荒漠绿洲过渡带柽柳和泡泡刺光合作用及水分代谢的生态适应性

对分布于荒漠绿洲过渡带的柽柳(Tamarix ramosissima)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)光合和水分代谢特性进行了比较研究。结果表明,柽柳和泡泡刺：①净光合速率与环境因子响应具“光合下调”现象,其曲线符合Gauss model。②净光合速率最大值分别为20.2 μmol CO2·m-2·s-1和23.8 μmol CO2·m-2·s-1;光补偿点和饱和点为244.62 μmol·m-2·s-1和1 180.31 μmol·m-2·s-1,73.67 μmol·m-2·s-1和1 467.85 μmol·m-2·s-1。③净光合速率近似双峰型抛物线;光能利用效率单峰曲线;柽柳蒸腾速率和水分利用效率为单峰旗形,泡泡刺波浪型。 ④泡泡刺利用较高的净光合速率、蒸腾、水分利用效率,柽柳通过高光能利用效率来适应荒漠生态环境。因此,光抑制所导致的“光合下调”现象是柽柳和泡泡刺对水分胁迫所产生的保护性机制,反映了荒漠植物在与环境协同进化过程中的生态适应性;较低的水分利用效率是荒漠植物对其环境响应的普遍适应机理。     

崇明岛东滩湿地芦苇光合作用对土壤水盐因子的响应

2015年3~10月,在崇明岛东滩湿地设置7块采样地,以不同水盐条件下生长的芦苇(Phragmites australis)为材料,应用便携式光合系统分析仪(Li-6400),对芦苇的光响应特征进行实地测定,探讨芦苇光合过程对干旱和盐胁迫的响应机理。结果表明:1各月采样日的水位与土壤电导率显著负相关(n=420,p0.01),适当增加土壤水位,有利于降低土壤电导率,从而缓解植物盐胁迫伤害;28月21日的芦苇叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度与水位显著正相关(n=42,p0.01),而与土壤电导率显著负相关(n=42,p0.01);胞间CO2浓度与水位和土壤电导率不相关。当水位高于-50 cm,净光合速率随着水位下降而降低,非气孔因素可能是净光合速率下降的主要原因;当水位低于-50 cm时,土壤电导率高于10 m S/cm,叶片蒸腾速率快速降低,水分利用效率不断提高,芦苇叶片以较低的净光合速率来适应干旱胁迫和盐胁迫;芦苇叶片通过降低最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点和光饱和点等光合生理特征来适应干旱胁迫和盐胁迫;芦苇叶片净光合速率和最大净光合速率对土壤水盐因子具有高度相关性,可以作为土壤水盐胁迫程度的反应指标。因此,在芦苇快速生长阶段,合理调控水位,对芦苇光合作用具有重要意义。     

不同种植方式下柽柳光合生理参数光响应特性研究

为选择合适的间套模式,在塔干沙漠南缘绿洲外围利用Li-6400光合作用仪对四种种植模式(行间混交、带状混交、块状混交、块状套作)下多年生多枝柽柳(Tamarix ramasissima ledeb.)的光合水分生理指标对有效光辐射(PAR)的响应进行测定。结果表明:(1)柽柳具有高光饱和点(679~822μmol·m^-2·s^-1)和高光补偿点(50.0~61.1μmol·m^-2·s^-1)。(2)不同的光照强度和种植方式对柽柳净光合速率有明显的影响(p<0.01),当0< PAR< 1500μmol·m^-2·s^-1,除胞间CO₂浓度(Ci)外柽柳的各项生理指标均随光照的增强而增加。(3) PAR>1500μmol·m^-2·s^-1后,块状套作和块状混交气孔导度(Gs)下降,行间混交和带状混交Gs则随光强增加而递增;带状混交下胞间CO₂浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)均随光强增加而递增,其他3种种植方式下Ci和Tr均呈递减或平稳趋势。(4) 4种种植方式下柽柳光响应曲线的特征参数存在着差异(P<0.05),带状混交下的光饱和速率、光饱和点、表观量子效率均最高,块状混交的暗呼吸速率最大,水分利用效率(WUE)随着光强的增强而逐步增大,依次表现为带状混交>块状混交>行间混交>块状套作。通过4种种植方式柽柳光响应特征的综合分析可知,带状混交下的柽柳具有高光合和高水分利用效率的特点,对于极端干旱的塔南地区而言,该种植方式下的柽柳生理特征表现出最好的适应性。     

