紫茎泽兰光合特性对生长环境光强的适应

测定了不同光强下生长的紫茎泽兰叶片最大净光合速率(Pmax)、叶绿素荧光参数、光合色素含量和比叶重(SLW),探讨了其光适应能力及生理生态学机制．强光下(100％相对光强)紫茎泽兰发生了轻度光抑制,Pmax、SLW、类胡萝卜素含量和日间热耗散升高,但热耗散能力没有提高．强光下紫茎泽兰通过：1)加强日间热耗散和活性氧清除能力以及光系统Ⅱ反应中心可逆失活来耗散过剩光能;2)增大P～以增加光能利用;3)提高SLW,降低单位干重叶绿素含量以减少光能吸收3个途径避免了光合机构光破坏．弱光下(36％、12．5％和4．5％相对光强)紫茎泽兰日间热耗散很小,SLW降低,但P～较高,这有利于其增加光能吸收和利用效率．紫茎泽兰能在很大的光强范围内有效地维持光合系统正常运转,这可能是其表现较强入侵性的原因之一．     

生长环境光强对两种热带雨林树种幼苗光合作用的影响

以西双版纳热带雨林中演替后期种绒毛番龙眼和先锋树种山黄麻为材料 ,于雾凉季测定了不同光强下生长的 2种树苗叶片最大净光合速率 (Pmax)、叶绿素荧光参数以及光合色素含量和比叶重 (L MA) ,探讨了不同生态习性热带雨林树种幼苗对光强的适应及光保护机制。发现在一定光强范围内随生长环境光强的增加 ,2种树苗 L MA、荧光的非化学猝灭 (N PQ)、类胡萝卜素(Car)含量、Car与叶绿素 (Chl)之比升高 ,光饱和点和光补偿点也有随生长环境光强的增大而升高的趋势 ,Chl含量降低 ,2种树苗均能通过形态和生理特性的变化适应不同的光强环境。相同的生长光强下 ,绒毛番龙眼光抑制明显比山黄麻重 ,山黄麻适应强光的能力强。随生长环境光强的增加 ,山黄麻 N PQ增加不显著 ,热耗散较少 ,相同光强下其 Pmax显著高于绒毛番龙眼。绒毛番龙眼则相反 ,其热耗散随生长环境光强的升高显著增多 ,但 Pmax差异不显著。表明先锋种山黄麻主要通过提高 Pmax利用光能防止光合机构光破坏 ,而演替后期种绒毛番龙眼却较大程度通过增强非光化学猝灭来耗散过量光能。上午人为降低光强度对先锋种山黄麻影响不大 ,但可以明显缓解绒毛番龙眼的光抑制 ,表明上午一定程度的遮光 (如有雾 )可减缓绒毛番龙眼光抑制     

不同生态习性热带雨林树种的幼苗对光能的利用与耗散

研究了生长于100％、25％和8％光照条件下的热带雨林先锋树种团花、演替顶极阶段的冠层树种绒毛番龙眼和中下层树种滇南风吹楠幼苗的光合能力及光能分配特性对光强的响应。与绒毛番龙眼和滇南风吹楠相比,团花具有较高的最大光合速率和最大电子传递速率,从光能分配对光强的响应曲线可以看出,随着光强的增加,3个树种幼苗叶片吸收的光能分配到光化学反应的比例减少,分配到热耗散的比例增加,光能在光化学反应与热耗散之间的分配呈显著负相关,与其它两个种相比,100％光下的团花幼苗将较多的光能分配到光化学反应中,热耗散较弱且未达到饱和。过剩光能少,没有引起长期光抑制,绒毛番龙眼和滇南风吹楠将叶片吸收的较多光能分配到热耗散中,但生长于100％光下的幼苗过剩光能仍然较多,导致幼苗遭受长期光抑制,结果表明,不同生态习性热带雨林树种幼苗更新对光环境的要求与这些幼苗对光能的利用和耗散特性密切相关。     

