干旱胁迫下藜的光合特性研究

通过人工控制水分模拟干旱来研究生长期的藜对干旱胁迫的生理生化反应,以期望为干旱农业的高效生产提供理论依据。以盆栽的藜为材料,用称重控制浇水的方法,研究了干旱胁迫对藜叶片的光合特性。结果表明：干旱胁迫下藜的光合日变化呈双峰型,有“午休”现象（13:00）且受气孔限制;最大净光合速率出现在上午8:00。与正常条件下生长的藜相比,干旱胁迫下藜的光饱和点(LSP)、最大净光合速率(Pn)、表观量子效率(AQY)、二氧化碳饱和点(CSP)和羧化效率(CE)均降低,分别为1 200 μmolphoton·m^-2·s^-1、8.01 μmol CO₂·m^-2·s^-1、0.016 1 μmol CO₂·mol^-1 photons、1 200 μmol CO₂·mol^-1、0.017 6 μmol CO₂·m^-2·s^-1;光补偿点(LCP)、二氧化碳补偿点(CCP)升高,分别达到44.88 μmol photon·m^-2·s^-1、和46 μmol CO₂·mol^-1,干旱使藜的光合能力下降。干旱胁迫下藜的光合能力虽有所下降,但与其它C3植物相比仍具有较强的CO₂同化能力。藜是一种耐旱力较强的植物。     

显脉金花茶的光合生理特性研究

采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-Cor Inc., USA)对显脉金花茶光合特性进行研究。结果表明：(1)在夏季,显脉金花茶叶片的P_n日变化呈单峰曲线,最高峰出现在中午11：00。其最大净光合速率（P_max）为3.81 μmol·m^-2·s^-1、光饱和点（LSP）为459.9 μmol·m^-2·s^-1、光补偿点（LCP）为6.9 μmol·m^-2·s^-1。显脉金花茶的光饱和点和光补偿点都比较低,表明其是一种阴生植物。（2）在控制光照强度和温度的条件下,CO₂浓度小于800 μmol·mol^-1,P_n几乎呈直线上升,升高CO₂浓度可使显脉金花茶的净高合速率增大,提高了叶片对光能的利用率。其叶片CO₂饱和点(CSP)大约在1 200 μmol·mol^-1左右,CO₂的补偿点（Г^*）为70.1 μmol·mol^-1,最大羧化速率（V_cmax）为17.5 μmol·m^-2·s^-1,最大电子传递速率（J_max）为40 μmol·m^-2·s^-1。     

淡水驯化对桐花树光合生理特性的影响

以实验地全光照条件下淡水和人工海水培养种植的桐花树（Aegiceras corniculatum）幼苗为材料,采用Li 6400光合测定仪对不同月份桐花树幼苗的光合生理生态特性日动态进行测定,研究了桐花树的光合生理生态特性。结果表明：在7、10月份桐花树的净光合速率日变化呈双峰型,均出现“光合午休”现象。在7月份人工海水组和淡水组的最大净光合速率（P_max）分别为9.97和11.95 μmol·m^-2·s^-1;而10月份的P_max分别为12.2和12.9 μmol·m^-2·s^-1。而且淡水驯化下,桐花树的净光合速率较人工海水组高。由光响应曲线可知,桐花树人工海水组的最大净光合速率（P_max）、光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）和表观量子效率（AQY）分别为7 μmol·m^-2·s^-1,1 477 μmol·m^-2·s^-1,30 μmol·m^-2·s^-1,0.031 3;而淡水组为8.69 μmol·m^-2·s^-1,980 μmol·m^-2·s^-1,40 μmol·m^-2·s^-1,0.011。在所测的生理生态因子中,光合有效辐射和气孔导度是影响桐花树光合作用最为强烈的因子,与桐花树的净光合速率和蒸腾速率均有极显著的相关关系（p<0.01）。试验说明淡水驯化的桐花树对光强的利用范围变窄,但有较高的净光合速率,表明桐花树对淡水环境具有较强的适应性。     

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.     