高寒植物群落优势种光合日变化及其与环境因子的关系

为分析不同高寒植物群落优势种的光合特性,探究影响光合作用的主要环境因子,选择若尔盖高原同纬度同海拔的沼泽湿地、湿草甸和干草甸样地,对比研究典型植物群落优势种木里苔草(Carex muliensis)、四川嵩草(Kobresia setchwanensis)和垂穗披碱草(Elymus nutans)光合日变化。结果表明:(1)由于水分条件差异显著(P<0.05),沼泽湿地优势种木里苔草的净光合速率(Pn)日变化呈单峰趋势,而湿草甸和干草甸优势种Pn则为双峰曲线,存在光合"午休"现象。(2)水分利用效率(WUE)日均值表现为干草甸优势种>湿草甸优势种>沼泽湿地优势种;各群落优势种光能利用效率(LUE)日均值无显著差异。(3)沼泽湿地优势种Pn主要受光合有效辐射(PAR)、气温(Ta)和空气相对湿度(RH)的影响;干草甸Ta和PAR为主要环境因子,湿草甸影响优势种Pn的主导因素为PAR。     

福建省漳江口秋茄、桐花树、白骨壤和木榄光合作用季节动态研究

为了解不同红树植物光合作用的季节动态差异,应用LI-6400XT便携式光合作用测定系统,对福建省漳江口秋茄(Kandelia candel)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)和木榄(Bruguiera gymnorrhiza)4种红树在自然生境中的光合季节动态进行研究.结果表明:①4种红树的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都表现为夏季最高,冬季最低;光能利用率除白骨壤从春到冬依次降低外,其他3种红树也为夏季最高,冬季最低;树种之间,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和光能利用率四季都为木榄最低.4种红树的水分利用效率都为夏季最低,除白骨壤的水分利用效率表现为春季最高,其他3种红树的水分利用效率都为冬季最高;春季和冬季秋茄的水分利用效率最高,夏季和秋季木榄的水分利用效率最高.②在不同季节树种净光合速率与相关生理生态因子关系不同.春季,光强、胞间CO2含量为4种红树共同的主要影响因子,夏季为光强、气孔导度和蒸腾速率,秋季为气孔导度和蒸腾速率,冬季为蒸腾速率.③各树种叶绿素季节变化的趋势基本一致,但是树种各自及种间不同季节叶绿素的含量并不能直接反映光合能力的差异.     

额济纳绿洲胡杨的光合特征及其对光强和CO2浓度的响应

以额济纳绿洲胡杨(Populus euphratica Oliv)为研究对象,用美国Li-cor公司生产的Li-6400便携式光合作用测定仪测定其光合速率的日变化及控制光强、CO2浓度和温度等环境因子,阐述了光合速率对光强和CO2浓度的响应特征。结果表明:在生长季胡杨阳叶光合速率的日变化呈现双峰曲线,具有明显的光合“午休”现象,但胡杨阴叶光合速率的日变化呈单峰曲线。光照、温度和CO2浓度皆对胡杨的光合作用有显著的影响。在控制环境条件下,光合速率随光强或CO2浓度的升高而增大,分别遵循Farquhar模型和Michaelis-Menten模型;在不同CO2浓度下,光饱和点随CO2浓度的升高而增大,表观量子效率和光补偿点则随CO2浓度的升高而减小,但在相同的CO2浓度条件下,阳叶的光补偿点高于阴叶;在不同光强下,表观羧化效率也随光的增强而增大。CO2补偿点随光强的增强而有所下降,且在同等光强条件下,阴叶的CO2补偿点大于阳叶。     

