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荒漠植物白刺光合生理对人工模拟增雨的响应研究

何季  
【摘要】:在乌兰布和沙漠东缘,利用Li-6400xt便携式光合测定系统分析仪测定了不同增雨处理(4个增雨处理即分别增雨当地年降水量的25%、50%、75%和100%)条件下典型荒漠植物白刺的光合生理对人工模拟增雨的响应,探讨白刺光合生理对人工增雨的响应过程与机制。主要研究结论如下: (1)增雨处理使白刺的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、最大净光合速率(Amax)、表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(Rd)升高,使水分利用效率(WUE)降低。增雨处理在增加白刺光合速率以及光能利用效率的同时,增加了呼吸作用对光合产物的消耗,降低了其对水分的利用效率。增雨处理对光合生产能力提高的幅度远大于损失的幅度,因此在Pn、Rd升高以及WUE下降的情况下,光合生产能力仍然是上升的。 (2)白刺的Pn、Tr、Gs的日变化均为明显的单峰型曲线,上午8:00达到峰值。不同处理间净光合速率及其它气体交换指标的差异主要表现在8:00-16:00之间。结果表明75%和100%处理的光合生产能力和水分代谢过程显著强于其他处理。WUE在清晨6:00达到一天的最高值,各处理的WUE并没有表现出显著的差异性。胞间CO_2浓度日动态变化曲线是明显的反抛物线型,气孔限制值的日变化规律与胞间CO_2浓度的变化趋势恰好相反。 (3)从整个生长季来看,6月的Pn最高,9月次之,5月最低;6月的Tr最高,其次为7月,9月最低;9月因为具有相对较高的Pn以及较低的Tr,WUE显著高于其他月。白刺的WUE变动不大,除了9月显著高于其他各月外,5-8月并没有显著差别,维持在2.96-3.74mmol·mol-1之间。5月白刺刚开始萌发生长,叶片面积很小,叶绿素含量很低,光合能力不强,因此5月的Pn最低并且各处理之间没有显著差异。 (4)增雨后土壤逐渐干旱的过程中Pn呈先上升后下降的趋势,随着增雨处理时间的延长Pn逐渐升高,在处理后第7天达到峰值,之后开始下降。在净光合速率上升过程中,75%和100%处理增加的幅度较大,分别上升了34.5%、30.0%。25%和50%处理增加的幅度相对较小,从增雨后的第1天到第7天分别上升了28.8%和16.2%。对照的变化幅度最小,几乎没有变化。在Pn下降过程中,75%和100%处理下降的幅度较小,而其他处理下降幅度较大。从增雨后第1天到第7天75%和100%处理Pn增加的幅度最大,并且随着处理时间的延长,仍能保持较高的水平,说明增雨处理能够提高白刺的光合能力,75%和100%处理的增雨量对白刺光合作用影响时间更长、更显著。 总之,白刺的光合作用能够根据环境状况适时进行自我调节,维持较高的光合生产能力,积累光合产物,保证自身生长和生存的需要。增雨处理在不同程度上改变了白刺的光合生理特性,这种改变是白刺对环境条件变化的适应,是沿着有利于光合作用方向发展的结果。


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