陕北黄土高原辽东栎林分布区北部边界形成的光合作用机制

为阐明辽东栎林分布区边界形成的原因,沿秦岭到陕北黄土高原的水热梯度,选取秦岭北坡(鸡窝子)和陕北黄土高原森林区南部(陈家山)、中部(槐树庄)及北部(下寺湾)4个辽东栎林样地,测定了辽东栎叶片的气体交换与叶绿素荧光参数、气孔密度和气孔大小.结果表明: 随着水热梯度由南到北呈现出由凉湿到偏温干的变化,辽东栎叶片最大净光合速率(P_{n max})和光饱和点(L_sp)分别由13.34 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1489.9 μmol·m^-2·s^-1显著减少到6.99 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1055.6 μmol·m^-2·s^-1,暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(L_cp)分别由0.313 μmol CO₂·m^-2·s^-1、7.49 μmol·m^-2·s^-1显著增加到1.080 μmol CO₂·m^-2·s^-1、31.96 μmol·m^-2·s^-1;初始荧光(F_o)与非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势,而PSⅡ实际光化学量子产量(Φ_PSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q_P)等均显著降低.辽东栎的光合能力沿此梯度逐渐减弱,除黄土高原的陈家山外,其他3个样地辽东栎叶片的气孔密度和气孔大小无显著差异.陕北森林区北部辽东栎叶片的光化学活性和电子传递速率等降低,导致光合速率下降可能是其分布区边界形成的重要影响因素之一.     

不同光环境下栓皮栎和刺槐叶片光合光响应模拟

植物的光合作用在一定程度上能够体现其对生境的响应情况.采用Li-6400XT光合测定系统,测定了黄河小浪底森林生态系统定位研究站栓皮栎和刺槐人工林林内、林缘叶片气体交换的光响应曲线,利用叶子飘模型对光合作用-光响应进行了拟合,分析了林内和林缘光合参数的差异,将气孔导度机理模型与光合作用-光响应修正模型进行耦合,研究了气孔导度(g_s)的光响应特征.结果表明: 7-8月,当光强小于200 μmol·m^-2·s^-1时,林内栓皮栎叶片净光合速率(P_n)高于林缘叶片,初始量子效率(α)高于林缘叶片12.4%,林内栓皮栎叶片对弱光的捕获和利用能力明显高于林缘叶片;当光强大于200 μmol·m^-2·s^-1时,林缘栓皮栎叶片光合能力P_n高于林内.低光强下(0~200 μmol·m^-2·s^-1),林内刺槐叶片P_n高于林缘;当光强大于200 μmol·m^-2·s^-1时,林内刺槐叶片P_n低于林缘,且暗呼吸速率(R_d)和光补偿点(I_c)分别低于林缘50.0%和42.8%,以此来减少碳损耗,适应较低的光合速率.林内和林缘刺槐g_s随光强的变化差异显著.栓皮栎和刺槐叶片对不同光环境具有较强的适应能力.栓皮栎叶片的最大净光合速率(P_{n max})和α主要受气孔导度控制,R_d和I_c主要受气温影响.刺槐叶片的P_{n max}和α均与气温呈显著正相关,I_c、光饱和点(I_s)与叶片饱和水汽压差呈显著正相关.     

海南岛热带山地雨林演替后期幼树的叶片特征

植物的生理生态特征决定了植物在生态系统中的分布模式和物种的丰度。本文在开展样地调查的基础上,应用Li-6400光合测定系统研究了海南岛热带山地雨林原始林3个层次的6个优势种与9个伴生种幼树的光合作用参数,并测定了相应叶片的比叶面积（SLA）和氮、磷含量。15个种的SLA为38.2~143.7 cm²·g^-1、单位面积最大光合速率（A_-area）为2.77~7.61 μmol·m^-2·s^-1、单位干重最大光合速率（A_-mass）为21.2~83.4 μmol·kg^-1·s^-1,单位面积暗呼吸速率（R_d-area）为0.02~1.15 μmol·m^-2·s^-1、单位干重暗呼吸速率（R_d-mass）为0.19~12.61 μmol·kg^-1·s^-1,光补偿点（LCP）为2.5~32.2 μmol·m^-2·s^-1,表观量子效率（Ф）为0.006 6~0.042 8 μmol·μmol^-1 photon,叶片氮（LN）含量为7.98~23.63 mg·g^-1,叶片磷（LP）含量为3.98~13.40 mg·g^-1。中上层种的幼树具有较高的比叶面积、单位干重最大光合速率和表观量子效率;上层种的暗呼吸速率最低;幼树叶片的氮、磷含量随物种成树所在层次升高而减少,次序为下层种>中层种>上层种,但差异均不显著（P>0.05）。优势种和伴生种的光响应参数与SLA存在相关关系。伴生种的LN与SLA正相关（P<0.01）,LP与SLA负相关（P<0.05）;优势种的LN、LP与SLA不相关（P>0.05）。     

