不同施氮水平对冬小麦生长期土壤呼吸的影响

在目前全球氮沉降不断增加的背景下, 研究农田土壤呼吸对氮沉降的响应有助于理解未来生态系统碳循环对全球变暖的潜在影响。为探讨不同施氮浓度对华东地区冬小麦(Triticum aestivum)生长期土壤呼吸的影响, 该实验设计了对照组(不施加氮肥)和3种浓度施氮处理组(低浓度施氮15 g·m^-2·a^-1, 中等浓度施氮30 g·m^-2·a^-1, 高浓度施氮45 g·m^-2·a^-1)。使用便携式土壤CO₂通量观测仪LI-8100测定不同施氮浓度处理下冬小麦生长期(2013年12月至2014年5月)的土壤呼吸速率, 并探讨土壤呼吸与土壤温度、湿度等环境因素的关系。结果表明: 低、中、高3种浓度施氮处理的土壤呼吸速率平均值分别为5.29、6.17和6.75 μmol·m^-2 ·s^-1, 与对照组(土壤呼吸速率平均值为4.90 μmol·m^-2·s^-1)相比, 分别增加了7.8%、23.6%和37.8%; 地上生物量分别增加39.9%、104.4%和200.2%, 并与冬小麦生长季的总土壤呼吸正相关。5 cm深度土壤的温度与土壤呼吸速率呈指数关系(p < 0.05), 土壤呼吸季节变化的65%-75%由土壤温度引起, 其温度敏感性为2.09-2.32。结果表明, 添加氮肥促进了植物的生长, 增加了生物量, 从而增加了冬小麦农田的土壤呼吸速率。     

植物气孔导度对CO2响应模型的构建

构建一个普适性的植物叶片气孔导度(g_s)对CO₂浓度响应(g_s-C_a)的模型, 对定量研究植物叶片g_s对CO₂浓度的响应变化尤为必要。该研究运用便携式光合仪(LI-6400)测量了大豆(Glycine max)和小麦(Triticum aestivum)光合作用对CO₂的响应曲线(A_n-C_a), 在比较传统的Michaelis-Menten模型(M-M模型)和叶子飘构建的CO₂响应模型拟合大豆和小麦A_n-C_a效果的基础上, 构建了g_s-C_a响应新模型。然后用新构建的模型拟合大豆和小麦的g_s-C_a曲线, 并将拟合结果与传统模型的拟合结果, 以及与其对应的观测数据进行比较, 以判断所构建模型是否合理。结果显示: 叶子飘构建的A_n-C_a模型可较好地拟合大豆和小麦的A_n-C_a曲线, 确定系数(R²)均高达0.999。M-M模型拟合大豆和小麦的A_n-C_a曲线时的R²虽然也较高, 但在较高CO₂浓度时的拟合曲线偏离观测曲线。因此, 基于叶子飘的A_n-C_a模型构建g_s-C_a模型更为可行。新构建的g_s-C_a模型可较好地拟合大豆和小麦的g_s-C_a曲线, R²分别为0.995和0.994, 而且还可以直接给出最大气孔导度(g_s-max)、最小气孔导度(g_s-min), 以及与g_s-min相对应的CO₂浓度值(C_s-min)。拟合得到大豆和小麦的g_s-max分别为0.686和0.481 mol·m^-2·s^-1, 与其对应的观测值(分别为0.666和0.471 mol·m^-2·s^-1)之间均不存在显著差异; 同样, 拟合得到的大豆和小麦的g_s-min分别为0.271和0.297 mol·m^-2·s^-1, 与其对应的观测值(分别为0.279和0.293 mol·m^-2·s^-1)之间也均不存在显著差异; 此外, 新构建的g_s-C_a模型给出大豆和小麦的C_s-min值分别为741.45和1 112.43 μmol·mol ^-1, 与其对应的观测值(732.78和1 200.34 μmol·mol ^-1)也不存在显著差异。由此可见, 该研究新构建的g_s-C_a模型可作为定量研究植物叶片气孔导度对CO₂浓度变化的有效数学工具。     

