亚热带季风阔叶林不同林地几种植物光合作用的比较研究

比较了亚热带季风阔叶林不同林地几种植物的叶特性、叶含氮量、叶绿素含量、光合速率和气孔对CO2的传导率,表明疏林的桃金娘（Rhodomyrtus tomentoso）和荷树（Schima superba）的叶厚和栅栏组织厚度较九节（Psychotria rubra）小,但单位面积干重较九节大,叶含氮量（N mg/g干重）较密林的罗伞（Ardisia quinquegona）低,疏林的桃金娘和荷树的光合作用饱和光强为600和550 μmol 光量子m-2,S-1,光补偿点分别为12和20 μmol,光量子m-2,s-1,两种植物的平均最大光合速率分别为11.9±0.4和7.5±1.8 μol CO2,m-2,S-1,光合量子产率分别为0.056和0.048,而密林的罗伞光合速率变化对光强变化反应敏感,暗呼吸速率较低。光补偿点为5μmol,光量子m-2,S-1,显著低于疏林植物,疏林植物有着较高的Ci/Ca值和水分利用效率。亚热带季风阔叶林的不同林地的植物有着不同的光合作用特性,这可能与植物生境的光状况有关。     

亚热带季风常绿阔叶林植被恢复Ⅰ．原理：不同干扰林地植物光合作用对环境因子的反应

研究了亚热带季风常绿阔叶林密林、中等疏密林和疏林及丘陵草坡植物光合速率（ＰＮ）和气孔传导率（ｇ）对光强、ＣＯ２浓度和叶片／空气水汽压差的反应．结果表明,九节和桃金娘具有较高ＰＮ和ｇ,且有较高光合量子产率,适于较高光强环境生长．空气ＣＯ２浓度增高有利于植物ＰＮ增高,九节和桃金娘较罗伞明显．Ｃｉ为１５０μｌ·Ｌ（－１）时,苋菜ＰＮ最大．较高Ｃｉ有利于叶片保持高的传导率．叶片／空气水汽压差增高引起罗伞和九节ＰＮ降低,但桃金娘ＰＮ降低比例较小,表明桃金娘适于空气干旱环境．干扰林地应先引入具较高ＰＮ的先锋树种,以改善立地条件．     

苋菜的光合特性

宽菜Amaranthus cruentus cv.生长在调控的温室条件。在光强0至800μmol.m~(-2)S~(-1),光合速率(PN,μmol.CO_2m~(-2)、s~(-1))随光强(PFD,μmol、m~(-2)、s~(-1))增高而增大,其关系为PN=56.82 PFD×10~(-3)—2.13。光补偿点为60μmol.m~(-2)、s~(-1)。叶片在1400 μmol.m~(-2)、s~(-1)达到光合光饱和点。在叶温35℃,叶片/空气水蒸汽压陡度20 m Pa、Pa~(-1)和外界CO_2浓度340μ1、1~(-1),光饱和光合速率为51.63±4.90μ mol.CO_2、m~(-2)、S~(-1)。在光强0至600μmol.m~(-2)、s~(-1),气孔传道率随光强增高而增大。光强高于600μmol.m~(-2)、s~(-1),气孔传道率变化较小。细胞间CO_2浓度为120μ1.1~(-1)由于细胞间CO_2浓度在光合速率——CO_2关系曲线的转折点,可能表明光合作用不受气孔限制。结果表明,苋菜适于高光强环境生长,在干旱条件下具有高的光合速率。     

