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文檔簡介
1、采用LI-6400XT便攜式光合測量系統(tǒng)以華北高寒區(qū)強(qiáng)光、低溫的環(huán)境為背景,在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)張北實(shí)驗(yàn)站對(duì)不同溫感型作物日間凈光合速率和夜間呼吸速率、蒸騰速率、水分利用效率、光能利用效率、光響應(yīng)參數(shù)以及氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度等生理指標(biāo)的變化特征等進(jìn)行了研究,研究結(jié)果如下:
1.在華北高寒區(qū),不同溫感型作物的日光合量(DPC)變化趨勢呈現(xiàn)出:喜溫類作物玉米與谷子的DPC整體呈現(xiàn)隨生育期推移而遞減的趨勢;傳統(tǒng)喜涼類作物莜麥和馬鈴薯的
2、DPC呈現(xiàn)“單峰”變化趨勢;喜涼耐霜型作物苤藍(lán)、芥菜、甜菜和白蘿卜的DPC呈現(xiàn)“雙峰”變化趨勢,初霜前和初霜后各出現(xiàn)一個(gè)高峰,這與間霜期的光熱資源豐富有關(guān)。喜溫類作物玉米的DPC在7、8月高于同期莜麥達(dá)2倍。
2.在華北高寒區(qū),不同溫感型作物夜呼吸量(NRC)變化趨勢呈現(xiàn)出:喜溫類作物玉米與谷子和傳統(tǒng)喜涼類作物莜麥和馬鈴薯的NRC季節(jié)動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)單峰變化趨勢,喜涼耐霜型作物苤藍(lán)、甜菜、芥菜和白蘿卜的NRC季節(jié)動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)“雙峰”變化趨
3、勢;全生育期的NRC量值,均是甜菜最大,芥菜的NRC最小,主要和它們的生育期長度有關(guān),甜菜的生育期近芥菜的2倍。同種作物的日光合量和夜呼吸量呈現(xiàn)正相關(guān)變化,即白天DPC大,則夜間的NRC也大。7、8月不同溫感型作物比較,喜溫作物的DPC大于喜涼作物,玉米尤為突出,但夜間NRC小于喜涼類作物。在9月份,喜涼類作物之間出現(xiàn)日間光合速率大小和夜間呼吸速率大小正好呈現(xiàn)相反的趨勢,即日光合量大小比較為:苯藍(lán)>芥菜>甜菜;呼吸量:甜菜>芥菜>苤藍(lán)。
4、
3.在華北高寒區(qū),不同溫感型作物光合量累積量凈值(Pt)的季節(jié)變化趨勢基本和日光合量的季節(jié)變化一致,說明作物的光合量累積凈值主要受日光合量影響,夜間呼吸量對(duì)作物光合物質(zhì)的積累影響甚微,同時(shí)也說明高寒區(qū)的強(qiáng)光低溫環(huán)境非常利于作物光合產(chǎn)物的積累。喜溫作物玉米的Pt遠(yuǎn)高于同期其他作物,玉米全生育期Pt是莜麥的2.20倍,喜涼作物中甜菜和苯藍(lán)全生育期的Pt較高,這與作物的光合生產(chǎn)期長短有關(guān)。
4.在華北高寒區(qū),不同溫感型作
5、物的日蒸騰量(DTC)呈現(xiàn)出:喜溫作物谷子的DTC小于同期喜涼作物,區(qū)域傳統(tǒng)喜涼作物馬鈴薯、莜麥的DTC小于同期喜涼耐霜型作物苯藍(lán)、甜菜、白蘿卜、芥菜的DTC,2013年馬鈴薯和莜麥全生育期的DTC僅為苯藍(lán)的44.83%、61.87%。2014年甜菜全生育期的DTC最大,為32359.16mmol/m2,分別是馬鈴薯和莜麥的1.36倍和1.83倍;谷子全生育期DTC最小,僅為莜麥的65.76%。喜涼類耐霜型作物初霜后DTC會(huì)有一個(gè)同升期
6、,初霜后芥菜的DTC均大于同期其他作物,甚至超過初霜前水平,說明芥菜比同期其他作物更喜涼。
5.在華北高寒區(qū),喜溫作物的日均水分利用效率(WUEd)顯著大于喜涼類作物,莜麥的WUEd最小。2013年玉米WUEd是莜麥的2.79倍,2014年是莜麥的3.07倍。區(qū)域傳統(tǒng)喜涼類作物莜麥、馬鈴薯受生育期影響,8月的WUE遠(yuǎn)低于同期喜涼耐霜型作物。初霜后,耐霜型作物苤藍(lán)、甜菜、芥菜和白蘿卜的水分利用效率均有不同程度的提高。