北京2种阔叶树不同高度枝干的呼吸速率及其对温度的敏感性

该研究采用红外气体分析法(IRGA)于2013年3-12月原位测定了北京市东升八家郊野公园中2个主要阔叶树种(槐(Sophora japonica)、旱柳(Salix matsudana)) 3个高度上的枝干呼吸(R_w)日进程, 旨在量化R_w的种间差异, 探索种内R_w及其温度敏感系数(Q₁₀)的时间动态和垂直分布格局。研究结果显示: (1) R_w在不同树种之间差异明显, 相同月份(4月份除外)槐R_w是旱柳的1.12 (7月)-1.79倍(5月)。两树种枝干表面CO₂通量速率均表现出明显的单峰型季节变化, 峰值分别出现在7月((5.13 ± 0.24) μmol·m^-2·s^-1)和8月((3.85 ± 0.17) μmol·m^-2·s^-1)。同一树种在生长月份内的平均呼吸水平显著高于非生长季, 但其Q₁₀值季节变化趋势与之相反。(2) R_W随测量高度的增加而升高, 并在3个高度上表现出不同的日变化规律: 其中, 树干基部及胸高位置为单峰格局, 而一级分枝处的呼吸速率在一天内存在两个峰值, 中间出现短暂的“午休”现象。温度是造成一天内呼吸变化的主要原因。此外, 顶部R_w及其对温度的敏感程度明显高于基部。温度本身和Q₁₀值差异可在一定程度上解释R_W的垂直梯度变化。(3)在生长月份, 单位体积木质组织的日累积呼吸速率(mmol·m^-3·d^-1)与受测部位直径倒数(D^-1)呈极显著正相关关系。单位面积(μmol·m^-2·s^-1)可准确表达两树种在生长期间的R_W水平, 能合理有效地比较不同个体的呼吸差异及同一个体的时空变异。这些结果表明, 采用局部通量法上推至树木整体呼吸时, 应全面考虑R_w的时、空变异规律, 并选择恰当的表达单位, 以减小估测误差。     

北京东灵山3种温带森林土壤呼吸及其20年的变化

土壤呼吸是陆地生态系统最主要的碳释放过程。为了探讨温带森林土壤呼吸在长时间尺度的变化, 利用北京东灵山地区的白桦(Betula platyphylla)林、辽东栎(Quercus wutaishanica)林和油松(Pinus tabuliformis)林3种温带森林永久样地, 于2012-2015年对其土壤呼吸进行测定, 并与1994-1995年的测定结果进行了比较。结果显示: 2012-2015年, 白桦林的平均年土壤呼吸量为(574 ± 21) g C·m^-2·a^-1, 显著高于辽东栎林(455 ± 31) g C·m^-2·a^-1和油松林(414 ± 35) g C·m^-2·a^-1, 比20年前(1994-1995年)的估测值分别增加了85%、17%和73%。这些结果表明, 近20年来这3种生态系统的碳周转速率明显加快。     

张掖湿地芨芨草叶大小和叶脉密度的权衡关系

叶大小-叶脉密度的权衡关系是植物叶经济谱理论的基础, 对理解资源竞争条件下植物叶片的物理构建与生理代谢的关系具有重要的意义。该文采用标准化主轴估计(standardized major axis estimation, SMA)的方法, 按芨芨草(Achnatherum splendens)株丛密度设置I (>12丛·m^-2)、II (8-12丛·m^-2)、III (4-8丛·m^-2)和IV (<4丛·m^-2) 4个密度梯度, 以叶面积和叶干质量分别表示叶大小, 对张掖洪泛平原湿地不同密度条件下芨芨草种群的叶大小和叶脉密度的关系进行研究。结果表明: 随着芨芨草株丛密度的降低, 湿地群落的土壤含水量逐渐减小、土壤电导率逐渐增加, 芨芨草的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和分枝数呈先增大后减小的趋势, 叶面积、叶干质量、比叶面积和株高呈逐渐减小趋势、光合有效辐射(PAR)和叶脉密度呈逐渐增加趋势; 芨芨草叶大小和叶脉密度在高密度(I)和低密度(IV)样地均呈极显著负相关关系(p < 0.01), 中密度(II、III)样地二者呈显著负相关关系(p < 0.05); 叶大小和叶脉密度回归方程的SMA斜率在不同密度样地均显著小于-1 (p < 0.05), 即芨芨草叶大小和叶脉密度呈“此消彼长”的权衡关系。在高密度湿地群落芨芨草倾向于大叶片低叶脉密度的叶片构建模式, 在低密度湿地群落选择小叶片高叶脉密度的异速生长模式, 体现了密度制约下湿地植物的生物量分配格局和资源利用对策。     