荔枝的光合特性

在低光强(0至0.15m mol m~(-2)s~(-1))下,荔枝叶子的光合速率随光入射量子通量的增高而增大。在光强0.7m mol m~(-2)s~(-1)时光合速率为1.76μmol m~(-2)s~(-1)。光合作用的光补偿点约为0.02 m mol m~(-2)s~(-1)光量子。荔技叶子具有低的气孔对水分传导率。气孔对水分传导率和蒸腾速率在低光强时随入射量子通量增高而增大:而细胞间CO_2浓度随光强增高而下降。在光强高于0.2m mol m~(-2) s~(-1)光量子时,细胞间CO_2浓度变化较少。在低光强时,叶子的水分利用效率(光合/蒸腾)随光强增高而增大。在光强高于0.2m mol m~(-2) s~(-1)光量子时,水分利用效率明显降低。荔枝叶子的最适光合作用叶温为22-26℃。可能表明在华南夏季中午的高温限制荔枝的田间光合作用。外界CO_2浓度增高相应增高细胞间CO_2浓度。当细胞间CO_2浓度约低于230μ1.1~(-1)时,光合速率随细胞间CO_2浓度增高而增大。在更高的细胞间CO_2浓度对,光合速率变化则较少。荔枝叶子光合速率对叶子/空气水蒸汽压陡度的变化响应不敏感。气孔对水分传导率和细胞间CO_2浓度随叶子/空气水蒸汽压陡度增大略有降低。     

亚热带季雨林植物罗伞气体交换对光质的反应

亚热带季雨林林下阴生植物罗伞(Ardisia quinquegona)叶片的气体交换速率(PN.μmol.m~(-2),s~(-1))随光强(PFD,μmol,m~(-2),s~(-1))增高而增大。在光强低于80μmol,m~(-2),s~(-1),PN=29.21PFD×10~(-3)+0.36。在光强150μmol,m~(-2),s~(-1)对出现气体交换的光饱和现象。在低光强下,气孔传导率(G,m mol,m~(-2),s~(-1)与光强(m mol,m~(-2),s~(-1)的关系为G=265.6 PFD+4.6。在低光强下。开阔地的阳生灌木桃金娘(Rhodmyrtus tomentosa)的气体交换速率和气孔传导率与光强关系曲线的直线部分斜率皆较罗伞的低,在红光上,罗伞叶片气体交换速率(μmol,m~(-2),s~(-1)与光强(μmol,m~(-2),s~(-1)的关系为PN=32.4 PFD×10~(-3)-0.04。气孔传导率(m mol,m~(-2),s~(-1)与光强(m mol,m~(-2),s~(-1)的关系为G=339.08 PFD+7.37。同时气体交换速率的饱和红光光强亦较白光的高。在蓝光光强低时,气体交换速率(μmol,m~(-2),s~(-1))与光强(μmol,m~(-2),s~(-1))的关系为PN=13.54 PFD×10~(-3)—0.17,而气孔传导率(m mol,m~(-2),s~(-1))与光强(mμmol,m~(-2),s~(-1))的关系为G=80.5 PFD+4.35。在低的蓝光下,体交换速率和气孔传导率与光强关系曲线的直线部分斜率显著较在白光和红光下的低。罗伞叶片气体交换对红光的反应敏感。     

广西八角莲与八角莲光响应特性的比较研究

为了解濒危植物广西八角莲对环境光强的适应性,该研究以广西八角莲同属渐危种八角莲为对照,采用Li-6400便携式光合测定系统对两种植物的光合光响应特性进行了比较研究,进而探讨广西八角莲的濒危机制。结果表明:广西八角莲与的八角莲的光饱和点分别为440和530μmol·m~(-2)·s~(-1),光补偿点为13.25和13.10μmol·m~(-2)·s~(-1),最大净光合速率为3.62和6.81μmol·m~(-2)·s~(-1),表观量子效率为0.065和0.042μmol·μmol~(-1),两种八角莲均具阴生草本植物的光合特性,但其光补偿点与饱和点均高于一般阴生草本,10%~30%阴蔽度的林下生境有利于两种八角莲的生长;两种植物相比较,广西八角莲的光合能力较弱,光饱和点较低,但其弱光下的量子效率较高。大部分光强下,八角莲的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均高于广西八角莲,但广西八角莲的瞬时水分利用效率却高于八角莲,表明广西八角莲的光合策略比较保守,以较低的光合积累为代价来维持较高的水分利用效率,以保持体内水分平衡。     

