不同土壤水分条件下紫藤叶片生理参数的光响应

测定了不同土壤湿度下2年生紫藤叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）及水分利用效率（WUE）等生理参数的光响应过程,探讨了紫藤正常生长发育所需的土壤水分和光照条件.结果表明:紫藤叶片的P_n、T_r及WUE对土壤湿度和光照强度的变化具有明显的阈值响应.维持紫藤正常生长（同时具有较高P_n和WUE）的土壤湿度范围为:体积含水量（W_v）15.3%～26.5%、相对含水量（W_r）46.4%～80.3%,最佳土壤湿度约为W_v 23.3%、W_r 70.6%.紫藤叶片对光照环境的适应性较强,在光合有效辐射强度（PAR）为600～1 600 μmol·m^-2·s^-1时,P_n和WUE具有较高水平,饱和光强在PAR为800～1 000 μmol·m^-2·s^-1.紫藤叶片光合作用非气孔限制的发生与土壤湿度与光照强度密切相关,W_v为18.4%～26.5%、W_r为55.8%～80.3%时,光合作用主要受气孔限制,光照强度的影响较小;超出此范围后,其受光照强度的影响较大,出现由气孔限制转变为非气孔限制的PAR临界值.紫藤正常生长允许的最低土壤湿度约为W_v 11.9%、W_r 36.1%,允许最高PAR约为1 000 μmol·m^-2·s^-1,是紫藤叶片光合机构受到破坏的临界点.     

检疫性杂草毒莴苣的光合特征及其入侵地群落学生态调查

毒莴苣是我国东南沿海地区的新入侵杂草,也是国家进境植物的检疫对象.调查发现,毒莴苣植株高大,易在入侵地形成群落优势种;常见的伴生杂草有小飞蓬、野塘蒿、鬼针草、裂叶月见草、裂叶牵牛、狗尾草、野胡萝卜、苍耳、一年蓬、山莴苣、葎草、龙葵和钻形紫菀等.应用LCA 4光合蒸腾测定系统对毒莴苣进行净光合速率测定,结果表明：该种实测净光合速率高达21.22±0.45 μmol CO₂·m^-2·s^-1,比入侵性杂草一年蓬、野塘蒿稍低,比藜、北美车前、山莴苣等高,是一种高光效植物;根据毒莴苣的光合-响应曲线,该外来入侵种的理论光补偿点为37.58 μmol·m^-2·s^-1, 光饱和点为1 480 μmol·m^-2·s^-1,理论最大净光合速率20.81 μmol CO₂·m^-2·s^-1;毒莴苣的光合作用具有午休现象,是由于高光照和高温导致气孔阻力增加、气孔关闭,影响了植株对外的气体交换;影响净光合速率的主要因素是气孔导度、叶面光合有效辐射和叶片的蒸腾.     

辽东楤木光合和蒸腾作用对光照和土壤水分的响应过程

应用CIRAS-2型便携式光合作用系统,测定了不同土壤含水量下辽东楤木光合作用与蒸腾作用的光响应过程,探讨了辽东楤木对光照环境和土壤水分的适应性.结果表明:辽东楤木的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和叶片水分利用效率(WUE)对光量子通量密度(PFD)的响应过程不同;在强光范围内(PFD 800～1 800 μmol·m^-2·s^-1),随着光强增加,辽东楤木的P_n变化较小,而T_r逐渐减小,WUE明显提高.辽东楤木的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)分别在800和30 μmol·m^-2·s^-1左右,且受土壤含水量变化的影响较小;但其光合量子效率(Ф)和暗呼吸速率(R_d)受土壤含水量变化的影响较大.辽东楤木的P_n和WUE对土壤含水量的变化有明显的阈值响应,其高效用水的土壤相对含水量(RWC)在44％～79％;在此范围内,辽东楤木能同时获得较高的光合速率和水分利用效率.     

