改进指数模型对紫茉莉光合-光响应及CO2响应适用性研究

五种模型分别运用于紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应曲线的拟合,研究其光合效率参数的变化,探讨紫茉莉光合—光响应及CO₂响应的最适模型。结果表明:(1)紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应改进指数模型拟合R²均为0.999,拟合效果优于非直角双曲线、直角双曲线和直角双曲线修正模型。其饱和光强和最大净光合速率分别为797.299和7.879 μmolCO₂·m^-2·s^-1,饱和CO₂浓度和最大光合能力分别为1 264.447和16.783 μmol CO₂·m^-2·s^-1,均与实测值最接近;(2)五个模型拟合和预测的均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE),都是改进指数模型小于其他模型。改进指数模型为紫茉莉光合—光响应及CO₂响应曲线的最佳模型,实验结果可为紫茉莉的生理生态应用研究提供参考。     

氮沉降和刈割条件下羊草光响应模型比较及响应特性

草地覆盖全球陆地面积的40%左右,在全球碳循环中发挥着重要作用。近年来,人类活动,如化石燃料燃烧和畜牧业的发展显著增加了氮在全球环境中的沉积。草地管理方式（如刈割）在介导氮沉降对草地植物的影响方面具有重要作用。因此,筛选合适的模型对光响应过程进行拟合并计算相关参数对研究植物光合特性具有重要意义。依托6种氮添加（NH₄NO₃）梯度和两种草原管理方式（刈割和不刈割）交互处理的野外控制实验,利用Li-6400便携式光合作用系统测定上述实验平台的优势种羊草（Leymus chinensis）的光合作用-光响应过程。采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型4种光响应模型对羊草光响应曲线进行拟合,从参数拟合效果和模型拟合优度筛选氮添加和刈割条件下羊草的最佳拟合模型并分析羊草的光合特性。结果表明：指数模型对表观量子效率（α）、光饱和点（LSP）和最大净光合速率（P_nmax）具有较好的参数拟合效果,非直角双曲线模型的模型拟合优度最好。在所有处理中,羊草均未表现出明显的光抑制现象,具有一定的光合潜力和适应环境变化的能力。适度氮添加和刈割处理能提高羊草净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、P_nmax、α和LSP等,提升了羊草的光能利用率并拓宽了光强利用范围,但过度氮添加并不能进一步提高光合能力。综上,指数模型和非直角双曲线模型较适用于氮添加和刈割条件下羊草的光响应曲线拟合,施氮浓度为20 g N m^-2 a^-1并刈割是最有利于提高羊草光合能力的草原管理措施。探讨了不同氮添加浓度和刈割处理对优势种羊草的交互影响,从光合作用角度分析羊草的适应机制,将对未来全球氮沉降增加情况下的草地管理方案提供科学依据。     

盐分胁迫下杠柳叶片光合特性的光响应研究

利用CID型便携式光合作用仪测定不同NaCl浓度下杠柳叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、水分利用效率（WUE）及光能利用率(LUE)生理参数的光响应过程,阐明盐分胁迫下其对光照响应的规律,探讨有利于杠柳正常生长的盐分浓度和光照条件。结果表明:（1）各盐分浓度下杠柳叶片光补偿点（LCP）在21.89～65.05 μmol·m^-2·s^-1之间变动,介于阴性植物与阳性植物之间;杠柳随土壤盐分的不同,其光合作用参数对光照强度表现出一定的适应性和可塑性;50 mmol·L^-1盐分浓度下杠柳光合同化能力最强,最有利于其干物质的积累,表现出一定的耐盐性。（2）轻度的盐分胁迫（小于50 mmol·L^-1）可以提高杠柳叶片的P_n、G_s、WUE和LUE,而盐分胁迫对杠柳的T_r有抑制作用,并随着盐分浓度的增加其抑制作用愈强烈。（3）维持杠柳正常生长的土壤盐分浓度小于50 mmol·L^-1,最佳PAR为1 000～2 000 μmol·m^-2·s^-1;而保持杠柳最大WUE和LUE的光照强度分别为800和100 μmol·m^-2·s^-1。     

