野生与栽培黄花蒿净光合速率对光强和CO2浓度的响应

比较了相同种源的野生和栽培黄花蒿(Artemisia annua L.)净光合速率对光强和CO2浓度的响应特性。结果表明,野生和栽培黄花蒿的光饱和点(LSP)分别为1 183和1 564μmol m-2s-1,光补偿点(LCP)为17和18μmol m-2s-1,最大净光合速率(Pmax)为18.78和22.38μmol m-2s-1,表观量子效率(AQY)为0.08和0.075μmol m-2s-1,表明黄花蒿的光合能力强,能够利用很高的光强,且对弱光的适应性也较强。栽培黄花蒿的Pmax、LSP和最大羧化速率(Vcmax)显著高于野生黄花蒿,两者的LCP、不包括光下呼吸的CO2补偿点、AQY、光下呼吸速率和最大电子传递速率(Jmax)差异不显著。强光下栽培黄花蒿主要通过提高Vcmax和Jmax等来增强光合能力,强的光合能力有利于黄花蒿的生长,因此在人工栽培黄花蒿的过程中应选择阳光充足的开阔生境。     

蒙古栎(Quercus mongolica)光合参数对水分胁迫的响应机理

针对当前植物光合机理模型中植物光合参数没有考虑干旱胁迫影响的不足,以东北地区蒙古栎为研究对象,基于蒙古栎对不同水分响应的植物生理生态模拟试验,探讨了蒙古栎光合参数对水分胁迫的定量响应.结果表明,水分胁迫严重影响蒙古栎叶片的光合参数.其最大净光合速率(Pmax)与土壤含水量呈抛物线关系(P<0.01),且在土壤体积含水量35.45%(相当于土壤质量含水量23.63%)接近田间持水量(27.4%)时达到最大值.蒙古栎幼苗叶片的最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)和磷酸丙糖利用率(TPU)均与土壤水分呈抛物线关系(P<0.01),即Vcmax、Jmax 、TPU对土壤水分具有相同的响应趋势,但各光合参数达到最大时的土壤水分阈值却不相同.同时,基于蒙古栎光合作用参数对水分变化响应的定量分析,建立了水热因子协同影响的植物光合参数模型,为最终建立适用于所有植物的水热因子协同影响的光合参数模型提供了依据与技术示范.     

濒危植物毛瓣金花茶与其同属广布种茶光合特性的比较

毛瓣金花茶为山茶科山茶属植物,该研究分别对野生种群和栽培种群的毛瓣金花茶及其同属广布种茶的光合特性进行了测定及差异比较。结果表明:在野生和栽培环境下,毛瓣金花茶的光补偿点(LCP)(分别为1.17和3.87μmol·m-2·s-1)和光饱和点(LSP)(分别为395.8和423.6μmol·m-2·s-1)均较低,最大净光合速率(Pmax)(分别为4.25和3.91μmol·m-2·s-1)较小,是典型的阴生植物;而茶的LCP(分别为6.57和9.09μmol·m-2·s-1)较低,LSP(分别为765.0和809.6μmol·m-2·s-1)较高,Pmax(分别为9.37和9.75μmol·m-2·s-1)较大,为耐荫植物。野生和栽培的毛瓣金花茶的Pmax、表观量子效率(AQY)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)和潜在最大净光合速率(Pmax)均显著低于茶(P0.05),这表明毛瓣金花茶的光合能力和CO2利用能力都比茶要弱。栽培的毛瓣金花茶叶片的Chla、Chlb、Chl(a+b)含量与茶相比无显著差异(P0.05),表明毛瓣金花茶较低的光合能力与其叶绿素含量无关。野生和栽培的毛瓣金花茶的叶面积与茶相比无显著差异(P0.05),而比叶重则显著高于茶(P0.05),与茶相比,毛瓣金花茶对光强的适应范围狭窄,光合能力和CO2利用能力低下,这可能是其分布狭窄的重要生理原因。     