虉草光合作用日变化及其与环境因子的关系

对镇江北固山湿地优势植物——虉草的光合作用进行了试验研究。结果表明,春夏季晴天虉草净光合速率(Pn)的日变化为双峰曲线,有明显的光合“午休”现象;多云天虉草的Pn主要受光强制约,随光合有效辐射(PAR)变化而变化。经统计学验证,虉草的Pn与PAR、气孔导度(Gs)有显著正相关关系,而与细胞间隙CO_2浓度(Ci)呈显著负相关。用一元二次方程拟合了虉草的光响应曲线,得到光补偿点为38.572μmol·m~(-2)·s~(-1),光饱和点为2087.5μmol·m~(-2)·s~(-1)。     

自然条件下中熟籼稻初穗期剑叶光合的气孔和非气孔限制特征

为探究自然条件下中熟籼稻初穗期剑叶光合作用的气孔与非气孔限制特征,利用LI-6400光合仪测定了4个水稻品种(恢复系R7-35,不育系井大3S,杂交F_1代井大3S/R7-35和对照品种9311)的气体交换数据,获得了它们的净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和气孔限制值对光的响应曲线。结果表明:与最大净光合速率相对应的饱和光强(I_(sat))分别为1500、1800、1200和1200μmol·m~(-2)·s~(-1);除井大3S/R7-35外,其他3个水稻品种的气孔导度随光强的增加而非线性增加,由此可知,在较高光强处限制这4个水稻叶片光合作用的因素是非气孔限制。与最小胞间CO_2浓度(C_i)相对应的光强分别为1600、1600、1400和1600μmol·m~(-2)·s~(-1),与最大气孔限制值(L_s)相对应的饱和光强分别为1400、1200、1400和600μmol·m~(-2)·s~(-1)。根据Ci降低和Ls升高作为判断叶片光合速率降低的主要原因是气孔因素的判据标准,品种9311则在光强小于1600μmol·m~(-2)·s~(-1)时,Ci随光强的增加而降低,在光强小于600μmol·m~(-2)·s~(-1)时,Ls随光强的增加而升高,但该品种在光强小于1200μmol·m~(-2)·s~(-1)时,其光合能力随光强的增加而非线性增加。这个结果与以Ci降低和Ls升高作为判断准则相互矛盾。为此,提出用植物叶片是否存在I_(sat)作为判断光合速率下降的非气孔限制因素准则,用气孔导度是否存在最大值作为植物叶片的气孔限制因素准则。     

在高CO2浓度下四种亚热带幼树光合作用对水分胁迫的响应

在较高CO2浓度(700μl/L)下,随着光强(PAR)增高,来自高林密度林地植物罗伞的光合速率(Pn)增高,当叶片水势(Ψ)从-0.92kPa降低至-2.0kPa,Pn/PAR斜率从0.037降至0.017,即表观量子产率(αA)降低54.0%;而来自林密度中等林地的九节和荷木,当叶片水势分别从-0.80kPa降至-2.00和-1.20kPa,αA分别降低22.2%和19.4%;来自开阔林地的桃金娘叶片水势降低时,αA亦见明显降低.当叶片水势降低1kPa,罗伞叶片的光能转换效率(δ)降低0.10电子/量子或39.2%,九节和荷木,以及桃金娘相应降低0.033至0.05电子/量子.来自高林密度林地罗伞叶片水势从-0.92kPa降低至-2.00kPa,最大羧化速率(Vcmax)降低24.3%,来自林密度中等林地的九节叶片水势低1kPa,Vcmax降低7.08μmol/m2s,荷木和疏林桃金娘则有明显高的Vcmax.叶片水势降低,Vcmax亦受明显抑制(P＜0.01).结果表明,来自林密度中等林地的荷木和来自开阔林地的桃金娘有着高的Rubisco激活特性,叶片水势降低明显影响Rubisco的激活特性.来自较稀疏林地的荷木和桃金娘有较高电子传递速率(J),叶片水势降低1kPa,J分别降低52.5和58.1μmolm2/s,而来自高林密度林地的罗伞,J降低仅为8.9～9.0μmolm2/s.表明阳生树种的J对水分胁迫响应敏感.研究结果表明,阳生树种有较高的Vcmax,J,δ和Γ*.叶片水势降低引起光合参数不同程度降低,但阳生树种仍维持较高的光合参数值,这有利于阳生植物生物量的积累和保持种群的优势,从而有利于亚热带常绿阔叶林阳生植物群落向中生性和耐荫顶极植物群落的演替.     

