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1、第37卷第6期兰州大学学报(自然科学版)Vol.37No.62001年12月JournalofLanzhouUniversity(NaturalSciences)Dec.2001文章编号:0455-2059(2001)06-0057-06水分胁迫对梭梭叶片气体交换特征的影响11,23311江天然,张立新,毕玉蓉,贾小红,冯金朝,陶玲,刘新民(1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州730000;2.兰州大学生命科学学院,甘肃兰州730000;3.中央民族大学生理生化系,北京100081)摘要:对梭梭叶片在自然水分胁迫下的气体交换特征进行了研究.结果表明,梭梭
2、在旱季与雨季时的光合作用日变化曲线均呈双峰型,具有光合午休现象,在旱季,植物气孔开度减小,从而减少了水分的散失,而严重的水分胁迫引起叶肉细胞光合活性的降低.根据Farquhar和Sharkey提出的关于区分光合作用的气孔限制与非气孔限制的两个标准,在水分亏缺较严重的旱季,光合午休主要是由非气孔因素引起的;而在雨季,光合午休主要是由气孔因素导致的.通过光合午休、梭梭叶片1天中的气体交换主要发生在上、下午光合较高而蒸腾较低的那部分时间里,从而使水分利用效率比较高,这是梭梭对干旱生境的一种适应方式.关键词:梭梭;净光合速率;胞间二氧化碳浓度;气孔导度;气孔限制值中图分类号:
3、Q945.79文献标识码:A0引言近20年来,关于水分胁迫对植物光合作用和气孔导度的影响有不少的研究.在大多数情况下,光合作用和气孔导度随着水分的减少而减小.在一些实验中,这被解释为光合作用的降[1～4]低是由气孔的关闭引起的.但是,近年来的研究对这些解释提出了不同的看法.有不少证据表明,非气孔限制的因素,如光合放氧速率的降低,光系统Ⅰ和Ⅱ电子传递能力的降低在光[5,6]合作用下降中起着重要的作用.还有大量的证据表明RuBP再生能力的降低和RuBP羧化[7,8]酶活力的减少也是引起光合作用降低的重要因素.因此,对气孔作用和叶肉细胞光合能力以及这两者如何协调作用以保证植
4、物在水分胁迫下得以生存进行研究是很有必要的.过去大多数的研究都是在人为控制条件下进行的,但这些结果是否完全适用于野外的情况,尚需进一步的实验证据.目前对于植物在自然的水分胁迫下其光合作用的研究还较有限.[9]对大多数沙漠植物来说,水分是它们生存的主要环境限制因子.沙漠植物对于干旱有着很强的适应能力,但是过去对它们的研究还不太多,而且对它们适应沙漠逆境的机制尚不太清楚.梭梭(HaloxylonAmmodendron)是一种优良固沙植物,它对干旱和盐胁迫都具有极强的忍耐力,本研究对其在自然的严重水分胁迫下其气体交换特征进行了研究,该研究对于了解植物在沙漠中存活的生理生态机
5、制将有所帮助.收稿日期:2001-05-25.基金项目:国家九五攻关(96-017-01-01),中国科学院“百人计划”,中国科学院沙坡头实验研究站基金(9707)资助项目.作者简介:江天然(1971-),女,博士.通讯联系人.58兰州大学学报(自然科学版)第37卷1材料与方法研究区设在中国科学院沙坡头沙漠试验研究站(北纬37°27′40",东经104°57′6").该地区[10]气候干燥,年降雨量仅为186.6mm.于1997年6月中旬和8月中旬分别进行了测定,两次试验之间有87.5mm的降水量,占当年全年降水量157.8mm的55.4%;而1～6月仅降水29.0
6、mm,占全年降水量的18.4%,8月中旬土壤水分状况大为改善.供试植物自然生长在研究站周围无灌溉条件下的沙丘上.试验选择晴朗无风日进行,选择当年生新枝冠层上部向阳方向的成熟叶片测定.气体交换特征采用LI-6200型便携式气体分析系统(LI-CORInc,Linooln,Nebraska,USA)测定,净光合速率(Pn)、气孔导度(Cs)、胞间CO2浓度(i)、叶温(t1)、光量子通量密度(PFD)、光合有效辐射(PAR)、气温(ta)、大气CO2浓度(a)、空气相对湿度(RH)以及叶片与空气之间的水蒸汽压差(VPD)等参数均由该系统存储器直接获得.叶面积的测定采用
7、LI-[11]3000A叶面积仪测定(LI-CORInc),气孔限值(Ls)按Berry等的方法计算(Ls=1-i/a),各项目和参数的测定均重复3次.叶片含水量的测定采用烘干称重法.采集植物成熟叶片,于80℃烘至恒重,按下式计算叶片含水量:含水量=[(鲜重-干重)/鲜重]×100%.水势的测定采用压力室法.采用ZLZ-4型植物水分状况测定仪(兰州大学植物生理学研究室制造)测定整个小枝的水势.2结果与分析2.1植物水分状况在进行植物气体交换特征测定的同时,采集植物叶片测定叶片含水量,结果如图1所示.(测定时间:D—1997.6;W—1997.8)