油蒿资源利用效率在生长季的相对变化及对环境因子的响应

为了探明西北半干旱区典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)叶水平资源利用效率的相对变化及对环境因子的响应机制, 该研究于2018年5-10月, 使用LI-6400XT便携式光合仪测定了毛乌素沙地油蒿叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(E)、叶表面光合有效辐射(PAR_l)、叶表面温度(T_l)、叶表面相对湿度(RH_l), 在实验室计算叶片单位面积氮含量(N_area), 分析了叶片氮利用效率(NUE)、水分利用效率(WUE)、光利用效率(LUE)与环境因子之间的关系及NUE、WUE、LUE之间的相对变化。研究结果表明, 在充足且稳定光强下油蒿的P_n主要受温度的影响, NUE、WUE与VPD_l、T_l之间具有显著负相关关系, NUE、WUE与LUE间为正相关关系, NUE、WUE和LUE最大值分别发生在5、7和9月, 分别为9.43 μmol CO₂·g^-1·s^-1、3.86 mmol·mol^-1、0.04 mol·mol^-1, 资源利用效率的变化主要受P_n的影响。温度通过影响植物N分配来改变P_n, 进而影响着资源利用效率, WUE与LUE显著正相关, 对构建荒漠区生态系统能量交换过程模型有重要意义。     

盐穗木金属硫蛋白HcMT的体外自由基清除活性及抗氧化能力*

目的: 原核表达盐穗木(Halostachys caspica C. A. Mey.)金属硫蛋白HcMT并探究其抗氧化活性。方法: 构建原核表达载体pET-32a-HcMT,转化至大肠杆菌Escherichia coli BL21,加入Zn²⁺胁迫培养(终浓度为200 μmol/L),分离纯化得到Zn-HcMT,测定Zn-HcMT自由基清除活性和总抗氧化能力,制备复合物Zn-HcMT/TiO₂并做FTIR表征。结果: 通过原核表达获得融合蛋白Zn-HcMT,对·OH、O₂·^-、DPPH自由基具有较强的清除活性,对·OH、O₂·^-的IC₅₀分别为0.386 mg/mL、0.038 mg/mL。融合蛋白浓度为0.01 mg/mL时,对DPPH清除率达(37.43 ± 0.006 8)%,浓度为0.3mg/mL时TEAC(trolox-equivalent antioxidant capacity)值为(1.023 ± 0.01)mmol/L,融合蛋白还原力A₇₀₀为0.142 ± 0.055,FTIR图谱同时表现了Zn-HcMT和TiO₂吸收特性。结论: Zn-HcMT具有良好的清除ROS活性及较强的抗氧化能力,在化妆品领域有潜在应用前景。     

不同光脉冲方案对光下最大荧光参数及其计算参数的影响

光下最大荧光(F_m′)是植物生理生态研究中的重要参数,一般采用饱和脉冲(RF)方案来估计.然而,光系统Ⅱ(PSⅡ)受体库的反馈调节会影响RF方案对F_m′估计的准确性.为消除PSⅡ受体库反馈调节的影响,根据光脉冲强度(Q′)与叶绿素荧光(F′)的线性关系提出多相脉冲(MPF)方案,估算Q′无穷大时的F′(即F_m′).本研究采用MPF和RF方案分别对苦槠、青冈和乌桕3个树种叶片的叶绿素荧光和气体交换数据进行同步测量,并对两种方案估计的F_m′及其计算参数PSⅡ光化学效率(Φ_PSII)、PSⅡ的电子传递速率(J)、最大电子传递速率(J_max)、叶肉导度(g_m)和叶绿体内CO₂浓度(C_c)等光合参数进行比较,分析两种方案对3个树种叶片6个光合参数的影响.结果表明: 当光合有效辐射(PAR)<200 μmol·m^-2·s^-1时,两种方案对苦槠、青冈和乌桕叶片F_m′、Φ_PSII和J的估计无显著影响;当PAR>200 μmol·m^-2·s^-1时,采用MPF方案获得的苦槠、青冈和乌桕的F_m′分别比RF方案获得的F_m′高3.5%～5.2%、11.7%～18.0%和3.2%～7.1%;当PAR>200 μmol·m^-2·s^-1时,采用MPF方案获得的Φ_PSII、J和J_max分别不同程度地大于RF方案获得的参数,g_m和C_c分别不同程度地小于RF方案获得的参数.说明当PAR较低(<200μmol·m^-2·s^-1)时,MPF与RF方案对植物叶片F_m′、Φ_PSII、J的估计没有显著影响;当PAR较高(≥200μmol·m^-2·s^-1)时,MPF与RF方案对植物叶片F_m′、Φ_PSII、J、J_max、g_m和C_c的估计有显著影响,且RF方案对植物叶片的F_m′、Φ_PSII、J和J_max比MPF方案分别有不同程度的低估,对g_m和C_c则有不同程度的高估.     