外来植物南美蟛蜞菊、裂叶牵牛和五爪金龙的光合特性

对南美蟛蜞菊、裂叶牵牛和五爪金龙的光合生理特性进行研究 ,结果表明 :(1) 3种植物都具有较强的 CO2 固定能力 ,南美蟛蜞菊的净光合速率峰值达 2 2 .1μm ol/ (m2 · s) ,高于裂叶牵牛 (17.2 μmol/ (m2 · s) )和五爪金龙 (18.6 μmol/ (m2 · s) ) ;(2 ) 3种植物光合速率、蒸腾速率的日进程曲线呈“双峰”型 ,气孔导度变化规律与蒸腾速率相似 ,在中午前后均出现一定程度的下降 ;(3)暗呼吸速率曲线呈单峰型 ,在中午时出现高峰 ,暗呼吸速率大小次序为 :五爪金龙 >裂叶牵牛 >南美蟛蜞菊。(4 )南美蟛蜞菊的光饱和点为 15 31μm ol/ (m2· s) ,光补偿点为 2 0 .0 μmol/ (m2· s) ,而裂叶牵牛的光饱和点 114 6 μmol/ (m2· s) ,光补偿点39.3μmol/ (m2· s) ;五爪金龙的光饱和点 12 6 1μmol/ (m2· s) ,光补偿点 4 4 .1μm ol/ (m2· s) ,3种植物都表现为喜阳植物的特性 ,且对弱光条件的适应力也较强 ,其中尤以南美蟛蜞菊的有效光合辐射范围最广 ,光量子利用效率较高 ,具有很强忍耐强光及适应阴生环境的能力。该项研究有助于解释南美蟛蜞菊生长迅速、生产力高、竞争性强的生物学特点     

Study on Leaf Anatomy and Photosynthesis of Cymbidium sinense

The leaf surface of Cymbidium sinense(Andr.) Willd was covered with cuticle and wax. The stomata were distributed in the dorsum of the leaf, the density being 100–130 mm-2 There was a stomatal cover on each stoma. The mesophyll was not differentiated into spongy tissue and palisade tissue. No chloroplast was observed in the vascular bundle sheath cells. The chloroplast in the mesophyll cells had well developed grana, with lightly stacked thylakoids and osmiophilic granules. The highest quantum yield of functional leaf was 0.082. The light compensation point of photosynthesis was about 5 μE·m-2·s-1, the light saturation point was about 200 μE·m-2·s-1. The photosynthetic ra,e of Cymbidium sinense was very low, generally 2.0–2.6 μmol CO2· m-2·s-1. The optimum temperature of photosynthesis of one-year-old leaf was 25℃. The photosynthe,ic rate of the three-year-old leaf declined with temperature rise. The ratio of chlorophyll a/b was about 2.7. The CO2 compensation point of photosynthesis was 105–220 ppm. All these data show that Cymbidium sinense belongs to the typical shade plants with low photosynthetic rate and high CO2 compensation point that explains that the growth of Cymbidium sinense is slow in nature.     

