[1]杭红涛,王瑞,邢德科,等.喀斯特生境下3种草本能源植物的光合产能及适应性[J].江苏农业科学,2018,46(17):248-254.
　Hang Hongtao,et al.Study on photosynthetic capacity and adaptability of three herbaceous energy plant species under karst habitats[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2018,46(17):248-254.
点击复制

喀斯特生境下3种草本能源植物的光合产能及适应性()

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第46卷
期数:
2018年第17期
页码:
248-254
栏目:
资源与环境
出版日期:
2018-09-05

文章信息/Info

Title:
Study on photosynthetic capacity and adaptability of three herbaceous energy plant species under karst habitats
作者:
杭红涛1; 2;  王瑞2; 3;  邢德科4;  吴沿友2;  张开艳1; 2;  饶森2;  赵丽华2
1.贵州师范大学喀斯特研究院，贵州贵阳 550001； 2.中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室，贵州贵阳 550002；
3.贵阳学院食品与制药工程学院，贵州贵阳 550003； 4.江苏大学农业装备工程学院，江苏镇江 212013
Author(s):
Hang Hongtao; et al
关键词:
喀斯特; 适生性; 草本能源植物; 光合作用; 碳酸酐酶; 稳定碳同位素组成
Keywords:
-
分类号:
P931.5；S184
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
为筛选适合喀斯特地区植被恢复和生物质能产业发展的优良草本能源植物，以诸葛菜、芥菜型油菜、续随子等3种草本能源植物为研究对象，定期测定叶片丙二醛和脯氨酸含量、光合作用日变化、叶绿素荧光、碳酸酐酶活性、稳定碳同位素组成、生物质产出、种子产油品质等，分析其在贵州喀斯特地区的光合产能及生理生态适应特性。结果表明，3种植物的生理特性表现出明显差异。丙二醛含量最低的是芥菜型油菜，最高的是诸葛菜；脯氨酸含量最高的是芥菜型油菜；净光合速率、燃烧热最高的是芥菜型油菜。续随子具有较高的HCO3-利用能力和高钙适应能力，以此可提高水分利用效率和净光合速率；诸葛菜细胞受损最为严重，虽具有高碳酸酐酶活性和高钙适应能力，但光系统Ⅱ活性受到抑制，生物质产出最低；单位质量的植株产油量和品质最高的是诸葛菜，最低的是续随子。结果表明，这3种草本能源植物对喀斯特生境的适应能力和策略各不相同，应根据地理环境和植物生物学特性，合理开发利用植物种类。适合喀斯特地区植被恢复的植物排序为芥菜型油菜、续随子、诸葛菜；适合喀斯特地区生物质能产业开发的植物排序为诸葛菜、芥菜型油菜、续随子。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］卢耀如. 中国喀斯特地貌的演化模式［J］. 地理研究，1986，5(4)：25-35.
［2］龙健，江新荣，邓启琼，等. 贵州喀斯特地区土壤石漠化的本质特征研究［J］. 土壤学报，2005，42(3)：419-427.
［3］彭晚霞，王克林，宋同清，等. 喀斯特脆弱生态系统复合退化控制与重建模式［J］. 生态学报，2008，28(2)：811-820.
［4］王荣，蔡运龙. 西南喀斯特地区退化生态系统整治模式［J］. 应用生态学报，2010，21(4)：1070-1080.
［5］庞静，吴沿友，邢德科. 喀斯特环境下两种生物质能源植物的光合产能［J］. 广西植物，2013，33(3)：313-318.
［6］Hall D O. Biomass energy［J］. Energy Policy，1991，19(8)：711-737.
［7］Wang R，Hanna M A，Zhou W W，et al. Production and selected fuel properties of biodiesel from promising non-edible oils：Euphorbia lathyris L.，Sapium sebiferum L. and Jatropha curcas L.［J］. Bioresource Technology，2011，102(2)：1194-1199.
［8］Wang R，Wu Y Y，Hang H T，et al. Orychophragmus violaceus L.，a marginal land-based plant for biodiesel feedstock：Heterogeneous catalysis，fuel properties，and potential［J］. Energy Conversion and Management，2014，84：497-502.
［9］冯建灿，胡秀丽，毛训甲. 叶绿素荧光动力学在研究植物逆境生理中的应用［J］. 经济林研究，2002，20(4)：14-18.
［10］Rohá cˇek K. Chlorophyll fluorescence parameters：the definitions，photosynthetic meaning，and mutual relationships［J］. Photosynthetica，2002，40(1)：13-29.
［11］Wu Y Y，Liu C Q，Li P P，et al. Photosynthetic characteristics involved in adaptability to karst soil and alien invasion of paper mulberry ［Broussonetia papyrifera (L.) Vent.］ in comparison with mulberry (Morus alba L.)［J］. Photosynthetica，2009，47(1)：155-160.
［12］Janero D R. Malondialdehyde and thiobarbituric acid-reactivity as diagnostic indices of lipid peroxidation and peroxidative tissue injury［J］. Free Radical Biology & Medicine，1990，9(6)：515-540.
［13］刘旻霞，马建祖. 逆境胁迫下的亚高山草甸植物脯氨酸累积特点分析［J］. 西北师范大学学报(自然科学版)，2010，46(2)：101-105.
