• 中国中文核心期刊
  • 中国科学引文数据库(CSCD)核心库来源期刊
  • 中国科技论文统计源期刊(CJCR)
  • 第二届国家期刊奖提名奖

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高CO2浓度和干旱胁迫对4种树苗光合特性的影响

刘娟娟 李吉跃 张建国

引用本文:
Citation:

高CO2浓度和干旱胁迫对4种树苗光合特性的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金项目(30471370);教育部博士点基金资助项目(20050022003)

  • 中图分类号: S718.43

Influences of Drought Stress on Photosynthetic Characteristics and Water Use Efficiency of 4 Tree Species under Elevated CO2 Concentration

  • CLC number: S718.43

  • 摘要: 在不同CO2浓度(380、720 μmol·mol-1)的密闭式生长箱内, 对5年生油松和侧柏苗、3年生元宝枫和刺槐苗进行培养, 研究CO2浓度升高与干旱胁迫对4种树苗光合特性和水分利用效率的影响。结果表明:高CO2浓度均能增加正常水分和重度干旱胁迫下4个树苗的光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)和瞬时水分利用效率(WUEi), 而降低蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Cond);在轻度干旱和重度干旱条件下, Pn、Ci、Tr、Cond和WUEi增加, 刺槐的WUEi却减少。CO2浓度增加, 4个树种在同一干旱时期的碳稳定同位素比值(δ13C)减少。随着干旱胁迫加剧, 不同CO2浓度下4个树种的Pn、Tr和Cond减少, 而720 μmol·mol-1 CO2浓度下4个树种和380 μmol·mol-1 CO2浓度下刺槐和元宝枫的WUEi和δ13C增加, 而380 μmol·mol-1 CO2浓度下油松和侧柏的WUEi和δ13C先增加, 到重度干旱时又下降。CO2浓度增加与干旱胁迫的交互作用减弱了干旱胁迫或者CO2浓度增加中的某一因子对气孔变化的敏感性, 使得气孔变化缓慢, 延迟了水分胁迫的发生。
  • [1]

    Long S P, Ainsworth E A, Rogers A, et al. Rising atmospheric carbon dioxide: Plants FACE the future[J]. Annual Review of Plant Biology, 2004, 55: 591-628.
    [2]

    Bobich E G, Barron-Gafford G A, Rascher K G, et al. Effects of drought and changes in vapour pressure deficit on water relations of Populus deltoides growing in ambient and elevated CO2 [J]. Tree physiology, 2010, 30(7): 866-875.
    [3]

    Streit K, Siegwolf R T W, Hagedorn F, et al. Lack of photosynthetic or stomatal regulation after 9 years of elevated[CO2] and 4 years of soil warming in two conifer species at the alpine treeline[J]. Plant, Cell and Environment, 2014, 37: 315-326.
    [4] 李永华, 王献, 孔德政, 等. 长期CO2加富对苗期红掌(Anthurium andraeanum L.)植株生长和光合作用的影响[J]. 生态学报, 2007, 27 (5): 1852-1857.

    [5]

    Springer C J, Thomas R B. Photosynthetic responses of forest understory tree species to long-term exposure to elevated carbon dioxide concentration at the Duke Forest FACE experiment[J]. Tree Physiology, 2007, 27(1): 25-32.
    [6]

    Xu Z, Shimizu H, Ito S, et al. SEffects of elevated CO2, warming and precipitation change on plant growth, photosynthesis and peroxidation in dominant species from North China grassland[J]. Planta, 2014, 239: 421-435.
    [7]

    Keenan T F, Hollinger D Y, Bohrer G, et al. Increase in forest water-use efficiency as atmospheric carbon dioxide concentrations rise[J]. Nature, 2013, 499(7458): 324-327.
    [8]

    Qaderi M M, Kurepin L V, Reid D M. Growth and physiological responses of canola (Brassica napus) to three components of global climate change: Temperature, carbon dioxide and drought[J]. Physiologia Plantarum, 2006, 128(4): 710-721.
    [9]

    Kaiser W M. Effect of water deficit on photosynthetic capacity[J]. Physiologia Plantarum, 1987, 71(1): 142-149.
    [10]

    Garcia-Mata C, Lamattina L. Nitric oxide induces stomatal closure and enhances the adaptive plant responses against drought stress[J]. Plant Physiology, 2001, 126(3): 1196-1204.
    [11] 王荣荣, 夏江宝, 杨吉华. 贝壳砂生境干旱胁迫下杠柳叶片光合光响应模型比较[J]. 植物生态学报, 2013, 37(2): 111-121.

    [12] 曾伟, 蒋延玲, 李峰, 等. 蒙古栎(Quercus mongolia)光合参数对水分胁迫的响应机理[J]. 生态学报, 2008, 28(6): 2504-2510.

