常见园林植物对NO2胁迫的耐受性及吸收与恢复能力

【目的】以城市道路绿化实际应用为依据,研究江苏省境内常见的园林植物对NO₂胁迫的耐受性及吸收能力和恢复能力。【方法】采用实验室人工熏气方法,分析江苏省常见的38种园林植物对NO₂的耐受性及吸收与恢复能力,筛选耐受性强、吸收能力强和恢复能力强的植物种类。【结果】对NO₂耐受性强且吸收能力强或较强的植物有熊掌木(×Fatshedera lizei)、龟甲冬青(Ilex crenata var. convexa)、木姜子(Litsea pungens)、常春藤(Hedera nepalensis)、金边黄杨(Euonymus japonicus ‘Aurea-marginatus’)、小叶黄杨(Buxus sinica var. parvifolia)、大吴风草(Farfugium japonicum);对NO₂耐受性强且恢复能力强或较强的植物包括普陀鹅耳枥(Carpinus putoensis)、熊掌木、海桐(Pittosporum tobira)、龟甲冬青、瓜子黄杨(Buxus sinica)、木姜子、金叶银杏(Ginkgo biloba ‘Wannianjin’)、金边黄杨、矮麦冬(Ophiopogon japonicus ‘Nana’)和金边玉簪(Hosta ‘Green Gold’)等19个种;吸收能力和恢复能力均强或较强水平的植物有茶梅(Camellia sasanqua)、金边黄杨、常春藤、花叶蔓长春(Vinca major ‘Variegata’)、小叶黄杨、大吴风草和鸢尾(Iris tectorum)等;对NO₂耐受且吸收能力和恢复能力均强或较强的植物有金边黄杨、常春藤、木姜子、熊掌木、龟甲冬青、小叶黄杨和大吴风草。【结论】在分析近6年南京市城区道路NO₂等污染物基础上,认为 NO₂是南京道路交通区域主要污染物。本研究筛选出对NO₂耐受性、吸收和恢复能力强的植物种类补充和完善了传统文献中抗NO₂胁迫的园林植物名录,可为NO₂污染区及潜在污染区道路绿化树种的选择和配置提供一定的理论依据。     

NO2胁迫下两种鹅耳枥的光合生理特性变化

【目的】评价欧洲鹅耳枥和普陀鹅耳枥对NO₂胁迫的耐受力,为选择抗大气污染的园林树种提供参考。【方法】以12.0 mg/m³的NO₂对欧洲鹅耳枥和普陀鹅耳枥1年生幼苗进行熏气处理,熏气时间分别为胁迫零点(0 h,CK)、1、6、12、24、48、72 h,以及熏气后30 d测定两种鹅耳枥幼苗的光合生理指标和叶绿素荧光特性,分析不同NO₂熏气时间与苗木光合生理响应特征的关系,比较两种鹅耳枥对NO₂胁迫的适应性。【结果】NO₂胁迫后欧洲鹅耳枥具有较高的最大净光合速率(P_n,max)和暗呼吸速率(R_d),较低的光补偿点(LCP)和较高的光饱和点(LSP),表明欧洲鹅耳枥在较宽泛的光照强度下能够正常生长;欧洲鹅耳枥与普陀鹅耳枥的NO₂熏气1 h处理组最大PSⅡ光能转换效率(F_v/F_m)值增加,在6 h处理中仅欧洲鹅耳枥的F_v/F_m值增加,PSⅡ活性增强,用于光合电子传递的能量增多。【结论】推测认为欧洲鹅耳枥能够在NO₂胁迫下有序适应外界不良环境,耐受性更强。这对城市道路树种选择与植物配置具有重要意义。     

