山西太岳山辽东栎的光合特性

对自然生长的辽东栎林木用 LI-640 0测定其光合作用 ,实验包括以下内容 :在完全接近自然生长的条件下测定辽东栎叶片光合作用的日变化规律 ;控制光合有效辐射强度 ,测定叶片在不同 CO2 浓度下光合作用的变化规律 ;控制温度比对应时间段的温度高 2～ 4℃ ,并控制 CO2 浓度在 3 75～ 70 0 ml· m- 3间变化 ,测定辽东栎光合作用的变化情况。结果如下 :1自然状态下辽东栎光合作用的日变化有两个光合速率峰 ,峰高接近 ,上午的光合速率峰持续时间较下午的长。叶片气孔导度与光合速率间有很强的正相关 ,且对胞内 CO2 浓度和蒸腾速率有较大影响。气孔导度与叶片水压亏缺呈相反的变化趋势 ,而水压亏缺受光合有效辐射、气温的影响较大。 2在控制片温度、光合有效辐射不变的情况下 ,辽东栎的叶片水压亏缺变化幅度很小 ,气孔导度变化主要受 CO2 浓度的调节 ,表现出在目前 CO2 浓度至加倍 CO2 浓度下 ,随浓度增加而增大的趋势 ,与之对应光合速率增大 ,同时光补偿点也有所提高。当 CO2 浓度超过 80 0 ml· m- 3继续上升时 ,气孔导度、光合速率均下降 ,光补偿点继续升高。3对辽东栎叶片进行升温和高 CO2 浓度处理 ,在试验进行时的温度 (2 8～ 3 7℃ )下 ,发现在 3 75～ 70 0 ml· m- 3的 CO2 浓度范围内 ,升温均导致光     

大气CO_2增加对不同生长光强下龙须菜光合生理特性的影响

为了探讨未来大气CO2升高对不同生长光强下大型海藻的影响,选取经济红藻龙须菜为实验材料,研究了其生长速率、光合作用、呼吸作用、叶绿素荧光参数以及光合色素对CO2和光强的响应。实验设置两个CO2浓度,正常空气水平CO2浓度(390μL/L)和高CO2浓度(1000μL/L);两个光强梯度,高光(300μmol m-2s-1)和低光(100μmol m-2s-1)。结果表明,CO2和光强对龙须菜的生长和光合作用有明显的交互作用。大气CO2升高并没有显著影响龙须菜的生长速率,但在不同CO2处理下,龙须菜对光强的响应不同。在空气水平下,光强的变化对其生长速率影响不显著。而在高CO2作用下,高光处理下的藻体有更高的生长速率。CO2显著促进高光生长下龙须菜的呼吸作用速率,但是在低光下作用不明显。而对于光合作用速率来说,低光培养下的藻体CO2表现为负面效应,但对高光下生长的藻体作用不明显。CO2增加没有改变龙须菜生长状态下的电子传递速率,但在高光下,CO2表现为一定的抑制作用。CO2显著降低了龙须菜天线色素藻红蛋白和叶绿素a的含量。这些CO2与光强的结合效应表明,大气CO2的升高对龙须菜光合生理特性的影响随着光强的变化而呈现不同的效应,在未来评估CO2的增加对大型海藻的影响时,要充分考虑其他环境因子的耦合效应。     