山杏叶片光合生理参数对土壤水分和光照强度的阈值效应

以半干旱黄土丘陵区主要灌木树种山杏(Prunus sibirica)为试验材料, 应用CIRAS-2型光合作用仪测定不同土壤质量含水量(W_m)下山杏叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)及水分利用效率(WUE)的光响应过程, 探讨山杏光合特性对土壤水分和光照条件的适应性。结果表明: P_n、T_r及WUE对W_m和光照强度的变化有明显的阈值响应。随着W_m (6.5%-18.6%)的递增, 光补偿点降低, 光饱和点、表观量子效率和最大净光合速率均升高; 在W_m为18.6%时, 山杏利用弱光和强光的能力最强, 光照生态幅最宽。随着W_m (9.2%-18.6%)的递增, P_n、T_r有明显升高的趋势, 水分过高或过低, 两者均呈现下降趋势; 山杏对光照环境的适应性较强, 在光合有效辐射为800-1 200 µmol∙m^-2∙s^-1时, P_n和WUE都具有较高水平, 饱和光强在983-1 365 µmol∙m ^-2∙s^-1之间。以光合生理参数为指标对山杏土壤水分有效性及生产力进行分级与评价, 确定W_m < 9.2%或W_m > 22.3%时为“低产中效水”; W_m在20.5%-22.3%和9.2%-12.9%时, 分别为“中产低效水”和“中产中效水”; W_m在12.9%-20.5%时为“高产高效水”。其中W_m为18.6%时为“最佳产效水”, 对应光强为1 365 µmol∙m^-2∙s^-1。     

稳定表达人源GABAAR-CHO细胞株的建立

目的: 构建α₁亚基诱导表达、β₂和γ_2L亚基稳定表达的人源α₁β₂γ_2L-GABA_AR-CHO(Chinese hamster ovary)细胞株。方法: 从人cDNA文库中扩增α₁、β₂、γ_2L亚基编码基因,分别构建亚基表达载体;将三个亚基表达载体共转染CHO-K1细胞,通过抗性筛选、膜电位检测法进行稳定表达克隆筛选;通过qPCR、Western blot对亚基表达进行鉴定;以激动剂GABA、阳性变构调节剂地西泮(diazepam,Dia)、拮抗剂荷包牡丹碱(bicuculine)为工具药,采用全细胞膜片钳方法及膜电位检测法对稳定表达细胞的药理学功能进行鉴定。结果: 经克隆筛选获得表达量较高的α₁β₂γ_2L-GABA_AR-CHO并对其亚基表达鉴定,结果显示该细胞稳定表达α₁、β₂、γ_2L亚基,构建的α₁β₂γ_2L-GABA_AR-CHO细胞仅在加入四环素(tetracyclin)诱导的情况下表达α₁亚基并与β₂、γ_2L组装成具有功能活性的α₁β₂γ_2L-GABA_AR;对其进行全细胞膜片钳检测研究发现,GABA可对其产生激动效应,引起α₁β₂γ_2L-GABA_AR-CHO细胞产生氯离子通道特征性电流变化,Dia可剂量依赖性地增强GABA对α₁β₂γ_2L-GABA_AR的激动效应;在膜电位检测研究中,获得GABA激动效应EC₅₀为(177.72 ± 15.92)nmol/L,Dia变构效应EC₅₀为(3.63±0.52)μmol/L,拮抗剂Bicuculine拮抗效应IC₅₀为(538.83±29.55)nmol/L。结论: 通过采用诱导表达策略,成功构建了α₁β₂γ_2L-GABA_AR-CHO稳定表达细胞株,该细胞株具有对激动剂、阳性变构剂、拮抗剂特异性检测的药理学功能。     