二氧化氮对樟树幼苗生长及光合作用的影响

采用开顶式人工熏气装置,对1年生樟树幼苗进行了为期2个月不同体积分数NO₂(0.1、0.5和4.0 μl·L^-1)熏气试验,研究其对幼苗生长及光合作用的影响.结果表明:0.5和0.1 μl·L^-1 NO₂处理促进了樟树幼苗生长,而4.0 μl·L^-1 NO₂处理则抑制其生长.各处理樟树幼苗叶片净光合速率(P_n)日变化呈不对称的双峰型曲线,存在光合“午休”现象;在光合日进程中,0.5 μl·L^-1 NO₂处理使叶片P_n提高,最大值达8.542 μmol CO₂·m^-2s^-1,4.0 μl·L^-1NO₂处理的大多数时段使P_n降低,而0.1 μl·L^-1 NO₂处理对P_n的影响则依时段而不同;0.5和4.0 μl·L^-1 NO₂处理提高了叶片气孔导度(G_s)和胞间CO₂浓度(C_i)的最大值和最小值,0.1 μl·L^-1 NO₂处理提高了C_i的最大值和最小值,降低了G_s的最大值和最小值.熏气处理中、后期,0.5μl·L^-1 NO₂处理叶片的日均净光合速率显著高于其他处理.在熏气处理前期,0.5和4.0 μl·L^-1 NO₂处理使叶片最大PSⅡ的光能转换效率(F_v/F_m)显著下降;在熏气处理后期,4.0 μl·L^-1 NO₂处理的叶片F_v/F_m仍显著低于对照.     

嫁接对低温弱光下甜椒幼苗光合作用的影响

以‘卫士’和‘部野丁’为砧木,以‘赤峰特选’为接穂进行嫁接,在光照培养箱内对甜椒自根苗和嫁接苗进行低温(8 ℃/ 5℃)弱光(100 μmol·m^-2·s^-1)处理,处理7 d后在正常条件（25 ℃/18 ℃,PFD 550～600 μmol·m^-2·s^-1）下恢复3 d,研究低温弱光下甜椒嫁接苗和自根苗气体交换参数、羧化效率和荧光参数等的变化.结果表明：低温弱光胁迫3 d时,甜椒幼苗叶片的光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）和羧化效率（CE）均下降50%以上,之后P_n、G_s趋于平稳,CE持续下降;胞间CO₂浓度（C_i）呈先下降后上升趋势.低温弱光下,甜椒幼苗的暗下最大光化学效率(F_v/F_m)、光下实际光化学效率（Ф_PSⅡ）及电子传递速率（ETR）显著降低,初始荧光(F_o)有所升高,表明其光合机构受到一定伤害,但处理结束3 d后基本恢复.与自根苗相比,嫁接苗在各处理阶段的P_n、G_s、CE、Ф_PSⅡ、F_v/F_m和ETR都有不同程度的提高,F_o明显降低.可见,嫁接可显著提高甜椒幼苗的光合功能,减轻低温弱光对其光合作用的影响.     

荔枝的光合特性

在低光强(0至0.15m mol m^-2s^-1)下,荔枝叶子的光合速率随光入射量子通量的增高而增大。在光强0.7m mol m^-2s^-1时光合速率为1.76μmol m^-2s^-1。光合作用的光补偿点约为0.02 m mol m^-2s^-1光量子。荔技叶子具有低的气孔对水分传导率。气孔对水分传导率和蒸腾速率在低光强时随入射量子通量增高而增大:而细胞间CO₂浓度随光强增高而下降。在光强高于0.2m mol m^-2 s^-1光量子时,细胞间CO₂浓度变化较少。在低光强时,叶子的水分利用效率（光合/蒸腾）随光强增高而增大。在光强高于0.2m mol m^-2 s^-1光量子时,水分利用效率明显降低。荔枝叶子的最适光合作用叶温为22-26℃。可能表明在华南夏季中午的高温限制荔枝的田间光合作用。外界CO₂浓度增高相应增高细胞间CO₂浓度。当细胞间CO₂浓度约低于230μ1.1^-1时,光合速率随细胞间CO₂浓度增高而增大。在更高的细胞间CO₂浓度对,光合速率变化则较少。荔枝叶子光合速率对叶子/空气水蒸汽压陡度的变化响应不敏感。气孔对水分传导率和细胞间CO₂浓度随叶子/空气水蒸汽压陡度增大略有降低。     

钾素水平对网纹甜瓜叶片光合特性及叶绿体亚显微结构的影响

在设施基质栽培条件下,研究了营养液中120、240及360 mg·L^-1 3个钾素水平对网纹甜瓜‘甜甜1号’叶片光合特性及叶绿体亚显微结构的影响.结果表明,营养液中钾素水平过低（120 mg·L^-1）或过高（360 mg·L^-1）均导致网纹甜瓜叶片净光合速率下降,使叶绿体片层结构混乱、变形和片层数减少,但对CO₂补偿点（70 μl·L^-1）、饱和CO₂（600 μl·L^-1）、光补偿点（50 μmol·m^-2·s^-1）无显著影响.适宜的钾素水平能显著提高叶片的饱和光强、羧化效率和表观量子效率,3个指标分别为1 200 μmol·m^-2·s^-1、0.1364和0.0237.在试验条件下,提高温室内基质栽培网纹甜瓜叶片光合效率的最适钾素水平为240 mg·L^-1.     