中国亚热带-暖温带过渡区锐齿栎林净生态系统碳交换特征

在2017年1月1日-2017年12月31日期间,采用涡度相关法对位于亚热带-暖温带气候过渡区的河南宝天曼国家级自然保护区的65年生锐齿栎（Quercus aliena）天然次生林的碳通量进行了连续观测。结果表明：在观测期间,该森林生态系统在生长季5-10月份为碳汇,非生长季各月为碳源,净碳吸收量与释放量分别在7月和4月达到最大。净生态系统生产力为569.4 g C m^-2a^-1,生态系统呼吸为529.9 g C m^-2a^-1,总生态系统生产力为1099.3 g C m^-2a^-1。30min尺度上夜间净生态系统碳交换量与5cm深度土壤温度的关系可用指数方程表示（R²=0.21,P < 0.001）,其温度敏感性系数（Temperature sensitivity coefficient,Q₁₀）为2.2。如果排除夜间通量观测的误差,处在海拔较高地区的夜间低温和非生长季的低温抑制了生态系统呼吸排放,可能导致全年生态系统呼吸量较低。在生长季5-10月份,各月的白天净生态系统碳交换量对光合有效辐射的响应符合直角双曲线模型,初始光能利用效率、平均最大光合速率和白天平均生态系统呼吸强度呈明显的季节变化,范围分别是0.06-0.12 μmol CO₂ μmol^-1 photon、0.44-1.47 mg CO₂ m^-2s^-1和0.07-0.19 mg CO₂ m^-2s^-1。夏季7、8月份,较高的饱和水汽压差对白天锐齿栎林的碳吸收有明显的抑制作用;生长季末期9月份较高的土壤含水量对白天锐齿栎林的碳吸收也产生了抑制作用,表明生长末期降水过多影响森林的碳吸收。     

模拟氮沉降对石栎和苦槠幼苗土壤呼吸的影响

用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定模拟氮沉降4种不同处理水平(0、60、120\,240 kg · hm^-2 · a^-1)下石栎(Lithocarpus glabra)和苦槠(Castanopsis sclerophylla)幼苗的土壤呼吸速率及土壤温度、含水量对其土壤呼吸的影响。结果表明,氮沉降对土壤呼吸的影响根据施氮水平和幼苗的种类不同而异。低氮(60 kg · hm^-2 · a^-1)处理下石栎和苦槠的土壤呼吸速率平均值分别为(4.014±0.812)μmol · m^-2 · s^-1和(5.170±0.689)μmol · m^-2 · s^-1,比对照组(0 kg · hm^-2 · a^-1)土壤呼吸速率平均值(3.802±0.948)μmol · m^-2 · s^-1和(3.557±0.906)μmol · m^-2 · s^-1分别高5%和45%;两树种在中、高氮处理下均出现对土壤呼吸明显的抑制。其中石栎中、高氮实验组的土壤呼吸速率分别为(2.653±0.681)μmol · m^-2 · s^-1、(2.592±0.736)μmol · m^-2 · s^-1, 比对照组低27%和29%。苦槠中、高氮实验组的土壤呼吸速率为(3.563±0.402)μmol · m^-2 · s^-1、(3.466±0.994)μmol · m^-2 · s^-1, 比对照组低7%和8%;石栎在高氮(240 kg · hm^-2 · a^-1)处理水平下,其土壤呼吸速率同10cm土壤温度之间呈现显著的指数关系(R²=0.811,P=0.001),而在低、中氮实验均未发现有明显指数关系。苦槠各处理水平下其土壤呼吸与土壤温度之间均未发现有明显的指数关系;在土壤呼吸与5cm土壤含水量的相关性方面,仅有苦槠高氮实验组表现出明显的二次方程关系(R²=0.722),而其低、中氮实验组及石栎各实验组均未有明显的相关性;与单因素(温度、含水量)拟合它们与土壤呼吸速率的方程相比,多元回归分析得到的土壤呼吸速率同土壤温度和含水量之间的拟合方程在P=0.05水平上能更好地解释土壤呼吸的变化情况。石栎和苦槠在氮沉降处理下的土壤呼吸温度系数Q₁₀值分别为2.29、1.95、1.59和1.46、1.41、1.76,同对照组2.64和1.78相比,均有明显降低,且两者Q₁₀值的变化分别呈递减和先减小后增大的趋势,表明氮沉降是影响石栎和苦槠土壤CO₂通量的一个重要因素。     