几种南亚热带木本植物光合作用对生长光强的响应

分别将马尾松（Pinus massoniana）、黧蒴（Castanopsis fissa）、荷木（Schima superba）、黄果厚壳桂（Cryptocarya concinna）的幼苗置于100％自然光和32％自然光下生长6个月,测定它们的光强-光合反应曲线和叶绿素荧光的某些参数。结果表明,在100％光下,马尾松有最高的最大光合速率（Pmax）、光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）、暗呼吸（Rd）、表观量子效率（AQY）和总电子传递速率（JF）,光化学猝灭（qP）也最大。而黄果厚壳棒有最大的分配到光呼吸的电子流比率（JO/JF）。100％光下AQY的大小顺序为：马尾松〉黧蒴〉荷木〉黄果厚壳桂,32％光下AQY的顺序则相反。这说明群落早期演替的先锋树种马尾松属于强阳生性树种,具有适应强光的特点,而处于群落演替项级阶段的优势种黄果厚壳梓则能更加充分利用低光生长环境中的光强,同时也可通过提高电子流向光呼吸分配的比例来避免自然光环境中强光的伤害。     

四种热带雨林树种幼苗比叶重,光合特性和暗呼吸对生长光环境的适应

雾凉季研究了西双版纳热带雨林4种植物幼苗对生长光环境的适应,其中两个树种幼苗喜光（团花和滇南插柚紫）,两个树种幼苗耐荫（滇南红厚壳和玉蕊）发现弱光环境中生长的4种植物比叶重、光合能力、光饱和点、光补偿点暗呼吸速度、叶绿素a/b比较低,叶绿素含量较高。玉蕊和滇南红厚壳幼苗的光合能力和呼吸速度 于团花树和滇南插柚紫。团花树和滇南插机紫的比叶重和光合作用的可塑性大于玉蕊和滇南红厚壳。高光强下生长的团花树和滇南插机紫增加叶氮分配给羧化酶的比较。减少分配给叶绿素的比例。滇南红厚壳和玉蕊适应弱光环境的能力略强于团花树和滇南插机紫,但适应强光的能力较差。研究结果支持树种的生理生态特性决定了其演替状况和生境选择的假说,单位干重叶的光合能力和呼吸速率并未表现出利于光适应的可塑性,表明4种植物生理适应能力较差,形态学上的适应在4种热带雨林树种幼苗光适应方面起到了重要的作用,叶氮分配也是它们光适应的策略之一。     

四种热带雨林树种光合和形态解剖特征对不同生长光强的适应

研究了西双版纳热带雨林2种喜光树种中平树(Macaranga denticulata)、倒樱木(Pnravallaris macrophylla)和2种耐荫树种云南肉豆蔻(Myristica yunnanensis)、金丝李(Garcinia paucinervis)幼苗叶片光合和形态解剖特征对3种不同生长光强(5％、25%和50％相对光强)的适应。研究结果表明,与强光下相比,弱光下生长的4种植物最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率、叶绿素a／b、叶片和栅栏组织厚度、气孔密度和比叶重都降低,而海绵组织／栅栏组织和叶绿素含量升高。在相同光强下,与2种耐荫树种相比,2种喜光树种有较大的最大净光合速率、暗呼吸速率、气孔密度和较低的叶绿素含量。在不同光强下,4种植物均表现出了对光适应有利的生理和形态解剖可塑性,而喜光树种比耐荫树种有较大的生理和形态可塑性,表明喜光树种具有比耐荫树种对强光有更强的适应能力。4种植物的生理指标的可塑性均大于叶片解剖结构的可塑性。     