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.     

FACE水稻茎蘖动态模型

借助农田开放式空气CO₂浓度增高（FACE）技术平台,以武香粳14为供试水稻品种,设置不同施N量处理,研究大气CO₂浓度为570 μmol·mol^-1（比对照高200 μmol·mol^-1）的FACE处理对水稻茎蘖动态的影响,并建立了相应的模拟模型：T_t=A₁(1+e^a1-b1t₎-A₂(1+e^a2-b2t)+C×[B₁(1+e^a3-b3t)-B₂(1+e^a4-b4t)]+D.模型以时间为驱动因子,描述了水稻茎蘖数随移栽天数的动态变化过程,对常规及CO₂浓度增加条件下水稻茎蘖的变化均有很好的拟合性.通过不同年份试验数据对模型的检验,预测根均方差（RMSE）最大为44.27个·m^-2,最小为13.96个·m^-2,且相关系数均达到了极显著水平.表明模型的预测程度较高,具有很好的适用性.     

二氧化碳和臭氧浓度升高对春小麦生长及次生代谢的影响

通过开顶式气室(OTCs)研究了OTC对照（自然CO₂浓度约342 μmol·mol^-1,O₃浓度约30 nmol·mol^-1）、高浓度CO₂（550 μmol·mol^-1）、高浓度O₃（浓度为80 nmol·mol^-1）及其交互作用（CO₂ 550 μmol ·mol^-1,O₃ 80 nmol·mol^-1）对春小麦不同发育时期生物量、总酚量、黄酮含量及成熟期产量性状的影响.结果表明：CO₂浓度增加条件下,春小麦生物量和产量性状都显著高于OTC对照（P<0.05）;而O₃浓度升高条件下,小麦生物量降低,株高、穗长、穗粒质量及千粒重也显著低于对照;CO₂和O₃交互作用下各项指标处于二者之间.说明CO₂可以缓解O₃对小麦的负效应,而O₃对CO₂的正效应具有削弱作用,但二者的作用并非简单的叠加.CO₂、O₃浓度增加及其交互作用显著增加了春小麦叶片中的总酚含量,其中两者交互作用的效应更大,但在小麦生长后期,总酚含量增加量比对照有所降低.在小麦生长前期,各处理总黄酮含量均低于对照;而在成熟期,各处理都显著高于对照.     

遮荫条件下绞股蓝光合作用特点的研究

在夏季遮荫条件下栽培绞股蓝的净光合速率日变化呈现不典型的双峰曲线,第1峰值出现在11：00时,达13．8μmolCO2·m^-2·S^-1日净光合速率达到176．97μmol CO2·m^-2,是强光下栽培的3．1倍;净光合速率和光量子通量密度呈正相关,相对湿度对净光合速率的影响小．强光下栽培绞股蓝。光合作用“午休”现象明显,净光合速率日变化呈现双峰曲线,第1峰值出现在10：00时,为3．0μmol CO2·m^-2·s^-1．第2峰值出现在14：00时,为1．25μmol CO2·m^-2·s^-1;相对湿度与净光合速率成正相关,对净光合速率的影响大．当光量子通量超过700μmol·m^-2·s^-1时,净光合速率与光量子通量密度呈负相关．在影响该植物蒸腾速率的诸多因子中,蒸腾速率和气孔导度之间的相关性最为显著．因此绞股蓝属于高度耐荫而怕光的植物．人工栽培应重点考虑光照因子．     

热带季节雨林优势树种叶片和冠层尺度二氧化碳交换特征

采用叶室法和涡度相关法分析了西双版纳热带季节雨林优势树种绒毛番龙眼和大叶白颜树冠层及其叶片在不同季节的CO₂交换量,并拟合得到主要特征值.结果表明：以叶室法测得的两树种冠层最大净光合速率(P_{max A})为雨季>雨季末>雾凉季>干热季,叶片暗呼吸速率(R_d)为雨季>雨季末>干热季>雾凉季;以涡度相关法得到的两树种冠层最大净光合速率(P_{max B})为雨季>雨季末>雾凉季>干热季,而冠层呼吸速率(R_e)则是雨季>干热季>雾凉季>雨季末.两种方法得到的不同季节植物冠层最大净光合速率相差0.9～2.0 μmol·m^-2·s^-1.     

