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。     

黄河三角洲贝壳砂干旱生境杠柳(Periploca sepium)叶片的光合作用特征

水分是黄河三角洲贝壳堤滩脊地带植被生长的主要限制因子。以4年生杠柳(Periploca sepium)苗木为对象,模拟贝壳砂干旱生境,设定对照(土壤相对含水量RWC为77.72%)、轻度(RWC为58.16%)、中度(RWC为42.98%)及重度(RWC为32.39%)干旱胁迫4组水分梯度,测定分析杠柳叶片气体交换参数的光响应以及叶绿素荧光参数。结果表明:(1)水分条件可显著影响贝壳砂生境杠柳叶片的光合效率。随干旱胁迫的加重,杠柳净光合速率(P_n)显著下降,重度干旱胁迫下,P_n最小,为0.62μmol·m~(-2)·s~(-1),仅是对照的5%。表观量子效率、光饱和点和暗呼吸速率随干旱胁迫的加重逐渐降低,而光补偿点逐渐升高。干旱胁迫导致杠柳叶片光照生态幅变窄,光能利用率降低。(2)随干旱胁迫加重,杠柳蒸腾速率显著下降。适度干旱胁迫可显著提高杠柳的水分利用效率,在轻度、中度干旱胁迫下维持较高值,而对照和重度干旱胁迫下显著降低。在轻度、中度干旱胁迫下,杠柳P_n下降主要受气孔限制,而重度干旱胁迫则以非气孔限制为主。(3)随干旱胁迫加重,杠柳叶片潜在光化学效率、实际光化学效率和非循环光合电子传递速率均显著下降,受到光抑制,电子传递效率下降;非光化学猝灭系数显著增加,光能热耗散增多。杠柳叶片通过调节光合效能来适应干旱胁迫逆境,对干旱逆境表现出一定的可塑性和适应性。     

干旱对芦苇幼苗生长和叶绿素荧光的影响

盆栽试验研究了芦苇幼苗在不同土壤含水量条件下的形态结构、生物量动态、质膜透性、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数.结果表明,芦苇幼苗高度、株高、基径、地上生物量随土壤含水量的减少而递减.芦苇幼苗通过个体变小、叶片数量和面积减少、生长速率减缓等适应性策略来降低蒸腾量,利用有限的可利用水分维持生命活动,达到了植物叶片水分含量与土壤可利用水分的平衡.不同强度干旱均使叶绿素含量降低,叶绿素a/b值随土壤含水量的降低而升高,减少了叶片对光能的捕获,降低光合机构遭受光氧化破坏的风险,是芦苇幼苗适应干旱的一种光保护调节机制.干旱还导致了芦苇叶片细胞膜脂过氧化,细胞质膜透性增加,重度干旱时细胞质膜透性达29.3%.PSII最大量子产量(Fv/Fm)、光化学荧光淬灭系数(qP)、PSII的非循环光合电子传递速率(ETR)下降,芦苇通过非光化学淬灭(qN)的上升保护PSII.     

干旱胁迫对甘草光合特性与生物量分配的影响

 为了探讨干旱胁迫对甘草光合特性与生物量分配的影响，采用土壤干旱胁迫处理盆栽2 a生甘草实生苗，测定胁迫30 d的甘草叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等生理指标和胁迫60 d的地上地下各器官生物量。结果显示，在土壤相对含水量为50％的轻度干旱胁迫下，甘草叶片光合生理指标与根生物量变化不显著，在土壤相对含水量为35％的严重干旱胁迫下，甘草叶片净光合速率与蒸腾速率显著下降，胞间CO2浓度显著升高，气孔导度显著降低，各器官生物量显著下降。但随着干旱胁迫程度的加剧，甘草水分利用效率与气孔限制值能够保持相对的稳定，生物量分配更多地流向地下器官，地上器官生物量分配明显变少，根冠比增大。研究表明，甘草的光合特性与生物量分配格局对于干旱环境具有很强的适应能力，引起甘草叶片光合速率下降的主要原因是非气孔因素。另外，在土壤相对含水量35％以上的干旱胁迫下，不但不会影响人工种植药材的产量，而且可能会促进甘草酸在根中的合成积累，提高药材质量。     

