红花酢浆草光合模型适用性研究

以红花酢浆草(Oxalis corymbosa)为材料, 运用6 种光合模型拟合其光响应曲线和CO₂ 响应曲线并探讨了最佳适用模型, 为其生理生态研究和栽培提供基础理论依据。结果表明: (1)光响应曲线中, 直角双曲线改进模型的合理性和精确度最优, 拟合效果最佳, 由其计算出红花酢浆草叶片的光补偿点(LCP)为24.934 μmol·m^–2·s^–1, 饱和光强(LSP)为1445.083μmol·m^–2·s^–1; (2)CO₂ 响应曲线中, 指数改进模型精确度高, 拟合效果最好, 能准确地描述出红花酢浆草的CO₂ 响应曲线。指数改进模型计算出的CO₂ 补偿点(Г)为68.751 μmol·mol^–1, 饱和CO₂ 浓度(Csp)为1253.773 μmol·mol^–1; (3)红花酢浆草对环境的适应能力强, 光合作用潜力很大, 但红花酢浆草属于耐阴植物, 不耐高温, 在进行人工栽培时应注意对其遮阴。     

金桔秋季光合特性初步研究

采用Li-6400型便携式光合测定系统对多年生金桔的光合特性进行研究。结果表明,金桔净光合速率日变化呈双峰曲线,存在光合"午休"现象,最高峰出现在11:00左右,次峰出现在14:00,日最大净光合速率为3.4467 μmol/m²·s。净光合速率与蒸腾速率、气孔导度之间呈正相关,与胞间CO₂浓度呈负相关;在400 μmol/mol CO₂浓度下,光补偿点为67 μmol/m²·s,光饱和点为672 μmol/m²·s。金桔的光合特性表现为典型的阳性耐荫植物,对光照的适应性较强。     

珙桐一年生苗光合特性的研究

采用美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合作用测定仪的开放系统对一年生珙桐的光合生理特性进行了研究.结果表明:①在夏季晴朗的天气中,一年生珙桐苗期的光合速率日变化为双峰曲线,有明显的"午休"现象,光合"午休"是由于气孔因素造成.②一年生珙桐苗期光补偿点和光饱和点分别为57.27μmol·m^-2·s^-1和625.07μmol·m^-2·s^-1,说明珙桐是阳生植物但对光的适应范围窄.③一年生珙桐苗期叶片光能利用率较低,约为0.0705 mmolCO₂/mol photons.④逐步回归分析表明:光合有效辐射、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度对一年生珙桐苗期叶片光合速率影响较大.     

不同CO2浓度下大豆叶片的光合生理生态特性

CO₂是光合作用的原料和底物,影响着光合作用的进程和光合产物的数量.利用Li-6400-40B同时测量大豆叶片在不同CO₂浓度(300、400、500和600 μmol·mol^-1)下的光合电子传递速率和光合作用对光的响应曲线,并用构建的光合作用对光响应机理模型拟合这些光响应曲线,获得大豆叶片一系列的光合参数、生理生态参数和捕光色素分子的物理参数.结果表明: 电子利用效率、最大电子传递速率和最大净光合速率随CO₂浓度的升高而增加;光补偿点和暗呼吸速率随CO₂浓度的升高而下降;光能利用效率和内禀(瞬时)水分利用效率随CO₂浓度的升高而增加,不同CO₂浓度下的最大光能利用效率和最大内禀(瞬时)水分利用效率之间存在显著差异,但不同CO₂浓度下的最大羧化效率的差异不显著.CO₂浓度的大小对光合作用中原初光反应存在一定程度的影响,即高CO₂浓度有利于减小捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命,以提高光能传递的速度及增加大豆光合电子流的利用效率.     

