国家自然科学基金(31260058)
- 作品数：7 被引量：188H指数：6
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- 相关机构：塔里木大学新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国科学院西部之光基金国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：农业科学生物学更多>>
- 不同温度下灰胡杨叶片气孔导度对光强响应的模型分析被引量：30
- 2015年
- 气孔通过调节植物体水分散失和CO2吸收在植物适应环境变化中发挥重要作用,而气孔导度模型是评价植物叶片气孔调节的重要工具。利用LI-6400光合仪测定了灰胡杨(Populus prunisoa Schrenk)在不同温度下的气孔导度响应曲线,采用几种常用的气孔导度模型对灰胡杨气孔导度进行拟合和比较,并将气孔导度模型与光响应修正模型进行耦合(耦合模型)分析了灰胡杨气孔导度的光响应特征。结果表明:灰胡杨净光合速率随气孔导度的增大而升高,但当气孔导度增大到0.397mol·m-2·s-1以上,光合速率逐渐下降。Ball-Berry模型(BB)决定系数最大(0.937)、根均方差最小(0.013 7),较Leuning修正模型(BBL)、气孔导度机理模型(BBY)和Jarvis模型(JA)能更好地描述灰胡杨气孔导度与光合速率之间的关系及拟合气孔导度对光合有效辐射的响应曲线;直角双曲线修正模型与非直角双曲线模型均能较好地描述灰胡杨光合速率与光合有效辐射之间的关系,但直角双曲线修正模型拟合的光饱和点、最大光合速率、光补偿点和暗呼吸速率与实测值更吻合,拟合效果更好。构建BB模型+直角双曲线修正模型(BBP耦合模型)拟合气孔导度的光响应曲线,并与气孔导度机理模型+直角双曲线修正模型(BBYP耦合模型)进行比较与验证,BBP耦合模型的模拟值与观测值更接近且根均方差最小(0.009 9),其拟合效果优于BBYP耦合模型。此外,不同温度下灰胡杨最大气孔导度与最大净光合速率并不同步,最大净光合速率早于最大气孔导度。构建的BBP耦合模型较为合理,可为定量探讨荒漠植物叶片气孔调节行为,进一步估算叶片光合作用和构建适合极端干旱区的水-碳耦合循环机理模型奠定基础。
- 王海珍韩路徐雅丽牛建龙
- 关键词：气孔导度光响应数值模拟
- 地下水埋深对胡杨叶片光合作用及抗氧化物质积累的影响被引量：2
- 2022年
- 以塔里木荒漠生态系统建群种-胡杨(Populus euphratica Oliv.)为试材,研究胡杨光合气体交换参数、抗氧化酶活性及渗透调节物质沿地下水埋深(GWD)梯度的变化规律,探讨胡杨适应干旱荒漠环境的生理生态机制。结果表明:(1)不同GWD条件下胡杨净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(G_(s))的日变化均呈单峰型,而胞间CO_(2)摩尔分数(C_(i))日变化呈“V”型,P_(n)与G_(s)变化同步,峰值均出现在12:00,而T_(r)峰值滞后P_(n)、G_(s) 2 h。不同GWD间P_(n)峰值差异显著(P<0.05),T_(r)、G_(s)峰值和C_(i)谷值在GWD为5.5 m极显著降低(P<0.01)。胡杨P_(n)、T_(r)、G_(s)、C_(i)、水分利用效率(WUE)和光能利用效率(LUE)均随GWD增加而降低,其中G_(s)、LUE日均值在GWD为5.5 m显著降低(P<0.05),但不同GWD条件下P_(n)、T_(r)、C_(i)、WUE日均值均无显著差异(P>0.05);(2)12:00-16:00胡杨P_(n)下降主要受气孔因素限制,16:00-20:00 P_(n)下降主要受非气孔因素限制;(3)通过对不同GWD条件下胡杨P_(n)、T_(r)与生理生态因子进行相关、偏相关、逐步回归分析发现,G_(s)是影响胡杨P_(n)、T_(r)的主要因子;不同GWD条件下胡杨调控P_(n)、T_(r)的因子不同,GWD增加使胡杨P_(n)与光合有效辐射(PAR)、T_(r)与G_(s)之间的相关性增强,表明GWD直接调控胡杨叶片水汽交换(G_(s))过程;(4)胡杨叶片丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和游离脯氨酸(Pro)含量均随GWD增加而增大,而可溶性蛋白质(SP)含量、可溶性糖(SS)含量则降低,表明随GWD增加,胡杨叶片细胞膜透性和光合碳同化受抑增强,胡杨通过提高保护酶活性(POD、SOD)和渗透调节(Pro)能力协同抵御地下水位降低所带来的干旱胁迫,以维持基本正常的生理活动,这是胡杨适应荒漠区干旱生境的生理生态策略。