华北落叶松冠层光合生理特性的空间异质性

【目的】森林生产力取决于树冠的整体光合能力,而树冠不同部位的光合作用具有差异性。深入了解华北落叶松冠层内光合作用的差异,为冠层水平模拟和准确估算森林生产力提供依据。【方法】采用Li-6400便携式光合仪对山西省太岳山20年生和40年生华北落叶松不同层次和不同方位的光合生理特性进行研究。【结果】20年生华北落叶松树冠中上层与下层的净光合速率(P_n)差异显著(P<0.05),而不同方位上的P_n差异不显著; 40年生华北落叶松树冠上、中、下3个层次的P_n差异显著(P<0.05),不同方位上的P_n差异也不显著。影响20年生华北落叶松树冠P_n的主要因子是羧化效率(V_c)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r); 影响40年生华北落叶松树冠P_n的主要因子是V_c、气孔导度(G_s)、水汽压亏缺(p_VPD)。20年生和40年生华北落叶松树冠不同层次、不同方位叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量差异不显著。【结论】冠层光合空间异质性是冠层水平模拟和估算森林生产力时必须考虑的因素,这对于从单木到林分的尺度推演和模型拟合具有重要的意义。     

雌雄异株树种山杨、水曲柳和东北红豆杉光合特性对比

【目的】探究雌雄异株树种的光合生理生态特性,为正确评价其对环境的适应机制以及确定影响种群建成的因素提供理论参考。【方法】以野外成树为研究对象,通过Li-6400XT便携式光合作用测定仪对比分析了山杨(Populus davidiana)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)和东北红豆杉(Taxus cuspidata)雌雄株叶片气体交换参数。【结果】3个树种整体上雌株光合特性优于雄株,雌雄株参数仅在山杨光补偿点(P_LCP)和最大羧化速率(C_E,max),水曲柳水分利用效率(E_WUE),东北红豆杉光饱和点(P_LSP)、光补偿点、羧化效率(C_E)和光呼吸速率(R_p)之间差异显著(P<0.05)。另外,雌株的叶性状指标并不低于雄株的。【结论】3个树种雌株较优的光合特性可能存在获取资源的补偿机制,以同时满足营养生长和生殖生长的生存需求。     

不同修剪措施对薄壳山核桃幼树光合特性的影响

【目的】探索不同修剪措施对薄壳山核桃光合特性的影响,为选择合理的整形修剪技术以及栽培优质高产的薄壳山核桃提供科学依据。【方法】以5年生薄壳山核桃幼树为研究对象,采用环割(T1)、环剥(T2)和摘心(T3)3种修剪措施处理当年生枝条,再对其枝条进行光合作用的测定。【结果】3种修剪措施处理下的光合参数及其日变化曲线、光响应参数(包括表观量子效率(A_QY)、光补偿点(L_CP)、最大净光合速率(P_n,max)和光饱和点(L_SP)、暗呼吸速率(R_d)均有较大差异。3个处理的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)日变化整体呈现相似的趋势,日平均大小均为T3>T1>T2,而胞间CO₂浓度呈现相反的日变化。T3处理的P_n,max值、A_QY值最高,而L_CP值显著低于其他处理,L_SP和R_d值相对较低,说明T3处理的薄壳山核桃幼树叶片光合能力最强,对光的适应范围广。【结论】在薄壳山核桃开花初期进行摘心处理,能有效提高叶片的光合能力,而环剥、环割则降低其光合能力。     

模拟干旱处理下毛竹光响应特征分析

【目的】研究毛竹叶绿素含量和光响应参数的变化,比较分析毛竹对干旱胁迫的响应特点,探讨毛竹抗旱生理与适应变化,为毛竹林的水分管理提供理论依据。【方法】以Ⅰ～Ⅲ度毛竹为试验材料,分别测定干旱和对照条件下毛竹叶片光合色素含量和光响应曲线,并计算出其最大净光合速率(P_n,max)、光饱和点(P_LSP)、光补偿点(P_LCP)、暗呼吸速率(R_d)和表观量子效率(η_AQY)等光合参数。【结果】毛竹叶片叶绿素含量在不同竹龄之间差异都不显著,而Ⅱ度竹光合速率显著高于Ⅰ度竹和Ⅲ度竹,Ⅰ度竹和Ⅲ度竹之间光合速率差异不显著; Ⅰ度竹各叶绿素含量在干旱条件下显著低于对照,而Ⅲ度竹各叶绿素含量在干旱和对照间差异不显著,Ⅱ度竹只有类胡萝卜素含量在干旱条件下显著高于对照。各竹龄毛竹叶绿素含量与光合速率变化不一致,干旱处理下Ⅰ度竹和Ⅲ度竹P_n显著高于对照,Ⅱ度竹则无显著差异。【结论】干旱处理提高了Ⅰ度竹和Ⅲ度竹光能利用效率,降低了Ⅱ度竹对光的生态适应能力。     