枫香叶片衰老过程中光合能力的变化

利用Li-6400XT便携式光合作用测定系统,于2014年10—12月测定枫香叶片衰老过程中光合作用光响应曲线,采用叶氏模型和非直角双曲线模型进行模拟,分析枫香叶片衰老过程中光合能力的变化.结果表明: 随着枫香叶片逐渐变黄变红,其净光合速率的光响应能力逐渐降低,实测的最大净光合速率从叶片开始泛黄时的2.88 μmol CO₂·m^-2·s^-1下降到叶片衰老后期(12月8日)的0.95 μmol CO₂·m^-2·s^-1.2种光响应模型均较好地模拟了观测的光响应数据,其中叶氏模型表现更优.模拟得到的最大净光合速率、表观量子效率、光补偿点的量子效率、暗呼吸速率等参数均随枫香叶片衰老凋落而逐渐下降,反映出枫香叶片衰老过程中光合能力缓慢下降的过程.在树梢红叶未落期间,枫香叶片仍具有一定的净光合作用能力,这有利于增加秋冬季节的碳吸收量.     

指数改进模型在大麦光合-CO2响应曲线中的适用性

光合-CO₂响应曲线是研究植物对CO₂响应的重要工具。常用的光合-CO₂响应曲线模型, 除直角双曲线修正模型外, 均无法准确地计算出CO₂饱和点和光合能力。该文利用新的指数改进模型拟合大麦(Hordeum vulgare)光合-CO₂响应曲线, 与直角双曲线修正模型、直角双曲线模型、指数模型、非直角双曲线模型进行比较, 并随机选取部分数据进行检验, 同时得到了各个光合-CO₂响应曲线模型的主要生理参数, 对这些数据进行了比较分析, 讨论了各模型之间的优缺点和准确合理性。结果表明, 指数改进模型在5个模型中具有最好的精确度和合理性, 能准确地描述出大麦的光合-CO₂响应曲线, 计算出CO₂饱和点为484 μmol∙mol^-1, 光合能力为25.9 μmol CO₂∙m^-2∙s^-1。     

窄叶短柱茶光合特性研究

用LI-6400型便携式光合作用测定系统对窄叶短柱茶Camellia fluviatilis的光合特性进行研究。结果表明：窄叶短柱茶净光合速率日变化呈单峰型曲线,峰值出现在13:00左右,为18.65 μmol·m^-2·s^-1;通过光响应曲线拟合得知,其光补偿点为12 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点为500 μmol·m^-2·s^-1。相关性分析表明,窄叶短柱茶净光合速率与光强、大气温度具有极显著正相关性（P≤0.01）,相关系数分别为0.715和0.939;与胞间CO₂浓度存在极显著负相关（P≤0.01）, 相关系数为-0.752;与大气CO₂浓度存在显著负相关性（P≤0.05),相关系数为-0.605。     

黑毛石斛和长距石斛的光合特性

以黑毛组的黑毛石斛(Dendrobium williamsonii)和长距石斛(D. longicornu)为材料, 对其光合生理特性进行了系统研究。2种石斛叶片的解剖结构为异面叶, 气孔仅分布在下表面, 具气孔盖, 叶脉维管束鞘不含叶绿体, 无花环型结构。2种石斛的光强、CO₂浓度和温度的响应研究表明, 它们的光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)分别为5–10 μmol·m⁻²·s⁻¹和800–900μmol·m⁻²·s⁻¹,表观量子效率为0.02; CO₂补偿点和CO₂饱和点分别为80–90 μmol·mol⁻¹和800 μmol·mol⁻¹, 羧化效率在0.015–0.021之间; 光合作用的最适温度为28–30°C。光合特性的研究表明, 2种石斛的净光合速率(P_n)日变化均呈双峰型曲线, 首峰出现在12:00, 最大光合速率为5 μmolCO2·m⁻²·s⁻¹, 次峰出现在15:00, 夜间不吸收CO₂。2种石斛叶片的叶绿素a/叶绿素b比值在2.51–2.66之间。酶活性的测定结果表明, 2种石斛的PEPCase活性极低, 但RuBPCase和GO酶活性较高。以上的研究结果均表明, 黑毛石斛和长距石斛光合作用碳同化途径属C3植物类型, 具有半阴生植物的特点。     