A comparison of measured and calculated net community CO2 exchange: Scaling from leaves to communities

Leaf net photosynthesis is crucial for detecting the mechanism of photosynthesis, whereas community net photosynthesis is useful for understanding the photosynthetic capacity of communities and its relationship with environmental factors. In particular, we need to scale up eco-physiological models from leaf scale to canopy level to study carbon cycling at regional or global scale. We hypothesized that accumulated leaf net photosynthetic rate (P_c) at community scale, i.e., calculated based on leaf net photosynthetic rate (P_n) and leaf area index (LAI), equals to measured net community CO₂ exchange (NCE). The purpose of this study is to verify this hypothesis. Our field study was carried out in Duolun, Nei Mongol, China, where we constructed single-species communities by sowing Medicago sativa ‘Aohan’ seeds in three plots (3 m × 5 m) on May 30, 2012. On August 16, 2014, P_n of five healthy leaves of M. sativa ‘Aohan’ in each plot were measured with a LI-6400 portable photosynthesis system at 10:00, and net ecosystem CO₂ exchange (NEE) in each plot was measured simultaneously with a LI-8100 system connected with a assimilation chamber (0.5 m × 0.5 m × 0.5 m). P_c was calculated based on P_n, number of leaves (n), LAI percentage of healthy leaves (r) and percentage of received effective light by leaves (m). NCE was derived from NEE and ecosystem respiration rate (R_eco). P_c was 3.52 μmol CO₂·m^-2·s^-1, and very close to NCE (3.56 μmol CO₂·m^-2·s^-1), suggesting that leaf-scale photosynthesis may accurately predict community-scale photosynthesis. However, our method could not separate community respiration from soil respiration, and future studies, should be designed to counteract this effect. Scaling up from leaf photosynthesis to community photosynthesis should also consider vertical structure of communities and nonlinear responses of leaf photosynthesis to changes in light quantum.     

苯酚废水对垂柳叶片光合生理参数的影响

为探讨垂柳(Salix babylonica)对苯酚污染物的耐受程度及其应用于苯酚污染环境修复的可行性,了解苯酚胁迫对垂柳光合作用生理过程的影响与限制机理,采用水培模拟胁迫实验方法,在5种苯酚溶液浓度(50、100、200、400和800mg·L–1)下,测定垂柳植株叶片光合气体交换及叶绿素荧光参数。结果表明,苯酚对垂柳光合作用具有显著的抑制作用,表现为叶片净光合速率(Pn)、最大光合速率(Pnmax)、光合量子效率(Φ)、PSII最大和实际光化学效率(Fv/Fm和ФPSII)等均明显下降。苯酚胁迫浓度越高,对垂柳光合作用的抑制程度越大;苯酚胁迫限制光合作用主要由非气孔因素引起。将垂柳用于苯酚污染的水体环境修复时,苯酚浓度应在200 mg·L–1以下,否则垂柳的光合作用效能会明显降低。垂柳光合作用生理活性耐受苯酚胁迫的极限浓度还需进一步实验研究。     

不同地下水矿化度对柽柳光合特征及树干液流的影响

为揭示柽柳(Tamarix chinensis)光合能力及耗水特征对地下水矿化度的响应规律, 以黄河三角洲建群种——柽柳3年生植株为研究对象, 在1.2 m的潜水水位下, 模拟设置淡水、微咸水、咸水和盐水4种不同的地下水矿化度, 测定柽柳叶片光合-光响应、蒸腾速率和树干液流的日变化。结果表明: 地下水矿化度通过影响土壤盐分可显著影响柽柳光合特性及耗水性能。随地下水矿化度升高, 柽柳叶片净光合速率(P_n)、最大P_n、蒸腾速率、气孔导度、表观量子效率和暗呼吸速率均先升高后降低, 而水分利用效率(WUE)持续降低。淡水、微咸水和盐水处理下, 柽柳P_n光响应平均值分别比咸水处理降低44.1%、15.1%和62.6%; 微咸水、咸水和盐水处理下, 柽柳WUE光响应平均值分别比淡水处理降低25.0%、29.2%和41.7%。随地下水矿化度升高, 柽柳叶片光饱和点先升高后降低, 而光补偿点持续升高, 光照生态幅变窄, 光能利用率变低。淡水和盐水处理下, 柽柳P_n下降分别是非气孔限制和气孔限制引起的。柽柳树干液流速率随地下水矿化度升高而先升高后降低, 咸水处理下树干液流速率日变幅最大, 日液流量最高。淡水、微咸水和盐水处理下日液流速率平均值分别比咸水处理降低61.8%、13.1%和41.9%。咸水矿化度下柽柳有较高的光合特性, 在蒸腾耗水较严重的情况下可实现高效生理用水, 适宜柽柳较好地生长。     