胡杨不同叶形光合特性、水分利用效率及其对加富CO2的响应

 胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶形多变化,大致归纳为杨树叶（卵圆形叶）和柳树叶（披针形叶）两大类。在内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区,选择成年树同时具有卵圆形叶和披针形叶的标准株,将枝条拉至同一高度,通过活体测定,比较了其光合特征、水分利用效率及对CO2加富的响应。结果表明：在目前大气CO2浓度下,当光强为1 000 μmol·m－2·s－1时,卵圆形叶（成年树主要叶片）（A）和披针形叶（成年树下部萌条叶片）(B)的净光合速率（Pn）分别为16.40 μmol CO2·m－2·s－1和9.38 μmol CO2·m－2·s－1;水分利用效率（WUE）分别为1.52 mmol CO2·mol－1 H2O和1.18 mmol CO2·mol－1 H2O;A的光饱和点和补偿点分别为1 600 μmol·m－2·s－1和79 μmol·m－2·s－1,B的相对应值则为1 500 μmol·m m－2·s－1和168 μmol·m－2·s－1。当CO2浓度加富到450 μmol·mol－1时,A的光饱和点升高了150 μmol·m－2·s－1,光补偿点降低了36 μmol·m－2·s－1;而B的光饱和点降低了272 μmol·m－2·s－1,光补偿点则升高了32 μmol·m－2·s－1。这表明,柳树叶的光合效率较低,以维持生长为主;随着树体长大,柳树叶难以维系其生长,出现杨树叶,杨树叶更能耐大气干旱,光合效率高,通过积累光合产物,使胡杨在极端逆境下得以生存并能达到较高的生长量,这就是胡杨从幼苗到成年树叶形变化的原因。随着CO2加富,两种叶片表现出截然相反的响应,柳树叶的光合时间缩短,光能利用率减小;而杨树叶的光合时间延长,光能利用率提高。如果地下水位下降,近地层空气变干燥,或随着大气CO2浓度升高,气候变暖,柳树叶可能会逐渐减少以至消失。     

广东中部两种常见灌木的生态学比较

 通过对广东中部的阳生性灌木桃金娘和阴生性灌木九节的形态学、解剖学、植物生态学以及植物生理学等方面的比较发现：处于强光照下的桃金娘通过大的根系、多的枝叶和小的叶片在水分和养分竞争中处于优势,并利用小的枝角和叶毛来避免强光的伤害,而九节则是通过其叶、枝的最经济数量和最佳位置排列来充分利用阴暗不足的光线;桃金娘通过叶片和栅栏组织厚度以及短的小脉间距在强光下能继续进行光合作用并尽快运出光合产物,而九节的叶片则可充分利用森林底层有限的光照;在南亚热带,30％左右的透光率是林下耐荫性树种九节入侵和阳生性灌木桃金娘消亡的辐射条件;九节的生态对策为K对策,而桃金娘遵循r对策;九节和桃金娘的平均光合速率分别为5.9±1.6μmol CO2·m-2·s-1和11.9±0.4μmol CO2·m-2·s-1,光补偿点分别为0.005和0.012mmol·m-2·s-1,光饱和点分别为0.04和0.39μmol CO2·m-2·s-1,气孔传导率分别为0.053±0.037μmolCO2·m-2·s-1和0.101±0.013 mol·m-2·s-l,暗呼吸速率分别为0.42±0.0lμmol CO2·m-2·s-1和0.16±0.15μmolCO2·m-2·s-1,这些生理学差异、形态解剖学差异等与其生境差异有密切的关系。     

狗尾草蒸腾特性与水分利用效率对模拟光辐射增强和CO2浓度升高的响应

 在人工控制光照强度和CO2浓度条件下,测量了禾本科C4植物狗尾草（Setaria viridis）的光合速率（Pn）,蒸腾速率（Tr）,胞间CO2浓度（Ci）,气孔导度（Gs）和叶面饱和水汽压亏缺（Vpdl）对不同模拟光辐射（SPR）强度与CO2浓度的响应。结果表明：Pn, Tr 及Gs均随SPR的升高而增大,增幅趋缓,最终趋于动态平衡。SPR增强的起始阶段,水分利用率（WUE）逐渐增大,在SPR为1200 μmol·m-2·s-1时达到最大值,然后逐渐降低。Ci与Vpdl则随SPR的增强而减小,SPR高于600 μmol·m-2·s-1之后,两者均达到平衡状态。CO2浓度从300增至600 μmol·mol-1的过程中,狗尾草Pn逐渐增大,从600增至1 000 μmol·mol-1过程中,其Pn逐渐降低。Ci、Vpdl和WUE随CO2浓度的升高而增大,Gs和Tr则随CO2浓度的升高而减小。即禾本科一年生C4植物的光合作用对CO2浓度升高响应不敏感,水分蒸腾消耗的减少和WUE的提高对CO2浓度升高的响应极显著。可见,CO2浓度升高对C4植物光合作用的直接促进作用有限,但是却能从提高现有水分利用效率途径促进植物的第一性生产。     