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。     

光强和氮源及其浓度对缺刻缘绿藻生长、油脂和花生四烯酸积累的影响

对缺刻缘绿藻（Parietochloris incisa（Reisigl） S.Watanabe）在不同光强和氮源及其浓度条件下的生长状况及油脂和花生四烯酸（AA）的积累规律进行了研究。结果显示,缺刻缘绿藻在3种氮源条件下均能较好地生长。在高氮浓度条件下,增大光强能显著提高缺刻缘绿藻的生物量并促进油脂和AA的积累。缺刻缘绿藻在300 μmol·m^-2·s^-1光强、8.8 mmol·L^-1NaNO₃条件下生物量达到最大（4.17 g·L^-1）。油脂含量在100 μmol·m^-2·s^-1光强、1.0 mmol·L^-1氮浓度下达到最高,分别为41.17%（NaNO₃）、42.04%（NH₄HCO₃）和39.96%（CO（NH₂）₂）。AA绝对含量在300 μmol·m^-2·s^-1光强、2.9 mmol·L^-1 NaNO₃条件下达到最高,占细胞干重的16.44%。油脂和AA产率,在300 μmol·m^-2·s^-1光强、以NaNO₃为氮源的条件下达到最大,分别为134.6 mg·L^-1·d^-1（1.0 mmol·L^-1）和35.85 mg·L^-1·d^-1（2.9 mmol·L^-1）。综合考虑成本等因素,选择NH₄HCO₃（5.9 mmol·L^-1）和CO（NH₂）₂（2.9 mmol·L^-1）为氮源、在300 μmol·m^-2·s^-1高光强下培养缺刻缘绿藻进行AA的生产为最优方案。     

光照条件对‘寒富’苹果叶片结构和光合特性的影响

以‘寒富’苹果为试材,利用光学显微镜技术和气体交换等方法,研究了光照条件对盆栽和田间条件下‘寒富’苹果叶片结构和光合特性的影响.结果表明： 同种栽培方式下,与全光照条件相比,遮阴环境下‘寒富’苹果叶片的栅栏组织、海绵组织以及叶片总厚度均降低,其中,栅栏组织分别降低34.5%(盆栽)和25.0%(大田),叶片总厚度分别降低27.1%(盆栽)和18.3%(大田);遮阴环境下大田‘寒富’苹果叶片的光补偿点(LCP)最低,为(30.8±1.3） μmol·m^-2·s^-1,全光照比遮阴环境下叶片饱和光强分别高22.7%(盆栽)和48.2%(大田);盆栽不同光照环境下叶片对强光的适应能力不同,突然转入强光下,达到最大光合速率15.4 μmol·m^-2·s^-1(盆栽全光照)和12.7 μmol·m^-2·s^-1(盆栽遮阴)的光合启动时间不同,分别为23和33 min.表明长期遮阴影响‘寒富’苹果叶片质量及光合能力.     

作物光合、蒸腾与水分高效利用的试验研究

通过田间试验,对作物光合、蒸腾、气孔行为及其影响因素进行了研究。结果表明,光合与蒸腾的非线性关系可以用抛物线方程表述,其中光合速率最高时的蒸腾速率为临界值,超出该值即为奢侈蒸腾,干旱处理的临界值较低,通过合适的调控措施,抑制奢侈蒸腾并不影响光合生产,综合分析光合速率、蒸腾速率与气孔导度的关系,气孑L导度大于0．12mol·m^-2·s^-1,实施提高气孔阻力并抑制蒸腾的措施,既节约水分又促进光合作用,增加产量．光合速率基本上随光合有效辐射的增加而提高,并有光饱和点存在,水分条件影响叶片光合作用达到饱和的早晚,干旱处理的光饱和点远远低于湿润处理,强光需要水分充足相耦合,才能充分发挥光能利用率,蒸腾与辐射的线性关系十分显著。从光合有效辐射入手,在光合有效辐射大于1000μmol·m^-2·s^-1时实施措施,既可大大降低蒸腾,又可改善光合,节水增产效果不言而喻。     