- 代雅琦刘艳萍刘艳萍韩路
- 关键词：地下水埋深气体交换渗透调节物质保护酶活性
- 灰胡杨蒸腾速率对气孔导度和水汽压差的响应被引量：12
- 2016年
- 以塔里木盆地珍稀渐危种灰胡杨(Populus pruinosa Schrenk)为材料,研究其蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、水汽压差(VPD)日变化及互动关系,以期揭示灰胡杨适应干旱荒漠环境的蒸腾耗水调控机理。结果表明,生长季灰胡杨Tr、Gs和VPD日变化均呈单峰曲线,总体随时间进程呈下降趋势;Tr、VPD峰值均滞后于Gs,这是上午时段Tr对VPD的响应阈值明显高于Gs对VPD的响应阈值所致。灰胡杨Tr与Gs、VPD及上午Gs与VPD均呈二次曲线关系,VPD对Tr、Gs均具双重作用,形成机制在于低VPD下Gs随VPD上升而增大,促进Tr升高;高VPD下Gs逐渐下降,引起Tr降低。数理统计分析表明,Gs是调控灰胡杨Tr的主导因素,而VPD通过Gs间接影响Tr。不同时段Tr的气孔调节机制不同,上午气孔调节为前馈式反应,下午为反馈式反应。综上所述,荒漠区灰胡杨Tr对Gs的响应敏感度高于对VPD,气孔调节是维持水分平衡的重要机制;VPD协同Gs来控制灰胡杨Tr,高VPD下引起叶片气孔关闭以降低蒸腾,维持树体水分平衡达到在干旱荒漠环境下生存的目的。
- 韩路王海珍徐雅丽牛建龙
- 关键词：蒸腾速率
- 干旱胁迫对胡杨和灰胡杨幼苗渗透调节物质及抗氧化酶活性的影响被引量：24
- 2015年
- 以塔里木荒漠优势树种胡杨(Populus euphratica Oliv.)和灰胡杨(Populus pruinosa Schrenk)幼苗为试验材料,利用盆栽控水方法模拟不同程度干旱胁迫对两苗木主要渗透调节物质及抗氧化酶活性的影响。结果表明:干旱胁迫下两幼苗通过积累渗透调节物质、提高抗氧化保护酶活性来抵御干旱胁迫。两树种抗旱方式不同,胡杨幼苗以大量积累可溶性糖(SS)、维持可溶性蛋白质(SP)基本稳定为特征,而灰胡杨幼苗则以积累大量游离脯氨酸(Pro)来提高其抗旱性。胡杨幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性均高于灰胡杨幼苗,随干旱胁迫加剧SOD活性降幅小,而POD活性大幅增加,是灰胡杨幼苗的60.9倍,严重干旱胁迫条件下其POD活性虽有所下降,但仍能较长时间地保持较高的活性。胡杨幼苗高活性的POD与SOD协同作用,清除活性氧自由基能力远大于灰胡杨幼苗,表现在干旱胁迫下其丙二醛(MDA)含量显著低于灰胡杨幼苗,灰胡杨幼苗MDA含量增幅与干旱胁迫程度及干旱持续时间有关。总体看胡杨幼苗对土壤干旱的适应和忍耐性要高于灰胡杨幼苗。
- 王海珍徐雅丽张翠丽韩路
- 关键词：干旱胁迫渗透调节物质抗氧化酶
- 土壤水分梯度对灰胡杨光合作用与抗逆性的影响被引量：43
- 2017年
- 以塔里木盆地珍稀渐危种灰胡杨(Populus pruinosa Schrenk)幼苗为材料,采用盆栽方法研究土壤水分梯度对灰胡杨光合特征及抗逆性的影响。结果表明:(1)灰胡杨净光合速率(P_n)、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和光能利用率均随土壤水分递减而降低,重度干旱比适宜水分依次降低了35.53%、25.32%、48.18%、15.62%和40.92%;而光合午休程度则明显增强,P_n下降主要是由非气孔因素限制造成。轻度干旱能够提高灰胡杨水分利用效率(WUE)3.05%,维持相对较高的P_n和WUE。(2)随土壤水分递降,灰胡杨光照生态幅缩窄,CO_2补偿点升高,RuBP再生受限,光与CO_2利用效率、Rubisco活性和光合效率降低。与适宜水分相比,中度与重度干旱下最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率、光饱和点、羧化效率、光合能力(A_(max))、光呼吸速率、最大羧化效率、最大电子传递速率和磷酸丙糖利用率均显著降低(P<0.05),其中P_(nmax)、A_(max)和生化参数分别降低了42.65%、38.26%、57.10%;63.01%、65.88%、73.43%。(3)土壤干旱显著降低了灰胡杨的枝水势和光合色素含量(P<0.01),并且改变了光系统反应中心色素的组成比例,膜脂过氧化程度显著增强(P<0.01)。灰胡杨主要通过积累大量脯氨酸和可溶性蛋白质参与渗透调节来减轻土壤干旱对光合机构的损伤。重度干旱对灰胡杨叶片光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常生长和光合作用。综上所述,塔里木干旱荒漠区灰胡杨生长适宜的土壤相对含水量为60%—65%符合极端干旱区植被恢复与高效节水的管理原则。
