三种UV-B辐射强度下香蒲叶片光合特性和叶绿体超微结构及其变化

为了探究3种UV-B(ultraviolet-B,波长为280～315 nm的紫外光)辐射强度对香蒲(Typha orientalis)叶片光合特性和叶绿体超微结构的影响,于2017年5月19日至7月17日,在甘肃农业大学室外实验基地,构建模拟垂直潜流人工湿地,在其中栽种香蒲幼苗;在3种UV-B辐射强度[168μw/cm~2(自然光照下)、210μw/cm~2和252μw/cm~2]下,测定香蒲叶片光合色素含量和光合特性指标,并观察其叶绿体超微结构。研究结果表明,UV-B辐射增强显著减小了香蒲叶片的光合色素含量,且随着辐射强度增大,光合色素含量减小量增大;UV-B辐射增强显著减小了香蒲叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,增大了胞间CO_2浓度,UV-B辐射强度增强的条件下香蒲叶片光合速率减小的主要原因是非气孔因素;在UV-B辐射增强条件下,香蒲叶片叶绿体超微结构遭到破坏,表现为叶绿体数目减少,叶绿体结构变形,体积膨大,形态臃肿,叶绿体中出现淀粉颗粒,破坏作用随辐射强度增大而加剧。     

不同林龄梭梭（Haloxylon ammodendron）的光合特性和水分利用效率

了解不同林龄梭梭（Haloxylon ammodendron）的光合特征、水分利用效率（WUE）及其存在的差异,有助于理解梭梭在不同生长阶段的差异及对环境的适应策略,对极端干旱区的生态恢复具有重要意义。本研究测定了不同林龄梭梭（5、11、22、34 a和46 a）的光响应曲线,分析了各龄级梭梭的光合特性和WUE。结果表明：（1）随着光合有效辐射（I）的增加,不同林龄梭梭的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）变化趋势相似,低龄级梭梭（5、11 a）光合能力较强;随着林龄增加,梭梭光合能力有下降趋势,且高龄级梭梭（34、46 a）光合特性趋于稳定。（2）不同林龄梭梭WUE随I的增加呈非线性增加,中龄级梭梭（22 a）的WUE高于低龄级（5、11 a）和高龄级梭梭（34、46 a）,中龄级梭梭（22 a）受到的水分胁迫最大,通过降低蒸腾而提高水分利用效率,高龄级梭梭（34、46 a）出现明显退化,反映出梭梭在极端干旱环境下形成了自身的极端抗旱机制及水分调节策略。     

灌溉量对2种灌木光合特性和水分利用效率的影响

采用野外试验,研究了灌溉量对新疆策勒绿洲木沙拐枣（Calligonum mongolicum）和花棒（Hedysarum scoparium）光合特性和水分利用效率的影响。结果表明：（1） 随着灌溉量的增加,沙拐枣和花棒的净光合速率均增加,但是蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度没有明显增加;（2） 灌溉增加了沙拐枣的清晨水势和正午水势,并且只有灌溉和无灌溉处理的正午水势差异显著（p<0.05）;而灌溉只增加了花棒的清晨水势,并且只有充分灌溉和无灌溉的条件下差异显著（p<0.05）;（3） 在不同的灌溉条件下,沙拐枣和花棒的稳定碳同位素比率δ¹³C变化不大,沙拐枣在无灌溉、适度灌溉、充分灌溉下δ¹³C的平均值分别为-12.267、-12.147、-11.958,花棒的δ¹³C分别为-27.928、-28.068、-27.166;（4） 沙拐枣和花棒的水分利用效率均在无灌溉条件下明显高于灌溉条件下,而且一次性的灌溉不会改变其水分利用效率。     

盐分对胡杨幼苗生长及光合特性的影响

基于控制试验研究了盐分对胡杨实生幼苗生长及光合特性的影响。结果表明:①随着盐浓度增大,盐分对胡杨幼苗株高、基径及生物量影响明显,其程度大小为叶＞根＞茎。当土壤含盐量小于18.32 g·kg-1(50 mmol NaCl)时,该处理幼苗生物量比无盐处理Ⅰ(0 mmol NaCl)的减小了30%左右;当土壤含盐量达到27.95 g·kg-1 (200 mmol NaCl)时,该处理幼苗的生物量比无盐处理Ⅰ的减小了80%左右,幼苗难以正常生长。②盐分对胡杨幼苗的光合速率和水分利用效率影响显著。随着盐浓度增大,胡杨幼苗的净光合速率下降。当土壤含盐量小于18.32 g·kg-1时,胡杨幼苗可以通过降低蒸腾速率,提高自身的水分利用效率和耐盐性;当土壤含盐量大于18.32 g·kg-1时,胡杨幼苗的水分利用效率降低,幼苗生长表现出盐害症状。③随着盐浓度增大,盐分对胡杨幼苗的荧光特性影响明显,最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ的有效光化学量子效率（Fv′/Fm′）、光化学淬灭系数（qP）、电子传递速率（ETR）显著减小,非光化学淬灭系数（NPQ）呈增大趋势。     