冬季南亚热带森林演替中后期优势树种幼叶光保护策略

为了解演替中期和后期优势树种对冬季不同光强的适应性,对在全光照(100%自然光强)和低光照(30%自然光强)下生长的演替中期优势种木荷(Schima superba)、锥栗(Castanopsis chinensis)和黧蒴(Castanopsis fissa)及演替后期优势种华润楠(Machilus chinensis)、黄果厚壳桂(Cryptocarya coninna)和厚壳桂(Cryptocarya chinensis)的生理生化响应进行了研究。结果表明,与全光照相比,低光照下演替中期优势树种幼叶的非光化学猝灭(NPQ)、类胡萝卜素与叶绿素的比值(Car/Chl)和花色素苷含量下降,细胞质膜渗透率增加;而演替后期优势树种幼叶的花色素苷含量增加、细胞质膜渗透率降低,且受光抑制的程度低(Fv/Fm高)。此外,除总抗氧化能力外,演替中期优势树种幼叶的花色素苷含量、NPQ和Car/Chl均显著低于演替后期优势种。因此,演替后期优势树种可以通过灵活多样的光保护策略来提高对冬季强光环境的适应能力,而演替中期优势种在光保护策略的多样性及光保护能力上均弱于演替后期优势种。     

高氮和低光强限制南亚热带森林演替树种的光合能量利用

本文利用CO2交换系统和叶绿素荧光方法研究南亚热带森林的阳生或群落演替早期树种荷木（Schima superba）、中生性或群落演替中期树种红椎（Castanopsis hystrix）和耐荫或群落演替后期树种黄果厚壳桂（Cryptocarya concinna）的叶片光合速率和光合能量利用对高氮和光强的响应．3种供试树种在高氮和高光强下（HNHL）植株叶片的净光合速率（Po）比在低氮和高光强（LNHL）下高，低氮限制了高光强下植株叶片的Pn；高氮和低光强下（HNLL）的植株也有明显低的Pn，低光强限制了高氮下植株的Pn．Pn对氮的响应依赖于氮的水平和生长的光强状况．荷木和红椎的HNHL，LNHL和HNLL植株叶片有相似的F＇v/F＇m而黄果厚壳桂HNHL植株的F＇v/F＇m《较LNHL和HNLL高（P〈0．05）．在光强0～1200μmol·photo．m^-2．s^-1，黄果厚壳桂的HNHL植株有高的光化量子产率（△／F＇m），而这一效应并不反映在阳生树种荷木和中生性树种红椎上．在光强0～2000μmol·photo·m^-2．s^-1，荷木的LNHL植株叶片用于光化反应的吸收光能占18．2％，较HNHL高，并显著高于HNLL（P〈0．05）；红椎的LNHL植株亦有较HNHL和HNLL植株高的光化能量利用，而黄果厚壳桂的HNHL植株的光化能量利用部分则较LNHL和HNLL高．3种供试树种的HNLL植株均有低的光化能量利用和光合电子传递速率．高氮和低光强对耐荫或群落演替的后期树种黄果厚壳桂光合能利用的影响较群落演替的早期树种荷木和中期树种红椎大．在当前氮沉降的持续增高和频繁出现的阴霾或灰霾天气情况下，氮沉降可能会导致南亚热带耐荫性树种的退化，而演替早期树种和中期树种有较好的忍耐性，从而能够竞争到更多的资源成为生态系统的优势种．因此，氮沉降可能导致地带性森林群落退化，也可能会减缓植物群落的正向演替进程．     

西双版纳两种生态特性不同的外来草本植物对生长环境光强的适应策略

于干热季测定了紫茎泽兰和阳春砂仁叶片比叶重、色素含量、光合能力和叶绿素荧光动力学参数,探讨了它们适应环境光强的策略及其生理生态学机制。36 %光强下砂仁叶片光抑制较明显;10 0 %光强下紫茎泽兰光抑制不严重,光系统 最大光能转换效率和量子效率始终维持在较高水平。随着环境光强的升高,紫茎泽兰最大净光合速率(Pmax)、比叶重、非光化学猝灭系数(N PQ)和单位面积叶片类胡萝卜素含量升高,单位干重叶片叶绿素含量降低。紫茎泽兰能通过形态和生理特性的变化适应大幅度的光强范围,这可能是其表现强入侵性的重要原因之一。强光下紫茎泽兰热耗散并不多,主要通过提高Pmax利用更多的光能来保护光合机构,光系统 反应中心可逆失活也能耗散部分光能。虽然砂仁Pmax也能随生长环境光强的升高而增大,但其值较低,增幅不大,相反其热耗散的增加较多,N PQ较高,白天初始荧光明显低于黎明,表明砂仁主要是通过热耗散来保护光合机构。     

