水分条件变化对典型园林灌木叶片水势及光合特征的影响

北京市拥有丰富的灌木资源,很多种类具有较高的观赏价值和低耗水、抗旱性强等特点,有效地开发利用灌木资源应用于城市园林绿化,不仅可以节约园林灌溉用水量,还可降低园林养护成本。以北京市典型园林灌木大叶黄杨(冬青卫矛,Euonymus japonicus)、金叶女贞(Ligustrum×vicaryi)、紫叶小檗(Berberis thunbergii var.atropurpurea)和棣棠(Kerria japonica)为研究对象,对4种灌木进行模拟干旱试验,分析干旱条件下,不同灌木的叶片水势、净光合速率和气孔导度等指标的变化规律以及相互关系。结果表明:(1)各灌木水分胁迫对水势的影响呈上升趋势,紫叶小檗变化最为明显,干旱组水势升高幅度为55.56%。(2)4种灌木中,大叶黄杨净光合速率对水分的适应能力较强,在干旱后期较干旱前净光合速率从1.3μmol·m^(-2)·s^(-1)增大到11.0μmol·m^(-2)·s^(-1)。(3)金叶女贞气孔导度开放值变化较其余3种灌木最大,2022年8月21日达到531.26 mmol·m^(-2)·s^(-1),而干旱组大叶黄杨变化最大,较干旱初期气孔导度上升30.75%。因此,适度干旱对于4种灌木的生长影响不显著。

‘娇红1号’红花玉兰对水分胁迫的生理响应

以‘娇红1号’1年生嫁接苗为试材,设置盆栽土壤含水量为田间最大持水量(FWC)的20%(HD)、40%(LD)、60%(CK)、80%(LF)、100%(HF)5个处理,测定不同处理条件下‘娇红1号’叶片的光合特性和生理指标分析‘娇红1号’红花玉兰对水分胁迫的生理响应,探究‘娇红1号’红花玉兰在江西等江南丘陵区的引种效应。结果表明:在水分胁迫下,HD处理下的‘娇红1号’苗木在胁迫第10天全部死亡(其余的存活率为100%),CK下‘娇红1号’叶片的叶绿素含量先降后升,其余处理都随着胁迫时间的加长而降低。P_(n)和G_(s)的日变化出现双峰现象,T_(r)日变化呈现先升后降趋势,C_(i)日变化呈现上升趋势,WUE和L_(s)的日变化呈现下降趋势。CK处理的P_(n)、G_(s)、C_(i)和T_(r)日均值最大,HF处理下WUE和L_(s)最大。随着胁迫时间的延长,‘娇红1号’苗木叶片可溶性糖、可溶性蛋白和MDA含量呈现先升后降的变化趋势。Pro含量和SOD活性呈现上升趋势。APX活性呈现先降后升再降的变化趋势,且在胁迫维持到第40天时CK处理下最低。可见,60%~80%FWC的条件下最利于‘娇红1号’红花玉兰的生长。

硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合特性的影响

【目的】探究外源硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合作用的保护机制,可为西葫芦抗盐栽培提供理论参考。【方法】以西葫芦品种‘寒绿7042’为试材,通过水培试验,共设置对照、硅处理(0.3 mmol/L Na_(2)SiO_(3)·9H_(2)O)、盐胁迫(150 mmol/L NaCl)、盐胁迫+硅等4个处理,处理10 d后测定幼苗的根系形态和活力,叶片含水量、水势、光合气体交换参数、叶绿素含量、叶绿素荧光参数及根系质膜水通道蛋白基因的表达等指标。【结果】盐胁迫显著抑制了西葫芦幼苗根系的生长,降低了根系活力、叶片含水量、叶片水势和蒸腾作用,还破坏了植株的光合系统,导致净光合速率、气孔导度、叶绿素含量和PSⅡ光化学效率显著降低。外源硅显著改善了盐胁迫下西葫芦幼苗的根系形态,提高了根系活力,并通过促进根系质膜水通道蛋白基因PIP1;2、PIP1;3、PIP1;5、PIP1;7、PIP2;1、PIP2;4、PIP2;6、PIP2;8、PIP2;9和PIP2;12的表达改善植株体内的水分状况,提高叶片含水量和水势,增强蒸腾作用;外源硅还通过提高叶片气孔导度、叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、光化学淬灭系数,降低胞间CO_(2)浓度和非光化学淬灭系数来增强盐胁迫下幼苗的光合作用。【结论】盐胁迫下添加0.3 mmol/L的硅可以有效改善西葫芦幼苗的水分代谢和光合作用状况,从而提高西葫芦幼苗抗盐胁迫能力。