下垫面因素对喀斯特地区水分利用效率的影响

水分利用效率是衡量陆地生态系统对气候变化响应的重要指标,而下垫面因素通过影响局部气候进而影响水分利用效率。喀斯特地区生态缺水严重且下垫面情况复杂,但目前该区域多个下垫面因素对水分利用效率的综合影响仍不明晰。论文利用MODIS GPP和ET数据集计算中国西南喀斯特地区的水分利用效率,结合岩性组合、土壤类型、土地利用类型及地表粗糙度,采用广义线性模型,揭示了下垫面因素对水分利用效率的综合影响。结果表明：研究区水分利用效率受海拔和喀斯特发育程度综合影响,在空间上从东南向西北逐渐升高。下垫面因素中岩性组合对水分利用效率的影响表现出了喀斯特与非喀斯特地区的差异,喀斯特地区的碳酸盐岩岩性组合对水分利用效率呈负向影响,纯喀斯特岩性组合比非纯喀斯特岩性组合负向影响更强;土壤类型对水分利用效率的影响受分布海拔高度差异、土壤有机质差异及喀斯特与非喀斯特地貌差异3种因素影响;土地利用类型总体上呈植被越茂盛的地类对水分利用效率的正向影响越强的趋势;地表粗糙度的增大先对水分利用效率趋正向影响,后趋于负向影响。碳酸盐岩影响土壤性质,而土壤性质和地表粗糙度共同影响植被来对喀斯特地区的水分利用效率产生综合影响。     

LED补光对温室黄瓜幼苗抗衰老及抗氧化酶系统的影响

研究补光时间与光质对设施作物抗衰老及抗氧化能力的影响,对于充实光质效应理论和优化补光技术有重要意义。研究了补光2、4、8 h及蓝光(B)、红光(R)、白光(W)和红蓝复合光(R:B＝7:3和8:2)对温室黄瓜幼苗光合色素、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白含量及抗氧化能力的影响。结果表明:与自然光照相比,补光可显著提高黄瓜幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量,其中以补光4 h红蓝复合光处理(7R/3B和8R/2B)效果最为显著;补光可提高黄瓜幼苗可溶性蛋白含量,其中,以蓝光效果最好。补照4 h蓝光可以明显提高黄瓜幼苗叶片可溶性蛋白的含量及保护酶(过氧化物酶POD、超氧化物歧化酶SOD、抗坏血酸过氧化物酶APX、过氧化氢酶CAT)活性,并且使MDA的含量保持相对较低的水平,从而可以有效延缓叶片衰老。     

荒漠绿洲区间作和密植对作物产量和水分利用效率的影响

针对间作种植模式下密植潜力薄弱、水资源不足、生产实践中难以同步提高产量和水分利用效率(WUE)的问题,在河西荒漠绿洲区通过大田试验研究了4个(5.25、6.00、6.75、7.50万株·hm^-2)玉米密度水平下玉米间作豌豆群体的产量和水分利用效率,以期为构建禾豆间作在密植条件下的高效节水技术提供理论依据。结果表明:玉米间作豌豆的土地当量比(LER)平均达到1.16,且LER随玉米密度的增大而增大。单位面积间作玉米的产量平均达到了相应单作的74.87%;随玉米密度的增大,作物产量的最大值均出现在高密度(6.75、7.50万株·hm^-2)处理中。间作0~120 cm土层平均土壤含水量平均低于单作玉米1.60%,但平均高于单作豌豆6.70%;两年内单作玉米和间作0~120 cm土层平均土壤含水量均在高密度(7.50万株·hm^-2)处理时最大。由于土壤贮水量、降雨量、灌水等诸多因素的影响,间作较单作增加了耗水量(ET),上述间作的ET比单作高19.23%~23.66%。与单作WUE加权平均相比较,间作的WUE分别高于单作11.08%、13.32%、18.86%和28.06%;不同玉米密度处理中,密度3(6.75万株·hm^-2)的WUE表现出了优势。因此,在河西荒漠绿洲区,同步提高作物产量和水分利用效率的有效措施之一是间作和密植条件。     