早春短命植物鸢尾蒜和准噶尔鸢尾蒜的光合途径

该研究以鸢尾蒜属两种早春短命植物准噶尔鸢尾蒜(Ixiolirion songaricum)和鸢尾蒜(Ixiolirion tataricum)为对象,通过解剖结构、光合参数、稳定碳同位素比值(δ¹³C)和光合关键酶活性分析二者的光合途径。结果发现：(1)显微结构和超微结构显示,两种短命植物的叶脉维管束鞘细胞1层、排列较紧密,鞘细胞内含有较多叶绿体且多离心分布,类似C₄花环结构。(2)准噶尔鸢尾蒜和鸢尾蒜最大净光合速率分别为14.81和15.04 μmol·m^-2·s^-1;两者的CO₂补偿点较低,分别为3.57和2.54 μmol·mol^-1,δ¹³C分别为-25.36±0.55‰和-25.76±1.38‰,光合酶PEPC/Rubisco比值分为别0.244和0.322。(3)最大净光合速率、δ¹³C和PEPC/Rubisco比值均说明两种植物为C₃光合途径,但二者均具有类似C₄的维管束鞘结构、较低的CO₂补偿点和暗呼吸速率,并具有高于部分C₃和C₃ C₄中间型植物的PEPC/Rubisco比值,表明两种短命植物的光合途径并非典型的C₃途径,而是C₃ C₄中间型。     

黄土丘陵区沙棘、油松和刺槐光合生理特性及其环境适应性

植物光合生理特性在一定程度上能够体现其对生境的响应情况。通过测定黄土丘陵区安塞国家生态试验站人工纯林和混交林沙棘（Hippophae rhamnoides）、油松（Pinus tabuliformis）和刺槐（Robinia pseudoacacia）在不同水分条件下的光响应曲线,采用5种光响应模型进行拟合分析,以比较3个树种在不同水分条件下适宜的光响应模型及光合生理参数差异,探讨该地区主要造林树种的光合生理生态适应性。结果表明：（1）湿润时期（9月）纯林和混交林中3个树种叶片净光合速率（P_n）均显著高于干旱时期（7月）（P < 0.05）,且7月,纯林沙棘、纯林刺槐和混交林刺槐出现光饱和、光抑制现象。（2）5种模型对各树种叶片光响应过程拟合效果的优劣顺序为：直角双曲线修正模型（MRH）、指数修正模型（MEM）、非直角双曲线模型（NRH）、指数模型（EM）、直角双曲线模型（RH）。（3）与9月相比,7月各树种叶片光合生理参数值（表观量子效率[φ]、光补偿点[LCP]、光饱和点[LSP]、暗呼吸速率[R_d]、最大净光合速率[P_nmax]）相对较低,表明在干旱时期,各树种光能利用减弱,光合能力也受到限制。（4）与纯林相比,混交林沙棘光合生理参数值整体呈上升趋势,表明混交造林有助于提高其光合潜力、对弱光的利用能力及光照生态幅宽度;油松整体呈下降趋势,表明混交种植可能会降低其光合作用能力;刺槐变化无明显规律,其叶片φ和P_nmax值下降,R_d增加,光照生态幅最宽,表明混交种植可能会增强其对强光的适应性,但会降低其对弱光的利用能力及光合潜力。     