NaCl胁迫对甜瓜叶片气体交换和叶绿素荧光特性的影响

以两个变种甜瓜幼苗为材料,在人工控制条件下研究了NaCl胁迫对甜瓜叶片气体交换和叶绿素荧光特性的影响。结果表明,盐胁迫降低了甜瓜叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ潜在活性、PSⅡ电子传递量子效率和光化学猝灭系数,使非光化学猝灭系数升高。在≤50 mmol·L-1 NaCl胁迫下,甜瓜叶片光合速率降低主要由气孔因素引起,而在NaCl浓度≥100 mmol·L-1条件下则以非气孔限制因素为主。     

水分胁迫对东方百合光合特性、叶绿素荧光参数及干物质积累的影响

 以东方百合“索邦”为试材,在科尔沁沙地对其在不同水分胁迫下的光合特性、叶绿素荧光及干物质积累进行了研究。结果显示,随着水分胁迫的加剧,净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)明显下降。另外,水分胁迫下百合叶片发生了“光合午休”现象,气孔导度(gs)也呈下降的趋势,胞间二氧化碳浓度(Ci)先下降后升高,并且通过gs和Ci变化方向可以判断出,百合叶片净光合速率受气孔与非气孔两种因素的限制。百合叶片最小荧光(Fo)无明显变化,最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)和光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)下降较明显。百合总干重及各器官干重也随水分胁迫的加剧而明显下降。研究表明,水分胁迫降低了百合叶片净光合速率,抑制了PSⅡ的光化学活性,从而影响到了百合干物质的积累。因此,在科尔沁沙地,应该采取合理的灌溉技术来保证百合在生长过程中得到充足的水分,以此确保切花百合的品质。     

不同地下水埋深柽柳、芦苇的生理响应

结合塔里木河中游沙吉力克断面、阿其河断面地下水位的动态监测,对柽柳、芦苇叶片的叶绿素、可溶性糖、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等生理指标进行分析测试.研究表明,随着干旱胁迫加强,柽柳、芦苇的可溶性糖含量,MDA含量,SOD活性呈显著增加,叶绿素含量和POD活性显著减少,显示出植物受到了不同程度的干旱胁迫,并通过调节自身生理代谢过程,以增强抗旱性;柽柳、芦苇叶片各生理指标和地下水埋深存在着密切的相关关系,与可溶性糖含量、MDA含量、SOD活性呈正相关,与叶绿素含量、POD活性呈负相关;地下水位是影响塔里木河流域植物生理特征的的主要环境因子;在相同水分胁迫下,芦苇的生理过程比柽柳强烈,对地下水埋深变化更为敏感.     

盐胁迫下荇菜的耐受性和光合特性实验研究北大核心CSCD

以多年生浮水植物荇菜(Nymphoides peltata)为实验植物,人工配制氯化钠浓度为0.00 mol/L、0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.15 mol/L和0.20 mol/L的水,用于沉水栽培荇菜幼苗;在实验期间,测定荇菜植株的根茎形态特征参数、叶片的光合气体交换参数和叶绿素荧光参数,分析盐胁迫下荇菜植株的耐受性和光合特性。研究结果表明,在实验的第16天,在氯化钠浓度为0.15 mol/L的水体中的荇菜植株还在生长,但是其地上部损伤较大,地下部长势略差,地下茎仍然可以克隆扩展,因此,荇菜植株对盐胁迫具有一定的耐受性;在氯化钠浓度为0.20 mol/L的水体中的荇菜植株地上部基本死亡,地下根系也受到严重损伤;实验的第1天至第7天,当水体中的氯化钠浓度大于0.10 mol/L时,荇菜叶片的光合作用就会被显著抑制,随着水体中氯化钠浓度的增大,荇菜叶片的胞间CO浓度总体上在增大,荇菜叶片的蒸腾速率和气孔导度无明显变化;实验的第3天至第7天,不同盐度水体中的荇菜叶片的光系统Ⅱ实际光化学量子产量和光合电子传递速率都小于淡水水体中的荇菜叶片,而且随着水体中氯化钠浓度的增大,荇菜叶片的光系统Ⅱ实际光化学量子产量和光合电子传递速率都在不断减小。荇菜具有一定的耐盐性,盐胁迫主要通过影响荇菜叶片光系统Ⅱ的光合活性、光合电子传递速率和CO同化能力,进而影响荇菜的光合作用和生物量积累。     