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。     

不同光强下焕镛木和观光木的光合参数变化

 生长在全日光强下的焕镛木(Woonyoungia septentrionalis)和观光木(Tsoongiodendron lotungensis)幼树叶片的最大光合速率、表观量子产率和光能转换效率均较生长在40%和20%日光强的高。当生长光强从全日光强降低至40%日光强时,焕镛木的表观量子产率和光能转换效率分别降低13.1%和6.3%,而观光木则相应分别降低23.8%和33.4%。生长光强降低至40%日光强时,焕镛木的Rubisco最大羧化速率(Vcmax)未见变化;而最大电子传递速率（Jmax）则降低14.1%,表明Jmax对光强降低的响应较Vcmax敏感。当生长光强从全日光强降低到40%和20%日光强时,观光木的Vcmax分别降低7.7%和31.7%,而Jmax则分别降低9.7%和42%。光强从全日光强降低至40%日光强,焕镛木叶氮在Rubisco和捕光叶绿素蛋白复合体中的分配系数没有明显改变,而叶氮在生物力能学组分中的分配系数降低则较为明显（20.4%）,表明生长光强降低对叶氮在光合电子传递链组分分配的影响较在Rubisco的大。结果表明,焕镛木表现阳生树种特性,在迁地保育中宜选择向阳小生境种植,而观光木较耐荫,可种植在较遮荫的环境。     

间作和净作条件下喜阴植物谢君魔芋的光合作用及光合诱导特征研究

为了解种植模式对谢君魔芋(Amorphophallus xiei)光合作用的影响,研究了间作和净作模式下谢君魔芋的光合作用和光合诱导特征。结果表明,间作模式下的谢君魔芋净光合速率(Pn)比净作模式的高18.97%,最大气孔导度(gs-max)比净作模式的小22.4%,且间作模式下谢君魔芋有较高的表观量子产额(AQY)、光饱和点(LSP)、羧化效率(CE)、叶绿素含量以及较小的暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)、CO_2补偿点(Г*)。高光照诱导后,间作模式下的光合诱导状态(IS)大于净作模式,且在间作模式下光合诱导过程中达到最大光合速率(Pmax)和最大气孔导度(gs-max)的30%、50%所需时间较短;同时,光合诱导过程中达到Pmax和gs-max的30%、50%和90%的时间(t30%P、t50%P、t90%P和t30%gs、t50%gs、t90%gs)与gs-initial呈负相关关系。因此,玉米-魔芋间作下,谢君魔芋通过增大AQY和LSP、减小Rd和LCP等来提高光的利用能力及维持碳平衡;同时通过快速的光合诱导,提高对光斑的利用能力从而增加碳获得。     

濒危植物长叶榧的光合生理生态特性

利用Li-6400 XT便携式光合作用仪对林窗、林缘、林下3种生境中的长叶榧(Torreya ackii)在春、夏、秋、冬4个季节里的光合生理生态指标进行测定,探讨3种生境中长叶榧光合能力的季节变化及其对不同光环境的响应,分析其濒危机制,为长叶榧的迁地保护和种群的繁衍复壮提供理论依据。结果显示:(1)林窗、林缘的长叶榧净光合速率(Pn)日变化在夏季呈"双峰"曲线,其它3个季节均呈"单峰"曲线;林下的Pn日变化在4个季节均呈"单峰"曲线。(2)3种生境中最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)均为夏季最高,使得夏季有较强的光合作用能力,但夏季林窗、林缘的长叶榧出现光合"午休"现象,光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)也较高,使得夏季林窗生境的长叶榧日均Pn明显低于于秋季,林缘的日均Pn与秋季差异不显著。(3)4个季节的日均Pn、Pnmax、LSP、Vcmax、Jma、TPU均为林窗最高,林窗与林下差异显著,表明长叶榧具有阳性植物的特点,适宜生长在光照较强的林窗生境。(4)在生长旺盛的夏、秋季,长叶榧的LSP比伴生物种低,LCP比伴生物种高,对光适应的生态幅度较窄;与伴生物种相比,长叶榧的Pn较低,光合能力较弱,在激烈的种间竞争中处于不利地位,可能成为其濒危的一个重要原因。     