基于光合参数探讨四种藓类作水族箱植物的应用潜力

水生藓类植物适宜作为水簇箱植物,许多半水生藓类植物同样能够生长于水体环境中。中国东部地区的水生藓类植物种类不多,陆生藓类植物能否应用于水族箱中?为了回答这一问题,需要阐明陆生藓类植物对水体环境的适应能力。该研究测定了匐枝青藓(Brachythecium procumbens),弯叶灰藓(Hypnum hamulosum)、 白发藓(Leucobryum glaucum)和虎尾藓(Hedwigia ciliata)在与它们的自然生境相似条件下以及沉水环境下的光合参数,并应用直角双曲线模型拟合了它们的光-光合响应曲线。结果表明:这四种藓类植物在最大净光合速率(Pn)、光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)上存在很大差异。它们的最大净光合速率、光饱和点和光补偿点的变异范围分别为122.575～19.099 μmol CO₂·kg^-1 DW·s^-1、1 166.00～670.030 μmol·m^-2·s^-1和85.000～5.3 μmol·m^-2·s^-1。在沉水环境中生长30 d后,匐枝青藓、弯叶灰藓和白发藓的最大净光合速率分别是对照的110.78%、80.84%和109.63%,说明在实验周期里这三种藓类植物能够在水体环境中生存,而虎尾藓在水体中浸泡20 d后,其最大净光合速率仅为对照的5.25%,反映出该种植物并不适应水体环境。综上可知,四种藓类植物的光合速率与其形态结构和原生境条件有很大的关系,虽然匐枝青藓、弯叶灰藓和白发藓主要分布于陆生环境,但作为水族箱植物也具有一定的应用潜力。     

华北平原玉米田生态系统光合作用特征及影响因素

采用涡度相关法对华北平原夏玉米田进行了连续4a(2003-2006年)的碳通量观测,结果表明:夏玉米田生态系统初始量子效率(α)、最大光合速率(P_max)、暗呼吸速率(R_d)和总初级生产力(GPP)随作物生长发育而变化。在夏玉米生育前期和后期,α、P_max、R_d和GPP都比较小,其最大值出现在抽穗期/灌浆期。2003-2006年,夏玉米生长季平均α、P_max、R_d的范围分别为0.054-0.124 μmol/μmol、1.72-2.93 mg CO₂ · m^-2 · s^-1、0.23-0.38 mg CO₂ · m^-2 · s^-1。α、P_max和R_d均随叶面积指数(LAI)增加呈指数增长。2003-2006年夏玉米生长季GPP总量分别为806.2、741.5、703.0、817.4 g C/m²,年际差异较大。玉米田生态系统GPP随温度升高呈指数增长。在玉米营养生长阶段,GPP随LAI增加而增大,两者之间的关系可用直角双曲线方程来表示;生殖生长阶段,GPP随LAI降低而下降.相同LAI下,生殖生长阶段的GPP明显低于营养生长阶段。     

油蒿叶片氮分配对其最大净光合速率季节变异的影响

植物最大净光合速率的季节变异性及其氮调控机制是近年来植物生理生态领域研究热点,对荒漠植物光合最大净光合速率季节动态及其叶氮影响,特别是叶氮分配对最大净光合速率调控机制的了解仍非常有限。2018年5-10月在宁夏盐池毛乌素沙地,对当地主要建群种油蒿(Artemisia ordosica)进行生长季原位观测,测定其叶光合光响应曲线(A-PAR)、CO₂响应曲线(A-Ci)和叶氮含量,结合环境观测数据,分析A-PAR关键参数最大净光合速率(A_max)的季节变异和叶片氮分配相关参数对A_max的调控。结果表明,油蒿叶片A_max在生长期季节变异系数(Cv)为14%,在完全展叶中期,光合氮利用效率(PNUE)有最大值11.82 μmolCO₂ gN^-1 s^-1,此时叶片氮素在光合系统中的分配比例最大,A_max有最大值29.48 μmol CO₂ m^-2s^-1,油蒿光合能力较强。在完全展叶末期,油蒿叶片氮在光合系统中的分配比例(P_p)有最小值0.21,此时叶氮分配更倾向于非光合系统,A_max较小,光合能力较弱,有利于油蒿延长叶片寿命。A_max与单位干重叶片氮含量(N_mass)、氮在捕光系统中分配比例(P_L)、氮在生物力能系统中分配比例(P_b)正相关(P<0.05),其中,P_L对A_max产生了最大的直接正向影响,氮在羧化系统中分配比例(P_c)主要通过P_b对A_max的产生了间接的正向影响,P_b对A_max季节动态的解释度最大(R²=0.49,P<0.01)。A_max与比叶重(LMA)负相关(P<0.05),即当有较高LMA时油蒿具有较低的光合速率,此时叶片光合能力较弱,叶片机械韧性较强。不同物候时期,油蒿叶片氮素分配的变化及叶片光合能力与结构性状之间的权衡关系,标志着荒漠植物对其生境的适应性调节。研究结果不但可提高荒漠灌木油蒿生态系统生产力预测的准确性,也是对植物光合适应机理认识的补充和深入。     