3种七叶树属植物叶片气体交换特征和叶绿素荧光特性比较

在自然条件下,测定了中华七叶树（Aesculus chinensis）、黄花七叶树（A. octandra）和大花七叶树（A. hybrida）植物叶片的气体交换参数和叶绿素荧光参数,并对其进行比较。结果表明,3种植物的光补偿点差异较大,其中中华七叶树最低,为12.53 μmol·m^-2·s^-1、明显低于其它2个种（分别为36.11和46.41 μmol·m^-2·s^-1）;3种植物的光饱和点也存在较大差异,其中中华七叶树为1 475 μmol·m^-2·s^-1;明显高于其它2个种（分别为1 366.67和1 025 μmol·m^-2·s^-1）;3种植物的最大净光合速率同样存在显著性差异,其中中华七叶树为9.47 μmol CO₂·m^-2·s^-1,显著高于其它2个种（分别为5.91和2.30 μmol CO₂·m^-2·s^-1）,说明了中华七叶树具有较强的光合能力。中华七叶树的表观电子传递速率（ETR）为55.800,分别是黄花七叶树和大花七叶树的1.33、1.44倍;中华七叶树的PSⅡ总的光化学量子产额（Yield）为0.470,分别是黄花七叶树和大花七叶树的1.21、1.15倍;中华七叶树的光化学淬灭（qP）为0.975,分别是黄花七叶树和大花七叶树的1.10、1.10倍。3项荧光指标在不同树种之间差异性达显著水平,说明中华七叶树具有较高的电子传递活性和光能转化效率。     

草光合作用日变化及其与环境因子的关系

对镇江北固山湿地优势植物——〓草的光合作用进行了试验研究。结果表明,春夏季晴天〓草净光合速率(P_n)的日变化为双峰曲线,有明显的光合“午休”现象;多云天〓草的P_n主要受光强制约,随光合有效辐射(PAR)变化而变化。经统计学验证,〓草的P_n与PAR、气孔导度(G_s)有显著正相关关系,而与细胞间隙CO₂浓度(C_i)呈显著负相关。用一元二次方程拟合了〓草的光响应曲线,得到光补偿点为38.572 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点为2 087.5 μmol·m^-2·s^-1。     

通量

了解三江源人工草地净生态系统CO₂交换(Net ecosystem CO₂ exchange, NEE)的季节变化规律和主要生物因子及环境因子对这些过程的影响将有助于认识青藏高原人工草地生态系统碳循环、生态价值、功能,以及对三江源区的生态安全的重要意义。该研究利用涡度相关技术,于2005年9月1日至2006年8月31日对位于青海腹地的垂穗披碱草（Elymus nutans）人工草地的NEE及生物和环境因子进行观测, 阐明NEE及其组分的动态变化特征和影响因子。三江源区人工草地生态系统的日最大吸收量为2.38 g C·m^－2·d^－1,出 现在7月30日。日间最大吸收率和最大排放率都出现在8月,分别为-6.82和2.95μmol CO₂·m^－2·s^－1。在生长季, 白天的NEE主要受光合有效辐射(Photosynthe tically active rad iation, PAR)变化控制,同时又与叶面积指数和群落多样性交互作用,共同调节光合速率和光合效率的强度。最大光合同化速率为2.46～10.39μmol CO₂·m^－2·s^－1,表观初始光能利用率为0.013～0.070μmol CO₂·μmol^－1 PAR。 在碳交换日过程中,NEE并不完全随着 PAR的增加而增大,当PAR超过某一值（>1 200μmol ·m^－2·s^－1）时,NEE随PAR的增加而降低。受温度的影响,生长季的生态系统的呼吸商Q₁₀（1.8）小于非生长季节的 2.6）。 生态系统呼吸主要受温度的控制,同时也受到叶面积指数的显著影响。生长季昼夜温差大并不利于生态系统的碳获取。 三江源区人工草地生态系统是一个较强的碳汇,为-49.35 g C·m^－2·a^－1。     

遮光对三叶鬼针草光合作用和叶绿素含量的影响

采用盆栽试验,研究了遮光对三叶鬼针草（Bidens pilosa）光合参数的影响。结果表明：遮光处理提高了三叶鬼针草叶绿素a+b含量,但叶绿素a/b的比值没有什么改变;高光强条件下生长的三叶鬼针草的最大光合速率和饱和光分别是遮光处理的379和271倍;遮光处理的初始斜率比对照高,而表观量子效率却比对照低;遮光处理的三叶鬼针草在光合有效辐射低于100 μmol·m^-2·s^-1时,其光合速率比对照组要高;当光合有效辐射超过650 μmol·m^-2·s^-1时,光合速率随光强的增加而下降;对照组在光强约为1780 μmol·m^-2·s^-1时才出现光合速率随光强的增加而降低的现象;遮光处理不利于三叶鬼针草的生长。     

