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Vol.23 No.3
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ACTA AGRESTIA SINICA
2015$ 5%
May. 2015
犱狅犻:10.11733/j.issn.10070435.2015.03.011
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犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犗2犆狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅狀犜犪犾犉犲狊犮狌犲犇狉狅狌犵犺狋犚犲狊犻狊狋犪狀犮犲犪狀犱
犠犪狋犲狉犝狊犲犈犳犳犻犮犻犲狀犮狔
ZHANGXuexia,YANGLulu,HUAKai
(KeyLaboratoryofSoil& WaterConservationandDesertificationCombating& MinistryofEducation,
schoolofsoilandwaterconservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:ToinvestigatetheinfluencingmechanismofCO2concentrationonthedroughtresistanceandwa
teruseefficiencyoftalfescue,thephysiologicalcharacteristics,wateruseefficiencyandmaincontribution
factoroftalfescuewereanalyzedbycontrolingsoilmoistureconditionsandatmosphericCO2concentra
tionintheexperiment.Themajorinfluencingfactoroftranspirationrateandnetphotosyntheticratewere
alsoanalyzedinthestudy.TheresultsshowedthathighatmosphericCO2concentrationhadcompensation
effectonthenegativeeffectsofdroughtstressandimprovedthedroughtresistanceoftalfescue.Inthe
meantime,itwasfoundthatatmosphericCO2concentrationwasthemainenvironmentalfactorofaffecting
thewateruseefficiencyoftalfescueundertheinteractionofhighatmosphericCO2concentrationand
droughtstress.Boththenetphotosyntheticrateandtranspirationrateoftalfescueweremainlyaffected
bystomatalrestrictivefactors.Therewaslinearrelationshipbetweenstomatalconductanceandtranspira
tionratewhenhighatmosphericCO2concentrationinteractedwithdroughtstress,and犚2exceeded0.97.
Inadditiontotheinfluenceofstomatalconductance,chlorophylcontentandintercelularCO2concentra
tionwerealsosignificantlyrelatedwithnetphotosyntheticrate.Sothenetphotosyntheticrateistheresult
ofcombinedeffectsofafewfactors.
犓犲狔狑狅狉犱狊:Talfescue;CO2concentration;Droughtstress;Droughtresistance;Wateruseefficiency
EFGH
:20140304;IJGH:20141117
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(TD20106);¸ ¹“973”¼^(2010CB951101);à.ñி¥(G201410022007)ÀÁ
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(1975),á,rͦ§,ÊË,ÜY,ÌÍÖ_3S¤,Email:xuexiazh@yeah.net
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Table1 OrthogonalcombinationsituationsofCO2concentrationandsoilmoisturegradientintheexperiment
CO2e
CO2concentration/μmol·mol-1
T1:70%~85%FC T2:55%~70%FC T3:40%~55%FC
ÉJàÜ
Sufficientsoilwatersupply
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Milddroughtstress
~e¹4#
Severedroughtstress
A:390 AT1 AT2 AT3
B:700 BT1 BT2 BT3
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13.42%FC,respectively
1.2 ij}@
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(4—10%)°Ê,
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µ=x¤ùú5W=ñ5JGI"
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,
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(netphotosynthetic
rate,Pn,μmol·m
-2·s-1)、ÚFûæ(transpira
tionrate,Tr,mmol·m-2·s-1)、xNe(stoma
talconductance,Gs,mol·m-2·s-1)jÍhCO2
e
(intercelular CO2 concentration,Ci,
μmol·mol
-1)。
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(wateruseefficien
cy,WUE,%)àµ(1)¼jKØ。
犠犝犈 =犘狀/犜狉 (1)
1.2.2 ÝÞßàsÅA ÑYM2.I2ñ¥¯
"
(chlorophylcontent,Chl,mg·g-1)°¤ø)µ
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1.2.3 Ýáàâs@ÅA Ä~¢,W¼F