桂林喀斯特石山50种常见植物叶片光合特性

选取桂林喀斯特石山生境中常见的50种植物为研究对象,分别测定叶片单位面积最大净光合速率（A_area）、单位质量最大净光合速率（A_mass）、气孔导度（Gs）、水分利用效率（WUE）、胞间/环境CO₂浓度比值（Ci/Ca）和蒸腾速率（Tr）等光合特性指标,探讨不同物种光合特性的差异以及光合特性之间的内在联系,以此探究不同植物适应喀斯特石山生境所表现出的光合生理特性。结果表明,50种植物叶片A_area,A_mass,Gs,WUE,Ci/Ca和Tr的平均值分别为8.35 μmol m^-2 s^-1,110.98 nmol g^-1 s^-1,0.10 mol m^-2 s^-1,94.84 μmol/mol,0.57和2.37 mmol m^-2 s^-1;方差分析表明,不同物种之间在A_area,A_mass,Gs,WUE,Ci/Ca和Tr之间存在显著差异。Pearson相关性分析表明,表征50种常见植物叶片光合特性的6个指标相关性除Ci/Ca与A_area和A_mass,WUE与A_mass不一致外,其他指标两两之间相关性均表现为一致性,其中Gs与Ci/Ca呈极显著的正相关。主成分分析表明,在6个光合特性指标中,Gs和Ci/Ca可作为反映喀斯特石山植物适应生境的重要光合指标,主要表征对水分条件的敏感程度以及耐旱性强弱,同时反映了植物叶片光合速率大小,用于衡量植物对喀斯特生境的生理生态适应性。基于Gs和Ci/Ca进行聚类分析表明,50种植物划分为3类：即中等Gs较高Ci/Ca型,较低Gs较高Ci/Ca型和较低Gs,Ci/Ca型。本研究表明,喀斯特生境植物在生理生态方面所表现出的适应策略主要为对资源利用方式及抵御外界不利环境的适应策略,这为后续选择物种加速植被恢复演替进程提供了参考。     

枯落物输入变化对云南松林地CO2释放的影响

为研究枯落物输入变化对云南松（Pinus yunnanensis）林地CO₂释放的影响。本研究于2018年3月至2020年2月,应用枯落物添加和去除实验（DIRT）,设置对照（CK）、双倍枯落物（DL）、去除枯落物（NL）、去除有机层和A层（O/A-Less）、去除根系（NR）和无输入（NI）6个处理水平,采用Li-6400便携式光合作用测量仪及TRIME-PICO 64/32土壤温度水分测定仪对不同处理样地每月的CO₂通量（R_s）、土壤温度和土壤水分（15cm）进行了测定。结果表明：（1）不同处理样地CO₂通量均呈现出明显的月变化,7至8月最高,1至4月最低,平均值表现为R_{s （DL）}=8.10 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （CK）}=6.27 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （NL）}=5.44 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （NR）}=4.46 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （O/A-Less）}=3.86 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （NI）}=2.94 μmol m^-2 s^-1。（2）与CK相比,DL样地CO₂通量升高了29.12%,而去除地上枯落物和地下根系样地CO₂通量显著降低,CO₂通量平均变幅分别为α（NR）=-28.85%,α（NI）=-53.14%,α（O/A-Less）=-38.46%,α（NL）=-13.29%。（3）不同处理土壤水分和土壤温度均存在显著的月变化（P<0.01）,NL和O/A-Less的土壤水分显著低于CK,而其余处理与CK间无显著差异（P>0.05）;不同处理间土壤温度表现为NR和NI均显著高于CK,其余处理与CK间无显著差异（P>0.05）。（4）不同处理样地CO₂通量与土壤温度呈显著指数相关（P<0.01）,与土壤水分在NI和O/A-Less处理中无显著相关（P>0.05）;与CK相比,NI、O/A-Less和NL处理的Q₁₀增加,而NR和DL处理的Q₁₀则降低;不同处理林地CO₂通量与土壤水热因子双因素模型能更好的解释林地CO₂通量的变化。本研究表明枯落物不同处理通过改变土壤碳输入和土壤环境因子从而影响生态系统碳排放,研究结果可为未来气候变化和人为干扰下云南松林的碳循环提供基础数据。     