灌溉与施氮对留茬免耕春小麦产量、水分利用效率及氮肥表观利用效率的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,研究了不同灌溉量(常规灌溉327 mm、节水20%灌溉261 mm和节水40%灌溉196 mm)和施氮量(0、140、221 kg·hm-2和300 kg·hm-2)对留茬免耕春小麦籽粒产量、秸秆产量、收获指数、水分利用效率和氮素表观利用效率的影响。结果表明,在各施氮处理中,春小麦籽粒产量、秸秆产量、收获指数随灌溉量增加而增加,水分利用效率和氮素利用效率随灌溉量增加先增加后降低。节水20%灌溉的水分利用效率和氮素表观利用效率最高。就各灌溉水平平均值而言,当施氮达到221 kg·hm-2,春小麦籽粒产量(6 365 kg\5hm-2)、收获指数 (0.49)、水分利用效率 (14.51 kg·mm-1·hm-2) 和氮素表观利用效率(21.8%)达到最大值。在与该试验条件相似地区,综合考虑籽粒产量、水分利用效率和氮素表观利用效率,节水20%灌溉和221 kg·hm-2施氮量为最优组合。     

樟子松(Pinus sylvestnis var.mongolica)幼苗对持续风吹的光合生理响应北大核心CSCD

樟子松(Pinus sylvestnis var.mongolica)是中国北方沙区推广面积最大的常绿乔木树种之一。为了解其幼苗对持续风吹的光合生理响应,2013年春季在内蒙古科尔沁沙地研究了0(CK)、6、9、12、15、18m·s-1等梯度风速1h持续吹袭下3龄樟子松幼苗光合速率(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)等指标的变化。结果表明:(1)随着风速的增强,其叶片温度和相对含水量趋于下降,和CK相比,18m·s-1处理的叶片温度和相对含水量分别下降1.6%和2.9%;(2)和CK一样,不同风速处理下其Pn、Tr和WUE的日变化均为单峰曲线,Gs呈下滑曲线,Ci浓度呈V形曲线,显示风吹强度的增加没有改变樟子松幼苗的光合特征的日变化规律;(3)低风速(6~9m·s^(-1))持续风吹导致其日均Pn、Tr、Gs降低,但日均Ci和WUE变化不显著;(4)高风速(12~18m·s^(-1))下,除18m·s^(-1)处理Gs下降外,其日均Pn、Tr、Gs、Ci均趋于增加,但WUE下降;(5)高风速风吹下,Gs和Ci的增加是其Pn、Tr增加的主要原因,低风速风吹下其Pn和Tr的降低也源于Gs和Ci的下降。     

脱水对生物结皮中齿肋赤藓光合色素含量和叶绿体结构的影响

通过脱水对生物结皮中齿肋赤藓叶绿体结构特征和光合色素含量的影响研究,结果表明,在脱水过程中,齿肋赤藓光合色素含量及叶绿体结构变化特征表现为4个阶段:①启动期,脱水0～2 h,光合色素含量与完全湿润时差异不显著(P>0.05),此时透射电镜下叶绿体中基粒片层结构和类囊体清晰,纵向排列,叶绿体双层膜系统保持完好;②快速增加期,脱水2～6 h内,光合色素含量快速升高,在脱水6 h 时达最大值,此时叶绿体结构发育最为充分,嗜锇颗粒数量最多且集中分布;③相对稳定期,脱水6～10 h,光合色素含量在达到最大值后,逐渐降低,但差异不显著(P>0.05),叶绿体结构依然完整;④缓慢衰退期,脱水10 h后,直至完全干燥,光合色素含量逐渐降低,完全干燥时叶绿体趋于解体。研究还表明,齿肋赤藓光合色素含量变化明显滞后于形态结构变化,其含量在完全湿润时并非最高,而在脱水6 h时(RWC为26.4%)达最大值,而后随含水量降低而降低,与种子植物光合色素含量随含水量降低不同,这可能与其内部结构修复有关,再水化后光合色素完全恢复,说明齿肋赤藓光合色素对水分的响应是可逆的。     

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。     

氮素添加对草原不同冠层植物光合作用的影响

氮沉降对植物的生理生态特征具有重要影响,草原不同冠层植物光合特性对氮沉降的响应不同。通过向内蒙古典型草原人工施加氮肥模拟氮沉降,测定上层代表性植物羊草（Leymus chinensis）及下层代表性植物黄囊苔草（Carex korshinskyi）的光合速率（P_n）、水分利用效率（WUE）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（G_s）等光合特性指标及生物量,分析氮沉降对草原不同冠层植物的影响。结果表明：羊草净光合速率随着氮添加量增加呈先上升后下降趋势,而黄囊苔草净光合速率随着氮添加量增加呈上升趋势。氮添加增加了羊草的水分利用效率、生物量和相对生物量,但是对黄囊苔草的水分利用效率、生物量和相对生物量没有影响。在施氮量高于0.8 mol·m^-2后,黄囊苔草的气孔导度和蒸腾速率极显著高于羊草（P<0.01）;整体上看,随着氮添加梯度黄囊苔草蒸腾速率呈现增加的趋势,而羊草的气孔导度和蒸腾速率的变化没有明显的规律。典型草原区不同冠层植物的光合特性对氮添加具有不同的响应,上层植物对下层植物光合作用的限制较小。     