外源一氧化氮供体对盐胁迫下多裂骆驼蓬幼苗光合作用和叶黄素循环的影响

一氧化氮(NO)是植物体内新发现的一种活性分子。为了探讨外源NO对盐胁迫下荒漠植物光合生理响应的调节作用,以多裂骆驼蓬为试验材料,研究叶面喷施NO供体硝普钠(SNP)预处理对根施NaCl胁迫下叶片光合色素含量、气体交换参数、叶绿体Hill反应活力和ATPase活性、叶绿素荧光参数及叶黄素循环的影响。结果表明:①0.15 mmol·L-1SNP可显著缓解300 mmol·L-1NaCl胁迫下叶绿素a、b和类胡萝卜素含量及净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和气孔限制值(Ls)的下降和细胞间隙CO2浓度(Ci)的升高;②SNP处理减小了NaCl胁迫诱导的叶绿体Hill反应活力和Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase活性的下降幅度;③NaCl胁迫下叶绿体最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/F0)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)显著降低,天线热耗散(D)略微下降,初始荧光(F0)和非光化学猝灭系数(NPQ)明显提高。SNP处理使NaCl胁迫下的F0显著降低,Fm、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、NPQ和D明显提高;④NaCl胁迫引起叶黄素循环库(V+A+Z)显著降低和脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)明显提高,SNP处理使NaCl胁迫下的V+A+Z明显提高,(A+Z)/(V+A+Z)显著下降。由此表明,NO能够缓解盐胁迫下非气孔因素引起的光合速率的下降及光抑制对光合系统的破坏作用,而非光化学效率的提高和天线热耗散的增强可能是NO 保护光合系统并提高光合速率的重要机制之一。     

两种人工湿地条件下芦苇与芦竹生理生态特性研究

通过对芦苇（Phragmites australis）和芦竹（Arundo donax）在模拟表面流湿地和潜流湿地条件下的生长特性比较,发现在两种人工湿地生长的两种植物叶片水势基本一致。对于植株相对生长率,叶片叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度等指标,芦苇各项指标在两种人工湿地间的差异不显著;芦竹在潜流湿地中的生长特性明显优于表面流湿地,二者间差异极显著（n=3,P〈0．01）。根系的生长状况与叶片水势情况表明水分供需并不是影响植物生理差异的因素;叶片叶绿素含量与光合作用的正相关表现说明叶绿素是影响两种湿地类型上植物生理特性差异的主要因素;芦苇、芦竹在两种人工湿地间的生理生态差异说明芦苇能适应两种湿地生境,而芦竹更适合种植在潜流人工湿地。     

闽江河口湿地互花米草与芦苇光合特性及适应性研究

互花米草在闽江河口鳝鱼滩湿地中潮滩的入侵及快速扩张,已严重威胁到鳝鱼滩湿地的生物多样性及土著种沼泽植物生态系统的结构与功能。为了从植物光合速率的角度分析互花米草入侵及快速扩张的生理生态学机制,利用Li-6400便携式光合作用仪测定了互花米草与土著种芦苇的光合速率日进程及光合光响应曲线。结果表明,互花米草净光合速率的日均值与最大值均大于芦苇,互花米草可积累更多的光合作用产物,使其具有更快的生长速率和初级生产力。根据两种植物的光合光响应曲线可以看出,互花米草利用光合有效辐射的能力更强,显示出互花米草的高适应性。     