森林生态系统土壤CO2释放随海拔梯度的变化及其影响因子

联合国气候框架公约的签署提升了人们对全球变暖、碳循环的关注。土壤CO₂释放作为土壤-大气CO₂交换的主要途径之一,成为了各国生态学家研究的重点内容。通过对1800~2155m海拔梯度上森林生态系统土壤CO₂释放进行研究,揭示了较小空间尺度上土壤CO₂释放的变化规律及其控制机制。在研究区域内,随着海拔梯度的增加,森林土壤CO₂释放由(1.94±006) μmol m^-2 s^-1逐渐增加至(2.22±0.07) μ mol m^-2 s^-1。土壤温度、土壤水分、土壤有机碳（SOC）、全N、全P与土壤CO₂释放呈显著正相关（n=14, P<0.05）;土壤容重与土壤CO₂释放速率呈显著负相关（n=14,P<0.05）;土壤pH对土壤CO₂释放影响不显著。作为一个复杂的生态学过程,环境因子及其交互作用对土壤CO₂释放产生影响,为了减少因子共线性影响,逐步降低因子维数,采用主成分分析（PCA）揭示了土壤温度、土壤水分、SOC、全N、全P、容重6个因子的联合作用,其累积贡献率达到了57％以上;进一步运用逐步回归分析方法,探讨了影响土壤CO₂释放沿海拔梯度分布的主导因子,结果表明土壤水分是研究区域森林生态系统土壤CO₂释放沿海拔梯度变化的主导因子。     

一氧化氮(NO)熏蒸蒜瓣对蒜苗叶片光合作用的影响

以白皮改良蒜为试验材料,用不同浓度的一氧化氮气体（0.1、0.5、1.0 μmol·L^-1）在无氧环境中对大蒜进行熏蒸。并使用TPS 1便携式光合仪结合Farquhar和Sharkey的理论测定或计算NO处理蒜苗的相关光合指标,同时测定核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)含量。发现与1.0 μmol·L^-1 NO气体处理相比,0.5 μmol·L^-1 NO处理的蒜苗叶片净光合速率（P_n）、气孔导度(G_s)提高、而胞间隙CO₂浓度（C_i）、气孔限制值(L_s)降低,说明0.5 μmol·L^-1 NO处理下蒜苗光合速率高于1.0 μmol·L^-1 NO的处理的主要是非气孔因素。而且0.5 μmol·L^-1 NO处理提高了蒜苗叶片表观量子效率(AQY)、表观羧化效率(CE)和光合能力(A_o)及Rubisco含量,说明外源NO处理提高了蒜苗叶片光合作用过程中光反应能力和碳同化过程中羧化酶羧化效率。与对照相比,1.0 μmol·L^-1 NO处理降低了蒜苗叶片净光合速率,同时气孔导度、胞间隙CO₂浓度、表观量子效率、Rubisco含量、羧化效率和光合能力均降低,而气孔限制值升高,说明1.0 μmol·L^-1 NO对蒜苗光合作用的抑制既有气孔因素,也有非气孔因素。而0.1 μmol·L^-1 NO处理各项指标与对照无显著性的差异。     

武夷山不同海拔植被土壤呼吸季节变化及对温度的敏感性

以武夷山国家级自然保护区为实验基地,研究了4种不同海拔高度上植物群落土壤呼吸速率的季节变化及其对温度的敏感性,以及与主要环境因子的关系.结果表明：4种不同海拔植物群落的土壤呼吸速率均具有明显且一致的季节变化,其中夏季土壤呼吸速率最大,为3.10～6.57 μmol CO₂·m^-2·s^-1,冬季最小,为0.27～1.15 μmol CO₂·m^-2·s^-1;土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关,不同样地土壤呼吸速率与土壤含水率和凋落物输入量的关系各不相同;高海拔地区土壤呼吸的Q₁₀值显著高于低海拔地区.在中亚热带地区,不同海拔土壤呼吸速率的季节波动主要受土壤温度的影响;在未来全球气候变暖的背景下,高海拔地区的土壤可能释放更多的CO₂.     

外源NO对盐胁迫下黑麦草幼苗活性氧代谢、多胺含量和光合作用的影响

采用溶液培养法研究了外源一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)对100 mmol·L^-1 NaCl胁迫下黑麦草幼苗生长、活性氧代谢、多胺含量和光合作用的影响。结果表明,50 μmol·L^-1 SNP显著提高盐胁迫下黑麦草幼苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及谷胱甘肽(GSH)、精胺(Spm)、亚精胺(Spd)含量和(Spm+Spd)/Put比值,降低了腐胺(Put)、超氧阴离子(O^—·₂)、H₂O₂和丙二醛(MDA)含量,使幼苗叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)升高,胞间CO₂浓度(C_i)下降,相对生长量增加。叶绿素荧光动力学资料显示,SNP处理降低盐胁迫下黑麦草叶片的初始荧光(F₀),表明它对光合膜系统具有保护效应。SNP处理不仅提高了盐胁迫下叶片的最大荧光(F_m)、PSⅡ潜在光化学效率(F_v/F₀)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m),而且提高了PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(q_P)、表观光合电子传递速率(ETR)和光化学速率(PCR),降低了非光化学荧光猝灭系数(NPQ)和天线热耗散(D),而1 mmol·L^-1 NO清除剂PTIO和0.5 μmol·L^-1 NaNO₂处理(对照)则无此效应。由此表明,外源NO可能通过提高植株的抗氧化能力及光能的捕获与转换而增强盐胁迫下黑麦草叶片的光合能力,从而缓解盐胁迫对幼苗生长的抑制作用。     

