地下水埋深及水质对塔克拉玛干沙拐枣气体交换特性的影响

塔克拉玛干沙漠地下水储量丰富,但因埋深和水质的限制,植物可有效利用的水资源十分有限。通过分析沙漠特有灌木塔克拉玛干沙拐枣(Calligonum taklimakanensis B.R.Pan & G.M.Shen）气体交换特性对地下水埋深和水质变化的响应,探讨了地下水对天然植物分布及生长的影响。结果显示,有天然植被分布的区域地下水埋深一般较浅,土壤水分供应充足;但受地下水矿化度、总硬度、总碱度、全盐含量及各离子含量比例的区域间差异影响,不同区域的塔克拉玛干沙拐枣气体交换特性各不相同。地下水总碱度大小是影响塔克拉玛干沙拐枣光合特性最主要的因素,总碱度增加时,净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）及潜在最大净光合速率（Pmax）、光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）分别从14.9±0.39 μmolCO2·m-2·s-1、6.79±0.21 mmol·m-2·s-1、0.192±0.013 mmol·m-2·s-1、21.4±1.1 μmolCO2·m-2·s-1、175.5±3.5 μmol·m-2·s-1、1 805±31.2 μmol·m-2·s-1降为11.7±0.5 μmolCO2·m-2·s-1、5.79±0.18 mmol·m-2·s-1、0.130±0.009 mmol·m-2·s-1、16.3±2.5 μmolCO2·m-2·s-1、78.1±15.8 μmol·m-2·s-1、1 564±55.6 μmol·m-2·s-1。研究结果还表明,较浅的地下水埋深是沙漠腹地天然生植物生存繁衍的必要条件,塔克拉玛干沙拐枣天然分布区的适宜地下水埋深应在1.5~2.5 m的范围内;塔克拉玛干沙拐枣也具有很强的盐碱耐受能力,在矿化度高达16 g·L-1的环境中依然能正常存活生长。     

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。     

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胁迫下钙对沙拐枣(Calligonum arborescens)株高及光合特性的影响

研究了在NaCl胁迫下添加钙盐对沙拐枣(Calligonum arborescens)株高、净光合速率、PSII光化学效率、叶绿素含量等的影响,探讨了外源钙盐对植物在NaCl胁迫下的缓解作用。结果表明:随着NaCl浓度的升高,在未添加钙盐的情况下,植株的株高、净光合速率、Fv/Fm、叶绿素含量均呈下降趋势;8g·L-1 NaCl浓度时,添加CaCl2后植株的净光合速率、Fv/Fm、叶绿素含量均高于同浓度Ca(NO3)2的处理,而16g·L-1 NaCl浓度时,Ca(NO3)2对NaCl胁迫的缓解作用好于CaCl2;当钙浓度为5mM时CaCl2对应的植株高度高于Ca(NO3)2,当钙浓度为10、15、20mM时Ca(NO3)2对株高的作用好。相对于生理指标而言,沙拐枣形态指标对NaCl胁迫不敏感;钙对NaCl胁迫的缓解作用与NaCl浓度有关,即存在一个最佳的钠/钙比值,高过或低于这个比值,钙盐的缓解作用就会下降;CaCl2和Ca(NO3)2对NaCl胁迫缓解作用取决于NaCl的浓度,当植物处于中等程度NaCl胁迫时,CaCl2对生理胁迫的缓解作用比Ca(NO3)2好,若植物所受NaCl胁迫程度比较严重,则Ca(NO3)2的缓解作用好。     

表皮环割对花花柴(Kareliniacaspica)水势及光合参数的短期影响

生长在塔克拉玛干沙漠南缘的植物在生长季常遭受虫害和放牧的影响,频繁的干扰在很大程度上限制了该地区植物的生存和生长.以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围花花柴(Karelinia caspica)为试验材料,模拟干扰对于花花柴生理状况的短期影响,设置了对照(正常枝条)、中度环割(表皮环割50%)、重度环割(表皮环割100%),观测了环割后10 d内花花柴气孔导度、水势、光合色素、叶绿素荧光等在不同环割条件下的变化特征.结果显示:(1)除了类胡萝卜素(Car)含量外,中度环割对花花柴各项生理参数的影响不明显;(2)重度环割能够明显降低花花柴气孔导度、清晨水势和正午水势、叶绿素(Cal)含量和类胡萝卜素(Car)含量;(3)重度环割使得花花柴的光合原初反应遭到抑制,光系统Ⅱ(PSⅡ)结构和功能遭到损害,活性降低,光合器官对光能的吸收、传递、转化和电子捕获等过程也遭到抑制,用于耗散的能量显著增多.整体来看,重度环割下的花花柴短期内各项生理参数均出现显著降低,而中度环割下花花柴各项生理参数短期内变化不大.当人为或者昆虫、野兔等对花花柴表皮产生机械损伤时,表皮部分损伤的植物也许可以通过自身修复,使得各项生理机能恢复正常,而表皮遭受重度破坏的植物会随着时间的推移趋向于死亡.在荒漠化防治过程中,我们应该尽量避免花花柴的表皮被全部剥蚀.     

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。     

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.     

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(Popu-lus 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(ETRmax)、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。     

不同光质LED光源对黄瓜幼苗光合参数、水分利用效率和叶绿体超微结构的影响

采用发光二极管（LED）为光源,以白光作对照,研究了红光、蓝光和红蓝组合光对黄瓜品种“银胚99”幼苗叶片光合参数及水分利用效率的影响,并观察了叶绿体超微结构的变化。结果表明,蓝光和红蓝组合光均显著提高了叶片的净光合作用,在处理到第10天时,蓝光提高幅度最大,较白光高出27.29%;在处理到第20天时,红蓝组合光8R/2B提高叶片光合速率幅度最大,较白光高出56.94%。红蓝组合光处理下叶片的后期净光合速率下降较小,水分利用效率提高显著。与白光相比,红光处理对叶片净光合速率的影响不存在差异,且在处理第20天时叶片净光合速率和水分利用效率与第10天相比,有明显下降。叶片叶绿体超微结构显示,不同光质对黄瓜幼苗叶绿体发育有显著影响;白光不利于叶片叶绿体的成熟,红光造成叶片叶绿体淀粉粒过分积累,抑制了光合产物从叶片中的输出;红蓝组合光8R/2B和7R/3B处理则有利于叶绿体基质、基粒片层的形成和同化产物的输出。