深圳市前海桂湾公园土壤蒸发及植被蒸腾模拟

蒸散发（ET）是连接水文循环和地表能量平衡的重要组成部分,准确的估算土壤蒸发（LE_s）和植被蒸腾（LE_v）对城市水资源分配和管理具有重要意义。针对城市林地蒸散发双源模型的缺失,本研究基于MOD16模型提出了应用于城市林地区域改进的MOD16双源模型。改进的MOD16双源模型更加准确的描述城市林地区域复杂下垫面的能量分配过程。结合高时空分辨率的Sentinel-2遥感卫星影像,对2020年深圳市前海桂湾公园20个无云日的LE_s和LE_v进行反演研究。用Shuttleworth-Wallace （S-W）模型和双作物系数法（FAO dual-K_c）验证模型性能,同时分析改进的MOD16模型对输入变量的敏感度,结果表明：改进的MOD16模型与S-W模型和FAO dual-K_c之间的均方根误差（RMSE）分别为21.39 W/m²和20.41 W/m²,平均绝对误差（MAE）分别为18.81 W/m²和19.05 W/m²,R²分别为0.801和0.634。改进的MOD16模型可以应用在城市林地LE_s和LE_v估算中。桂湾公园地区总蒸散月均值在85-165 W/m²之间。研究区域的LE_s和LE_v呈现出明显的季节变化,春夏季蒸散量升高,秋冬季蒸散量降低,LE_s的变化范围为0-50 W/m²,LE_v的变化范围为0-120 W/m²。LE_v高值在研究区呈现零散分布,多集中在前海桂湾沿岸,LE_s高值集中在研究区的西北、东北和东南部。敏感性分析结果表明,改进后的MOD16模型对植被覆盖、太阳辐射和湿度更敏感。其中,LE_v模拟结果受净辐射和植被覆盖影响最大,LE_s的模拟结果受湿度和植被覆盖的影响最大。因此,应用改进的MOD16模型时需要优先确保这些参数的准确输入。修正后的MOD16模型极大地提高了高分辨率、小尺度区域城市林地LE_s和LE_v模拟的准确性,为准确获取植被耗水量信息从而科学指导城市林地灌溉、解决城市水资源分配与管理提供有力工具。     

苹果三维树冠的净光合速率分布模拟

构建三维树冠光合模型可模拟出叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和光能利用效率(LUE)在树冠内的三维分布。以17年生纺锤形"富士"苹果树(Malus domestica Borkh. cv. ‘Fuji’)为试材,通过实测确定三维树冠内叶片和辐射分布,根据不同部位叶片最大光合速率经验公式模拟叶片P_n 在三维树冠空间内分布,并据2007-2009年测定数据拟合相关模型参数。模拟表明,苹果树冠叶片P_n 和辐射的三维分布相似,在树冠上部P_n 三维分布比较平缓,然后随辐射的减少而迅速降低。高辐射条件下(PAR=1500 μmol·m^-2·s^-1),从树冠上部3 m处降到到1 m,平均相对辐射从71.18%降到8.05%,减少了89%,叶片平均P_n从15.05 μmol·m^-2·s^-1降到1.92 μmol·m^-2·s^-1,减少了87%。单位体积小室内的总净光合速率大小主要取决于叶面积密度,部分取决于P_n。G_s三维分布与P_n相似,而LUE分布与辐射相反,中下部高,上部低。根据光合机理模型、树冠内辐射和叶面积三维分布可模拟出苹果三维树冠内叶片的P_n、G_s和LUE分布,该模型参数少,可方便用于其它果树三维光合模型构建和果树整形修剪研究。     