7、6.在華北高寒區(qū),不同溫感型作物的光能利用效率(LUE)的季節(jié)變化呈現(xiàn)出:7、8月喜溫作物玉米的LUEd明顯高于喜涼作物;8月底喜涼作物的高溫限制解除,光能利用效率大幅度提高甚至超過喜溫作物玉米。雖然初霜會(huì)對(duì)作物的光能利用效率產(chǎn)生影響,但初霜后苯藍(lán)、芥菜、甜菜和白蘿卜的LUEd會(huì)有所恢復(fù),在2014年初霜后(9月16日)這些作物的LUEd達(dá)到了全生育期的高峰。對(duì)不同溫感型作物全生育期的LUEd監(jiān)測表明,喜溫作物玉米的全生育期LUEd高于
8、其它供試作物,是谷子的2.11倍。喜涼作物的全生育期LUEd的大小與其生育期長短直接相關(guān)。生育期較短的區(qū)域喜涼作物馬鈴薯和莜麥的全生育期LUEd明顯低于生育期較長的喜涼耐霜型作物,而耐霜型作物中芥菜的全生育期LUEd又明顯小于生育期較長的苤藍(lán)、甜菜。
7.在華北高寒區(qū),不同溫感型作物的光響應(yīng)參數(shù)表明:7月份,喜溫作物的光響應(yīng)各項(xiàng)參數(shù)均大于喜涼類作物,且玉米大于谷子;喜涼類作物莜麥的光飽和點(diǎn)(Lsp)小于同期作物且最大凈光合速率
9、(Amax)最小,只有24.64μmol/m2·s,僅為玉米的48.97%。8月份喜溫作物Amax、光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)減少,玉米較7月份減少了17.51%,谷子減少了34.72%,但LSP卻增加,從而導(dǎo)致了喜溫作物的飽和光能利用效率(SLUE)下降,甚至低于同期喜涼作物苤藍(lán)、芥菜、甜菜和白蘿卜,說明了低溫環(huán)境脅迫對(duì)喜溫作物的影響甚于喜涼類作物。8月份喜涼類作物馬鈴薯、莜麥的各項(xiàng)光響應(yīng)參數(shù)指標(biāo)均大幅度減小,LUE也是同期作物中最小的,說明
10、了馬鈴薯和莜麥的光合機(jī)能在逐步喪失。8月份喜涼類作物的苤藍(lán)、甜菜、芥菜和白蘿卜的Amax和LSP也不同程度的減少了,但SLUE和表觀量子效率(AYQ)降低程度不大,光合生產(chǎn)潛力大。9月份,喜溫作物谷子和區(qū)域傳統(tǒng)喜涼作物馬鈴薯、莜麥對(duì)光合有效輻射的利用表現(xiàn)出無論在質(zhì)量和數(shù)量上都衰竭殆盡;初霜前喜涼類作物白蘿卜、芥菜、甜菜和苤藍(lán),顯示出強(qiáng)光條件下的高光合潛力以及弱光條件下同樣的生態(tài)適應(yīng)性,在初霜后依然強(qiáng)勢,芥菜的AYQ和SLUE甚至超過了霜
11、前,分別是霜前的1.08和1.03倍,說明了喜涼類耐霜型作物在華北高寒區(qū)具有良好低溫適生性。
8.在華北高寒區(qū),強(qiáng)光低溫環(huán)境下的作物氣體交換限制因素分析表明:氣孔調(diào)節(jié)滯后于水分調(diào)節(jié),不同溫感型作物的光合進(jìn)程均是通過先通過水分調(diào)節(jié),再影響到氣孔運(yùn)動(dòng)。7月份影響喜溫作物光合速率的主要因素是水分限制,喜涼類作物光合低效期的主要因素是氣孔限制,可見7月份喜涼作物受限于高溫環(huán)境,更甚于喜溫作物。8月份喜涼類作物光合進(jìn)入了光合高效期;而對(duì)
12、于喜溫作物,水分已經(jīng)不再是其光合受限的主要因素。9月份喜涼類作物光合的氣孔限制因素均得以解除,且葉肉細(xì)胞活性很高,但由于溫度下降,喜溫作物光合受限比喜涼作物更嚴(yán)重。研究表明在高寒區(qū)環(huán)境下,溫度對(duì)作物光合進(jìn)程的影響因作物溫感類型而異,7月份的相對(duì)高溫環(huán)境有利于喜溫型作物的光合生產(chǎn),9月份的低溫環(huán)境則利于喜涼類作物尤其是亞喜涼和強(qiáng)喜涼耐霜型作物的光合生產(chǎn)。
通過本試驗(yàn)研究揭示了強(qiáng)光低溫環(huán)境對(duì)喜溫作物和喜涼作物的氣體交換限制因素,明
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