冬季土壤呼吸：不可忽视的地气CO2交换过程

 冬季土壤呼吸是生态系统释放CO₂的极为重要的组成部分,并显著地影响着碳收支。然而,过去绝大多数工作集中在生长季节土壤呼吸的测定,对年土壤呼吸量的估算大多基于冬季土壤呼吸为零的假设。目前为数不多的研究集中在极地苔原和亚高山,其它植被类型的研究只有零星报道。极地苔原和森林冬季土壤呼吸速率分别为0.002～1.359和0.22～0.67 μmol C．m^-2·s^-1;土壤呼吸的CO2释放量分别为0.55～26.37和22.4～152.0 g C·m^－2,是地气CO₂交换过程中不可忽视的环节。雪是土壤呼吸过程的重要调节者,积雪厚度和覆盖时间的长短均会影响土壤呼吸的强弱;水分的可获取性是重要的限制因素;对于维持活跃的土壤呼吸有一个关键的土壤温度临界值（-7～-5 ℃）,低于这个值会因自由水的缺乏而抑制异养微生物的呼吸。如果存在绝缘的积雪层,可溶性碳底物在自由水存在的情况下可控制异养微生物的活力。该文对冬季土壤呼吸的重要性、研究方法、土壤呼吸强度及其影响机制等进行了综述,并讨论了冬季土壤呼吸研究中存在的问题及未来研究方向。     

遮荫对南方红豆杉光合特性及生活史型影响

对浙江省富阳市种植的5年生南方红豆杉,89%遮荫的条件下生长的南方红豆杉与46.4%遮荫及自然光条件诱导50天的南方红豆杉的光合特性、光合色素及其生活史型的研究。结果表明:89%遮荫、46.4%遮荫和自然光的光补偿点分别为18.88,30.52和65.34 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点分别为287.01,258.25和358.92 μmol·m^-2·s^-1,遮荫可以降低南方红豆杉的光补偿点和光饱和点,从而能够更好地利用弱光,同时提高光合速率,增强了南方红豆杉的光合能力,其中以89%遮荫的变化最明显。随着遮荫程度的增大,南方红豆杉叶片的叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素等光合色素的含量均增大,叶绿素a与叶绿素b含量的比值减小,说明遮荫可以增加植物对光能的利用,尤其是增加了对蓝紫光的利用,提高了光合效能。研究还发现遮荫对南方红豆杉的生活史型有一定的影响,89%遮荫、46.4%和自然光的生活史型分别为V_0.836C_0.164,V_0.625C_0.375和V_0.772C_0.228,以89%遮荫的营养生长最为旺盛。因此,89%遮荫是这三种光照条件中南方红豆杉营养生长的最适条件。     

重度盐碱地改良措施对土壤特性和不同植物光合、生长的影响

研究了重度盐碱地改良对土壤特征及不同植物光合生长的影响,结果发现：实施不同改良措施后,土壤特性方面发生了显著变化,土壤总孔隙度比对照（盐碱裸地）提高5%~20%;田间持水量比对照提高3%~13%;土壤容重由对照的1.2~1.4 g·cm^-3降到0.7～1.0 g·cm^-3;土壤紧实度由对照的2 000~2 500 kPa降低到500~1 000 kPa;土壤毛细管上升高度和土壤透水速率也高于对照;土壤电导率平均降低了1 288 μs·cm^-1;土壤pH值平均降低1.5左右;浅槽改良和深槽改良后碱解氮分别提高了50%和100%;浅槽改良和深槽改良后土壤CO₂浓度达到2 500～3 500和3 000～3 500 μL·L^-1;深槽改良使得土壤深层氧气浓度下降到17%左右。改良后种植的植物光合能力方面也有不同提高,其中甘草、甜玉米和偃柏等经深槽改良处理后比对照提高2.5~12 μmol·m^-2·s^-1。不同植物经过处理后在生物量方面明显提高,其中甜玉米、白菜、萝卜和偃柏等深槽改良处理明显高于其客土覆盖处理,我们的研究表明大规模盐碱地改良后种植品种选择应该因地制宜,综合考虑其土壤特性和植物适应性。