不同CO2浓度下大豆叶片的光合生理生态特性

CO₂是光合作用的原料和底物,影响着光合作用的进程和光合产物的数量.利用Li-6400-40B同时测量大豆叶片在不同CO₂浓度(300、400、500和600 μmol·mol^-1)下的光合电子传递速率和光合作用对光的响应曲线,并用构建的光合作用对光响应机理模型拟合这些光响应曲线,获得大豆叶片一系列的光合参数、生理生态参数和捕光色素分子的物理参数.结果表明: 电子利用效率、最大电子传递速率和最大净光合速率随CO₂浓度的升高而增加;光补偿点和暗呼吸速率随CO₂浓度的升高而下降;光能利用效率和内禀(瞬时)水分利用效率随CO₂浓度的升高而增加,不同CO₂浓度下的最大光能利用效率和最大内禀(瞬时)水分利用效率之间存在显著差异,但不同CO₂浓度下的最大羧化效率的差异不显著.CO₂浓度的大小对光合作用中原初光反应存在一定程度的影响,即高CO₂浓度有利于减小捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命,以提高光能传递的速度及增加大豆光合电子流的利用效率.     

热研8号坚尼草的光合特性研究

2006年9月上旬,在晴天用LI-6400便携式光合仪测定热研8号坚尼草的光合特性。结果显示,热研8号坚尼草的光合日变化呈"单峰型",无"午休"现象,13:00时出现峰值(Pn为26.9 μmol/m²·s),变化趋势与蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)等因子相同;叶片光饱和点(LSP)约为1 700 μmol/m²·s,光补偿点(LCP)约为46 μmol/m²·s,表观量子效率(AQY)为0.0535,CO₂饱和点(CSP)为600 μmol/mol,CO₂补偿点(CCP)为3.49 μmol/mol,羧化效率(CE)为0.1168。表明热研8号坚尼草是一种耐荫的C₄型阳性植物。     

非洲菊光合特性研究

对温室栽培条件下非洲菊(Gerbera hybrida var. diablo)开花前、开花期、开花后三个生育期的光合特性进行初步探讨。结果表明,开花前CO₂浓度为600μmol/mol时,净光合速率(Pn)为8.23 CO₂μmol/m²·s,比在大气CO₂浓度下高27.1%;开花期非洲菊的表观量子效率较小,比开花前、开花后分别低40.0%和37.2%,CO₂补偿点为59μmol/mol,比开花前、开花后分别低45.8%和55.9%,三个生育期的CO₂饱和点差别不明显,开花后的羧化效率(CE)较低;开花后叶片叶绿素含量下降,但三个生育期的净光合速率相近(6.0CO₂μmol/m²·s左右)。非洲菊的光合日变化在晴天呈不太明显的"双峰型",最大净光合速率出现在11:00左右,为7.77 CO₂μmol/m²·s,次峰值出现在1500左右,小于首峰值。     

不同季节西双版纳热带雨林细罗伞幼树光合特性的变化

利用Li-6400光合作用测定仪,西双版纳热带季节雨林林下细罗伞幼树(Ardisia tenera)在雾凉季(1月)、干热季(4月)和雨季(7月)的光合光响应特征及光合速率日变化被测定.结果显示:人工光源下,细罗伞幼树Pn_max、c、a均以雨季中最大,分别为2.782μmol/(m²·s)、1.233μmol/(m²·s)和0.007,各季节中LSP、LCP均偏低;林下自然光照环境中,3个季节细罗伞幼树Pn均出现双峰型特征,雾凉季、干热季和雨季的最大峰值分别为1.288μmol/(m²·s)、1.919μmol/(m²·s)、2.5μmol/(m²·s),雨季中一天中的Pn和Gs最大,雾凉季的Tr最小,但WUE却最高.林下细罗伞幼树光合特性随季节而发生显著变化,且表现出耐荫的特性,总体上细罗伞幼树对CO₂的净吸收通量较低.     