温度光照pH对雨生血球藻CG-11绿色营养细胞生长的影响

采用BBM培养基,以雨生血球藻Haematococcus pluvialis CG-11为研究材料,进行环境因子对雨生血球藻绿色营养细胞生长影响的实验。温度梯度为16℃、20℃、24℃、28℃;光照梯度为30μmoL photons m^-2·s^-1、60μmoL photons m^-2·s^-1、90μmoL photons m^-2·s^-1、120μmoL photons m^-2·s^-1。初始pH值为6.0、7.0、8.0、9.0,进行单因子试验,测定各组的藻密度及色素含量。结果显示,雨生血球藻H.pluvialis CG-11生长的最适温度范围20～24℃,光照90μmol photons m^-2·s^-1,初始pH8.0。     

中国北方针叶林生长季碳交换及其调控机制

采用开路式涡动相关法对北方针叶林连续2个生长季节(2007和2008年)的碳交换及其影响因素进行分析.结果表明：北方针叶林生态系统总生产力(GEP)、生态系统呼吸(R_e)和净生态系统碳交换(NEE)在6月下旬到8月中旬的生长旺盛期达到最大值,但各峰值出现的日期并不一致.2007和2008年北方针叶林生长季的日均GEP、日均R_e、日均NEE分别为19.45、15.15、-1.45 g CO₂·m^-2·d^-1和17.67、14.11、-1.37 g CO₂·m^-2·d^-1,2007年碳交换明显大于2008年,这可能是生长季较高的平均温度及光合有效辐射引起(2007年为12.46 ℃和697 μmol·m^-2·s^-1,2008年为11,04 ℃和639 μmol·m^-2·s^-1).北方针叶林的GEP与温度和光合有效辐射具有很好的相关性,其中与气温的相关系数接近0.55(P<0.01);R_e主要受温度调控,相关系数为0.66～0.72(P<0,01);NEE与光合有效辐射相关性最大,相关系数为0.59～0.63 (P<0.01).     

环境因子对小球藻(Chlorella sp. XQ-20044)光合作用的影响

小球藻（Chlorella sp.XQ-20044）是一株具有应用潜力的产油微藻,本文利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH值和盐度对其光合作用的影响。研究结果表明：小球藻适宜的光照强度为500~1200 μmol·m^-2·s^-1,光补偿点约30 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点在600 μmol·m^-2·s^-1附近;光合作用适宜的温度范围为30~42.5℃,最适温度为40℃;适宜的pH值范围7.0~10.0,最适pH值为8.0;适宜盐度范围0.1~0.3 mol/L,最适盐度为0.2 mol/L。从光合作用特性来看,小球藻能适应较强的光照强度、较高的温度、偏碱性和较高的盐度环境,其中可耐受较高盐度的特性,有助于预防敌害生物的污染,对于实现规模培养,特别是利用开放系统进行规模培养较为有利。     

番茄叶片光合作用对快速水分胁迫的响应

采用聚乙二醇(PEG 6000)溶液控制番茄根际水势和叶片离体的方式设置了水分胁迫处理,测算了光合诱导过程中净光合速率、暗呼吸速率和CO₂补偿点等光合参数的变化.结果表明： 在1000 μmol·m^-2·s^-1光诱导下,水分胁迫处理的番茄叶片净光合速率(P_n)达到最大值所需时间缩短为对照的1/3,气孔导度(g_s)快速增大为对照的1.5倍.水分胁迫处理的番茄叶片光饱和点(LSP)比对照降低了65%～85%,而光补偿点(LCP)比对照增加了75%～100%,缩小了番茄叶片利用光能的有效范围.水分胁迫处理的番茄叶片最大光合能力(A_max)低于对照40%以上,暗呼吸速率(R_d)增大了约45%.可见,快速水分胁迫处理使番茄叶片气孔迅速开放,光合诱导初始阶段消失.水分胁迫导致植物利用光能的效率和潜力降低是植物生产力下降的重要原因,而气孔调节是番茄适应快速水分胁迫的重要生理机制.     