NaCl处理下全缘冬青和红果冬青根系的转录组活性比较

【目的】研究全缘冬青(Ilex integra)和红果冬青(I. purpurea)的根系在NaCl胁迫处理中的转录组活性差异,为进一步研究二者耐盐性差异的生理学机理奠定基础。【方法】以内含250 mmol/L NaCl的1/2浓度霍格兰德溶液对全缘冬青和红果冬青的两年生扦插苗进行盐胁迫处理,采集经0(盐处理前)、6和72 h盐处理的根系样品,提取总RNA,进行转录组测序,组装转录本,筛选差异表达基因,分析两种冬青根系中的功能富集通路和特定代谢途径的基因表达变化。【结果】全缘冬青根系盐处理6 h的差异表达基因数量为2 616,盐处理72 h为1 802;而红果冬青根系盐处理6 h的差异表达基因数量为1 831,盐处理72 h为3 490。全缘冬青盐处理6和72 h根系中共同的KEGG富集途径为植物激素信号转导、亚油酸代谢、类胡萝卜素生物合成和甜菜红素生物合成,红果冬青根系6和72 h盐处理共同的KEGG富集途径为植物激素信号转导、苯丙烷生物合成和类胡萝卜素生物合成。甜菜红素生物合成和亚油酸/花生四烯酸代谢为盐胁迫处理全缘冬青根系中特有的富集代谢通路。全缘冬青中受盐胁迫正调控的过氧化氢酶基因数多于红果冬青的,并且在盐处理下其表达水平远高于红果冬青的。【结论】全缘冬青根系较强的耐盐性可能与植物激素信号转导、类胡萝卜素生物合成、甜菜红素生物合成和脂肪酸脂类代谢等生理过程相关联;盐处理下过氧化氢酶基因的高效表达也可能是全缘冬青根系具较强耐盐性的因素之一。     

模拟干旱环境下伐桩注水对毛竹光合蒸腾特性的影响

【目的】研究干旱条件下伐桩注水对毛竹光合蒸腾特性的影响及其与环境因子间的关系,为毛竹林节水灌溉提供理论参考。【方法】在试验毛竹林中选取10 m×20 m样地9块,设置3个伐桩注水处理CK(0个)、T1(12个)和T2(18个),测定各处理2年生立竹的光合蒸腾生理指标及各主要环境因子。【结果】①不同处理下毛竹净光合速率(P_n)与蒸腾速率(T_r)日变化趋势基本相同,均为单峰曲线,均无“光合午休”现象,净光合速率与蒸腾速率日变化均表现为T2>T1>CK。②各处理下毛竹水分利用效率(E_WUE)均为双峰曲线,随着注水伐桩数量的增加而降低,全天基本表现为CK>T1>T2。③不同处理下对毛竹净光合速率起最大直接作用的环境因子不同,CK处理为空气相对湿度(φ),T1和T2处理为光合有效辐射(R_PAR); 各处理下对毛竹蒸腾速率起最大直接作用的环境因子均为大气CO₂浓度(C_a)。④各处理下毛竹净光合速率和蒸腾速率的主要决定变量均为R_PAR; T1和T2处理下毛竹净光合速率、蒸腾速率的主要限制变量均分别为空气温度(t_a)、φ,而CK处理分别为φ、C_a。【结论】注水伐桩数量与毛竹净光速率和蒸腾速率正相关,而与水分利用效率负相关。增加注水伐桩能够显著提高毛竹的光合蒸腾能力,增加毛竹光合产物的积累,并且可以改变环境因子对毛竹净光合速率与蒸腾速率的影响作用。     