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犔犠犆=
(犉犠 -犇犠)
犉犠 ×100%
(2)
305
! " # $ !23"
µ8
,犉犠 _2.Ä~(freshweightofleaves,
FW,犵),犇犠 _2.¹~(dryweightofleaves,
DW,g)。
1.2.4 âzãäåæ@çèFGéêëì °¤
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[3]
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犠犝犈 ù·IeQ|äå:?:
Δ犠犝犈 =犠犝犈犪犳狋-犠犝犈狆狉犲犠犝犈狆狉犲
×100% (3)
犘犉犘 =
犘犪犳狋-犘狆狉犲
犘狆狉犲
(犘犪犳狋-犘狆狉犲
犘狆狉犲
+犜狆狉犲-犜犪犳狋犜犪犳狋
)
×100%
(4)
犘犉犜 =100%-犘犉犘 (5)
µ8
,Δ犠犝犈 _犠犝犈 Iù(%),犠犝犈狆狉犲j
犠犝犈犪犳狋J*_íîË5NO\á¢I犠犝犈,犜狆狉犲
j犜犪犳狋J*_íîË5NO\á¢IÚFûæ,
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,犘犉犜 _ÚFx¤<犠犝犈 Iäå
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&犘狀 \I¥A~Vñ5V¥[3,8],-H
&`aI
,犘狀 \InüUVøÖÍÍ,
Farquhar[12]í;ÌÍø_,犘狀 I;S8,
ßaÍh CO2 e 犆犻 ,xN@Oð
(stomatallimitation,Ls,%)ùà,uvPø_犘狀
mVÝ犌狊 I\dïI;{犘狀 I;
S8
,犆犻÷,犔狊,ÜvPKq犘狀
mVÝxN@Oü¥dïI
。犔狊 I¼
jµ
[13]
ß
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犔狊 = 1-
犆犻
犆( )犪 ×100% (6)
µ8
,犆犪 _àxCO2 e。
1.3 ij,c
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2.1 ~Ñlio),c
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0.09%j1.59%,ÑCO2 ef¥Sey¤
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犆犻"¹4#IúÃæ
4。CO2 e
S
,犆犻 I × L M _ 136.43~166.23
μmol·mol
-1。CO2 e÷ÑP¢,|×LM_
287.25~311.07μmol·mol
-1,
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59.27%j62.17%。
2.2 犆犗2 u)FwÁËvK:A*+å
:^*åoÔÕ
ß1bnÅ,CO2 eS,犔犠犆I×
LM_75.78%~69.05%,CO2 e÷ÑP¢,|
\LM_74.63%~74.09%。ÑCO2 efv
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£)íîË5ÑYMI犔犠犆ï2uT4é)f
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犔犠犆Il>xyvPëQ¹4#I>,â
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405
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q2 犆犗2 u)&è+,_`áËvKo~Ñli
Table2 PhotosyntheticparametersofTalFescueunderdifferentCO2concentrationsandsoilmoistureconditions
Ë5
Treatments
õ=ûæ
犘狀/μmol·m-2·s-1
ÚFûæ
犜狉/mmol·m-2·s-1
ÉJ£¤>æ
犠犝犈/%
xNe
犌狊/mol·m-2·s-1
ÍhCO2e
犆犻/μmol·mol-1
T1 18.15 2.56 7.08 0.15 166.23
A T2 17.24 2.42 7.12 0.13 151.08
T3 16.31 2.24 7.27 0.11 136.43
T1 23.04 2.05 11.28 0.08 311.07
B T2 21.93 1.85 11.34 0.05 303.20
T3 21.07 1.65 11.79 0.03 287.25
:Pnnetphotosyntheticrate;TrTranspirationrate;WUEwateruseefficiency;Gsstomatalconductance;CiintercelularCO2concen
tration.
Note:Pnnetphotosyntheticrate;TrTranspirationrate;WUEwateruseefficiency;Gsstomatalconductance;CiintercelularCO2concen
tration.Thesameasbelow
q3 uÁ`â狋»×,cmn
Table3 Thettestresultsofpairedtwosampleformeans
Ë5
Treatments
AT1-BT1 AT2-BT2 AT3-BT3AT1-AT2AT1-AT3AT2-AT3BT1-BT2 BT1-BT3 BT2-BT3
ÉJ£¤>æ
Wateruseefficiency,犠犝犈
-0.512 6.514 -5.007 -2.028 0.952 1.640 1.359 5.459 -9.122
2ñ¥¯"
Chlorophylcontent,犆犺犾
-2.155 0.852 0.359 -0.744 -3.575 -2.155 1.499 -1.841 -3.105
2.¯É"
Leafwatercontent,犔犠犆
0.924 -0.886 -2.943 1.579 4.120 1.176 0.069 -0.235 -0.265
:,,J*+Åf0.5,0.1,0.01Éu¬·。A,B,T1,T2,T3I¯¨Jª+1
Note:,,standforsignificantcorrelationat0.5,0.1and0.01levels,respectively.A,B,T1,T2,T3seethenotesoftable1
ÑYMf CO2 ejYBÉJNO
I2ñ¥¯"犆犺犾ß1anÅ。<F
I2ñ¥¯"犆犺犾j2.¯É"犔犠C5Wtö
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(
+3),a+,ñÉuv_0.5P,
ðâú¼. ¨
。CO2 eS,"¹4#
IúÃ
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ÑYM2å犆犺犾
。CO2 e÷
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,犆犺犾f)ÉJeùâI¦Ñ,ç|