植物光合CO2响应模型对光下(暗)呼吸速率拟合的探讨

运用LI-6400便携式光合作用系统测定了不同光强(2000、1500、1000和500 μmol·m^-2·s^-1)和两种O₂浓度(21%和2%的O₂)下冬小麦(Triticum aestivum)灌浆期旗叶的CO₂响应曲线, 比较了现有CO₂响应模型(生化模型、直角双曲线模型和直角双曲线修正模型)拟合给出光下(暗)呼吸与测量值之间的差异。结果显示, 直角双曲线修正模型所给出的光下呼吸速率拟合值与测量值最为接近。植物光合作用对大气CO₂响应(A/C_a)的拟合结果优于光合作用对胞间CO₂浓度(A/C_i)的拟合。然而, 所有模型基于A/C_a拟合的光下(暗)呼吸在整体上与测量值存在显著差异(p < 0.05), 推测与现有模型没有考虑CO₂浓度对光呼吸和光下暗呼吸速率的影响有关。对小麦的试验结果表明, CO₂浓度对光呼吸和光下暗呼吸均有显著影响: 随着CO₂浓度的增加(0-1400 μmol·mol^-1), 不同光强下的表观光呼吸变化范围分别为5.035-11.670、4.222-11.650、4.330-10.999和3.263-9.094 μmol CO_2·m^-2·s^-1; 光下暗呼吸的变化范围分别为0.491-2.987、0.457-2.955、0.545-3.139和0.448-3.139 μmol CO₂·m^-2·s^-1。回归分析发现, 表观光呼吸和光下暗呼吸与CO₂浓度之间均存在较好的相关性。然而, 将该回归关系整合到现有模型中, 是否会优化模型, 从而提高模型对相关光合参数估算的准确性尚有待于进一步研究。     

贝壳堤岛旱柳光合效率的土壤水分临界效应及其阈值分级

为阐明黄河三角洲贝壳堤岛旱柳(Salix matsudana)叶片光合效率对土壤水分的适应机制, 明确其水分阈值效应, 以二年生旱柳为材料, 采用人工给水与自然耗水相结合获取系列水分梯度的方法, 测定分析贝壳砂生境下旱柳叶片光合效率参数对土壤水分的响应特征及其生产力分级。结果表明: 旱柳叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)及光合光响应参数具有明显的水分临界效应。(1) P_n、T_r、WUE和潜在水分利用效率均随土壤水分的降低先升高后下降, 但各指标水分临界值表现不同步, 其中P_n水分气孔限制转折点和水分补偿点分别出现在相对含水量(W_r)为42.9%和14.4%时; P_n和T_r的水分饱和点为73.1%和68.9%, WUE水分高效点为80.1%; (2)水分胁迫下旱柳叶片具有明显的光抑制现象, 可通过减弱对光的利用来适应水分逆境。随土壤水分的增加, 表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)和最大净光合速率(P_nmax)表现为先升高后降低, 但光补偿点(LCP)相反。P_n、AQY、LSP、P_nmax和暗呼吸速率(R_d)均表现为渍水胁迫明显高于干旱胁迫。W_r为69.1%时, LCP达到较低值(18.6 µmol∙m ^-2∙s^-1), AQY最高(0.05), 利用弱光能力较强。W_r为80.9%时, LSP达到最高(1775 µmol∙m ^-2∙s^-1), 光照生态幅最宽, 光能利用效率最高, 水分对光强的补偿效应显著; (3)采用临界值分类法确定出贝壳砂生境下旱柳光合效率的5级水分阈值, 73.1%_r<80.1%范围内为高产高效水, 此时旱柳具有较高的光合能力和高效生理用水特性。贝壳砂生境内旱柳表现出一定的耐水湿而不耐干旱的适应特性, 在干旱缺水的贝壳堤岛滩脊地带栽植时需充分考虑其水分环境。     

北京引进树种火炬树和水曲柳的光合特征

应用LI-6400便携式红外气体分析仪,研究了北京市两种引进乔木生长旺季的光合作用的日变化规律和光响应曲线.结果表明:①水曲柳和火炬树的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)的日变化均为"双峰"曲线,而水分利用效率(WUE)的日变化为"单峰"曲线,但三者峰值出现的时刻和大小有所不同.②火炬树的光合速率(Pn)和水分利用效率(WUE)均高于水曲柳,但蒸腾速率(Tr)要低于水曲柳.③从光响应曲线来看,两种引进乔木均为阳生植物,其中火炬树对光的适应性范围较广,而水曲柳的耐阴性较强.④逐步回归分析表明:影响光合速率的主要因子是光合有效辐射、气孔导度、胞间CO₂浓度.⑤与原产地进行对比可知:火炬树光合能力有所增加,水曲柳变化不大.研究认为,在北京,火炬树与水曲柳相比具有较强的竞争优势.研究结果可为首都园林绿化树种选择提供科学依据.