米瓦罐的光合特性研究

采用美国LI-COR生产的LI-6400便携式光合系统研究了米瓦罐的光合特性。结果表明,米瓦罐光 合速率的日变化呈单峰曲线,上午10:00时光合速率达到最大值;在大气CO2浓度下,米瓦罐的光饱和点为 1 800μmol·m-2·s-1,光补偿点为30μmol·m-2·s-1;在光饱和点的光强下,米瓦罐的CO2饱和点为1 200 μmolCO2·mol-1,CO2补偿点为40μmolCO2·mol-1。     

补增UV-B辐射对香蕉叶片光合作用和叶氮在光合碳循环组分中分配的影响

补增UV－B辐射的香蕉叶片光下呼吸速率（Rd））和不包括光下呼吸的CO2补偿点（г*）,分别为0.33μmol·m-2·s-1和46.5μl·L-1,较对照植株分别高5.6％和10.0％。在较高CO2浓度（>340μl·L-1）条件下的An/θp关系最初直线部分斜率,即表观量子产率(α-A)为0.023±0.007,而补增UV-B辐射处理的植株则降低13.0％,光能转换效率（δ）亦降低28.6％,表明UV-B辐射明显降低αA和δ。在高θp（1100μmol·m-2·s-1）和Ci<200μl·L-1条件下,对照植株的An/Ci关系为An=0.028Ci+1.44,补增UV-B辐射处理的植株则为An=0.021Ci+1.01,UV-B辐射降低羧化限制速率。最大羧化速率（Vcmax）和电子传导速率的光饱和值（Jmax）亦较低,补增UV-B辐射的叶片,叶氮在Rubisco的分配系数（PR）和叶氮在生物力能学组分的分配系数（PB）分别较对照低8.1％和3.0％,叶氮分配到类囊体膜捕光色素蛋白组分的则略见增高,UV-B辐射降低叶氮在光合循环组分的分配。     

Contribution of the adaxial and abaxial surfaces of olive leaves to photosynthesis

Leaves of olive cultivars Frantoio and Maurino were irradiated with different irradiances from above, from below, or simultaneously from both directions to determine the contribution of the abaxial and adaxial leaf surfaces to photosynthesis. In both cultivars, irradiation of both sides of the leaf caused increases in net photosynthetic rate (P _N) and apparent quantum yield compared to irradiating only one surface with the equal photosynthetic photon flux density (PPFD), but the PPFD needed to saturate P _N decreased. At high and medium PPFD the P _N determined at irradiating both leaf surfaces was less than the sum obtained at irradiation of only the upper or the lower surface with the same PPFD. At PPFD higher than 1000 μmol m-2 s-1 in cv. Frantoio and 1200 μmol m-2 s-1 in cv. Maurino, P _N did not vary. At low PPFD (<200 μmol m-2 s-1), P _N at irradiating the adaxial and abaxial leaf surfaces simultaneously was about the sum of the values obtained by irradiating the upper and lower surfaces separately. Consequently the compensation irradiance was reduced from about 50 μmol m-2 s-1 to about 30 μmol m-2 s-1 when irradiating both leaf surfaces. The natural leaf orientation of the olive cultivar influenced the utilization of radiant energy by the abaxial surface. This revised version was published online in September 2006 with corrections to the Cover Date.