大气CO2升高和紫外辐射相互作用对羊栖菜生理特性的影响

为了研究经济海藻羊栖菜对大气CO2浓度增加与紫外辐射(UVR)相互作用的响应,设置两个CO2浓度(380μL/L和800μL/L)以及两种辐射处理,即PAR处理(滤除UV-A、UV-B,藻体仅接受可见光,400—700nm)和PAB处理(全波长辐射280—700nm)培养海藻,探讨了羊栖菜生长、光合作用、呼吸作用、光合色素含量、可溶性糖和蛋白以及硝酸还原酶活性的变化情况。结果表明高浓度CO2显著提高羊栖菜藻体的相对生长速率,并且紫外辐射的负面效应在高CO2处理下表现不显著。高CO2降低了藻体的光合作用速率,而UVR的负面效应和生长体现为一致性,但是羊栖菜的呼吸作用没有受到环境变化的明显影响。羊栖菜的光合色素叶绿素a和类胡萝卜素在高浓度CO2处理下明显降低,而UVR没有明显影响。环境因子对羊栖菜的可溶性糖没有影响,但是在高CO2和全波长辐射处理下,藻体可溶性蛋白的含量显著增加。同时高CO2明显提高了硝酸还原酶的活性,并且仅在高浓度CO2处理下藻体中UVR对其活性有抑制作用。CO2和UVR对羊栖菜的大多数生理特性存在明显的交互作用,在未来CO2浓度进一步增加的情况下,UVR的负面效应将会得到一定程度的缓解,这样有利于羊栖菜在养殖海区获得更高的产量。     

高浓度CO2对红松(Pinus koraiensis)针叶光合生理参数的影响

以开顶箱内经过6个生长季高浓度CO2处理的原位土壤种植的红松幼树为实验对象,研究了500umolmol-1CO2对针叶光合作用及相应光合参数的影响.实地条件下测定了净光合速率(PN)对光合有效辐射(PAR)及胞间CO2浓度(Ci)的响应曲线,根据光合作用的生化模型,推算出了Rubisco活性或数量限制的最大羧化速率(VCmax)和光饱和条件下由RuBP再生能力限制的最大电子传递速率(Jmzx),以及表观量子产量(AQY)和最大净光合速率(Pmzx)等.5001umolmol-1 CO2使红松针叶的VCmzx降低了4%,Jmzx和Jmzx/VCmzx比分别增加了27%和18%,均与对照差异不显著,所以红松针叶经过6个生长季高浓度C02处理仍未发生光合驯化.在各自生长条件下测定的PN-PAR响应曲线表明,500pumolmol-1CO2使Pmzx增加了94%,AQY增加了21%,Pmzx增长高于AQY和Jmzx的增加比例,说明500umolmol-1CO2使红松针叶对光的利用效率增强.500umolmol-1CO2下的最大气孔导度(gcmzx)和最大蒸腾速率(Emzx)与对照比增加了一倍,与Pmzx增加的幅度接近.500ummol mol-1 CO2下和对照条件下的Ci/C2比均随环境CO2浓度(C2)增加呈非线性下降趋势,在较低Ca处(Ca≤200umol mol-1),500umol mol-1CO2使Ci/Ca比下降了l%-7%,较高Ca处(Ca≥300umol mol-1),500umol mol-1CO2使Ci/Ca比增加了5%-20%.CO2浓度变化会改变Ci/Ca比,由于气孔的调节作用,Ci/Ca比最终还是要维持在一恒定范围,且气孔对较低的CO2浓度更敏感.     

不同浇水量对毛乌素沙地沙柳幼苗气体交换过程及其光化学效率的影响

 利用毛乌素沙地优势灌木沙柳(Salix psammophila)幼苗,研究气体交换及其PSⅡ的光化学效率对4种浇水量响应。结果表明：不同浇水量明显影响沙柳幼苗净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和叶片温度日变化动态;除幼苗叶片温度随着浇水量的增加而降低外,其它以上因素均随浇水量的增加而增大。浇水量少时,幼苗净光合速率明显有“午睡”现象,而充足浇水能有效消除幼苗净光合速率的“午睡”现象;浇水量增加降低了沙柳幼苗光补偿点,提高了饱和光强和表观量子效率;浇水量显著影响幼苗的PSⅡ光化学效率,随着浇水量减少,幼苗的最大荧光、可变荧光、最大荧光比和最大光化学效率逐渐减小。相关分析反映了在不同施水量处理下,环境因子光合有效辐射、大气温度、大气饱和水汽压差及其生理变量气孔导度、叶片温度、胞间CO2浓度均显著影响幼苗净光合速率。     