风沙流短暂吹袭对樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)幼苗光合蒸腾特性的影响

为了解风沙流短暂吹袭对樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)幼苗光合蒸腾特性的影响,2013年6月在科尔沁沙地测定了0(CK)、6、9、12、15m·s~(-1)和18m·s~(-1)等6个梯度风速10 min风沙流(风沙流强度分别为0.00、1.00、28.30、63.28、111.82、172.93g·cm~(-1)·min~(-1))短暂吹袭下樟子松幼苗光合蒸腾速率和水分利用效率等指标的变化。结果表明:(1)短暂的风沙流吹袭对樟子松幼苗蒸腾速率和胞间CO_2浓度的日变化规律影响较小,但可改变其光合速率和气孔导度的日变化规律;(2)15m·s~(-1)和18m·s~(-1)的强风沙流吹袭可导致其日最大光合速率、蒸腾速率和气孔导度大幅度下降,和CK相比下降幅度分别为22.30%和21.98%、22.87%和22.31%、24.28%和17.45%;(3)短暂的风沙流吹袭可导致其日均光合速率显著降低,日均蒸腾速率和气孔导度波动式下降,日均胞间CO_2浓度波动式增加,和CK相比,15 m·s~(-1)和18 m·s~(-1)处理的日均光合速率下降13.26%和11.60%,日均蒸腾速率下降7.93%和8.38%,气孔导度下降1.42%和8.54%,胞间CO_2浓度增加9.07%和3.22%;(4)短暂的风沙流吹袭没有导致其水分利用效率明显变化,但致其光能利用效率显著降低;(5)风沙流胁迫下,其光合速率和蒸腾速率的下降主要受制于气孔导度的降低,其光能利用效率的降低主要源于光合速率和气孔导度的下降。     

调亏灌溉下番茄叶片气体交换日变化和光响应特性

以原料番茄“里格尔87-5”为试验材料,设置正常灌水、轻度亏水和中度亏水3个水平,对水分亏缺条件下番茄果实膨大期光合作用日变化及光合速率对光强度的响应进行研究,以对原料番茄光合能力进行探讨并模拟适合亏水条件下光响应过程。结果表明:(1)轻度亏水条件下,番茄叶片气体交换特性与对照无显著差异,但中度亏水条件下净光合速率、气孔导度、蒸腾速率显著降低。(2)利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数函数模型和直角双曲线修正模型,对表观量子效率、最大净光合速率、暗呼吸速率、光饱和点、光补偿点进行模拟,4个模型对光响应曲线的拟合程度较高,但直角双曲线修正模型拟合结果与实测值最符合。(3)不同水分条件下的表观量子效率、最大净光合速率与光合速率日均值显著相关,而光合速率日均值与产量显著正相关;中度亏水造成光合速率日均值显著降低,最终影响了产量;轻度亏水下番茄能够维持正常光合作用,在不显著降低产量的同时实现节水目标。     

塔里木河下游胡杨气体交换特性及其环境解释

结合塔里木河下游不同地下水埋深下胡杨的气体交换参数及其环境因子的实测结果,探讨地下水位及环境因子对胡杨光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(gs)、水分利用效率(WUE)等气体交换参数的影响规律。研究表明:随着地下水位下降,胡杨净光合速率和蒸腾速率日变化最大值提前,地下水埋深越深,净光合速率“双峰”曲线趋势越明显,地下水位4.37 m以上时,蒸腾速率呈“双峰”曲线,当地下水位下降到5.91 m时,蒸腾速率呈“单峰”曲线;低地下水埋深下,光合作用受抑制的主要原因是气孔限制;随着地下水位下降,光合抑制的主要原因则是非气孔限制;适度水分胁迫有利于提高胡杨水分利用效率\.同时,结果显示: 4 m为胡杨的合理生态水位,地下水位为4~5 m时,胡杨受到轻度水分胁迫,低于6 m,胡杨受水分胁迫加剧。     