黄土旱塬区不同覆盖措施对冬小麦农田土壤呼吸的影响

采用田间试验研究了黄土旱塬区不同覆盖措施下的冬小麦农田土壤呼吸日变化和季节变化特征.试验包括4个处理：作物生育期秸秆覆盖600 kg·hm^-2（M₆₀₀）、秸秆覆盖300 kg·hm^-2（M₃₀₀）、地膜覆盖（PM）和无覆盖处理（CK）.结果表明：冬小麦农田土壤呼吸速率从播种至返青之前呈下降趋势,处理间没有显著差异;越冬后土壤呼吸速率迅速提高,至拔节期最高.与CK相比,3个覆盖处理在越冬至成熟期间均显著促进了土壤CO₂的释放,其中PM与其他处理间的差异达到极显著水平.全生育期M₆₀₀和M₃₀₀处理土壤呼吸速率平均分别为1.47和1.52 μmol CO₂·m^-2·s^-1,较CK（1.38 μmol CO₂·m^-2·s^-1）分别提高了6.6%和10.2%;PM处理土壤呼吸速率平均为3.63 μmol CO₂·m^-2·s^-1,较CK提高了163%.CK处理土壤呼吸日变化呈单峰曲线,峰值出现在12：00左右,秸秆覆盖后峰值时间推迟到14：00左右;PM处理土壤呼吸日变化特征在拔节期与对照相似,在成熟期则呈双峰曲线,峰值分别出现在12：00和16：00左右.土壤呼吸速率与土壤温度和土壤水分分别呈指数和抛物线式相关.     

万木林保护区柑橘和锥栗园土壤呼吸的比较

采用Li-8100开路式土壤碳通量系统,对福建省万木林保护区内柑橘和锥栗两果园土壤呼吸进行1年的定位观测,分析了土壤水热因子及人为管理措施对土壤呼吸的影响.结果表明:柑橘和锥栗园样地土壤的呼吸速率月变化均呈单峰型曲线,峰值分别出现在7月(3.76 μmol·m-2·s-1)和8月(2.69 μmol·m-2·s-1);柑橘和锥栗园样地土壤呼吸速率的年均值分别为2.68和1.55 μmol·m-2·s-1,且柑橘园土壤呼吸速率极显著高于锥栗园;土壤温度是影响土壤呼吸的主要因素,可以解释土壤呼吸速率月动态变化的73％～86％;锥栗园土壤含水量与土壤呼吸速率呈显著正相关,但柑橘园两者关系不显著;指数方程计算的柑橘和锥栗园土壤呼吸的Q10值分别为1.58和1.75;柑橘和锥栗园土壤呼吸年通量值分别为10.01和5.77tC·hm-2 ·a-1.     

Novel mannose-sequestration technique reveals variation in subcellular orthophosphate pools do not explain the effects of phosphorus nutrition on photosynthesis in Eucalyptus globulus seedlings

Although only a small proportion of plant phosphorus (P) is used for photosynthesis, the relationships between P and photosynthesis can be strong. It was hypothesized, in this study, that variation in the allocation of orthophosphate (Pi) between active (cytoplasmic) and nonactive (vacuolar) pools would underpin differences in rates of photosynthesis in 4-month-old Eucalyptus globulus seedlings grown with a varying P supply. Photosynthetic biochemistry was assessed by the response of net photosynthesis to increasing intercellular [CO2]. Cytoplasmic Pi was sequestered as mannose 6-phosphate. Total P and the proportion of P as Pi were positively related to P supply. The ratios of active : stored Pi (10-24%) varied little over the range of treatments. Active Pi was positively related to P supply, as was photosynthesis (7 micromol CO2 m(-2) s(-1) with 0 mM P vs. 16 micromol CO2 m(-2) s(-1) with 0.32 mM P). Positive relationships between P supply and photosynthesis were explained best by leaf P content, not by active pools of Pi. The distribution of Pi between the vacuole and the cytoplasm had little impact on the photosynthetic phosphorus-use efficiency (PPUE), and reductions in cytoplasmic Pi had little effect on photosynthesis. Hence, PPUE is an unsuitable guide for assessing plant responses to increasingly unavailable P in the environment.     