    [13] 严昌荣, 韩兴国, 陈灵芝. 六种木本植物水分利用效率和其小生境关系研究[J]. 生态学报, 2001, 21(11): 1952-1956.

    [14]

    Bohn B A, Kershner J L. Establishing aquatic restoration priorities using a watershed approach[J]. Journal of Environmental Management, 2002, 64: 355-363.
    [15]

    Ebdon J S, Petrovic A M, Dawson T E. Relationship between carbon isotope discrimination, water use efficiency and evapotranspiration in Kentucky blue grass[J]. Crop Science, 1998, 38: 157-162.
    [16]

    Arslan A, Zapata F, Kumarasinghe K S. Carbon isotope discrimination as indicator of water use efficiency of spring wheat as affected by salinity and gypsum additions[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 1999, 30: 2681-2693.
    [17] 任书杰, 于贵瑞. 中国区域478种C3植物叶片碳稳定性同位素组成与水分利用效率[J]. 植物生态学报, 2011, 35(2): 119-124.

    [18] 李吉跃, 周平, 招礼军. 干旱胁迫对苗木蒸腾耗水的影响[J]. 生态学报, 2002, 22(9): 1380-1386.

    [19] 招礼军, 李吉跃, 于界芬, 等. 干旱胁迫对苗木蒸腾耗水日变化的影响[J]. 北京林业大学学报, 2003, 25(3): 42-47.

    [20] 刘娟娟, 李吉跃. CO2浓度增加对苗木生长和养分含量的影响[J]. 福建林学院学报, 2008, 28(2): 184-189.

    [21]

    Scholander P F. A pressure in vascular plants[J].Science, 1965, 148: 339-346.
    [22]

    Farquhar G D, O'Leary M H, Berry J A. On the relationship between carbon isotope discrimination and the intercellular carbon dioxide concentration in leaves[J]. Plant Physiology, 1982, 9: 121-137.
    [23] 刘娟娟, 李吉跃, 庞静. CO2浓度倍增与干旱胁迫对油松(Pinus tabulaeformis)相对分枝级水力结构的影响[J]. 生态学报, 2009, 28(9): 4136-4143.

    [24]

    Ellsworth D S, Thomas R, Crous K Y, et al. Elevated CO2 affects photosynthetic responses in canopy pine and subcanopy deciduous trees over 10 years[J]. Global Change Biology, 2012, 18(1): 223-242.
    [25]

    Woodward F I, Bazzaz F A. The responses of stomatal density to CO2 partial pressure[J]. Journal of Experimental Botany, 1988, 39: 1771-1781.
    [26]

    Beerling D J, Chaloner W G. The impact of atmospheric CO2 and temperature change on stomatal density: observations from Quercus robur Lammas leaves[J]. Annals of Botany, 1993, 71: 231-235.
    [27]

    Kimball B A, Kobayashi K, Bindi M. Responses of agricultural crops to free-air CO2 enrichment[J]. Advance in Agronomy, 2002, 77: 293-368.
    [28]

    Gesch R W, Kang I H, Gallo-Meagher M, et al. Rubisco expression in rice leaves is related to genotypic variation of photosynthesis under elevated growth CO2 and temperature[J]. Plant, Cell and Environment, 2003, 26: 1941-1950.
    [29] 蒋高明. 全球大气二氧化碳浓度升高对植物的影响[J]. 植物学通报, 1995, 12(4): 1-7.

    [30] 郑凤英, 彭少麟, 赵平. 两种山黄麻属植物在近一世纪里气孔密度和潜在水分利用效率的变化[J]. 植物生态学报, 2001, 25(4): 405-409.

    [31]

    Williams D G, Gempko V, Fravolini A, et al. Carbon isotope discrimination by Sorghum biocolor under CO2 enrichment and drought[J]. New Phytologist, 2001, 150: 285-293.
    [32] 赵凤君, 高荣孚, 沈应柏, 等. 水分胁迫下美洲黑杨不同无性系间叶片δ13C和水分利用效率的研究[J]. 林业科学, 2005, 41(1): 36-41.

    [33]