［14］王瑞，吴沿友，邢德科，等. 重碳酸盐胁迫下3种能源的生理特性及无机碳利用能力对比研究［J］. 地球与环境，2015，43(1)：21-30.
［15］Zhao K，Wu Y Y. Rhizosphere calcareous soil P-extraction at the expense of organic carbon from root-exuded organic acids induced by phosphorus deficiency in several plant species［J］. Soil Science and Plant Nutrition，2014，60(5)：640-650.
［16］李强，何媛媛，曹建华，等. 植物碳酸酐酶对岩溶作用的影响及其生态效应［J］. 生态环境学报，2011，20(12)：1867-1871.
［17］Liu Z H. Role of carbonic anhydrase as an activator in carbonate rock dissolution and its implication for atmospheric CO2 sink［J］. Acta Geologica Sinica，2001，59(3)：275-278.
［18］Müeller W E G，Qiang L，Schroder H C，et al. Carbonic anhydrase：a key regulatory and detoxifying enzyme for karst plants［J］. Planta，2014，239(1)：213-229.
［19］吴沿友，邢德科，刘莹. 植物利用碳酸氢根离子的特征分析［J］. 地球与环境，2011，39(2)：273-277.
［20］Hu H H，Boisson-Dernier A，Israelsson-Nordstrm M，et al. Carbonic anhydrases are upstream regulators in guard cells of CO2-controlled stomatal movements［J］. Nature Cell Biology，2010，12：87-93.
［21］Wu Y Y，Vreugdenhil D，Liu C Q，et al. Expression of carbonic anhydrase genes under dehydration and osmotic stress in Arabidopsis thaliana leaves［J］. Advanced Science Letters，2012，17(1)：261-265.
［22］And M R B，Price G D. The role of carbonic anhydrase in photosynthesis［J］. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology，1994，45(1)：369-392.
［23］Wu Y Y，Li P P，Wang B L，et al. Significance of carbonic anhydrase and its distribution in the karst ecosystem［J］. WIT Transactions on Ecology and the Environment，2005，81：135-141.
［24］Hang H T，Wu Y Y. Quantification of photosynthetic inorganic carbon utilisation via a bidirectional stable carbon isotope tracer［J］. Acta Geochimica，2016，35(2)：130-137.
［25］林植芳. 稳定性碳同位素在植物生理生态研究中的应用［J］. 植物生理学通讯，1990(3)：1-6.
［26］杜雪莲，王世杰，葛永罡，等. 喀斯特石漠化过程的植物叶片 δ 13C 值变化及其环境分析［J］. 自然科学进展，2008，18(4)：413-423.
［27］孙双峰，黄建辉，林光辉，等. 稳定同位素技术在植物水分利用研究中的应用［J］. 生态学报，2005，25(9)：2362-2371.
［28］吴沿友，蒋九余，帅世文，等. 诸葛菜的喀斯特适生性的无机营养机制探讨［J］. 中国油料，1997，19(1)：47-49.
［29］Luo P，Lan Z Q，Li Z Y. Orychophragmus violaceus，a potential edible-oil crop［J］. Plant Breeding，2010，113(1)：83-85.
［30］钱秀珍，胡琼，伍晓明. 中国芥菜型油菜的主要特性［J］. 作物品种资源，1991(2)：14-15.
［31］Kingsolver B E. Euphorbia lathyris reconsidered：its potential as an energy crop for arid lands［J］. Biomass，1982，2(4)：281-298.
［32］杜有新. 退化喀斯特生态系统植被群落特征及氮磷养分有效性——以贵族省普定县为例［D］. 南京：南京农业大学，2011：28-45.
［33］鲍士旦. 土壤农化分析［M］.3版.北京：中国农业出版社，2000：20-210.
［34］李合生. 植物生理生化实验原理和技术［M］. 北京：高等教育出版社，2000：258-261.
［35］Wu Y Y，Shi Q Q，Wang K，et al. An electrochemical approach coupled with Sb microelectrode to determine the activities of carbonic anhydrase in the plant leaves［M］. Berlin Heidelberg：Springer，2011：87-94.
［36］姬飞腾，李楠，邓馨. 喀斯特地区植物钙含量特征与高钙适应方式分析［J］. 植物生态学报，2009，33(5)：926-935.
［37］Makino A，Nakano H，Mae T，et al. Photosynthesis，plant growth and N allocation in transgenic rice plants with decreased Rubisco under CO2 enrichment［J］. Journal of Experimental Botany，2000，51(S1)：383-389.
［38］Steduto P. Water use efficiency［M］. Dordrecht：Kluwer Academic Publishers，1996：193-209.