遮阴对濒危植物朝鲜崖柏光合特性的影响

【目的】分析濒危植物朝鲜崖柏(Thuja koraiensis)光合特性,探讨光合作用与环境因子的关系,为开展朝鲜崖柏的有效保育提供依据。【方法】应用Li-6400便携式光合仪器,测定朝鲜崖柏7年生扦插苗在不同光环境(L0、L1、L2、L3,即遮阴度分别为0%、25%、50%和75%)下光响应曲线、光合日变化和色素含量,并进行通径分析。【结果】随遮阴度增加,最大净光合速率(P_n,max)、暗呼吸速率(R_d)、光饱和点(L_SP)和光补偿点(L_CP)显著减小,表明朝鲜崖柏具有一定的耐阴性。随遮阴度增加光合日变化的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)随之降低,非气孔限制因素是朝鲜崖柏光合速率下降的主要原因。朝鲜崖柏通过增加叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量适应遮阴环境。在不同光环境下,空气相对湿度是影响光合日变化净光合速率的主要环境因子;根据决定系数排序,在L0和L1处理中空气相对湿度影响最大,在L2和L3处理中光合有效辐射(P_AR)影响最大。【结论】朝鲜崖柏在全光照和遮阴25%时有较好的光合性能,具有一定的耐阴性,但遮阴度过高时会因光照不足影响植株的正常生长。     

4个薄壳山核桃品种的光合特性研究

【目的】探讨4个薄壳山核桃品种‘莫愁’‘卡多’‘绍兴’‘威奇塔’的光合与生长特性,为薄壳山核桃良种优选与推广应用提供理论依据。【方法】测定4个品种5年生嫁接苗的光合日变化、光响应曲线、叶绿素荧光以及生长量参数,并进行相关性分析。【结果】4个品种7月下旬光合日变化趋势均呈单峰型,‘绍兴’的净光合速率(P_n)峰值和日均值均高于其他3个品种,影响4个品种P_n的主要因子为光合有效辐射(PAR)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s);‘绍兴’的最大净光合速率(P_n,max)与光饱和点(P_LSP)显著高于其他品种,光补偿点(P_LCP)和呼吸速率(R_d)低于其他品种;荧光参数光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)和潜在的光化学活性(F_v/F₀)均是‘绍兴’最高,‘莫愁’次之。相关性分析表明,光响应特征参数与荧光参数有极强的相关性,F_v/F_m和 F_v/F₀均与 P_n,max呈显著相关;地径与P_n,max呈极显著正相关。【结论】4个薄壳山核桃品种均具有较强的强光和高温适应能力,其中‘绍兴’的生长适应性最强,‘莫愁’次之。苗木生长与夏季光合性能之间呈明显正相关,‘绍兴’较优的光合性能主要表现为高光化学效率和较宽幅的光强利用能力。     

深圳城市公园不同栽植环境对毛棉杜鹃生长的影响

【目的】研究毛棉杜鹃(Rhododendron moulmainense)在深圳城市公园不同环境下的生长适应性,为其引入城市进行观赏种植提供参考。【方法】选择长势一致的10年生毛棉杜鹃,在深圳市香蜜公园选择了临水、高地、平地3个栽植环境并各为半光照和全光照两个环境,分为6个试验样地进行种植,测定植株开花情况、生长量、叶绿素含量、光响应曲线的变化和光合特性日变化等。【结果】(1)不同栽植环境对毛棉杜鹃的形态和生长量均有不同程度的影响,临水环境-半光照环境中毛棉杜鹃的花芽数量、新梢粗度、新梢体积、新梢数量显著高于(P<0.05)其他试验样地;(2)平地-全光照环境中毛棉杜鹃叶片的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、总叶绿素(Chlt)含量显著高于其他试验样地,而平地-半光照环境中Chla、Chlb、Chlt含量均出现最低值。高地-半光照环境下类胡萝卜素(Car)、叶绿素a与叶绿素b质量比(Chla/Chlb)、总叶绿素与类胡萝卜素质量比(Chlt/Car)显著高于其他样地;(3)临水-半光照和临水-全光照环境下毛棉杜鹃的最大净光合速率(P_{n, max})、...     