不同水分条件下梭梭和多花柽柳苗期光合特性及抗旱性比较

在新疆墨玉县对不同水分条件下大田栽植的梭梭和多花柽柳苗期的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率(WUE)、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）等光合生理指标进行了测定,同时测定了不同灌水量下梭梭和多花柽柳在不同时刻的叶片水势,以及两树种叶片的稳定碳同位素比率。结果表明:①梭梭和多花柽柳的水势在一天中的变化趋势呈“V”字型,不同处理下多花柽柳的水势日平均值略大于梭梭。②不同灌水量对梭梭和多花柽柳的水分利用效率影响不显著,在相同处理下,梭梭的水分利用效率总是大于多花柽柳。③梭梭的δ13C值为-12.65‰～-13.39‰,多花柽柳的δ13C值为-26.85‰～-27.70‰。梭梭的δ13C值显著大于多花柽柳（P<0.05）,表明梭梭的长期水分利用效率较高。④运用隶属函数综合各个指标的比较结果来看,梭梭的抗旱性强于多花柽柳。     

乌兰布和沙区比拉底白刺(Nitraria billardieri)的气体交换参数及抗旱生理特性

在乌兰布和沙区,以本地白刺为对照,对从澳大利亚引进的3个种源(代号分别为NB1、NB2和NB3)比拉底白刺(Nitraria billardieri)的光合速率日变化、光响应曲线及相对含水量、叶绿素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、相对电导率等生理指标进行测定。结果表明:(1)不同种源白刺净光合速率日变化均呈"双峰"曲线,在14:00出现光合"午休"现象,且午休主要受气孔因素影响,蒸腾速率呈"单峰"曲线;(2)不同种源白刺净光合速率随光强的增加而增加,达到饱和点后净光合速率呈下降趋势;NB2具有较高的光饱和点和较低的光补偿点,说明其对光强的适应能力较强;NB1的暗呼吸速率显著高于NB2、NB3和本地白刺(P0.05),说明NB1具有较强抵御胁迫的能力;利用综合评判法得出不同种源白刺利用光能能力的顺序为NB2NB1本地白刺NB3;(3)不同种源白刺的叶绿素、脯氨酸和可溶性糖含量随种源的变化趋势相同,均是NB2显著高于NB1、NB3和本地白刺(P0.05);NB1的丙二醛含量最高,显著高于NB2、NB3和本地白刺(P0.05);(4)根据隶属函数值法对不同种源白刺的抗旱性进行综合评价,不同种源白刺的抗旱性顺序为NB2NB1本地白刺NB3。     

不同地下水埋深下骆驼刺幼苗叶片生理参数光响应特性

为探讨地下水位变化对骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)幼苗生长发育的影响,2008年9月在塔克拉玛干沙漠南缘绿洲外围,利用Li-6400光合作用仪测定了人工控制1,1.5,2.0,2.5 m地下水埋深下骆驼刺幼苗叶片净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr),水分利用效率(WUE)等生理参数对有效光辐...     

干旱程度对C3植物红砂和C4植物珍珠光合生理参数的影响

 C3和C4植物混生在草地生态系统中较多,而在荒漠生态系统少见。在中国荒漠地区,C3小灌木红砂和C4半灌木珍珠在特定生境下混生在一起,以独特方式适应高温强光和干旱的极端环境。通过在不同干旱程度下测定它们生长期叶片的光合气体交换参数,探讨它们在混生条件下对极端环境的生理响应特征。结果表明,红砂的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)均要高于珍珠;而珍珠的水分利用效率(WUE)则要高于红砂。这表明珍珠和红砂在水分匮乏的荒漠生境下采取了不同的生存策略。红砂通过维持较高净光合速率和较高蒸腾速率来生存;而珍珠则通过高水分利用效率生存。     