水氮亏缺对春小麦产量影响的生理机制研究

于2022和2023年在甘肃武威采用大田试验,研究了不同水氮条件下春小麦叶面积、叶水势、光合特性和产量的变化和产量形成的生理机制。选定“永良4号”(YL4)和“陇春41号”(LC41)2个品种的春小麦作为研究对象,每个品种设置4个处理,包括2个水分处理即充分灌溉W1(预测作物需水量)和调亏灌溉W2(在拔节-孕穗期和灌浆-成熟期灌溉预测作物需水量的65%,其余生育期灌溉量为预测作物需水量的100%),2个氮肥处理即N1(当地传统施氮量,220 kg/hm^(2))和N2(减量施氮,110 kg/hm^(2))。分析了小麦旗叶面积(LA)、叶水势(Ψ_(pd))、相对叶绿素含量(SPAD)和气体交换参数(P_(n)、G_(s))、产量在不同水氮处理下的变化情况。结果表明:LC41的叶面积、叶水势、叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和产量均高于YL4,水分和氮素胁迫可以降低小麦的叶面积、叶水势、叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和产量;叶面积和叶水势通过调节作物光合性能影响作物产量,叶面积、叶水势和光合性能的单个性状的组合效应解释了小麦83%的产量变化,水氮胁迫通过植株水力特性降低Gs从而影响产量,较高的Ψ_(pd)和Gs是保证小麦产量形成的关键;在高氮条件下进行一定的水分亏缺减产较少,因此减少非关键生长阶段的灌水量可以维持一定的小麦产量。

金叶女贞与小叶女贞光合特性的比较研究

在自然条件下对金叶女贞(Ligustrum vicaryi)和小叶女贞(Ligustrum quihouiCarr)的光合生理特性进行了比较研究。结果表明:金叶女贞的比叶质量和叶绿素含量均极显著低于小叶女贞,而叶绿素a/b和类胡萝卜素/叶绿素则高于小叶女贞;金叶女贞的光合能力低于小叶女贞,净光合速率、表观量子效率、羧化效率、PSⅡ原初光化学效率和PSⅡ的潜在活性均低于小叶女贞;金叶女贞和小叶女贞的净光合速率日变化均为双峰曲线,水分利用效率均为单谷曲线,二者发生光合“午休”现象的原因不同。

3种彩叶植物的光合特性研究

为科学指导植物造景中彩叶植物的配置,运用美国LI-COR公司制造的LI-6400便携式光合作用测定系统,研究了红檵木、金叶女贞、紫叶李3种彩叶植物的光合特性.结果表明:3种植物的光补偿点分别为39.07,249.66,143.94μmol/(m2.s);光饱和点分别约1 400,1 200,1 800μmol/(m2.s);CO2补偿点分别为20.11,76.48,118.24μmol/mol;CO2饱和点分别约800,600,1 000μmol/mol,说明红檵木对光的适应性很强,是一种较耐荫的强光性植物,而金叶女贞和紫叶李则是强光性植物.

高温下干旱和渍水对冬小麦花后旗叶光合特性和物质转运的影响

以蛋白质含量不同的两个冬小麦品种扬麦9号和豫麦34为材料,研究了不同温度和水分条件下小麦花后旗叶光合特性的变化、营养器官花前贮藏干物质和氮素转运特征及其与籽粒产量和品质形成的关系.结果表明,高温及干旱和渍水均明显降低了旗叶光合速率和叶绿素含量(SPAD值),但高温下干旱和渍水对光合作用的影响加重.小麦营养器官花前贮藏干物质、氮素转运量和转运率在适温下表现为干旱>对照>渍水,高温下则表现为对照>干旱>渍水.适温下花后同化物积累量表现为对照>渍水>干旱,高温下则表现为对照>干旱>渍水.花后氮素积累量在适温和高温下均表现为对照>渍水>干旱.籽粒淀粉含量以适温适宜水分处理最高,高温渍水下最低;蛋白质含量以高温干旱下最高,适温渍水下最低.温度和水分逆境下小麦粒质量和淀粉含量的降低与花后较低的光合能力及干物质积累有关,而蛋白质含量则与花前贮藏氮素的转运量和转运率有关.