干旱区胡杨光合作用对高温和CO2浓度的响应

采用LI-6400便携式光合作用测定仪实测的塔里木河下游胡杨(Populus euphratica oliv)光合作用参数,探讨了不同地下水埋深下的胡杨光合作用对CO2浓度增加和温度升高的响应.结果表明:(1)CO2浓度升高减小了胡杨气孔导度,促进了光合速率、胞间CO2浓度和水分利用效率的增加,但不同地下水埋深下,胡杨光合作用参数对CO2浓度升高的响应不同,干旱环境(地下水埋深较深)下的响应程度大于水分适宜(地下水埋深浅)环境下的响应;(2) 高温引起胡杨气孔发生不完全关闭,导致了光合作用的光抑制发生,从而降低了胡杨光合速率,但降低程度受水分条件的影响,地下水埋深较深环境下的影响程度大于地下水埋深浅的;(3)地下水埋深是控制干旱区胡杨光合作用对CO2浓度和温度升高的根本因素,6m是胡杨生长正常的临界地下水埋深,地下水埋深>6m,胡杨即遭到水分胁迫,地下水埋深>7m,胡杨即受到了较严重的水分胁迫.     

CO2对微拟球藻(Nannochloropsis sp.)利用有机碳和光合作用的影响

CO2浓度提高时,微拟球藻吸收醋酸钠的速率增加2倍。混养生长的藻细胞最大光合作用速率、光合作用效率、无机碳半饱和常数和无机碳饱和的光合作用速率均显著低于光自养条件下生长的。     

芦苇与外来植物互花米草在不同CO2浓度下的光合特性比较

以上海崇明东滩湿地外来植物互花米草与本地种芦苇为研究对象,对两者在不同CO2浓度条件下的光合/呼吸-CO2响应机制,光合作用进程及光合特性指标进行比较研究.结果表明：（1）随CO2浓度的增加,互花米草与芦苇的净光合速率增加,暗呼吸速率下降;（2）互花米草与芦苇的光合/呼吸-CO2响应机制不同,互花米草表现出更高的表观羧化效率（CE）和暗呼吸速率（R）;（3）互花米草的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）及蒸腾速率（Tr）在400μmol/mol CO2浓度下均高于芦苇,在1000μmol/molCO2浓度下则显著下降,表现出对设定环境因子和高CO2浓度胁迫的光合生理响应.本项研究通过对入侵植物互花米草与本地种芦苇的在特定时间段内的光合特性比较研究,将有助于揭示互花米草和芦苇的CO2-光合适应机制,为解释互花米草生长迅速,生产力高,竞争性强的生理生态学特性提供实验依据.     

黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对CO_2浓度及土壤水分的响应

为阐明黄河三角洲贝壳砂生境叶底珠叶片光合作用对CO2浓度的响应规律,明确其光合生产力与土壤水分的定量关系,以2年生叶底珠(Securinega suffruticosa)苗木为材料,采用旱棚人工控水试验,利用光合测定系统测定分析了不同水分条件下叶底珠叶片光合作用的CO2响应特征。结果表明,叶底珠叶片净光合速率(Pn)和光合作用特征参数对土壤水分(SRWC)变化具有阈值效应。维持叶底珠叶片较高光合生产力的SRWC为50.3%—83.2%,CO2浓度为700—1100μmol/mol,其中最适宜的SRWC为70.5%,最大值出现在CO2浓度为900μmol/mol,而正常CO2浓度和倍增CO2浓度下维持叶底珠叶片较高光合生产力水平的SRWC范围分别为45.5%—90.0%和47.0%—92.6%。叶底珠叶片表观最大净光合速率(Pmax,c)和羧化效率(CE)随着SRWC的增加而呈抛物线变化。CO2补偿点(Г)呈现与Pmax,c和CE相反的变化规律,在SRWC为70.5%时,Г达到最低值(51.3μmol/mol)。光呼吸速率(Rp)在SRWC为50.3%时达到最小值(2.62μmol·m-2·s-1),随着SRWC的增加,Rp增加缓慢。说明黄河三角洲贝壳砂生境条件下,叶底珠叶片光合作用对CO2浓度和土壤水分具有宽泛的适应范围,对贝壳砂生境经常出现的干湿交替逆境表现出一定适应能力,在黄河三角洲贝壳堤岛可引种栽培。     