Effects of groundwater salinity on the characteristics of leaf photosynthesis and stem sap flow in Tamarix chinensis

AimsThe objective of this study was to investigate the change pattern of leaves photosynthesis and stem sap flow of Tamarix chinensisin under different groundwater salinity, which can be served as a theoretical basis and technical reference for cultivation and management of T. chinensis in shallow groundwater table around Yellow River Delta.MethodsThree-year-old T. chinensis, one of the dominated species in Yellow River Delta, was selected. Plants were treated by four different salinity concentrations of groundwater—fresh water (0 g∙L^-1), brackish water (3.0 g∙L^-1), saline water (8.0 g∙L^-1), and salt water (20.0 g∙L^-1) under 1.2 m groundwater level. Light response of photosynthesis and the diurnal courses of leaf transpiration rate, stem sap flux velocity and environment factors under different groundwater salinity were determined via LI-6400XT portable photosynthesis system and a Dynamax packaged stem sap flow gauge based on stem-heat balance method, respectively.Important findings The result showed that groundwater salinity had a significant impact on photosynthesis efficiency and water consumption capacity of T. chinensis by influencing the soil salt. The net photosynthetic rate (P_n), maximum P_n, transpiration rate, stomatal conductance, apparent quantum yield and dark respiration rate increased first and then decreased with increasing groundwater salinity, while the water use efficiency (WUE) continuously decreased. The mean P_n under fresh water, brackish water and salt water decreased by 44.1%, 15.1% and 62.6%, respectively, compared with that under saline water (25.90 µmol∙m^-2∙s^-1). The mean WUE under brackish water, saline water and salt water decreased by 25.0%, 29.2% and 41.7%, respectively, compared with that under fresh water (2.40 µmol∙mmol^-1). With the increase of groundwater salinity from brackish water to salt water, light saturation point of T. chinensisdecreased while the light compensation point increased, which lead to the decrease of light ecological amplitude and light use efficiency. Fresh water and brackish water treatment helped T. chinensis to use low or high level light, which could significantly improve the utilization rate of light energy. The decrease in P_n of T. chinensis was mainly due to non-stomatal limitation under treatment from saline water to fresh water, while the decrease in P_n of T. chinensis was due to stomatal limitation from saline water to salt water. With increasing groundwater salinity, stem sap flux velocity of T. chinensis increased firstly and then decreased, reached the maximum value under saline water. The mean stem sap flux velocity under fresh water, brackish water and salt water decreased by 61.8%, 13.1% and 41.9%, respectively, compared with that under saline water (16.96 g·h^-1). Tamarix chinensis had higher photosynthetic productivity under saline water treatment, and could attained high WUE under severe water deprivation by transpiration, which was suitable for the growth of T. chinensis.     

Dominant species and ecosystem gas exchange in temperate grassland under different land use patterns

在内蒙古温带草原围封、放牧和割草3种处理下的样地内, 对生态系统尺度和大针茅(Stipa grandis)、冷蒿(Artemisia frigida)、羊草(Leymus chinensis) 3种优势种植物叶片尺度上的气体交换和水分关系进行了测定, 对比研究了植物碳水对环境的响应。结果表明, 在优势种单株尺度和生态系统尺度上, 大气-植被CO₂交换因草地利用方式的不同而具有不同的表现。在生态系统层面, 放牧样地的群落净CO₂气体交换量和总初级生产力都与围封样地和割草样地有差异, 群落总初级生产力受生态系统呼吸的影响。在放牧处理下, 群落净CO₂气体交换量日变化表现为生态系统对碳的吸收, 而围封和割草则以碳释放为主。单叶光合速率出现负值并随时间推移而恢复的现象, 应是植物对干旱高温、高光照的特殊反应。生态系统水分利用效率没有明显不同, 但各样地的蒸散能力有趋势上的变化; 对于同种植物, 放牧样地植物单叶水分利用效率的日变化波动幅度最大, 围封样地最小。     