土壤逐渐干旱对4种荒漠植物光合作用和海藻糖含量的影响

以腾格里沙漠东南缘4种优势植物红砂(Reaumuria soongorica Maxim)、珍珠(Salsola passerina Bge)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom)和油蒿(Artemisia ordosica Krasch)为对象,研究土壤逐渐干旱对叶片相对含水量、净光合速率(Pn)、叶绿素荧光参数及海藻糖含量的影响。结果表明:土壤逐渐干旱过程中,4种植物的叶片相对含水量、净光合速率(Pn)、光系统II(PSⅡ)最大光化学量子产量(Fv/Fm) 、光系统II表观电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)都随干旱程度的加剧而下降;非光化学淬灭(qN)和海藻糖含量随干旱程度的增加而升高。4种植物对干旱过程的响应差异明显,随着土壤干旱的加剧,相对于其他三种植物,柠条具有更高的抗逆保护能力。相关分析表明,土壤含水量显著影响着4种植物的光合作用和海藻糖累积,海藻糖含量与光合作用存在相关性。     

水杨酸对干旱下烤烟幼苗膜质和叶绿素荧光特性的影响

以烤烟品种龙江911为材料,研究了叶面喷施水杨酸（SA）对干旱胁迫下烤烟幼苗叶绿素含量、叶绿素荧光特性和细胞膜伤害程度的影响。结果表明,干旱胁迫下烤烟幼苗叶片的膜系统受到了伤害,光合作用的原初反应和光能在两个光系统之间的分配发生了改变。叶面喷施0.5 mmol·L-1和1.0 mmol·L-1SA减轻了干旱引起的细胞膜丙二醛的增加,有效地保护了烤烟幼苗叶片的膜系统。同时,0.5 mmol·L-1和1.0 mmol·L-1SA减轻了干旱胁迫下叶绿素的分解,有效缓解干旱对类囊体膜和PSⅡ反应中心的伤害,增强了烤烟幼苗对干旱胁迫的适应能力,其最适宜的浓度为0.5～1.0 mmol·L-1。2.0 mmol·L-1SA对烤烟幼苗有一定的毒害作用。     

Eco-physiological mechanisms of Caragana korshinskii Kom. adaptation to extreme drought stress: Leaf abscission and maintaining stem chloroplast integrity

In order to study the eco-physiological mechanisms of C. korshinskii adaptation to extreme drought stress, we investigated the variations of water content in soil, leaves, and stems, the chlorophyll a and b and the carotenoid content in leaves and stems, as well as changes of chloroplast ultrastructure in 2-year-old C. korshinskii specimens during a progressive soil drought process (by ceasing watering until all leaves were shed) and a subsequent rehydration process. During the dehydration process, the chlorophyll a and b and carotenoid contents in the leaves decreased, as did the carotenoid content in the stems. During the 4-day rehydration process, the chlorophyll a and b and carotenoid contents in the leaves and stems increased and gradually returned to normal levels. During ongoing drought stress, chloroplasts in the leaves broke away from cell walls and appeared in the center of cells. Under severe drought stress, the mesophyll ultrastructure and chloroplast configuration in leaves were irreversibly disturbed, as manifested by the inner and outer membranes being destroyed; the thylakoid system disintegrated, the starch grain disappeared, and parts of cell tissue were dismantled into debris. However, the mesophyll ultrastructure and chloroplast configuration in the stems remained complete. This indicates that C. korshinskii utilizes leaf abscission to reduce the surface area to avoid damage from extreme drought stress, and maintains chloroplast integrity and a considerable amount of chlorophyll to enable a rapid recovery of photosynthesis under the rehydration process.     