- 王海珍韩路徐雅丽牛建龙于军
- 关键词：气体交换渗透调节物质
- 胡杨异形叶光合系统Ⅱ叶绿素荧光特性被引量：9
- 2019年
- 以塔里木盆地胡杨3种典型异形叶(条形叶、卵形叶与锯齿阔卵形叶)为材料,利用光合与叶绿素荧光测定技术测量胡杨异形叶气体交换与叶绿素荧光动力学参数,探讨异形叶光合机构对太阳辐射光能的利用、能量分配与耗散特性及影响其光合能力的主要因素,揭示胡杨异形叶光合生理功能的差异与生理生态适应机制。结果表明:(1)晴天正午胡杨异形叶净光合速率(Pn)、PSⅡ有效光化学量子效率(Fv′/Fm′)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)显著降低,而PSⅡ激发能压力(1-qP)、光合功能相对限制(LPFD)则显著增大,至傍晚Fv′/Fm′、ΦPSⅡ、qP与光化学反应能量(P)恢复,表明荒漠强太阳辐射导致正午胡杨异形叶光合作用发生了光抑制,但并未造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。(2)3种异形叶采取了不同的适应方式来适应荒漠强光环境。卵形叶通过提高光能捕获与转化效率、光化学反应能量来保持叶片高光合能力以消耗多余能量、降低过剩激发能对光合机构的影响;锯齿叶通过保持高光合电子传递能力来缓解光合膜上的还原态压力并以热耗散清除过剩激发能,二者协同保护光合机构免受强光损伤从而维持较高的Pn;条形叶不耐强光,但可以通过降低光能捕获与转化效率并将吸收的光能更多用于热能和荧光辐射耗散过剩激发能来适应强光环境。(3)逐步回归分析表明,锯齿叶光合能力主要受PSⅡ反应中心光合电子传递速率和非光化学猝灭过程中的非辐射能量耗散的影响;卵形叶、条形叶分别受PSⅡ反应中心光能捕获与转化效率和非光化学猝灭过程中的过剩激发能耗散的影响。综上所述,胡杨异形叶在生长发育过程中采取了不同的生态策略来适应荒漠环境。
- 王海珍韩路徐雅丽刘艳萍王琳
- 关键词：叶绿素荧光特性光抑制
- 干旱胁迫下胡杨光合光响应过程模拟与模型比较被引量：82
- 2017年
- 以塔里木干旱荒漠区2年生胡杨幼苗为试材,盆栽模拟荒漠生境5种水分梯度,利用Li-6400便携式光合作用系统测定胡杨在干旱胁迫下光合作用的光响应过程,并采用4种光响应模型对其进行拟合与比较,以期优选出适用于干旱荒漠环境的光响应模型,阐明胡杨光合作用对干旱胁迫的响应规律与适应机制。结果表明:胡杨净光合速率(P_n)随干旱胁迫加剧呈下降趋势,同一光强(PAR)下P_n降幅增大。中度干旱胁迫以下(土壤相对含水量,RSWC>45%)胡杨在高PAR下仍能维持相对较高P_n,光抑制程度轻;直角双曲线、非直角双曲线和指数模型均可较好地模拟P_n-PAR响应过程,但最大净光合速率(P_(nmax))、光饱和点(LSP)拟合值与实测值差异极显著(P<0.01)。中度干旱胁迫以上(RSWC<45%)胡杨P_n随PAR升高而显著下降,LSP与P_(nmax)极显著降低,光抑制现象明显;仅直角双曲线修正模型拟合的胡杨光响应过程、光响应参数与实际情况较吻合。4种模型模拟效果顺序:直角双曲线修正模型>指数模型>非直角双曲线模型>直角双曲线模型。4种光响应模型对干旱胁迫具有不同的适应性,直角双曲线修正模型适用于各种水分条件,尤其适用于干旱荒漠生境,其它3种模型适用于水分条件较好的生境。光响应特征参数对干旱胁迫的响应阈值不同。随干旱胁迫加剧,胡杨表观量子效率(AQY)、P_n、LSP与P_(nmax)持续降低,严重干旱胁迫下暗呼吸速率(R_d)、LCP反而明显增大。RSWC>45%胡杨仍能保持较高的AQY、P_(nmax)、LSP,RSWC<45%其P_(nmax)、LSP显著降低,干旱胁迫显著抑制了胡杨光合进程和光强耐受范围,降低了光合效率,严重干旱胁迫严重影响胡杨苗木的正常生长和光合作用。干旱荒漠环境下,胡杨采取缩窄光照生态幅、降低光能利用率和减少呼吸消耗来积极抵御荒漠干旱逆境伤害的生态对策。因此,从极端干旱荒漠区种群保护与植被�
- 王海珍韩路徐雅丽牛建龙于军
- 关键词：干旱胁迫光响应模型光合参数