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。     

不同灌水量对干旱区枸杞叶片结构、光合生理参数和产量的影响

宁夏枸杞是我国重要的药用植物资源.为确定宁夏枸杞的适宜灌溉量,在人工控水条件下,研究了不同月灌溉定额对宁夏枸杞叶片结构、光合生理以及果实产量的影响.结果表明：月灌水定额＜900 m³·hm^-2时,随着灌水量的增加,枸杞的叶面积、叶片厚度、栅栏组织厚度和叶片结构紧密度、叶片光合速率、瞬时水分利用效率、气孔限制值和枸杞果实产量显著增加,而气孔密度和胞间CO₂浓度则呈下降趋势;月灌水定额＞900 m³·hm^-2以后,叶片胞间CO₂浓度随月灌溉定额的增加呈上升趋势, 而叶面积、气孔密度和枸杞果实产量变化不显著,其他指标均呈相反的变化趋势.枸杞叶片蒸腾速率和气孔导度值以450 m³·hm^-2处理最高,分别达8.02和324 mmol·m^-2·s^-1;其他处理均低于对照.在节水条件下,900 m³·hm^-2的月灌溉定额较适合枸杞的灌溉.     

泉州湾红树林湿地土壤CO2通量周期性变化特征

福建泉州湾红树林湿地生态系统所处地属正规半日潮,为新近栽植的人工修复林带.采用Li-840便携式土壤二氧化碳分析仪测定主要红树群落土壤CO₂排放通量,研究土壤CO₂通量周期性变化特征.结果表明: 泉州湾红树林处于幼林期,其土壤CO₂通量较小;早、晚潮潮间期,秋茄和桐花树群落土壤CO₂浓度和通量随退潮时间变化趋势基本一致;泉州湾红树林湿地土壤CO₂浓度和通量分别为557.08～2211.50 μmol·mol^-1和-0.21～0.40 μmol·m^-2·s^-1,早、晚潮潮间期和晚、早潮潮间期CO₂通量平均值分别为0.26和-0.01 μmol·m^-2·s^-1;对于同一退潮时刻,早、晚潮潮间期CO₂通量大于晚、早潮潮间期.早、晚潮潮间期CO₂通量与对应的即时CO₂浓度呈“钟”型变化,CO₂通量随CO₂浓度的增加呈先增加后降低的趋势,近似高斯分布,据此可建立该系统土壤CO₂通量与CO₂即时浓度的数学模型.     

小麦温型现象研究

通过多年来用红外技术对不同品种小麦群体温度进行连续观测,结果发现,小麦具有温型现象.不同温度型的小麦在外部和内部性状上各有一些鲜明特点.冷型小麦的许多重要性状较暖型小麦为优.功能叶的功能期长10.8%,每株根数多20条,旗叶的叶绿素含量、蒸腾率和净光合率分别高出0.1389g·100g^-1·FW、0.0035mol·m^-2·s^-1和4.71μmol·m^-2·s^-1.由此可以认为,温度型和小麦的一系列重要性状密切相关.     

外源Ca2+对高温强光胁迫下小麦叶绿体D1蛋白磷酸化及光系统Ⅱ功能的影响

用10 mmol·L^-1 CaCl₂溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,然后将预处理植株进行高温强光（35 ℃,1600 μmol·m^-2·s^-1）胁迫,测定胁迫处理过程中小麦旗叶光合电子传递速率、净光合速率、叶绿素荧光参数及D₁蛋白的变化,以研究外源Ca²⁺对高温强光胁迫下小麦叶片类囊体膜D₁蛋白磷酸化和PSⅡ功能的影响.结果表明：CaCl₂溶液预处理使小麦叶片在高温强光逆境下PSⅡ反应中心发生可逆失活,有效抑制了高温强光下D₁蛋白的净降解,保持了较高的D₁蛋白磷酸化水平,暗恢复后PSⅡ反应中心活性迅速恢复,全链电子传递速率和PSⅡ电子传递速率恢复至对照水平,维持了较高的PSⅡ原初光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学猝灭系数（q_P）和净光合速率（P_n）.表明外源Ca²⁺通过调节小麦叶绿体D₁蛋白的周转,促进了PSⅡ的正常运转,减轻了高温强光胁迫对叶片光合机构的损伤.     