生长光强对4种热带雨林树苗光合机构的影响

于雾凉季研究了西双版纳热带雨林 4种植物幼苗对光抑制及光破坏的防御。发现不同光强下生长的玉蕊和滇南红厚壳日间光抑制均较团花树和滇南插柚紫重 ,在中光强下还发生了长期光抑制。中光强下生长的团花树和滇南插柚紫叶绿素含量降低 ,光合能力升高 ,同时增加热耗散量 ,维持光能平衡 ,避免了光破坏的发生。中光强下玉蕊和滇南红厚壳减少光能吸收、提高热耗散的同时 ,发生了光系统II光化学量子产量长期下调。中光强下生长的 4种植物叶片的类胡罗卜素的绝对含量并不高 ,但单位叶绿素的类胡罗卜素含量显著升高 ,相对保护作用增强。先锋树种团花树类胡罗卜素含量低于另 3种植物 ,这与其较低的热耗散速率相一致 ,光合能力的提高对其光破坏的防御有重要的作用     

光照对两种热带雨林树种幼苗光合能力、热耗散和抗氧化系统的影响

 研究了生长于不同光照条件下（100%、25%和8%光强）热带雨林冠层树种绒毛番龙眼（Pometia tomentosa）和中层树种滇南风吹楠（Horsfieldia tetratepala）幼苗的光合能力、热耗散、活性氧和保护性酶的活性。结果表明,绒毛番龙眼的最大光合速率随着生长光强的增加而提高,而滇南风吹楠在全光条件下的最大光合速率反比25%光照条件下的低。全光条件下两个树种光系统II的最大光化学效率（Fv/Fm）都显著降低,表明发生了长期光抑制。当把生长于遮荫条件下的幼苗移到全光下,从凌晨到中午随着光强的增加光抑制加剧,日落时生长于8%光照条件下的绒毛番龙眼及生长于8%和25%光照条件下的滇南风吹楠的光抑制不能完全恢复。非光化学猝灭对光强的响应曲线表明,随着生长光强的增加滇南风吹楠的热耗散能力增强,而生长在全光和25%光照条件下的绒毛番龙眼的热耗散能力都比滇南风吹楠的弱。两个树种叶片中O-[]·2、H2O2含量、SOD和CAT活性均随着生长光强的增加而提高;在同一光照条件下,绒毛番龙眼叶片中O-[]·2、H2O2含量、SOD和CAT活性显著高于滇南风吹楠。上述结果表明,在光抑制条件下,冠层树种绒毛番龙眼较大程度通过提高保护性酶的活性来保护光合机构免受损伤,而中层树种滇南风吹楠却较大程度通过增强非光化学猝灭来耗散过量光能;滇南风吹楠对强光的适应性差。     

绒毛番龙眼对生长光强的形态和生理适应

在100％、50％、25％和8％自然光强下栽培绒毛番龙眼幼苗并研究了其对光环境的适应。100％生长光强下绒毛番龙眼通过增大叶片悬挂角(midrib angle,MA)和比叶重(lamina mass per unit area,LMA),减少叶氮在捕光组分中的分配等降低光能捕获;通过增加类胡萝卜素含量增加热耗散。虽如此,还是发生了比较严重的光抑制,加之叶氮在光合机构中的分配最少,导致光合能力最低,长势最差。8％生长光强下绒毛番龙眼通过降低MA、LMA以及叶片技转,增加叶氮在捕光组分中的分配等提高光能捕获能力,光能转换及利用效率较高,热耗散水平较低,但由于环境光较弱,限制了光合碳同化,植株生长也较慢。50％和25％生长光强下绒毛番龙眼有较强的光能捕获、利用和耗散能力,在几种光处理中长势最好。     