干旱胁迫对不同肥水类型小麦旗叶光合特性及产量的影响

为给小麦抗旱育种和节水高产栽培提供理论和技术支持,在防雨旱棚池栽条件下研究了干旱胁迫对6个不同肥水类型小麦品种旗叶光合特性和产量的影响。结果表明,干旱胁迫条件下,小麦开花后旗叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔限制值和单叶水分利用效率均呈下降趋势,而胞间CO2浓度有所升高。其中,水浇地品种烟农21、烟农24和济麦22净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔限制值和单叶水分利用效率较低且下降幅度大,而旱地品种青麦6号、济旱5034和鲁麦21的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔限制值和单叶水分利用效率较高且下降较为缓慢,而胞间CO2浓度较低。青麦6号具有较高的抗旱指数,在干旱胁迫条件下能够保持较好的叶片结构和功能状况,是其获得高产的重要原因。

土壤水分含量对银杏光合特性的影响

应用温室盆栽试验方法,采用完全随机试验设计,研究了4个家系1年生银杏实生苗在不同土壤水分条件下的光合特性。试验共设16处理,即4种水分水平(田间持水量的80%,60%,40%和20%)、4个银杏家系,处理为100d。结果表明:(1)在前两种土壤水分条件下,银杏净光合速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度、蒸腾速率及Fv/Fm差异较少,而在后两种土壤水分条件下,5个指标明显降低;(2)测定的各项指标之间相关系数都较大,其中与Fv/Fm相关密切的为净光合速率,与净光合速率相关密切的为细胞间隙CO2浓度和蒸腾速率;(3)土壤水分供应不足(即干旱胁迫)的条件下,银杏净光合速率随着土壤水分含量的下降而下降,主要因气孔限制所致,同时直接影响了光合作用的电子传递和CO2同化过程。

不同水分胁迫下水杨酸对分枝期扁蓿豆生长及光合生理的影响

为明确水杨酸对扁蓿豆分枝期抗旱性的调控作用,采用盆栽试验研究正常供水(80%田间持水量)、轻度水分胁迫(60%田间持水量)、中度水分胁迫(40%田间持水量)以及重度水分胁迫(20%田间持水量)条件下,不同浓度[0(对照),0.02,0.10,0.50,2.50mmol/L]水杨酸处理对扁蓿豆分枝期生长、抗性生理及光合特性的影响。结果表明,轻度、中度水分胁迫下,0.10mmol/L水杨酸显著提高了叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量,同时使超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)得到显著提高,而气孔限制值(Ls)显著降低;重度水分胁迫下,0.50mmol/L水杨酸显著提高了株高、一级分枝数、叶面积、叶片相对含水量、叶绿素含量、游离脯氨酸含量、可溶性蛋白含量,同时SOD、POD、CAT活性以及叶片Pn、Gs、水分利用效率(WUE)显著提高,而使电导率、丙二醛(MDA)含量以及LS显著降低。可见,适宜浓度水杨酸可以改善干旱胁迫下扁蓿豆分枝期的生长,提高其抗旱能力。

水分胁迫对马铃薯光合生理特性和产量的影响

以云南主栽培马铃薯品种会-2和合作88为材料,进行盆栽比较试验,研究了水分胁迫对马铃薯光合生理特性和产量的影响。结果表明,两种马铃薯品种的叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶面积、SPAD值和产量随干旱胁迫强度增强而降低。两种马铃薯品种水分胁迫处理结果存在差异。随干旱胁迫强度增强,会-2品种光合生理指标、叶面积下降程度较合作88品种小,但合作88品种产量下降程度较会-2品种小。

复水前后冬小麦光合生理特征对保水剂用量的响应

为探明干旱胁迫复水前后作物水分消耗过程中冬小麦生理特征对保水剂用量的响应及作用机理,采用盆栽试验以不施保水剂为对照,测定了保水剂不同用量(无保水剂、27 mg/kg、54 mg/kg、81 mg/kg)条件下,复水前后的土壤含水率及光合参数的持续变化特征。结果表明:干旱胁迫时,保水剂降低了小麦叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度,提高了水分利用效率。复水后,对照的光合速率、蒸腾速率及气孔导度仍较高,保水剂处理依次为:54 mg/kg、81 mg/kg、27 mg/kg。而当土壤含水率降至田间持水量的55%左右时,各处理光合参数依次为:27 mg/kg、CK、54 mg/kg、81 mg/kg;水分利用效率依次为:81 mg/kg、27 mg/kg、CK、54 mg/kg。随保水剂用量的增加,小麦生物量增加,但81 mg/kg处理显著高于对照。同时,保水剂会影响叶片光合参数之间的相关性,其中,小麦气孔导度与光合速率、蒸腾速率的相关性以54 mg/kg处理最紧密,依次为81 mg/kg处理、对照,27 mg/kg处理最差。而气孔导度与土壤含水率、水分利用效率及光合速率与土壤含水率、蒸腾速率、水分利用效率的相关性强弱从大到小的处理依次为:81 mg/kg、54 mg/kg、CK、27 mg/kg。说明小麦叶片光合参数对保水剂的响应以54 mg/kg与81 mg/kg处理最显著。