相似文献/References:

[1]余霜,李光,冉瑞平.喀斯特石漠化地区农业循环经济保障机制研究[J].江苏农业科学,2014,42(10):438.
　Yu Shuang,et al.Study on security mechanism of agricultural circular economy in karst rocky desertification area[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(17):438.
[2]符勇,周忠发,王昆,等.基于贵州喀斯特高原山区的烟草种植适宜性研究[J].江苏农业科学,2014,42(09):92.
　Fu Yong,et al.Study on planting suitability of tobacco based on Guizhou karst mountain plateau[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(17):92.
[3]龙健,赵继斌,冯晓英,等.施秉喀斯特森林种子生态学研究[J].江苏农业科学,2014,42(08):360.
　Long Jian,et al.Study on seed ecology of Shibing karst forest[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(17):360.
[4]颜萍,熊康宁,王恒松,等.喀斯特地区不同等级石漠化土壤的理化性质[J].江苏农业科学,2016,44(03):322.
　Yan Ping,et al.Physicochemical property of rocky desertification soil with different grades in karst region[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(17):322.
[5]李辉霞,周红艺,余俊.桂西北典型喀斯特地区植被生产力时空变化特征分析[J].江苏农业科学,2015,43(06):330.
　Li Huixia,et al.Analysis of spatial and temporal variation characteristics of vegetation production in typical karst areas of northwestern Guangxi[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(17):330.
[6]池永宽,熊康宁,董颖苹,等.喀斯特地区林下白三叶-麦冬混播体系群落特征[J].江苏农业科学,2015,43(01):114.
　Chi Yongkuan,et al.Community characteristics of mixed system with Triforlium repense and Ophiopogon japonicus under forests in karst area[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(17):114.
[7]于文剑,李宗艳,王锦.藤本月季品种适生性评价[J].江苏农业科学,2017,45(06):144.
　Yu Wenjian,et al.Adaptability evaluation of climbing rose cultivars[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2017,45(17):144.
[8]袁丛军,丁访军,刘延惠,等.天气条件对喀斯特森林优势树种天鹅槭树干液流的影响[J].江苏农业科学,2018,46(06):118.
　Yuan Congjun,et al.Impact of weather conditions on stem sap flow characteristics of Acer wangchii in typical karst forest[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2018,46(17):118.
[9]杜家颖,崔丽峰,涂成龙,等.西南喀斯特地区不同覆被下产沙、产流特征分析 ——以贵州省关岭县为例[J].江苏农业科学,2018,46(07):267.
　Du Jiaying,et al.Analysis of sediment yield and runoff under various land cover in karst area in Southwestern China—Taking Guanling County of Guizhou Province as an example[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2018,46(17):267.
[10]李颖,刘秀明,周德全.中国南方喀斯特地区SOC空间异质性及其对碳储量估算的指示意义[J].江苏农业科学,2019,47(08):256.
　Li Ying,et al.SOC spatial heterogeneity and its implications for carbon storage estimation in karst area of southern China[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2019,47(17):256.
[11]王瑞,吴沿友,邢德科,等.2种药用植物在喀斯特生境下的光合特征及适生性[J].江苏农业科学,2016,44(03):216.
　Wang Rui,et al.Photosynthetic characteristics and adaptability of two medical plants under karst habitat[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(17):216.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2017-07-10
基金项目：国家自然科学基金(编号：NSFC41201577)；国家重点研发计划(编号：2016YFC0502607)；贵州省教育厅青年科技人才成长项目(编号：黔教合KY字［2016］137)。
作者简介：杭红涛(1986—)，男，河南商丘人，博士，讲师，主要从事喀斯特地区植物的适生性及生态利用研究。E-mail：hanghongtao86@126.com。
通信作者：吴沿友，博士，研究员，主要从事植物的喀斯特适生性研究。Tel：(0851)84391746；E-mail：wuyanyou@mail.gyig.ac.cn。
更新日期/Last Update: 2018-09-05