氯化镧对硝酸盐胁迫下黄瓜幼苗光合特性的缓解效应

采用水培方式研究了LaCl₃对140 mmol·L^-1 NO₃-硝酸盐胁迫下黄瓜幼苗光合特性的影响.结果表明: 硝酸盐胁迫显著降低了黄瓜幼苗叶绿素及类胡萝卜素含量,叶片Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase活性也随之降低;硝酸盐胁迫7 d,黄瓜幼苗叶片光合速率的降低以气孔限制为主,叶片AQY与CE下降,胁迫12 d则以非气孔限制为主.硝酸盐胁迫下,外加LaCl3可以使黄瓜叶片保持较高的Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase活性及叶绿素和类胡萝卜素含量,尤其是外加低浓度（20 μmol·L^-1）LaCl3显著增加了叶片类胡萝卜素含量;LaCl₃还具有降低气孔关闭、改善叶片气体交换功能,减缓叶片F_v/F_m、Ф_PSII、AQY、CE及q_P的降低幅度等作用,使叶片在盐胁迫下保持较高的光能利用率及CO₂同化能力.20 μmol·L^-1 LaCl₃可以有效缓解硝酸盐对黄瓜幼苗光合作用的影响,而200 μmol·L^-1LaCl₃在胁迫初期对黄瓜幼苗有缓解效果,后期则效果不明显.该结果可为设施土壤的改良提供新的途径.     

小麦温型现象研究

通过多年来用红外技术对不同品种小麦群体温度进行连续观测,结果发现,小麦具有温型现象.不同温度型的小麦在外部和内部性状上各有一些鲜明特点.冷型小麦的许多重要性状较暖型小麦为优.功能叶的功能期长10.8%,每株根数多20条,旗叶的叶绿素含量、蒸腾率和净光合率分别高出0.1389g·100g^-1·FW、0.0035mol·m^-2·s^-1和4.71μmol·m^-2·s^-1.由此可以认为,温度型和小麦的一系列重要性状密切相关.     

泉州湾红树林湿地土壤CO2通量周期性变化特征

福建泉州湾红树林湿地生态系统所处地属正规半日潮,为新近栽植的人工修复林带.采用Li-840便携式土壤二氧化碳分析仪测定主要红树群落土壤CO₂排放通量,研究土壤CO₂通量周期性变化特征.结果表明: 泉州湾红树林处于幼林期,其土壤CO₂通量较小;早、晚潮潮间期,秋茄和桐花树群落土壤CO₂浓度和通量随退潮时间变化趋势基本一致;泉州湾红树林湿地土壤CO₂浓度和通量分别为557.08～2211.50 μmol·mol^-1和-0.21～0.40 μmol·m^-2·s^-1,早、晚潮潮间期和晚、早潮潮间期CO₂通量平均值分别为0.26和-0.01 μmol·m^-2·s^-1;对于同一退潮时刻,早、晚潮潮间期CO₂通量大于晚、早潮潮间期.早、晚潮潮间期CO₂通量与对应的即时CO₂浓度呈“钟”型变化,CO₂通量随CO₂浓度的增加呈先增加后降低的趋势,近似高斯分布,据此可建立该系统土壤CO₂通量与CO₂即时浓度的数学模型.     

中国北方杂草稻光合与水分生理特性

杂草稻是一类重要的稻属种质资源,具有耐寒、耐旱、耐瘠薄等优良特性.本文以88份中国北方杂草稻资源和4份栽培稻为材料,研究了中国北方杂草稻的光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合与水分生理特性及其相互关系.结果表明: 北方杂草稻资源的光合和水分生理特性存在较大差异,具有丰富的多样性.杂草稻的光合速率变化范围在12.47～28.67 μmol CO₂·m^-2·s^-1,瞬时水分利用效率的变化范围在1.39～3.40 mg·g^-1.光合参数中,胞间CO₂浓度的变异系数最小,气孔导度的变异系数最大.光合速率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系,光合速率与胞间CO₂浓度呈显著的直线关系,瞬时水分利用效率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系.可用杂草稻材料的优越性能对栽培稻进行品种改良.