夏季淹水胁迫对北美枫香苗木叶色及光合荧光特性的影响

【目的】评价北美枫香(Liquidambar styraciflua)耐涝性,并从叶色与色素、光合荧光等生理指标间的协同性分析其耐涝机理,为沿海和涝害地区耐水湿观赏树种的筛选提供参考。【方法】模拟中国南方洪水季节性发生的特点,在夏季高温期间,对北美枫香1年生扦插苗进行60 d的户外盆栽淹水处理,分析其在淹水过程中生长、叶色(色彩参数与色素比例)及光合特征[净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和胞间CO₂浓度(C_i)]、叶绿素荧光动力学特性[单位叶面积反应中心数(N_RC/CSm)单位叶面积热耗散的能量(E_DIo/CSm)、PSⅡ捕获能量从Q_A传递到Q_B的效率(ψ_O)、电子传递的量子比率(φ_Eo)、受体侧末端电子受体的量子产额(φ_Ro)、综合性能指数(I_total)]的动态变化趋势,并根据各指标峰谷值出现时间分析指标间的协同性。【结果】①淹水持续60 d并未对北美枫香的生长产生抑制作用,苗木的成活率能达到90%以上。②叶色参数结果显示,随着淹水时间的延长,色调角h值呈现显著下降趋势,40 d后,叶片由绿色相域转变为红色相域(h<90°)。③叶片色素相对含量比值结果显示,随着淹水时间的延长,处理的叶片叶绿素与花青素及类胡萝卜素相对含量的比值[Chl/(Anth+Car)]呈现下降趋势。20 d后,处理Chl/(Anth+Car)的值显著低于对照(CK),在40 d后,Chl/(Anth+Car)的值小于1(胡萝卜素和花青素相对含量占据主要地位),这与叶片外观色彩参数变化表现出同步性。④处理与CK叶片光合气体交换参数变化趋势整体相似,P_n与C_i均呈现下降—上升—下降趋势,T_r与G_s均呈现下降趋势;在淹水初期(0~20 d)处理与CK各光合参数值差异不显著,但在淹水中后期(20 d后),处理各参数值显著低于CK,且二者差异整体呈现增大趋势。⑤光响应曲线特征表明,处理在各光强下的P_n显著低于CK,且随着淹水时间的延长,处理与CK的P_n差值越大,表现出较低的光能利用率。⑥叶绿素荧光动力学参数表明,淹水30 d后,叶片反应中心数目(N_RC/CSm)和光系统PSⅡ向PSⅠ的电子传递能力(Ψ_o、$φ_{Ro}$和$φ_{Ro}$)均显著下降,叶片的热耗散($E_{\text{DIo/CS m}}$)显著上升,最终导致PSⅡ综合性能指数显著下降。【结论】北美枫香具有较强的短期耐水淹能力,尤其在淹水20 d内,各指标均优于CK;北美枫香主要通过增加叶片热耗散以及调节光合色素含量权重来减少激发能和过剩激发能产生的伤害,从而降低涝害程度;净光合速率、叶片色素比值及荧光参数之间存在协同性,各参数拐点出现的时间呈节律性变化,分别为20、30 及40 d,其中光合参数反应最为灵敏。     

濒危植物翅果油树的光合生理特性研究

采用Li-6400便携式光合仪对自然生长的翅果油树的光合特性进行研究,结果表明：（1）翅果油树叶片的净光合速率（Pn）日变化呈双峰曲线,高峰值出现在11：00和15：00,存在明显的光合“午休”现象．（2）翅果油树的光补偿点（LCP）为46．1085μmol·m^-2·s^-1,光饱和点（LSP）在1400μmol·m^-2·s^-1左右,光补偿点和光饱和点都比较高,表明其是典型的阳生植物,对光适应的生态幅度较窄,这可能是其濒危的原因之一;表观量子效率日变化范围在0．0355μmol·mol^-1 -0．0534μmol·mol^-1之间．（3）翅果油树的CO2补偿点为83．1914μmol·m^-1,CO2饱和点在700μmol·mol^-1左右,预测环境CO2浓度的升高对翅果油树光合作用的促进作用会很小;羧化效率日变化与净光合速率（Pn）日变化趋势基本一致,变化范围为-0．0040μmol·m^-2·s^-1 -0．0298μmol·m^-2·s^-1．     

两个乌桕新品种苗木光合特性比较

[目的]探讨两个乌桕新品种'海滨绯红'、'海滨紫晶'夏季光合特性并进行比较,为乌桕新品种的栽培与推广应用提供理论依据.[方法]盆栽条件下测定2年生嫁接苗叶片光合色素含量、光合日变化、光响应曲线以及CO2响应曲线,并进行灰色关联分析.[结果]①'海滨紫晶'的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、类胡萝卜素(Car)...     