荒漠绿洲湿地水分来源及植物水分利用策略

水分是干旱区不同景观界面间的水分循环过程与水力联系的主体,维持着干旱区湿地生态系统的结构与功能。为量化水分来源及其对植物水分的贡献率,以河岸灌木湿地和草地盐沼湿地为研究对象,通过测定降水、径流、地下水、土壤水和植物水中δD、δ¹⁸O组成,利用多源线性混合模型分析水分来源对荒漠植物水分利用的贡献率。结果表明：（1） 黑河流域荒漠绿洲湿地年均降水量104.6 mm,约占蒸散量（604.47 mm）的17.03%,具有明显的季节性分布特征。地下水位与土壤含水量的波动取决于河流距离,离河道较近的河岸灌木湿地地下水深度及土壤含水量随季节波动较小,而离河道较远的草地盐沼湿地则变化很大。（2） 当地大气降水线δD=6.33δ¹⁸O+4.04 （R²=0.931）,斜率和截距均略小于全球大气降水线则符合黑河流域湿地整体降水少而蒸散量大的特点。黑河径流δD和δ¹⁸O均值分别为-43.80‰±12.09‰和-8.65‰±23.33‰,地下水为-50.98‰±13.18‰和-9.74‰±25.49‰,土壤水为 -42.07‰±6.89‰和-7.22‰±2.49‰,植物水为-51.84‰±14.46‰和-8.50‰±24.13‰。（3） 地表蒸发是荒漠绿洲湿地土壤氢、氧同位素富集的主要原因。地下水和河水分别是草地盐沼湿地与河岸灌木湿地的主要水分来源,贡献率分别约为61%和50%,表明湿地植物相比于干旱区脉冲式降水更依赖较为稳定的水源。（4） 植物根系深度和毛细根分布是决定荒漠绿洲湿地植物水分利用策略的重要因素。     

地下水埋深对胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix ramosissima)气孔响应水汽压亏缺敏感度的影响

通过调节LI-6400光合测定系统叶室内相对湿度,测定了高地下水埋深和无地下水条件下胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix ramosissima)叶片气孔导度(Gs)对水汽压亏缺(LVPD)变化的响应,并线性拟合得到Gs对LVPD响应的敏感度。结果表明:高地下水埋深条件下,胡杨Gs对LVPD的敏感度显著高于柽柳(P0.05),无地下水条件下两物种Gs对LVPD的敏感度差异不显著(P0.05);高地下水埋深条件下胡杨Gs对LVPD的敏感度高于无地下水条件(P0.05),柽柳则差异不显著(P0.05)。胡杨高地下水埋深条件下较高的气孔敏感度说明该物种在有利水分条件下水分利用偏于保守。无地下水条件下柽柳气孔敏感度基本不变,Gs下降幅度较小,而胡杨气孔敏感度与Gs均大幅度下降,两物种净光合速率(Pn)呈现相应变化,表明胡杨Pn更容易受环境水分亏缺的约束,在植物-水分关系层面柽柳表现出对水分条件多变、大气蒸腾压力高的荒漠河岸生境更优的适应能力。     

不同生长季节光照强度和温度对柠条叶片光合作用和呼吸作用的影响

表观光合速率在夏季高于秋季并随光照强度增加递增，光饱和点、光补偿点和饱和光下的ＣＯ２补偿点夏季高于秋季，而呼吸作用和叶绿素的含量则较低。这表明秋季叶片光合速率降低与叶绿素含量无关，除部分受呼吸作用影响外，可能还受其它因素的影响。表观光合速率和真光合速率在２５℃时最高，随处理温度升高迅速递降，而呼吸速率则递增。延长温度的处理时间，光合作用和呼吸作用的变幅增大，秋季比夏季明显。这些结果表明，柠条叶片的光合作用和呼吸作用对温度敏感而不耐高温。     

CO2浓度升高对极端干旱区多枝柽柳叶片水分利用效率的影响

采用美国Li-COR公司生产的LI-6400便携式光合作用测量系统,在2008和2009年生长季节对极端干旱区额济纳绿洲多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)叶片的净光合速率(Pn)与蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)随光照强度的变化.结果表明:胞间CO2浓度(Ci)随光照强度增强而减小...     