夏秋季旱涝胁迫对红叶石楠光合特性的影响

分别于夏、秋两季,以1年生红叶石楠扦插苗为试材,采用盆栽调控水分的方法,研究了干旱和淹水胁迫下叶片的丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性、色素含量以及光合生理参数等的变化。结果表明,夏、秋季干旱和淹水胁迫均使叶片MDA含量和质膜透性显著上升,叶绿素(Chl.)含量降低,花色素苷(Ant.)含量增加;净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、表观量子效率(AQY)和羧化效率(CE)等指标下降,光饱和点(LSP)降低;光补偿点(LCP)升高,可利用的光强范围变小;夏季水分胁迫对红叶石楠的膜伤害大于秋季,Chl.降幅低于秋季,类胡萝卜素(Car.)含量夏季上升而秋季下降,LSP对降及LCP上升的幅度小于秋季,但Pn降幅却表现为干旱处理小于秋季,淹水处理大于秋季;其中夏季淹水胁迫对红叶石楠膜伤害和Pn、WUE、AQY、CE的影响较干旱胁迫大,光合下降在胁迫初期为气孔限制,到中、后期转化为非气孔限制;与Pn密切相关的气候因子(关联度从高到低排列)依次为大气温度(Ta)、大气CO2浓度(CO2)和光照强度(PFD)。而在秋季,干旱胁迫对红叶石楠膜伤害和Pn、WUE、AQY和CE的影响较淹水胁迫大,光合下降主要表现为非气孔限制;与Pn密切相关的气候因子(关联度从高到低排列)依次为大气水汽压(Vp)、PFD和CO2。

水分胁迫对牛心朴子光合生理特性影响的研究

采用PVC管种植模拟土壤干旱的方法,研究了牛心朴子 Cynanchumkomarovii 在水分胁迫下光合速率 Pn 、气孔导度 Gs 、胞间CO2浓度 Ci 、叶绿素荧光的变化规律及不同生育期适应性表现.结果表明:土壤水分胁迫对牛心朴子叶片光合生理的影响与其胁迫时间及其胁迫程度都有关系,胁迫前中期Pn下降的原因主要是气孔限制,而到后期则以非气孔因素限制为主.中度土壤水分胁迫在短期内对牛心朴子叶片光合作用具有促进作用,而且有利于WUE的提高.而重度胁迫对牛心朴子Pn的影响较显著,而且非气孔因素的出现早于中度胁迫的处理.牛心朴子的光合生理对土壤水分胁迫具有一定的适应时期和适应范围.

裸燕麦不同生育时期对干旱胁迫后复水的响应

为给裸燕麦(Avena nuda L.)高效节水生产提供理论和技术支持,在温室盆栽条件下,研究了裸燕麦持续性干旱胁迫后不同生育时期复水的生理响应。结果表明,拔节-抽穗期内复水较正常供水处理显著(P<0.05)提高株高6.57%～7.67%,其他时期复水株高与正常供水处理差异不显著(P>0.05);拔节-孕穗期和抽穗-灌浆期内复水,裸燕麦功能叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Ci)、胞间CO2浓度(Gs)和蒸腾速率(Tr)等光合参数均表现出补偿或超补偿效应,灌浆期后复水无法恢复叶片正常光合能力;拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期复水,较持续干旱胁迫处理显著提高裸燕麦籽粒产量,产量增幅分别为14.29%、152.38%、66.67%和32.80%;孕穗-灌浆期复水有利于提高灌溉水利用效率。说明裸燕麦持续干旱胁迫后孕穗期和抽穗期复水对植株生长、功能叶片光合能力和产量的补偿效应明显,有利于灌溉水高效利用。