CO2浓度倍增减轻UV-B辐射对大棚番茄的抑制作用研究

在CO2浓度倍增(700 μmol·mol-1)条件下,以5个不同剂量的UV-B辐射对大棚番茄的光合作用及SOD、POD、CAT酶活性的影响进行了研究.结果表明CO2倍增能够明显提高番茄叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性.在CO2倍增条件下,低剂量UV-B辐射(<1.163 kJ·m-2·d-1)可以刺激番茄叶片叶绿素含量升高,抗氧化酶活性升高,与CO2的正效应有叠加现象,但对光合作用的影响不大;高剂量的UV-B(>1.163 kJ·m-2·d-1)辐射使植株的叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性降低,对植物产生胁迫作用,CO2倍增与UV-B辐射复合处理可以减弱和部分抵消这种抑制作用.     

大气中CO2含量增加对植物-昆虫关系的影响

近两百年来,大气中CO₂含量一直在不断地增加,而且增加的速度越来越快.CO₂浓度升高有利于C₃植物如水稻、小麦、大豆和棉花等光合作用和生产力的提高,但同时也减少了这些作物的含氮量,因而降低了它们对植食性昆虫的营养价值.现有的一些研究表明,在这种情况下,植食性昆虫会消耗更多的植物组织以补偿其对含氮物质的需要,导致昆虫对寄主植物为害的加重.     

用光合-蒸散耦合模型模拟冬小麦CO2通量的日变化

根据SPAC理论建立了一个冬小麦光合和蒸散的耦合模型.冬小麦CO2通量包括冠层光合、呼吸和土壤呼吸.冠层光合采用了Farquhar光合作用生化模型,并通过冠层阻力的参数化将光合作用与蒸腾作用耦合起来.用涡度相关方法观测了CO2通量,对模型进行了验证,结果显示模型可以较好地模拟CO2通量日变化过程.对模型的敏感性分析发现日间CO2通量最敏感的参数是初始量子效率.其次,CO2通量对光响应曲线凸度、CO2补偿点、凋萎点和叶面积指数的变化也有着较强的敏感性;夜间CO2通量敏感的参数是最适温度下Rubisco催化能力和暗呼吸参数.     

大豆叶片光合、蒸腾的日变化及其与生态因子的相关性研究

两年的试验结果表明：大豆叶片光合作用、蒸腾作用、叶水势及叶片对水分扩散的导性在大田自然条件中呈“单峰”或“双峰”型日变化。其变化的产生并非系生物内生物节奏引起,而实属同期生态条件影响的结果。在本研究中,光强、叶温及水蒸汽压亏缺是主要诱因。这些生态因子在量上的不同组合,导致所测生理特性的日变化呈不同趋势。     

用光合-蒸散耦合模型模拟冬小麦CO2通量的日变化

根据 SPAC理论建立了一个冬小麦光合和蒸散的耦合模型。冬小麦 CO2 通量包括冠层光合、呼吸和土壤呼吸。冠层光合采用了 Farquhar光合作用生化模型 ,并通过冠层阻力的参数化将光合作用与蒸腾作用耦合起来。用涡度相关方法观测了 CO2通量 ,对模型进行了验证 ,结果显示模型可以较好地模拟 CO2 通量日变化过程。对模型的敏感性分析发现日间 CO2 通量最敏感的参数是初始量子效率。其次 ,CO2 通量对光响应曲线凸度、CO2 补偿点、凋萎点和叶面积指数的变化也有着较强的敏感性 ;夜间 CO2 通量敏感的参数是最适温度下 Rubisco催化能力和暗呼吸参数     