遮光处理对西葫芦幼苗形态特征及光合生理特性的影响

研究了不同遮光处理对西葫芦幼苗形态及光合生理特性的影响.结果表明,在60%透光率条件下,西葫芦幼苗具有较高的相对生长率、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、单叶水分利用效率、饱和蒸汽压、表观量子效率和叶绿素含量,而胞间CO₂浓度较低;西葫芦幼苗具有较高的光饱和点(1 125 μmol·m^-2·s^-1)、较低的光补偿点(15.2 μmol·m^-2·s^-1).弱光下西葫芦幼苗较耐低浓度CO₂,而强光下的幼苗较耐高浓度CO₂.60%透光率下西葫芦幼苗叶片丙二醛和脯氨酸含量最低,而过氧化物酶和过氧化氢酶活性则最高.     

亚热带10种蕨类植物光响应模型拟合及光合特性研究

通过合适的光响应模型来准确计算植物光合参数是研究植物光合特性的重要手段。为深入了解亚热带蕨类植物的光合特性,采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型等4种常用光响应模型分别对10种亚热带蕨类植物进行光响应曲线拟合。通过分析决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、最大净光合速率(P_nmax)、暗呼吸速率(R_d)和表观量子效率(AQE)等9种参数,探讨亚热带蕨类植物的光响应模型拟合效果及其光合特性。结果表明：直角双曲线修正模型和非直角双曲线模型对本研究10种亚热带蕨类植物的拟合效果较好,其中直角双曲线修正模型的LSP拟合效果最好,非直角双曲线模型的拟合精度最高。光合参数的聚类分析和TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)综合评价法表明,10种亚热带蕨类植物的光合特性既具有相似性又存在物种特异性。黑鳞耳蕨(Polystichum makinoi(Tag...     

NO2胁迫下三角梅叶片形态解剖结构和最优光响应模型研究

植物的形态结构和光合作用能够反映植物对城市空气污染的响应特性。探究城市道路机动车尾气中的典型污染物NO₂气体,对植物叶片的生理光合响应特性。以二年生三角梅（Bougainvillea spectabilis）幼苗为对象,利用智能化人工熏气室模拟熏气（NO₂体积分数分别为0 μL/L （自然空气）、4 μL/L,8 μL/L,记作CK、T1、T2）,观察NO₂胁迫后三角梅的叶片形态、微观结构和光合特征。结果表明：（1）通过叶片形态观察发现,与CK相比,低浓度T1组叶片变化不明显,随着NO₂气体胁迫浓度的增加,高浓度T2组叶片逐渐出现失水、叶表面有明显的水渍状或烧灼状黄色斑点。（2）通过叶片微观结构解剖发现,高浓度NO₂胁迫后气孔皱缩程度增加,气孔开度减小;叶绿体结构变形,尤其是类囊体结构疏松,膨胀等变化。（3）叶片光合特性分析发现,T1和T2组的NO₂胁迫导致光饱和点（LSP）和最大净光合速率（P_nmax）下降、光补偿点（LCP）增加,表观量子效率（AQE）和暗呼吸速率（Rd）在4种光响应模型中变化规律存在一定的差异性。（4）4种光响应模型中,CK组决定系数（R²）越高,均方根误差（RMSE）越低,精度最高,尤以叶子飘等机理模型为最优,拟合效果最好,其次是直角双曲线模型。研究结果表明三角梅可通过自身的形态变化、调整光合特征参数,较好地适应不同浓度的NO₂,尤其是高浓度急性胁迫下,该研究结果有助于促进不同道路绿地三角梅的推广应用,对探究三角梅的景观效益和生态效益,揭示其对环境异质性的适应机制具有重要意义。     