水分胁迫对油茶容器苗叶片解剖结构和光合特性的影响

【目的】研究油茶容器苗叶片解剖结构和光合生理指标对水分胁迫的响应,了解其水分适应机制,为油茶育苗生产中基质水分的控制提供理论依据。【方法】以"凤阳1号"1年生油茶容器苗为试材,采用盆栽控水方式进行水分胁迫,使基质含水量分别为基质饱和含水量(W)的100%～91%,90%～81%,80%～71%,70%～61%,60%～51%和50%～41%。培养3个多月后,分别测定叶片的气孔特性、光合色素含量和光合生理特性等指标。【结果】随着基质含水量的减少,油茶容器苗的气孔密度、气孔面积、气孔大小和气孔开度发生了明显变化,当基质含水量为(90%～81%)W时,气孔密度和气孔面积均较大,气孔大小和开度均较小。随着基质含水量的减少,叶片、栅栏组织、海绵组织的厚度和栅栏组织/海绵组织都相应减小,光合色素含量和净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度和光能利用效率都总体呈下降趋势,但水分利用效率却总体呈上升趋势。当基质含水量为(90%～81%)W时,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、类胡萝卜素含量和叶绿素a/b值均最大。【结论】当基质含水量为饱和含水量的90%～81%时,油茶容器苗木生长最佳。油茶容器苗能在不同水分胁迫下调整叶片结构和光合生理特征以维持正常生存和生长,对水分胁迫具有较强的适应性。

NaCl胁迫对黄瓜幼苗光合特性及水分利用率的影响

经NaCl处理后 ,黄瓜幼苗的光合能力急剧下降 ,净光合速率为对照的 40 %左右。盐胁迫后细胞间隙CO2 浓度降低 ,气孔导度与水分利用率也降低。耐盐性强的津优 3号、津春 3号的净光合速率、气孔导度、细胞间隙CO2 浓度和水分利用率均高于盐敏感的津杂 4号和津春 2号。

土壤水分胁迫对玉米光合特性的影响

采用盆栽方法,测定了土壤水分胁迫下拔节期和抽雄开花期玉米叶片光合特性。结果表明,水分胁迫下玉米叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)的平均水平与对照相比显著降低;抽雄-开花期下降幅度大于拔节期。光合速率下降主要受非气孔因素限制。水分胁迫改变了玉米叶片光合参数日变化规律。水分胁迫下,白单9的Pn,WUE,叶片叶绿素相对含量和叶面积明显高于白单31。

水分胁迫对玉米叶绿素荧光特性的影响

以吉单261和京单28两个玉米品种为试验材料,研究水分胁迫对玉米叶片光合特性及叶绿素荧光参数的影响。结果表明:水分胁迫下玉米叶片的最大净光合速率、光补偿点、光饱和点和表观量子效率均显著下降;基础荧光显著增加,最大荧光、可变荧光和PSⅡ光化学效率显著降低;随着光强增加,水分胁迫条件下的光化学猝灭系数和实际光化学效率下降幅度明显加剧;非光化学猝灭系数和表观电子传递速率增加幅度则明显减缓。表明水分胁迫使玉米叶片光合性能减弱,PSⅡ反应中心开放部分的比例减少,光合电子传递能力下降,PSⅡ潜在活性受到抑制,过多的光能多是以非光化学猝灭等其他形式耗散掉,从而保护光合机构免受伤害。

不同水肥条件对宁南旱地谷子产量、WUE及光合特性的影响

在宁南(海原)旱农试验区,通过谷子生育期补充灌水模拟当地不同降水年型,研究了不同水肥配合对谷子产量、水分利用效率(WUE)及旗叶光合特性的影响。结果表明:在欠水年型(不补灌)和平水年型(中补灌和高补灌)水分条件下,谷子产量和WUE的最高值均在中肥水平(N 120 kg/hm2,P2O5108 kg/hm2)时获得。然而,在欠水年型,从施肥增加当季作物产量和提高有限水分利用效率方面考虑,中肥水平的施肥量并不经济,而应适当减少施肥量,以节约农业生产成本,但从培肥地力的角度看,这种施肥水平是可取的。在丰水年型(高补灌)水分供应条件下,高肥水平(N 180 kg/hm2,P2O5162 kg/hm2)可使谷子产量达到最高,而中肥水平WUE却最高,因此,从提高旱作农田作物WUE和肥料利用效率角度看,施中等肥量更为合理。不同水肥条件通过改善土壤水分状况而改善作物净光合速率(P n)和蒸腾速率(T r),在水分亏缺的年份,作物受土壤水分胁迫严重,施肥对P n和T r的效应不明显;但当土壤水分供应状况较好时,P n和T r随施肥量的增加有增加趋势。