塔里木沙漠公路防护林植物沙拐枣气体交换特性对干旱胁迫的响应

利用LI-6400光合作用系统测定了干旱胁迫和正常灌溉两种处理下,塔里木沙漠公路防护林中乔木状沙拐枣（Calligonum arborescens）净光合速率、蒸腾速率以及水分利用效率等气体交换特性的日变化及季节变化动态。分析得出：两种处理下沙拐枣净光合速率在不同生长季的日变化动态均为单峰型;蒸腾速率除8月干旱胁迫处理下表现出微弱的双峰变化外,其余也为单峰型;干旱胁迫显著降低了沙拐枣的光合能力和蒸腾能力,而且随着干旱胁迫时间的持续,净光合速率和蒸腾速率降低的幅度在不断增加。干旱胁迫所引起的土壤含水量的降低和植物体内的水分亏缺并没有提高沙拐枣的水分利用效率,反而使其有着明显的下降。但尽管如此,沙拐枣在持续干旱的情况下依然能够维持生长,它通过适当降低蒸腾减少水分散失和降低光补偿点以提高弱光利用能力等方法来进行必要的光合积累,这说明沙拐枣有着极强的耐旱能力和适应极端环境的本领,而且通过沙拐枣在长期干旱胁迫处理下的顽强表现,也充分说明沙漠公路防护林在人工管理过程中依然存在着进一步节水的可能性。     

艾比湖湿地边缘带典型植物固碳能力研究

通过采用美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合仪对艾比湖湿地芦苇和柽柳的光合速率进行测定,计算出光合速率对植物固碳能力,结果表明:芦苇日均固碳为2.4 g·m-2·h-1,柽柳日均固碳为2.2 g·m-2·h-1;储碳量方面由于芦苇分布面积小且光合周期短,总体上表现为芦苇柽柳;外部环境因素(太阳辐射、温度、相对湿度、大气CO2浓度)对植物固碳能力的影响表现出了不同的重要性,芦苇与柽柳之间存在较大的差异。对芦苇的影响表现为:相对湿度太阳辐射大气CO2浓度温度;对柽柳的影响表现为:温度太阳辐射相对湿度大气CO2浓度;两类植物储碳量计算结果表明,芦苇和柽柳均具有较强储碳能力,芦苇年均储碳量约为1.3×108t左右,柽柳年均储碳量约为1.6×108t左右,芦苇与柽柳对艾比湖湿地的碳循环功能有着重要的影响作用。     

红砂(Reaumuria soongorica)对大气CO_2浓度升高及降水变化的光合生理响应

未来大气CO_2浓度的显著升高将引起降雨格局的变化,这必将对荒漠生态系统产生严重影响。研究CO_2浓度及降水变化对荒漠优势植物的影响有助于预测荒漠生态系统对全球气候变化的响应。以荒漠优势植物红砂(Reaumuria soongorica)2年生苗木为试材,采用开顶式CO_2控制气室模拟CO2浓度变化(350、550、700μmol·mol~(-1)),研究了降水变化(-30%、-15%、0、+15%、+30%)及其与CO_2的协同作用对红砂光合特性及水分利用的影响。结果表明:CO_2浓度增加可显著提高红砂的光合速率,短时高浓度CO_2下红砂光合能力对水分的适应性较广,在降雨增加或减少时均表现出光合速率的增加,但长时高CO_2浓度会导致红砂光合能力下降,出现光合适应现象。高浓度CO_2下,红砂的蒸腾速率和气孔导度均有所下降,但降水的增加可抑制这种作用,有一定的补偿作用。CO_2增加会显著提高红砂的水分利用效率,降雨越少这种作用越明显,但长期CO_2作用会使这种效应有所减小。由此说明,未来CO_2浓度升高可在一定程度上提高红砂的光合能力,尤其是在降雨减少时因CO_2增加会提高水分利用效率而增强其抗旱性,从而增强红砂对未来暖干化气候的适应能力。