千岛湖次生林优势种植物光合生理生态特性

对千岛湖次生林优势种马尾松(Pinus massoniana)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)、石栎(Lithocarpus glaber)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)在不同季节的光合作用日变化、光响应、CO2响应以及相对叶绿素含量进行了分析,以期了解群落演替的内在机制。结果表明:(1)马尾松的净光合速率(Pn)日变化在4个季节均呈"单峰"曲线;苦槠在8月呈"双峰"曲线,其他3个月份均呈"单峰"曲线;石栎和青冈在5月、8月和11月的Pn日变化均为"双峰"曲线,有明显的光合"午休"现象,2月为"单峰"曲线。(2)马尾松和苦槠的Pn日积累值为8月最高,石栎和青冈为11月最高,且均与其他3个月均差异显著。4种优势种在4个季节的Pn日积累值的平均值大小为马尾松苦槠青冈石栎,差异显著。(3)4个季节中,光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、最大净光合速率(Amax)、暗呼吸速率(Rd)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)均以马尾松最高,表观量子效率(AQY)为马尾松最低。青冈在4个季节中具有最低的LSP、Rd和最高的AQY。苦槠和石栎的光合特性介于马尾松和青冈之间。(4)相对叶绿素含量以青冈最高,马尾松最低。总之,马尾松属强阳性树种,苦槠为阳性树种,石栎具有一定的耐荫性,青冈的耐荫性较强。     

三种高山杜鹃的光合生理生态研究

对大白花杜鹃（Rhododendron decorum）、云南杜鹃（R.yunnanense）和红棕杜鹃（R.rubiginosum）进行了气体交换、叶片性状等研究,以期了解三种杜鹃的光合生理特性及其对环境的适应。结果表明,三种杜鹃的光饱和光合速率（Pmax）与RuBP饱和最大羧化速率（Vc max）、光饱和最大电子传递速率（Jmax）和气孔导度（gs）呈极显著正相关（P≤0.01）,但仅Vc max存在显著的种间差异,说明三种杜鹃的光合能力主要受Vc max影响。叶氮含量、叶片氮在电子传递和在Rubisco中的分配均显著影响Vc max和Jmax。大白花杜鹃的LSP最低,LCP较高,对强光和弱光利用能力都不强,光适应范围较窄。云南杜鹃LCP最低,LSP和Pmax相对较高,对弱光或较强的光照均能利用,光照适应范围相对最广,光合适应能力最强;红棕杜鹃LSP和LCP均为最高,对强光环境的适应性最强。     

羊草(Leymus chinensis)叶片光合参数对干旱与复水的响应机理与模拟

利用典型草原优势植物羊草（Leymus chinensis）对不同水分胁迫与复水响应的植物光合生理生态模拟实验与野外观测资料,分析研究了羊草叶片光合参数Kcmax（Rubisco的最大羧化速率）、Jmax（最大光合电子传递速率）和TPU（磷酸丙糖利用率）对干旱与复水的响应机理。结果表明,无论是模拟实验还是野外观测均显示羊草叶片的光合参数随着土壤水分的增加呈抛物线曲线变化,但各光合参数最大值对土壤水分的响应不同。温室模拟下的羊草光合参数Vcmax,Jmax和TPU在土壤含水量分别在15．56％,15．89％和16．23％时达到最大,而野外观测羊草的光合参数Vcmax,Jmax和TPU在土壤含水量分别为16．89％,17％和16．79％时达到最大。复水后羊草植株叶片光合参数的变化取决于前期干旱的影响,土壤含水量18％～19％和15％～16％处理的羊草复水后光合参数能够恢复正常,前者甚至超过正常水平,说明适宜的水分胁迫在复水后能够提高羊草叶片的光合能力,促进光合作用;土壤含水量10％～12％和7％～9％处理下的羊草复水后光合参数则不能恢复到正常水平。土壤含水量15％～16％可能是羊草光合能力在水分胁迫后能否恢复的阈值。     