菊芋(Helianthus tuberoses)蒸腾特性与水分利用效率对光辐射和CO_2浓度变化的响应

利用便携式光合气体分析系统(LI-6400)在控制光照强度和CO2浓度的条件下,测量和分析了菊芋(Heli-anthustuberoses)的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和饱和水汽压亏缺(Vpdl)对不同光辐射(SPR)强度与CO2浓度的响应。结果表明,Pn、Tr、Gs、WUE均随SPR的升高而增大,增幅趋缓,最终趋于动态平衡。Ci与Vpdl则随SPR的增强而减小,SPR高于600μmol.m-2.s-1之后,Ci达到平衡状态。CO2浓度从0增至800μmol.mol-1的过程中,菊芋Pn逐渐增大,从800增至2000μmol.mol-1过程中,其Pn逐渐降低。Ci、Vpdl和WUE随着CO2浓度的升高而增大,Gs和Tr则随CO2浓度的升高而减小。菊芋叶片的光饱和点(LSP)约在1400μmolCO2m-2.s-1,光补偿点(LCP)约19μmolCO2m-2.s-1。     

环境规制对西部地区水资源利用效率的影响研究——基于产业部门和资源依赖度异质性视角

以中国西部地区12个省（自治区、直辖市）为研究对象,采用含有非期望产出的SBM-Windows模型测算了2000—2018年中国西部地区整体和不同产业部门的水资源利用效率,并在此基础上实证分析了环境规制对西部地区水资源利用效率的影响。研究表明：① 在维持现有技术水平不变的前提下,西部地区整体水资源利用效率仍有33.89%的改进潜力。② 样本期内西部地区的水资源利用效率呈现出先上升后下降的趋势。区域间、产业部门间水资源利用效率存在明显的差异性,具体表现为西南地区的水资源利用效率明显高于西北地区,工业部门的水资源利用效率高于农业部门。③ 环境规制抑制了西部地区水资源利用效率的提升。从产业部门和资源依赖程度差异性的角度来看,环境规制对工业部门水资源利用效率的提升具有不利影响,且对高资源依赖度地区水资源利用效率的提升具有显著的负向影响。     

地下水位对胡杨(Populus euphratica)和灰胡杨(Populus pruinosa)叶绿素荧光光响应与光合色素含量的影响

在塔里木河上游利用便携式调制叶绿素荧光仪研究了地下水位对胡杨(Populus pruinosa)和灰胡杨(Populus pruinosa)光合色素和叶绿素荧光光响应的影响.结果表明:不同地下水位环境下,2树种表观光合电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)、PSⅡ激发能压力(1-qP)、天线色素热耗散能量(D)、非光化学反应耗散能量(E)、光合功能相对限制值(PED)和光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)随光合有效辐射(PAR)增加而升高,PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和光化学反应能量(P)则随PAR增加而降低;相同光强下,地下水位下降导致胡杨和灰胡杨叶片含水量、最大电子传递速率(ETRmx)、光化学反应启动速率(θ)、ETR、ΦPSⅡ、qP、P与叶绿素(Chla、Chlb、Chl(a+b))和类胡萝卜素(Car)含量降低,而使Chla/b、NPQ、D、E、PED、1-qP、β/α-1明显升高;地下水位下降显著影响2树种叶绿素荧光光响应参数,引起光能吸收、传递与分配改变,致使光合效率降低;地下水位下降对灰胡杨光合生理过程的影响程度明显高于胡杨,表明胡杨对荒漠逆境的适应性强于灰胡杨.逆境下胡杨通过维持相对较高的ETR、ETRmax、θ、ΦPSⅡ、qP、P值,并通过增强非辐射性热耗散来调节自身能量代谢,以此来保护光合机构正常运转,这是胡杨长期适应干旱荒漠逆境而形成的一种自我调节机制.     

黄河中下游沿线城市水资源利用效率的时空演变及影响因素

采用超效率DEA模型、GIS空间分析方法、动态面板的系统GMM估计方法对2010—2017年黄河中下游沿线城市水资源利用效率时空格局及影响因素进行分析,结果表明:①黄河中下游沿线城市水资源利用效率整体由2010年的0.70波动下降为2017年的0.67,且区域内70%以上的城市水资源利用效率变动趋势与其一致;②黄河中下游沿线城市水资源利用效率呈"U"型区域两侧相对较高,中间区域相对较低的空间分布态势,且空间分布重心始终位于地理重心的北方;③环境规制、经济发展水平、产业结构优化、技术水平对水资源利用效率呈显著正向影响,农田水利设施建设、城镇化对水资源利用效率呈显著负向影响。研究结论可为黄河流域生态保护与高质量发展的推进提供决策支持。