遮荫对水曲柳和蒙古栎光合、生长和生物量分配的影响

为探讨水曲柳(Fraxinus mandshurica)和蒙古栎(Quercus mongolica)苗期对光的适应性及其生长最适光强,设置4种光环境(全光(FL)、75%光(LS)、50%光(MS)、25%光(HS)),观测了2年生水曲柳和蒙古栎苗木气体交换参数、叶绿素含量(Chl)和比叶重(LMA)、生长及生物量的分配。结果表明:随着光强的减弱,2个树种的LMA、单位叶鲜质量(LFA)和根冠比均呈下降趋势;叶绿素含量(Chl)呈上升趋势,且差异显著(p<0.05);光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)呈"N"形变化,但差异均不显著(p>0.05);水曲柳的最大光合速率(Pmax)在HS处理下最大,Rd在HS处理下最小;蒙古栎的最大光合速率(Pmax)在LS处理下最大,Rd也较小;在全光处理下苗高增量均低于HS处理,地径增量均高于HS处理。研究结果进一步确定水曲柳苗期具有一定的耐荫性,在弱光强下生长较好;蒙古栎苗期对光照要求较高,在相对较强光照下生长较好。     

四种亚高山针叶林树种的表型可塑性对不同光照强度的响应

以青藏高原东缘亚高山针叶林群落演替后期种岷江冷杉、演替中后期种粗枝云杉和青榨槭、及先锋树种红桦为材料，研究了不同光强下生长的4种树苗生长、生物量分配、叶片形态和光合特性，探讨植物幼苗的形态和生理特征的表型可塑性与光适应的关系。结果表明：（1）弱光环境中生长的4种植物的基茎、相对生长速率、叶片厚度、根重比、最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率较低，而比叶面积、地上／地下生物量、茎长／茎重、叶重比和茎重比较高。（2）大部分光环境下岷江冷杉幼苗的最大净光合速率和暗呼吸速率低于粗枝云杉，青榨槭幼苗的最大净光合速率和暗呼吸速率略低于红桦。（3）高光强下生长的粗枝云杉和红桦幼苗的相对生长速率分别大于岷江冷杉和青榨槭，但在低光强下则与之相反。（4）粗枝云杉和红桦幼苗的11种可塑性指数平均值则分别大于岷江冷杉和青榨槭。岷江冷杉适应弱光环境的能力略强于粗枝云杉和红桦，但适应强光的能力较差。生理适应的可塑性指数大于形态适应的可塑性指数，表明前者在4种植物幼苗光适应方面起到了重要的作用。研究结果支持树种的生理生态特性决定了其演替状况和生境选择的假说。     

不同光强下生长的两种榕树叶片光合能力与比叶重、氮含量及分配的关系

观测了不同光强下生长的两种榕树幼苗叶片的光合能力、比叶重(LMA)、氮含量及在光合机构中的分配.结果表明,两种榕树幼苗的最大净光合速率(Pmax)均随生长光强的升高而升高,这与LMA、单位面积氮含量(NA)和光合氮利用效率随生长光强的升高而升高有关.除36%光强下外,相同光强下生长的喜光的斜叶榕(Ficus tinctoria)的Pmax均显著高于耐荫的假斜叶榕(Ficus subulata),这与其叶片中氮在羧化组份和生物力能学组份中的分配系数、LMA和NA较高有关.     