玉米/花生间作行比和施磷对玉米光合特性的影响

试验于2014—2015年设玉米/花生间作2∶2(R₁)、2∶4(R₂)和2∶8(R₃)三种间作模式,研究了间作行比和施磷对玉米冠层光照日变化、功能叶的SPAD值、光合-光强响应曲线和光合-CO₂响应曲线的影响,以探究间作玉米适应强光的光合机理.结果表明: 间作玉米冠层日均光照表现为R₃>R₂>R₁;大口期至灌浆期,间作玉米穗位叶的SPAD值、表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、光饱和时的最大净光合速率(LSP_n)、羧化效率(CE)、最大电子传递速率(J_max)、磷酸丙糖利用率(TPU)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)和净光合速率(P_n)均表现为R₃>R₂>R₁,胞间CO₂浓度(C_i) 则为R₁>R₂>R₃;蜡熟期R₃间作玉米的AQY、LSP_n、g_s、CE、J_max和TPU均低于R₂间作玉米;施磷能提高AQY、LSP_n、CE、V_{c max}、J_max和TPU等光合参数.这说明间作玉米g_s、AQY、CE、V_{c max}、J_max和TPU随着光强增加逐渐提高是其增强利用强光能力的关键,但超过一定光强易早衰,施磷肥有助于增强玉米对强光的利用和延缓叶片衰老.     

Effect of fruit load and girdling on leaf photosynthesis in Mangifera indica L

Leaf nitrogen concentration (Nm), mass-to-area ratio, amount of nitrogen per unit leaf area (Na), non-structural carbohydrate concentration (TNCa), maximal rate of carboxylation (Vcmax), light-saturated rate of photosynthetic electron transport (Jmax), dark respiration (Rd), net photosynthetic assimilation (Anet), quantum yield of photosystem II (PhiPSII), and intercellular CO2 concentration (Ci) were measured in Mangifera indica L. leaves on three types of fruit-bearing branches (non-girdled, NG; girdled with high (HFL) and low (LFL) fruit load), experiencing similar light exposure. TNCa, Vcmax/Na, Jmax/Na, Rd/Na, Ci, and the initial quantum yield of photosynthetic electron transport (alpha) were similar in both HFL and NG treatments, but Nm, Na, and photosynthetic capacity parameters (Vcmax and Jmax) were lower in the HFL than in the NG treatment. The strong depressing effect of girdling on leaf nitrogen concentration cannot therefore be attributed to a change in TNCa. By contrast, Na and TNCa were lower and higher, respectively, in the LFL than in the HFL treatment, suggesting that carbohydrate content may become the driving force behind photosynthetic acclimation to changing source-sink relationships, like the ones resulting from the presence of developing fruits. Vcmax/Na and Jmax/Na were lower in the LFL than in the HFL treatment, while Rd/Na, Ci, and alpha were not affected by fruit load. It is concluded that girdling and high fruit load affect photosynthesis permanently by decreasing and increasing, respectively, leaf nitrogen concentration. Fruit load, moreover, may have an additional effect on photosynthetic capacity by affecting the relationship between Vcmax and Jmax, and Na.     

不同苜蓿(Medicago sativa L.)品种光合速率对光和CO2浓度的响应特征

以6个紫花苜蓿（Medicago sativa L.）品种为对象,用Licor-6400型便携式光合作用测定系统测定了紫花苜蓿光合作用对光、CO2的响应曲线,阐述了光合作用对光和CO2浓度的响应特征。结果表明,各品种光合速率随光强或CO2浓度的提高而增大均可用指数方程来模拟,并得出一些光合响应特征参数：表观量子效率、羧化效率、光补偿点、近光饱和点、暗呼吸速率、光呼吸速率、CO2补偿点、CO2饱和点等,品种间差异显著;巨人201＋Z、路宝具较高的近光饱和点、表观量子效率及羧化效率,较低的CO2补偿点,是具有较高的光能生产潜力的苜蓿品种;秋眠级数与表观量子效率、羧化效率、光补偿点、近光饱和点、暗呼吸速率、光呼吸速率均成不同程度的负相关,与CO2补偿点、CO2饱和点成微弱正相关,均未达到显著水平。     