CO2浓度倍增条件下土壤干旱对两种沙生灌木碳氮含量及其适应性的影响

研究利用大型环境生长箱模拟了两种沙地优势灌木柠条和羊柴对 CO2 浓度倍增和土壤干旱交互作用的响应。 CO2 浓度倍增使柠条和羊柴的生物量分别增加了 6 2 .90 %和 5 0 .0 0 % ,使植株叶面积分别增加了 4 1.86 %和 4 5 .84 %。 CO2 浓度的倍增效应随着土壤干旱的增加而下降。 CO2 浓度倍增和土壤干旱都增加单位叶面积质量 (L MA) ,但 CO2 浓度倍增主要增加了水分充足时的 L MA。 CO2 倍增使柠条和羊柴叶片含氮量分别降低了 10 .4 0 %和 5 .0 6 %。柠条叶片含氮量在所有土壤干旱条件下均呈现出增加的趋势 ,而羊柴叶片的含氮量仅在严重干旱条件下增加。 CO2 倍增使叶片的碳氮比显著增加 ,但土壤干旱使之降低。CO2 浓度倍增降低叶肉细胞质膜的过氧化产物丙二醛 (MDA )的含量 ,干旱使之增加。叶片含氮量与 MDA呈显著正相关。研究表明 CO2 倍增有保护叶片免受严重土壤干旱的作用 ,但干旱的负面影响是 CO2 倍增效应所难以弥补的     

松嫩草地全叶马兰夏季与秋季光合及蒸腾作用的比较

在生长季晴天条件下,夏季和秋季松嫩草地全叶马兰的光合,蒸腾作用的日变化均为双峰曲线,但不同季节有所差异,夏季日均净光合速率与蒸腾速率均高于秋季,光合和蒸腾作用与环境因子的植物内部因子之间有密切关系。分析表明,叶片净光合速率与有效光辐射呈极显著相关,与气孔阻力,胞间CO2呈负相关;蒸腾速率与有效光辐射呈极显著相关,与叶温,饱和差呈正相关,与气孔阻力,胞间CO2浓度呈负相关,有效光辐射是影响光合和蒸腾作用诸因子中的主导因子,而气孔阻力变化则在调节光合和蒸腾中起着重要作用,蒸腾速率午降主要由于光辐射强,叶温高,湿度低,植物体缺水,气孔部分关闭所致。     

不同碱度条件下中华水韭昼夜CO_2气体交换的特征

运用pH-drift的方法研究了在不同碱度条件下中华水韭(Isoetes sinensis)的沉水叶片昼夜CO_2吸收的特征.结果表明中华水非的沉水叶片具有昼夜吸收水中CO_2的能力,而不具备利用水中的HCCO3的能力,进一步证明了水生植物中华水韭的光合碳同化途径具有景天酸代谢(CAM)的特征.中华水韭沉水叶片光照条件下对水中CO_2的吸收速率在一定的浓度范围内正相关于水中的CO_2浓度.光照条件下,中华水韭的pH-drift实验的pH补偿点分别为(8.1±0.3)和(7.9±0.1)mmol·L~(-1),最终[C_T]/Alk值为(1.009±0.01)和(1.022±0. 004).碱度对中华水韭夜晚CO_2的吸收速率有显著的影响(F=38.73,P<0.0001).总碱度1.70mmol·L~(-1)溶液中的中华水韭沉水叶片在相对较低的CO_2浓度(0.04±0.001mmol·L~(-1))水平下即表现出对CO_2的净吸收.调查了野外一处中华水韭沉水种群的生境pH值及CO_2浓度的昼夜变化,发现水体碱度约为1.59mmol·L~(-1),一昼夜的pH值波动不大,平均为(6.1±0.04),昼夜CO_2浓度存在波动,午夜水中的CO_2浓度是午后的近3倍.     