Plasticity and acclimation to light in tropical Moraceae of different sucessional positions

Summary We evaluated both the photosynthetic plasticity and acclimation to light of seedlings of five co-occurring tropical tree species in the Moraceae,Cecropia obtusifolia, Ficus insipida, Poulsenia armata, Brosimum alicastrum, andPseudolmedia oxyphyllaria. Distinct differences in the species' abilities to respond to increasing irradiance correlated with their known habitat breadths and successional status. The early successinalsCecropia andFicus exhibited the highest photosynthetic rates and conductance values in high light. There was a several-fold difference in assimilation across light regimes, consistent with a high physiological plasticity. When individuals grown at low light were transferred to higher irradiances, seedlings of bothCecropia andFicus produced leaves which photosynthesized at rates as high or higher than those of plants continuously grown in high light, indicating a high photosynthetic acclimation potential. In contrast, the late successionals were characterized by both a more restricted physiological plasticity and acclimation potential. Higher light levels resulted in only moderate increases in assimilation among the late successionals, and onlyBrosimum acclimated fully to increased irradiances. NeitherPoulsenia norPseudolmedia increased appreciably their photosynthetic rates when transferred to high light. This suggests that acclimation potential cannot always be inferred from plasticity responses, and calls for a reevaluation of arguments developed solely from plasticity studies. Finally, differences between the early and late successional species in the allocation of nitrogen into RuBP carboxylase and thylakoid nitrogen pools or non-photosynthetic compounds are suggested by the distinct relationships between maximum photosynthetic capacity and nitrogen content.     

热带雨林不同生态习性树种幼苗光合作用和抗氧化酶对生长光环境的反应

于雨季研究了西双版纳热带雨林后期演替树种思茅木姜子(Litsea pierrei var.szemaois)、五桠果叶木姜子(L．alilleniifolia)和先锋树种毛果桐(Mallotus barbatus)幼苗的光合、荧光特征和抗氧化酶等对3种光水平(50％、25％和8％)的适应特性。结果表明,毛果桐的最大光合速率(Pmx)随光水平升高呈增加趋势,而两种木姜子则在50％光水平下Pmax最小,Fv／Fm的日变化表明,3个种在25％和50％光水平下发生可逆光抑制,两种木姜子较重,50％光水平下,五桠果叶木姜子受到长期光抑制．思茅木姜子和毛果桐的丙二醛(MDA)和H2O2含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性随光水平升高而增加,表明光水平升高,致使植物受光胁迫的影响加剧,增强抗氧化酶系统则减轻了其伤害,两种木姜子的濒危现状可能和它们对强光生境的适应性较差有一定关系。     

Photosynthetic acclimation to light in woody and herbaceous species: a comparison of leaf structure, pigment content and chlorophyll fluorescence characteristics measured in the field

Acclimation of foliage photosynthetic properties occurs with varying time kinetics, but structural, chemical and physiological factors controlling the kinetics of acclimation are poorly understood, especially in field environments. We measured chlorophyll fluorescence characteristics, leaf total carotenoid (Car), chlorophyll (Chl) and nitrogen (N) content and leaf dry mass per area (LMA) along vertical light gradients in natural canopies of the herb species, Inula salicina and Centaurea jacea, and tree species, Populus tremula and Tilia cordata, in the middle of the growing season. Presence of stress was assessed on the basis of night measurements of chlorophyll fluorescence. Our aim was to compare the light acclimation of leaf traits, which respond to light availability at long (LMA and N), medium (Chl a/b ratio, Car/Chl ratio) and short time scales (fluorescence characteristics). We found that light acclimation of nitrogen content per unit leaf area (N(area)), chlorophyll content per unit dry mass (Chl(mass)) and Chl/N ratio were related to modifications in LMA. The maximum PSII quantum yield (F(v) /F(m)) increased with increasing growth irradiance in I. salicina and P. tremula but decreased in T. cordata. Leaf growth irradiance, N content and plant species explained the majority of variability in chlorophyll fluorescence characteristics, up to 90% for steady-state fluorescence yield, while the contribution of leaf total carotenoid content was generally not significant. Chlorophyll fluorescence characteristics did not differ strongly between growth forms, but differed among species within a given growth form. These data highlight that foliage acclimation to light is driven by interactions between traits with varying time kinetics.