甘蔗光合作用模型的构建与大田实验验证

光合作用和干物质生产模型是作物生长模型中最基础的部分。在综合已有作物生长模型的基础上,构建了甘蔗的光合作用模型。甘蔗光合作用模型以门司-佐伯的模型为基础,包括叶面积指数动态子模型、单叶光合子模型、呼吸作用子模型以及干物质积累动态模型。利用大田甘蔗的实验数据对模型进行了检验,结果表明:甘蔗植株在整个生育期的干物质积累量模拟值与实测值的相对误差为3.83%,这表明模型对甘蔗的干物质生产(产量)的预测较为理想,可作为育种的参考指标。但是用此模型来模拟甘蔗不同生育期的干物质积累,在某些发育阶段,与实测值间还存在较大差异,故需进一步完善模型。     

马鹿花光合和水分生理生态特性的日变化

 为研究马鹿花光合参数的日变化规律及其与空气相对湿度RH、大气CO₂浓度C_a、大气温度T_a、叶温T_l、光合有效辐射PAR、叶面水汽压亏缺VPD等主要影响因子间的关系,使用Li-6400便携式光合测定仪对马鹿花光合作用和水分生理生态特征参数进行测定.结果表明,马鹿花净光合速率P_n的日变化呈双峰型,峰值分别出现在12:00前后和16:00前后,出现"光合午休"现象;蒸腾速率T_r呈单峰型,在16:00达到峰值;水分利用效率WUE呈双峰型,上午高于下午.P_n对PAR、T_a和RH的响应程度不同,但均达到显著水平.马鹿花各参数间存在复杂的相关性,随着蒸腾速率增大,气孔导度增大,胞间CO₂浓度减小,净光合速率升高,且影响马鹿花P_n下降的因素主要是非气孔因素.     

胡杨异胚发育叶片碳平衡研究

胡杨成熟个体植株上的叶片可大概分为3种叶形,即阔卵圆形(BO)、过渡形(O)及披针形(L).叶片尺度的碳平衡取决于光合作用和呼吸作用,但机理尚不明.作者研究了胡杨异形叶的气体交换、形态学和生化特性.结果显示:① 胡杨3种叶形比叶面积(SLA)存在显著差异,阔卵圆形叶比叶面积SLA=(6.69±0.24)m2·kg-1显著低于其余两者(过渡形叶SLA=(7.36±0.09)m2·kg-1,披针形叶SLA=(8.09±0.16)m2·kg-1),叶片单位质量氮含量(Nmass)存在差异但不具显著差异;② 阔卵圆形叶单位面积碳同化速率(Aarea=(11.92±1.22)μmol·m-2·s-1)显著高于过渡形叶(Aarea=(10.21±1.43)μmol·m-2·s-1)和披针形叶(Aarea=(9.98±1.04)μmol·m-2·s-1),然而,单位质量(Amass)和单位氮碳同化速率(AN)在3种叶形中并不具显著差异,披针形叶的Amass=(80.37±7.07)μmol·kg-1·s-1(DW)和AN=(80.37±7.07)μmol·kg-1·s-1(DW)略高于其它2种叶形;③ 阔卵圆形叶单位面积及单位质量暗呼吸速率(Rn-area=(1.90±0.17)μmol·m-2·s-1和Rn-mass=(12.58±0.77)μmol·kg-1·s-1(DW))显著高于过渡形叶(Rn-area=(1.60±0.19)μmol·m-2·s-1和Rn-mass=(11.85±0.15)μmol·kg-1·s-1(DW))及披针形叶(Rn-area=(1.57±0.29)μmol·m-2·s-1和Rn-mass=(11.25±0.92)μmol·kg-1·s-1(DW)),另外,3种叶形叶片光下线粒体呼吸速率(RL)均大于暗呼吸速率,说明光对暗呼吸有抑制作用,且不同叶形抑制程度也不同,从披针叶形50.37%到阔卵圆形叶的80.67%;④ 不同叶形叶片水平碳平衡(Ag/R)差异不显著,但披针形叶的Ag/R=7.90±1.39高于其余2种叶形(阔卵圆形叶Ag/R=6.19±0.87,过渡形叶Ag/R=7.65±1.71).由此推测,阔卵圆形叶片可能具更强结构支持能力和更高呼吸速率,利于个体的生理维持,而披针形叶具更高的碳同化能力则用于支持生长.     

杨小舟蛾取食对杨树叶片光合生理特性的影响

研究了杨小舟蛾(Micromelalopha troglodyta)取食对杨树叶片光合作用的影响,并探讨了杨树叶片受取食影响后的光合补偿机制。结果表明:杨树叶片被杨小舟蛾取食后,叶片净光合速率(Pn)日动态波动变化幅度强于对照,呈单峰型曲线,峰值出现时间在上午12:00时,比对照滞后2 h,且峰值比对照提高了16.4%。单位面积受害叶片在上午(8:00—12:00)累积同化CO2的量比对照上升了9.6%,而下午(13:00—18:00)略有下降。1天中(8:00-18:00)累积同化CO2的量两者之间差异不显著(p>0.05)。蒸腾速率(Tr)的日动态为双峰曲线,分别在上午12:00和下午15:00出现蒸腾高峰;被取食叶片蒸腾速率及日累积蒸腾耗水量明显低于对照,而水分利用效率(WUE)、光饱和点(LSP)、最大净光合速率(Pn,max)分别比对照显著提高(p<0.05);暗呼吸速率(Rd)比对照高出10.33%。表观量子效率、光补偿点(LCP)等光合指标与对照差异不明显。分析表明,杨树对杨小舟蛾的取食危害存在光合补偿的适应机制。     