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(BT2)ÑÞCO2 SIzàð(AT1)。
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2ñ¥Iñ&n#Íñâ£IÕÖ
。
I÷Ñ<ÑYM犆犺犾Il>f~e¹4#
z
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<1 犆犗2 u)&è+,_`áËvK:A*+å1:^*åo)
Fig.1 LeafwatercontentsandchlorophylcontentsofTalFescueunderdifferentCO2
concentrationsandsoilmoistureconditions
2.3 FwUCO2 u)o{
Ot
íîË5ÑYMñ5JGIóü¥Öã
JKaß+4nÅ,¹4#<ÑYM2.I
犜狉,犠犝犈,犌sPQ犆犻IÕÖv}Ø9Éu,à
505
! " # $ !23"
xCO2 e<犠犝犈,犆犻Íñ9ÕÖ,<犜狉,犌狊
ÿÕÖ
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ÉJjCO2 eIÒx¤a+
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犘狀,犆犺犾j犔犠犆ïØIÕÖ>a,#/â<|
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。
q4 &è+,犆犗2 u)ÁËvKÑlioåVã,cmn
Table4 UnivariatetwofactoranalysisofvarianceofsoilmoistureandCO2concentrationonthe
physiologicalparametersoftalfescue
Ë5
Treatments
YBÉJ
Soilwater
CO2e
CO2concentration
YBÉJ×CO2e
SoilwaterW×CO2concentration
õ=ûæ F 0.490 1.910 1.120
Netphotosyntheticrate,犘狀 犘 0.615 0.171 0.330
ÚFûæ 犉 7.420 0.420 6.514
Transpirationrate,犜狉 犘 <0.001 0.519 <0.001
ÉJ£¤>æ F 10.698 10.896 10.471
Wateruseefficiency,犠犝犈 犘 <0.001 <0.001 <0.001
xNe F 8.504 1.286 5.377
Stomatalconductance,犌狊 犘 <0.001 0.260 <0.001
ÍhCO2e F 10.793 10.929 10.196
IntercelularCO2concentration,犆犻 犘 <0.001 <0.001 <0.001
2ñ¥¯" F 2.849 0.001 0.564
Chlorophylcontent,犆犺犾 犘 0.070 0.974 0.573
2.¯É" F 2.698 3.260 1.936
Leafwatercontent,犔犠犆 犘 0.080 0.079 0.158
2.4 ËvK+,xt1Nt7ÔÕ,c
(\犠犝犈 IùQ=ù/jÚ
FÆ<|Iäåtæß+5nÅ。
Ý+5vÀ,CO2 eùúj¹4#vâ£Þ
犠犝犈Iùú,-¹4#_ÑYM犠犝犈 Iù·U
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,
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eùú犠犝犈U:Iù·æf60%,Oè2`
(ü¥õx¤I²±
(66.59%)。vªf
CO2 e÷Ñj¹4#Iõx¤,ÑCO2
e5ÑYM犠犝犈ù·ImV(ü¥。
q5 Ö×klá+,xt1N犠犝犈 o1~À、?oN
Table5 Wateruseefficiency(犠犝犈)andcontributionratesofenhancedphotosynthesisanddecreased
transpirationrateunderdifferentexperimentaltreatments
¬<Ë5
Opposite
treatment
犠犝犈 Iù
Δ犠犝犈/%
=ù/
Iäåæ
犘犉犘/%
ÚFÆ
Iäåæ
犘犉犜/%
¬<Ë5
Opposite
treatment
犠犝犈 Iù
Δ犠犝犈/%
=ù/
Iäåæ
犘犉犘/%
ÚFÆ
Iäåæ
犘犉犜/%
BT1AT1 59.30 51.92 48.08 AT2AT1 0.60 -561.53 661.53
BT2AT2 59.29 47.08 52.92 AT3AT1 2.68 -216.36 316.36
BT3AT3 62.25 44.83 55.17 BT2BT1 0.59 -82.19 182.19
BT3AT1 66.59 22.54 77.46 BT3BT1 4.58 -46.83 146.83
<¬YBÉJNOI犘狀 Q犜狉 J*5W
vÀýCO2 e÷ÑIÕÖ,=ù/
jÚFÆΔ犠犝犈 U:IuväåæJ*_
48%j52%,ÚFÆIäåÑÞ=ù/。-
ÝÞ¹4#XO犘狀 Iù·,æ<犜狉 ðâù
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犆犻
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犆犺犾
2.¯É"
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犘狀
0.659 0.381 0.451 0.023
ÚFûæ
犜狉
0.990 0.520 0.199 0.098
:+8+Åf0.01Éu}ج·。Chl-chlorophylcontent;LWC-leafwatercontent
Note:denotesignificantcorrelationat0.01level.Chl-chlorophylcontent;LWC-leafwatercontent
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Table7 犘狀,犆犻and犔狊ofTalFescueunderdifferentexperimentaltreatments
Ë5
Treatment
õ=ûæ犘狀
Netphotosyntheticrate/μmol·m-2·s-1
ÍhCO2犆犻e
IntercelularCO2concentration/μmol·mol-1
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Stomatallimitation/%
AT1 18.15 166.23 57.38
AT2 17.24 151.08 61.26
AT3 16.31 136.43 65.02
BT1 23.04 311.07 55.56
BT2 21.93 303.20 56.69
BT3 21.07 287.25 58.96
Ý2vÀ,犘狀 ¶犌狊nzG·ù,犚2=0.441,
犜狉¶犌狊+,qI¶ñ·ù,犚2=0.980。fÑ
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