毛竹光合作用对环境因子的季节响应

采用Li-6400测定毛竹光合作用对光照强度、CO2浓度、温度和湿度等环境因子响应的季节变化,结果表明:毛竹最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、光合量子效率的年均值分别为7.30、19.15、1075mmol.m-2.s-1,0.032;最大净光合速率夏季>秋季>冬季>春季;春季的光补偿点最高,夏季次之,而秋季和冬季均较小;光饱和点与光合量子效率的季节变化均为秋季>夏季>冬季>春季。毛竹CO2补偿点、CO2饱和点、羧化效率的年均值分别为73.52、1500μmol.mol-1,0.033。CO2补偿点春季>冬季>秋季>夏季;CO2饱和点春季>秋季>夏季>冬季;羧化效率夏季>秋季>冬季>春季。毛竹光合最适温度均在20～30℃,光合最适温度在春、秋季与实验前3天最高气温的平均值十分接近,而夏、冬季与测定前10天的最高气温平均值较为接近,光合最适温度在春、秋两季相当,夏季稍高,冬季最低。光合最适湿度为40%～65%,季节变化趋势:秋季>夏季>冬季>春季。总体而言,毛竹光合作用对环境因子的季节响应与环境因子的季节变化、叶片的生理活性密切相关。     

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。     

四种重楼属植物光合作用特征

Species of Paris (Trilliaceae) have often been used as medicinal plants. Because of excessive exploitation,in this regard the wild resource of Paris is almost exhausted. Some species of Paris were transplanted for use in photosynthesis research and for conservation purposes. In the present study, light and CO2 photosynthetic response curves were investigated in four Paris taxa: P.polyphylla var. yunnanensis and var. alba, P.mairei, and P.marmorata. Our results showed that P.marmorata had the highest maximum photosynthetic rate (Pmax; 8.6μmol·m-2·s-1), light saturation point (LSP; 827μmol·m-2·s-1), maximum electron transport rate (Jmax; 39.9mol·m-2·s-1), a relatively high maximum carboxylation rate (Vcmax; 28.9μmol·m-2·s-1) and carbon dioxide saturation point (Cisat; 726μmol·mol-1), but a lower light compensation point (LCP; 6.23μmol·m-2·s-1) and the lowest carbon dioxide compensation point (Г*; 20.7μmol·mol-1). This suggests that P.marmorata is well adapted to light and CO2; however it has a low ability to acclimate to environmental stress as indicated by low water use efficiency (WUE) in high light conditions. P.polyphylla var. yunnanensis had the highest light compensation point (LCP; 10.1μmol·m-2·s-1), carbon dioxide compensation point (Г*; 35.3μmol·mol-1), carbon dioxide saturation point (Cisat; 727μmol·mol-1), relatively high maximum photosynthetic rate (Pmax; 7.5μmol·m-2·s-1) and light saturation point (LSP; 728μmol·m-2·s-1), maximum light saturated electron transfer rate (Jmax; 37.7μmol·m-2·s-1), suggesting that it is suitable for conditions of higher light and CO2 concentration. This taxon can adapt to adverse conditions, as suggested by high WUE under increased CO2 concentration. In contrast, P.polyphylla var. alba exhibited a relatively lower apparent quantum yield (AQY; 0.037μmol·mol-1) and poorer growth performance than the other taxa. We suggest from our results that different light and water conditions are suitable for the growth of the different taxa. Photosynthesis assimilation efficiency and production can be increased by raising humidity for P.polyphylla var. yunnanensis and P.marmorata. To protect plants of P.polyphylla var. alba from strong sunshine, they should be shaded from March to mid June.     

厚壁毛竹光合作用对CO_2浓度倍增的短期响应

采用Li-6400P光合测定仪对比测定了大气CO2浓度和短期CO2浓度倍增下不同季节厚壁毛竹的光合特性,结果表明:CO2浓度加倍促使最大净光合速率、净光合速率、水分利用率、光合量子效率和光饱和点升高,年平均增幅分别为62.79%、48.74%、94.41%、8.70%和16.67%;CO2浓度加倍促使蒸腾速率、暗呼吸速率和光补偿点下降,年平均降幅分别为17.60%、37.25%和40.50%。不同季节厚壁毛竹光合生理特性参数在CO2浓度加倍后的增加幅度或降低幅度与叶片生理活性和气候变化密切相关。CO2浓度的倍增并未明显改变厚壁毛竹光合特性的季节变化规律,除光补偿点外,其它光合参数的季节大小顺序仍与大气CO2浓度下的相同。厚壁毛竹光合作用对短期CO2浓度升高的响应特征与C3植物光合作用对短期CO2浓度升高响应的普遍规律相符。