水杨酸对温度胁迫下紫御谷幼苗生长及光合特性的影响

以紫御谷为材料,研究了水杨酸对温度胁迫(高温和低温)下紫御谷幼苗生长及光合特性的影响,结果表明:①高温和低温胁迫显著降低了紫御谷幼苗的根冠比、根系活力、总根长和平均根直径,使根系生长受到抑制,而水杨酸处理则提高了其根冠比、根鲜物质量、茎鲜物质量和根系活力;②高温胁迫显著降低了紫御谷叶片的叶绿素a、总叶绿素质量分数和净光合速率,而水杨酸处理显著提高了紫御谷叶片的净光合速率.低温胁迫使紫御谷幼苗叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著低于常温对照,而水杨酸处理后,叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均有所升高.③高温胁迫下,紫御谷幼苗的初始荧光(Fo)、光化学量子效率(Fv/Fm)和光下PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)与常温对照相比差异不显著,而低温胁迫下的Fv/F和ΦPSⅡ则显著低于常温对照,喷施水杨酸后Fv/Fm和ΦPSⅡ均低于低温处理组,且Fv/Fm差异显著,由此推断低温胁迫可能使PSⅡ反应中心受到不可逆的损害.     

稀土对浮萍引起水体富营养化的光合作用影响机理初探

为探究外源稀土化合物对水生植物引起水体富营养化的影响机理,选取紫背浮萍作为研究对象,设置受控实验,采用生物化学及荧光光谱技术分析稀土铈化合物对浮萍生长状况及其光合作用的影响进行研究.实验结果显示:适宜浓度范围内的稀土铈能有效促进浮萍对N、P的吸收,提高碳酸酐酶活性(最大值为0.684 EU/μg),并能提高光能利用和转化效率,光合作用得到增强,从而促进植物生长,浮萍生长率最高可达到63.85%.进而,随着浮萍繁殖密度的增加,水体DO值降低,而COD值上升(最大值为6.448 mg/L),最终导致水质逐渐恶化.研究结果表明,适量稀土对浮萍类小型水生植物具有生长促进作用,对水体富营养化进程发展起到正催化作用.这无疑为稀土可持续开发和利用提供了基础理论,为研究稀土对水体富营养化的促进规律和水域污染综合防治提供了科学依据.     

珍稀濒危植物喙核桃的光合特性研究

针对广西特有珍稀濒危材油两用植物喙核桃(Annamocarya sinensis)生理生态特性缺乏的现状,采用Li-6400便携式光合测定仪对喙核桃的光合-光响应曲线和光合日变化特征进行测定,以期为喙核桃的人工种植提供科学依据。结果表明,0-1 000μmol·m~(-2)·s~(-1)光强范围内,净光合速率随光强的增大而快速上升。喙核桃的最大净光合速率为10.17μmol·m~(-2)·s~(-1),暗呼吸速率为0.85μmol·m~(-2)·s~(-1),表观量子效率为0.073μmol·μmol~(-1),光补偿点为44.14μmol·m~(-2)·s~(-1)。净光合速率与光合有效辐射、气温、叶温呈正相关关系,与CO_2浓度和空气湿度呈负相关关系,都未达显著水平(P0.05)。野生喙核桃虽都分布于阔叶林、河谷等阴生环境中,但具阳生植物的光合特性,可引种种植在阳光充足的生境。     

完全淹水解除后‘中山杉407’生长及光合特性的恢复

【目的】明确‘中山杉407'(Taxodium ‘Zhongshanshan407')在完全淹水胁迫解除后的生长和光合特性,为三峡库区消落带等湿地生态系统恢复与构建中的植被选择提供依据。【方法】以‘中山杉407'2年生苗为试验材料,设置全淹(S)和对照(CK)2个处理,其中S处理的植株预先经过3个月的完全淹水胁迫。淹水胁迫解除后,使用LI-6400 XT气体交换系统和OS1p便携式调制荧光仪测定两处理植株的光合作用参数和叶绿素荧光参数,并于植株恢复生长10个月后,测定其生长指标。【结果】淹水阶段结束后,S组植株的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)显著高于对照(CK)组植株,而S组的水分利用效率(E_WUE)低于CK组。同时,‘中山杉407'维持一定的叶绿素荧光水平,S组和CK组的可变荧光(F_v)、PSⅡ潜在活性(F_v/F₀)、PSⅡ最大光量子产额(F_v/F_m)、实际量子产量(Ф_PSⅡ)和电子传递速率(V_ETR)均没有显著差异。经过10个月的恢复,S组‘中山杉407'的总干质量、地上部分生物量与CK组无显著差异。【结论】完全淹水胁迫解除后,‘中山杉407'能够通过合理调整生长和光合策略,表现出良好的适应性,是适宜于三峡库区消落带等淹水环境生态修复工程实践的优良树种。