大气中CO2浓度升高对植物的影响

大气中CO_2浓度升高以及由此所引起的温室效应已成为人们普遍关注的议题。在未来的世界里,CO_2浓度将持续上升。预计到21世纪中叶,CO_2浓度可能达到700ppm。一些试验结果表明;CO_2浓度升高对多数植物的个体生长发育有促进作用,其中包括种子的发芽率提高,幼苗生长加快,叶面积增大,根系数量增多,气孔数量减少,茎干生长轮加宽,开花期提早,种子产量提高等。但是,CO_2浓度升高对植物也有不利影响。在高CO_2浓度环境中,由于过量产生的碳水化合物在叶片中的积累和矿物质的不平衡,许多植物在生长后期生长缓慢或出现负增长;个体生长发育规律的变化将导致一些增长种群逐渐向衰退种群过渡;C_3类杂草的加速生长将引起农业欠收;群落结构与组成的变化将促使一些植物走向绝灭;植物残渣中碳氮比的改变将引起生态系统生产力的下降等。因此,对于今后大气中CO_2浓度升高的影响还要做大量的研究。     

不同时期毛乌素沙区主要植物种光合作用和蒸腾作用的变化

 采用LI—6000便携式光合分析系统对毛乌素沙区主要植物种油蒿、中间锦鸡儿、旱柳进行了不同时期光合作用,蒸腾作用日进程的测定,并同步测定有效光辐射、空气相对湿度、叶温、气温、胞间CO2浓度、气孔阻力、叶片水势及土壤水势等因子;结果表明：不同时期、不同植物种其光合、蒸腾特征各异;植物的光合、蒸腾与环境因子和植物内部因子之间有密切关系,其中有效光辐射是影响光合作用、蒸腾作用诸因子中的主导因子,而气孔阻力变化则在调节光合和蒸腾中起着重要作用;不同植物种间气孔对环境条件变化的响应程度不同,以中间锦鸡儿最为灵敏;3种植物的水分利用效率表明,中间锦鸡儿的水分利用效率较油蒿、旱柳为高。     

开放式空气中CO_2浓度增高(FACE)对水稻生长和发育的影响

人类活动导致的大气和气候变化将极大地改变作物的生长环境,其中最大的一个变化就是大气二氧化碳(CO2)浓度的迅速上升:从工业革命前的平均270μmol/mol上升到目前的381μmol/mol,到2050年至少超过550μmol/mol。FACE(Free-air CO2 enrichment,开放式空气中CO2浓度增高)试验是目前评估未来高浓度CO2对作物生长和产量实际影响的最佳方法。水稻无疑是人类最重要的食物来源,迄今为止人类利用FACE技术开展水稻响应和适应的研究已有10a(19982008年)的历史。以生长发育为主线,首次系统综述了10a水稻FACE试验在该领域的研究成果,总结了FACE情形下高浓度CO2(模拟本世纪中叶大气CO2浓度)对主要供试水稻品种(小区面积大于4m2)光合作用、生育进程、地上部生长、地下部生长、物质分配、籽粒灌浆、产量构成以及倒伏性状等影响的研究进展,比较了FACE与非FACE研究之间以及中国和日本FACE研究(世界上唯一的两个大型水稻FACE研究)之间的异同点。根据研究进展以及当前的技术水平,文章最后提出了该领域的3个优先课题:(1)FACE情形下杂交稻生产力响应高于预期的生物学机制;(2)FACE情形下CO2与主要栽培措施的互作效应;(3)FACE情形下CO2与主要空气污染物臭氧的互作效应。这些响应的机理性解析将有助于从根本上减少人类预测未来粮食安全的不确定性,进而更加有效地制订出应对全球变化的适应策略。