    O'Leary M H. Carbon isotope fractionation in plants[J]. Phytochemistry, 1981, 20: 553-567.
  • [1] 褚建民孟平张劲松高峻 . 土壤水分胁迫对欧李幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响. 林业科学研究, 2008, 21(3): 295-300.
    [2] 徐庆王婷高德强 . 碳氢氧稳定同位素在草地生态系统水循环研究中的应用. 林业科学研究, 2019, 32(6): 130-136. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2019.06.017
    [3] 韩博李志勇郭浩张俊佩 . 干旱胁迫下5种幼苗光合特性的研究. 林业科学研究, 2014, 27(1): 92-98.
    [4] 李国泰 . 8种园林树种光合作用特征与水分利用效率比较. 林业科学研究, 2002, 15(3): 291-296.
    [5] 谢乾瑾夏新莉刘超尹伟伦 . 水分胁迫对不同种源蒙古莸光合特性与生长的影响. 林业科学研究, 2010, 23(4): 567-573.
    [6] . 水分胁迫下2种沙枣的抗旱性比较. 林业科学研究, 2009, 22(3): -.
    [7] 徐利霞杨水平姚小华李生任华东 . 石漠化地区3个树种幼苗在水分胁迫下的光合特性与抗旱性关系. 林业科学研究, 2006, 19(6): 785-790.
    [8] 周小玲田大伦张旭东许忠坤徐清乾 . 不同CO2 浓度对4个桤木品系光合特性的影响. 林业科学研究, 2007, 20(5): 710-716.
    [9] 段爱国张建国何彩云张俊佩张守攻 . 干旱胁迫下金沙江干热河谷主要造林树种盆植苗的蒸腾耗水特性. 林业科学研究, 2008, 21(4): 436-445.
    [10] 刘艳黄乔乔马博英徐礼根 . 高温干旱胁迫下香根草光合特性等生理指标的变化. 林业科学研究, 2006, 19(5): 638-642.
    [11] 张往祥曹福亮 . 高温期间水分对银杏光合作用和光化学效率的影响. 林业科学研究, 2002, 15(6): 672-679.
    [12] . 干旱胁迫对景天属植物生理生化特性的影响. 林业科学研究, 2009, 22(6): 829-834.
    [13] . 盐胁迫对桑树幼苗光合生理及叶绿素荧光特性的影响. 林业科学研究, 2009, 22(2): -.
    [14] 杨振亚周本智周燕葛晓改王小明曹永慧 . PEG模拟干旱对毛竹种子萌发及生长生理特性的影响. 林业科学研究, 2018, 31(6): 47-54. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2018.06.007
    [15] 张淑勇刘致远周泽福张光灿 . 黄土丘陵区土壤水分对山桃光合及蒸腾等生理参数的影响. 林业科学研究, 2008, 21(2): 222-226.
    [16] 刘永安骆晓铭魏建国杨洪彬远藤利明胡庭兴 . 不同水分条件下麻疯树幼苗的光合生理适应性研究. 林业科学研究, 2010, 23(1): 108-113.
    [17] 李荣生许煌灿尹光天杨锦昌李双忠 . 植物水分利用效率的研究进展. 林业科学研究, 2003, 16(3): 366-371.
    [18] 何春霞张劲松黄辉孟平樊巍 . 豫东平原3种模式杨树-小麦复合系统水分利用效率的研究. 林业科学研究, 2015, 28(5): 660-668.
    [19] 丁明明苏晓华黄秦军 . 欧洲黑杨基因资源稳定碳同位素组成特征. 林业科学研究, 2006, 19(3): 272-276.
    [20] 夏江宝张淑勇张光灿周泽福陈安强 . 土壤水分对金银花叶片气体交换参数及水分利用效率的影响. 林业科学研究, 2008, 21(6): 803-807.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  2820
  • HTML全文浏览量:  238
  • PDF下载量:  937
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-01

高CO2浓度和干旱胁迫对4种树苗光合特性的影响

  • 1. 中国林业科学研究院林业研究所, 林木遗传育种国家重点实验室, 国家林业局林木培育重点实验室, 北京 100091
  • 2. 华南农业大学林学院, 广东 广州 510642
基金项目:  国家自然科学基金项目(30471370);教育部博士点基金资助项目(20050022003)

摘要: 在不同CO2浓度(380、720 μmol·mol-1)的密闭式生长箱内, 对5年生油松和侧柏苗、3年生元宝枫和刺槐苗进行培养, 研究CO2浓度升高与干旱胁迫对4种树苗光合特性和水分利用效率的影响。结果表明:高CO2浓度均能增加正常水分和重度干旱胁迫下4个树苗的光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)和瞬时水分利用效率(WUEi), 而降低蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Cond);在轻度干旱和重度干旱条件下, Pn、Ci、Tr、Cond和WUEi增加, 刺槐的WUEi却减少。CO2浓度增加, 4个树种在同一干旱时期的碳稳定同位素比值(δ13C)减少。随着干旱胁迫加剧, 不同CO2浓度下4个树种的Pn、Tr和Cond减少, 而720 μmol·mol-1 CO2浓度下4个树种和380 μmol·mol-1 CO2浓度下刺槐和元宝枫的WUEi和δ13C增加, 而380 μmol·mol-1 CO2浓度下油松和侧柏的WUEi和δ13C先增加, 到重度干旱时又下降。CO2浓度增加与干旱胁迫的交互作用减弱了干旱胁迫或者CO2浓度增加中的某一因子对气孔变化的敏感性, 使得气孔变化缓慢, 延迟了水分胁迫的发生。

English Abstract

参考文献 (33)

目录

    /

    返回文章
    返回