Decreases in stomatal conductance of soybean under open-air elevation of [CO2] are closely coupled with decreases in ecosystem evapotranspiration

Stomatal responses to atmospheric change have been well documented through a range of laboratory- and field-based experiments. Increases in atmospheric concentration of CO(2) ([CO(2)]) have been shown to decrease stomatal conductance (g(s)) for a wide range of species under numerous conditions. Less well understood, however, is the extent to which leaf-level responses translate to changes in ecosystem evapotranspiration (ET). Since many changes at the soil, plant, and canopy microclimate levels may feed back on ET, it is not certain that a decrease in g(s) will decrease ET in rain-fed crops. To examine the scaling of the effect of elevated [CO(2)] on g(s) at the leaf to ecosystem ET, soybean (Glycine max) was grown in field conditions under control (approximately 375 micromol CO(2) mol(-1) air) and elevated [CO(2)] (approximately 550 micromol mol(-1)) using free air CO(2) enrichment. ET was determined from the time of canopy closure to crop senescence using a residual energy balance approach over four growing seasons. Elevated [CO(2)] caused ET to decrease between 9% and 16% depending on year and despite large increases in photosynthesis and seed yield. Ecosystem ET was linked with g(s) of the upper canopy leaves when averaged across the growing seasons, such that a 10% decrease in g(s) results in a 8.6% decrease in ET; this relationship was not altered by growth at elevated [CO(2)]. The findings are consistent with model and historical analyses that suggest that, despite system feedbacks, decreased g(s) of upper canopy leaves at elevated [CO(2)] results in decreased transfer of water vapor to the atmosphere.     

高浓度二氧化碳对百合生长和两种化感物质的影响

在大棚栽培条件下,研究不同CO₂浓度（600、800、1 000 μmol·mol^-1）对亚洲型黄花多头切花百合的影响.结果表明,CO₂浓度为600 μmol·mol^-1时,切花百合维持较高的Pn,在CO₂浓度为600～1 000 μmol·mol^-1时并持续45 d,百合并未出现明显的光合作用下调,这与新生子球对高CO₂浓度下的百合光合适应性具有一定调节能力有关.CO₂浓度为600 μmol·mol^-1时,能提高百合切花0.57个茎高等级,对显色花蕾增长有正效应.不同CO₂浓度对百合叶片中的多酚类和类黄酮含量影响不同,CO₂浓度为600和800 μmol·mol^-1时,能明显提高多酚类和类黄酮含量,植株也未出现叶枯病病株,这与适宜的高CO₂浓度对Pn及碳水化合物的形成和转化以及化感物质与提高百合自身抗病性有关.在试验浓度范围内,CO₂浓度为600 μmol·mol^-1时最有利于百合叶片多酚类和类黄酮含量的提高.     

Gas exchange by pods and subtending leaves and internal recycling of CO(2) by pods of chickpea (Cicer arietinum L.) subjected to water deficits

Terminal drought markedly reduces leaf photosynthesis of chickpea (Cicer arietinum L.) during seed filling. A study was initiated to determine whether photosynthesis and internal recycling of CO(2) by the pods can compensate for the low rate of photosynthesis in leaves under water deficits. The influence of water deficits on the rates of photosynthesis and transpiration of pods and subtending leaves in chickpea (cv. Sona) was investigated in two naturally-lit, temperature-controlled glasshouses. At values of photosynthetically active radiation (PAR) of 900 micromol m(-2) s(-1) and higher, the rate of net photosynthesis of subtending leaves of 10-d-old pods was 24 and 6 micromol m(-2) s(-1) in the well-watered (WW) and water-stressed (WS) plants when the covered-leaf water potential (Psi) was -0.6 and -1.4 MPa, respectively. Leaf photosynthesis further decreased to 4.5 and 0.5 micromol m(-2) s(-1) as Psi decreased to -2.3 and -3.3 MPa, respectively. At 900--1500 micromol m(-2) s(-1) PAR, the net photosynthetic rate of 10-d-old pods was 0.9-1.0 micromol m(-2) s(-1) in the WW plants and was -0.1 to -0.8 micromol m(-2) s(-1) in the WS plants. The photosynthetic rates of both pods and subtending leaves decreased with age, but the rate of transpiration of the pods increased with age. The rates of respiration and net photosynthesis inside the pods were estimated by measuring the changes in the internal concentration of CO(2) of covered and uncovered pods during the day. Both the WW and WS pods had similar values of internal net photosynthesis, but the WS pods showed significantly higher rates of respiration suggesting that the WS pods had higher gross photosynthetic rates than the WW pods, particularly in the late afternoon. When (13)CO(2) was injected into the gas space inside the pod, nearly 80% of the labelled carbon 24 h after injection was observed in the pod wall in both the WW and WS plants. After 144 h the proportion of (13)C in the seed had increased from 19% to 32% in both treatments. The results suggest that internal recycling of CO(2) inside the pod may assist in maintaining seed filling in water-stressed chickpea.