对滇重楼幼苗光合生理特性的影响。结果:滇重楼能迅速与AM真菌相互识别,形成了良好的共生关系。接种和未接种AM真菌滇重楼幼苗的净光合速率(P_n)、蒸腾效率(T_r)、气孔导度(G_s)、气孔限制值(L_s)均随着光合有效辐射(PAR)增强而逐渐增大,而胞间CO_2浓度(C_i)均随着PAR的增强和P_n的增大而减少。与对照组(CK组)相比,AM真菌诱导处理后,对滇重楼幼苗植株的生长发育影响不大,但不同AM真菌对滇重楼幼苗叶片的光合生理的影响有所差异。总体来说,AM真菌侵入滇重楼幼苗根系形成共生体后,能够不同程度地提高了最大净光合速率(P_(nmax))和光饱和点(LSP),并降低了暗呼吸速率(Rd)和光补偿点(LCP),从而增强滇重楼幼苗对光环境的适应能力,提高其光合作用的能力,有利于植株的生长。结论:6种AM真菌对滇重楼幼苗的共生偏好性不同。综合考虑滇重楼幼苗生长、光合色素含量和光合特性,本试验条件下,双紫盾巨孢囊霉Scutellospora dipurpurascens、沙荒球囊霉Septoglomus deserticola等是培育滇重楼菌根苗优良备选菌株。

核桃主枝环剥后不同部位光合光响应特性

【目的】研究核桃主枝环剥之后上、下部位核桃叶片对光能利用的差异,为新疆核桃提质增效提供技术支撑。【方法】选取长势一致的3株核桃树在内堂空虚的主枝中下部位进行环剥,萌发新枝后进行嫁接,并选取三株完整核桃树作为对照,利用Li-6400便携式光合分析仪测定核桃在17不同光量子通量密度下的光响应曲线。【结果】核桃主枝环剥之后上、下部位叶片与未环剥核桃叶片的光响应参数不一致:未环剥核桃叶片的A max、LSP、LCP、R d均高于环剥核桃树的叶片,环剥下部的AQY值最大,即在弱光阶段环剥上部光合曲线的斜率最大。环剥下部叶片的G s、T r、C i值都高于未环剥与环剥上部。随着PAR强度的增强,Tleaf也随之变化,环剥上部的叶温最低。【结论】环剥上部由于环剥原因使得营养流失,光合作用较弱,而环剥下部萌发的新枝长势良好,营养补充及时,适合对其新枝进行嫁接。

3个核桃品种的光合-光响应特性

为了研究不同核桃品种光能利用特点差异的生理学机制,从而为不同核桃品种的优质高效栽培提供理论指导,以‘鲁光’、‘扎343’和‘强特勒’这3个核桃品种为试验材料,利用Li-6400便携式光合系统对其光合-光响应特征进行了研究。结果表明,3个核桃品种光响应曲线的特征参数存在差异:‘强特勒’的最大光合速率(Amax)、暗呼吸速率(Rd)、光饱和点和光补偿点均高于‘鲁光’和‘扎343’;而表观量子效率(AQY),鲁光品种的最高;3个核桃品种的净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶片水压亏缺值(Vpdl)、叶片温度(Tleaf)、水分利用效率(WUE)等参数对光合有效辐射强度(PAR)的响应均有所差异。文中的分析结果也表明:在高光强下,‘强特勒’适宜一般密度的栽培;在弱光环境下,‘鲁光’适宜密植;‘扎343’则宜于适度的密植。

不同培育方式对胡杨光合特性和水分利用效率的影响

【目的】了解自然落种培育方式和人工挖坑培育方式胡杨的光响应特征及光能利用效率(LUE)与水分利用效率(WUE)对光的响应关系。【方法】以新疆塔里木河下游尉犁县34团2、3、5、7年4个林龄胡杨为研究对象,利用Li-6400XT便携式光合仪测定胡杨气体交换参数,并利用光响应模型及前人推导出的光能利用效率和水分利用效率的响应模型,分别研究它们的光响应特征及光能、水分利用效率的变化特征。【结果】无论何种培育方式,5、7年生胡杨Pn值普遍高于2、3年生胡杨,证明高林龄胡杨光合能力较强,胡杨在中高光强下LUE和WUE均与胡杨林龄成正比关系;人工挖坑培育方式下胡杨P_(n max)的平均值为24.84μmol/(m^(2)·s),高于天然落种方式下胡杨的23.68μmol/(m^(2)·s),证明其光合潜力大,另外其在强光下对光能和水分利用能力比天然落种方式下胡杨更强也更加稳定。【结论】人工挖坑培育方式胡杨因人为干预植株,改善了土壤养分条件,所以光合潜力大,对强光利用能力更强,水分利用能力更加稳定,在极端高温、干旱环境适应性更强,因此可以推广人工干预方式进行塔里木河下游胡杨林更新复壮。