海南岛东北部木麻黄立木生物量建模

【目的】木麻黄是海南岛沿海主要的造林防护树种,量化估测木麻黄林生物量有利于明确木麻黄的碳汇贡献能力。【方法】以海南岛东林场木麻黄林为研究对象,选取了44株标准木,并获得其生物量实测数据。基于筛选的41株木麻黄样木生物量数据,分别选出地上和地下生物量最优独立模型,依据非线性度量误差模型的理论和求解方法,以及地上、地下生物量与材积变量之间的转换关系,建立了木麻黄地上生物量和地下生物量相容性模型,并采用加权回归消除各模型的异方差。【结果】地上、地下生物量最优独立模型为以胸径D为自变量的一元方程,立木材积的最优独立模型为以胸径D和树高H为自变量的二元独立模型; 非线性度量误差联立方程组能够很好地解决生物量相容性的问题,地上、地下生物量和立木材积的决定系数R²均大于0.95,并很好地改进了单株预测精度(平均百分标准误差E_MPSE均小于10%)和控制了平均预估误差; 同时,得出生物量转换因子(E_BCEF)和根茎比(R)的二元方程。【结论】此次建立的木麻黄生物量非线性联立方程组可用于大范围尺度估算木麻黄防护林的生物量及其碳储能力。     

洪泽湖地区杨树人工林碳水通量昼夜和季节变化特征

【目的】通过对洪泽湖地区杨树人工林生态系统碳水通量的昼夜变化和季节变化特征进行分析,为评估该杨树人工林生态系统的固碳能力提供必要的基础数据,揭示杨树人工林生态系统碳循环及对外部气象环境因子的响应,同时为增强森林生态系统固碳能力提供依据。【方法】以洪泽湖地区杨树人工林生态系统为研究对象,利用涡度相关技术和微气象观测系统进行长期且连续的通量以及气象环境观测。选取2017年5月至2018年4月期间的原始观测数据,对异常数据进行剔除和插补处理,同时,利用EddyPro软件中的Express Mode模块对通量数据进行二次坐标旋转、频率损失订正以及WPL密度效应修正,最终转化为30 min数据。分析杨树人工林生态系统与大气间的二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和潜热(latent heat, LE)通量的季节动态变化和昼夜变化特征及其与外部气象环境因子的相互关系。【结果】洪泽湖地区杨树人工林生态系统碳通量均有显著的昼夜和季节变化,净生态系统碳交换(net ecosystem exchange, NEE)白天为较强的碳汇,夜晚为较弱的碳源,整年表现为固碳作用,年通量为-506.9 g/(m²·a)。其日变化在生长季和非生长季均呈“U”形曲线,生长季的碳吸收明显大于非生长季;在生长季白天,NEE与光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)呈显著的对数关系;而在非生长季,NEE与夜间土壤温度(soil temperature,T_s)呈显著的指数关系。洪泽湖地区杨树人工林生态系统LE的昼夜和季节变化显著,在生长季和非生长季均呈“单峰型”曲线,且在生长季大于非生长季,LE与饱和水汽压差(vapor pressure deficit, VPD)在生长季和非生长季均呈显著的线性正相关关系。洪泽湖地区杨树人工林生态系统CH₄通量在生长季和非生长季均无显著的昼夜变化,在生长季为较弱的CH₄吸收,非生长季为中性至微弱的CH₄排放,全年可能表现为较微弱的CH₄汇。【结论】洪泽湖地区杨树人工林生态系统整体具有较高的固碳能力,CO₂和LE通量具有显著的昼夜变化和季节变化规律,而CH₄通量季节和昼夜变化并不显著,生态系统碳水通量受环境因子的影响较显著,可以为今后提升杨树人工林的固碳能力提供参考。因此,营造杨树人工林将是短期内吸收大气中的CO₂和CH₄并缓解气候变化的有效途径。