半干旱区湿地芦苇种群生态特征动态变化研究——以莫莫格湿地为例

为了研究自然状态下半干旱地区湿地芦苇（Phragmites australis）种群生态特征的季节性动态变化以及水分变化对芦苇种群生态特征的影响,基于2007年5～10月莫莫格国家级自然保护区湿地芦苇种群特征以及地表淹水情况的监测资料,分析了该区芦苇种群的盖度、高度、密度和地上生物量等生态特征的季节变化。在此基础上,进一步分析了水位变化对芦苇种群生态特征的影响。结果表明：芦苇种群的生态特征具有明显的季节性变化规律,芦苇种群的盖度随着季节的变化逐渐增高,最高值出现在9月;芦苇种群的高度则随着季节变化逐渐升高;芦苇种群的密度随着季节的变化先升高,然后下降,9月中旬以后又略有回升;芦苇种群的地上生物量随着季节的变化呈现波动状态,但单株芦苇地上生物量则随着季节变化逐渐增加,其峰值出现在9月,随后受自身生长规律的影响,地上部分生物量减少。部分淹水状态下,芦苇种群高度、密度以及地上部分生物量的相对增长速率均与淹水深度变化速率显著正相关（n=5,P〈0．05）;而盖度主要受芦苇自身生长规律的影响,与地表淹水深度变化速率关系不明显。     

科尔沁沙地典型生境下芦苇的生长特征分析

对科尔沁沙地两类典型生境下芦苇根茎生长及生物量等特性进行了分析研究。结果表明,固定样地芦苇株高、分蘖株数、不定芽数、根茎节数及根茎总长均大于半流动样地。从半流动样地到固定样地,芦苇根茎表现出节间长度缩短,节间直径变粗的趋势。固定样地芦苇叶长、叶宽明显大于半流动样地,并且固定样地芦苇叶间距是半流动样地上的近3倍。与半流动样地相比,固定样地根茎生物量在总生物量中所占比例有所增加,而地上生物量所占比例减小。芦苇根茎生长及生物量分配在两类样地间的变化特征与土壤质地、紧实度以及养分含量等因素有密切的联系,同时也反映了芦苇对不同沙生生境的适应对策。     

Effect of exogenous application of salicylic acid on the drought stress responses of Gardenia jasminoides

The alleviative effects of exogenous salicylic acid(SA) on plants against drought stress were assessed in Gardenia jasminoides seedlings treated with different concentrations of SA.Drought stress was simulated to a moderate level by 15% polyethylene glycol(PEG) 6000 treatment.Seedlings exposed to 15% PEG for 14 days exhibited a decrease in aboveground and underground dry mass,seedling height,root length,relative water content,photosynthetic pigment content,net photosynthetic rate(Pn),transpiration rate(Tr),stomatal conductance(Gs),and water use efficiency.In PEG-stressed plants,the levels of proline,malondialdehyde(MDA),hydrogen peroxide(H_2O_2),and electrolyte leakage rose significantly,whereas antioxidative activity,including superoxide,peroxidase,and catalase activities,declined in leaves.However,the presence of SA provided an effective method of mitigating PEG-caused physiological stresses on G.jasminoides seedlings,which depended on SA levels.PEG-treated plants exposed to SA at 0.5–1.0 mmol/L significantly eased PEG-induced growth inhibition.Application of SA,especially at concentrations of 0.5–1.0 mmol/L,considerably improved photosynthetic pigments,photosynthesis,antioxidative activity,relative water content,and proline accumulation,and decreased MDA content,H_2O_2 content,and electrolyte leakage.By contrast,the positive effects were not evident,or even more severe,in PEG+SA4 treatment.Based on these physiological and biochemical data,a suitable concentration of SA,potential growth regulators,could be applied to enhance the drought tolerance of G.jasminoides.