红芽芋驯化苗对盐胁迫的光合及生理响应

为探讨江西铅山红芽芋的耐盐机制,以其组培移栽驯化苗为材料,研究了盐胁迫对其生物量积累、光合特性、荧光特性等抗逆生理特性的影响。结果表明:（1）红芽芋幼苗生物量和根冠比在低盐胁迫下（50 mmol·L^-1）得到显著促进,而在高盐胁迫下（100～250 mmol·L^-1）受到显著抑制。（2）低盐胁迫幼苗的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、气孔限制值（L_s）、水分利用效率（WUE）和瞬时羧化效率（CUE）比对照（0 mmol·L^-1）显著增加,细胞间CO₂浓度（C_i）比对照显著下降,蒸腾速率（T_r）与对照无显著差异;高盐胁迫幼苗的P_n、L_s、WUE、CUE和G_s较对照显著下降,C_i比对照显著增加。（3）低盐胁迫幼苗的最大荧光（F_m）、PSⅡ潜在光化学效率（F_v/F₀）和光化学猝灭系数（q_P）比对照显著增加,初始荧光（F₀）较对照显著下降,PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）、开放的PSⅡ反应中心捕获激发能效率（F_v′/F_m′）和非光化学猝灭系数（NPQ）与对照无显著差异;而高盐胁迫幼苗的F₀、F_m、F_v/F_m、F_v/F₀、Φ_PSⅡ、F_v′/F_m′和q_P均较对照显著下降,NPQ比对照显著增加。（4）各盐胁迫幼苗叶片的可溶性蛋白含量以及过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性与对照相比先升后降,并以低盐下最高;可溶性总糖和脯氨酸含量均比对照显著增加;丙二醛含量和质膜透性相对值在低盐胁迫下无显著变化,而在高盐下显著增加;叶绿素含量和根系活力在低盐胁迫下无显著变化,而在高盐胁迫后开始显著下降。研究发现,江西铅山红芽芋移栽驯化苗的耐盐阈值为 50 mmol·L^-1,其能够诱导提高叶片可溶性蛋白含量和主要保护酶活性,稳定质膜透性、叶绿素含量和根系活力,增加PSⅡ潜在光化学效率,提高PSⅡ的电子传递活性,维持PSⅡ实际光化学效率,有效启动非辐射热能量耗散机制来保护了光合机构,最终提高净光合速率,增加生物量。     

Avocado shoot culture, plantlet development and net CO2 assimilation in an ambient and CO2 enhanced environment

Summary The proliferation and survival of avocado nodal cultures of juvenile origin were affected by the form and concentration of nitrogen. Optimum growth was achieved on modified Murashige and Skoog medium containing 67% KNO₃ and 33% NH₄NO₃ with total N of 40 mM supplemented with 100 mg l⁻¹ myo-inositol, 1 mg l⁻¹ thiamine HCl, 30 g l⁻¹ sucrose, and 4.44 μM BA with a 16-h photoperiod (120–150 μmol m⁻² s⁻¹). Proliferating shoots and plantlets were photosynthetically active. Better shoot growth and accumulation of higher biomass occurred in a CO₂-enriched environment than under ambient CO₂ conditions. CO₂ assimilation efficiency, however, was higher under the latter conditions than in a CO₂-enhanced environment, e.g., 31±7 and 17±2 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹, respectively. The net CO₂ assimilation rates of in vitro grown plantlets were comparable to those of seedlings ex vitro.     

Optimization and evaluation of vegetation photosynthesis and respiration model using the measurements collected from the forest site of subtropical coniferous-evergreen

 碳循环模型参数的确定和优化对生态系统净CO₂交换(NEE)的模型计算至关重要。该文利用2010–2012年ChinaFLUX千烟洲站点的通量观测资料, 对植被光合呼吸模型(VPRM)的参数进行了优化。通过比较两种不同的拟合方案, 发现利用传统光响应方程得到的参数不适用于VPRM, 而利用模型自身反演方案拟合得到的参数最大光量子效率(λ)达0.203, 大于C₃植物平均值, 但与其他相关研究结果吻合。采用VPRM模型反演方案优化得到的参数后, VPRM能较准确地模拟千烟洲站不同季节的NEE。其对全年半小时NEE模拟的平均误差为–0.86 μmol·m^–2·s^–1, 相关系数为0.72。模型可准确地模拟生长旺季NEE平均日变化, 但低估了非生长旺季白天吸收峰值约52%。通过个例分析发现, VPRM模型可以准确模拟晴天条件下NEE的时间变化, 但对阴雨天条件下NEE的模拟还存在较大的不确定性。该研究将有助于进一步改进CO₂通量及浓度的区域数值模拟。