基于FvCB模型分析盐分胁迫对棉花叶片光合作用的影响

为深入理解叶片光合特性对盐胁迫的响应机理,以棉花为试验材料,设置5个盐分(NaCl)浓度处理:0(CK)、50、100、150和200 mmol·L^-1,利用FvCB模型分析盐胁迫对棉花幼苗叶片光合特性的影响。结果表明:与CK相比,50和100 mmol·L^-1盐分处理增加了棉花叶片的最大羧化速率(V_{c max})和最大电子传递速率(J_max),但150和200 mmol·L^-1盐分处理显著降低了V_{c max}和J_max。叶片净光合速率(P_n)、叶肉导度(g_m)和暗呼吸速率(R_d)随盐分浓度升高而下降;与CK相比,50和100 mmol·L^-1盐分处理对g_m无显著影响,但P_n和R_d显著降低。150和200 mmol·L^-1盐分处理明显降低了P_n、g_m和R_d,且与0、50和100 mmol·L^-1盐分处理间存在显著差异;利用FvCB模型模拟了不同盐分胁迫下叶片净光合速率。与不考虑g_m的模拟结果相比,考虑g_m提高模拟值和实测值间的决定系数,并降低了平均绝对误差。棉花幼苗耐盐阈值为100～150 mmol·L^-1,随盐分浓度的增加,光合限制因素由叶肉因素转变为光合机构受损;引入g_m可以提高FvCB模型的模拟精度。     

粳稻生育后期剑叶光合日变化和光合色素对大气CO2浓度和温度升高的响应——FACE研究

为研究水稻叶片光合色素和光合日变化对大气CO₂浓度和气温升高的响应,我们采用在开放空气中控制升高CO₂浓度和温度的方法,以常规粳稻南粳9108为试验材料,设置了环境CO₂和高大气CO₂浓度(增加200 μmol·mol^-1)、环境温度和增温(增加1～2 ℃)交互的4个处理,测定了灌浆中期和后期水稻剑叶的光合日变化特征和光合色素含量.结果表明: 水稻剑叶净光合速率(P_n)为双峰曲线,发生了光合“午休”现象;大气CO₂浓度升高提高了剑叶P_n,灌浆中期和后期平均分别增加了47.6%和39.1%;高温有降低P_n的趋势,但相关性未达到显著水平.大气CO₂浓度和温度升高导致水稻剑叶生育后期气孔导度(g_s)平均分别降低了17.0%和11.8%.高CO₂浓度水稻剑叶生育后期蒸腾速率(T_r)、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素a/b值显著降低,平均降幅分别为5.9%、50.4%、21.3%、41.4%、39.4%和21.4%,明显增加了剑叶水分利用率(WUE),平均增幅达47.9%.与之相反,生育后期增温使水稻剑叶T_r增加了10.2%,使WUE平均降低了20.4%.综上所述,大气CO₂浓度升高对粳稻生育后期剑叶P_n、g_s和光合色素含量的影响明显大于增温效应.因此,应重视大气CO₂浓度和温度对水稻光合作用和光合色素的综合效应,减弱增温的负效应.     

粳稻生育后期剑叶光合日变化和光合色素对大气CO2浓度和温度升高的响应——FACE研究

为研究水稻叶片光合色素和光合日变化对大气CO₂浓度和气温升高的响应,我们采用在开放空气中控制升高CO₂浓度和温度的方法,以常规粳稻南粳9108为试验材料,设置了环境CO₂和高大气CO₂浓度(增加200 μmol·mol^-1)、环境温度和增温(增加1～2 ℃)交互的4个处理,测定了灌浆中期和后期水稻剑叶的光合日变化特征和光合色素含量.结果表明: 水稻剑叶净光合速率(P_n)为双峰曲线,发生了光合“午休”现象;大气CO₂浓度升高提高了剑叶P_n,灌浆中期和后期平均分别增加了47.6%和39.1%;高温有降低P_n的趋势,但相关性未达到显著水平.大气CO₂浓度和温度升高导致水稻剑叶生育后期气孔导度(g_s)平均分别降低了17.0%和11.8%.高CO₂浓度水稻剑叶生育后期蒸腾速率(T_r)、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素a/b值显著降低,平均降幅分别为5.9%、50.4%、21.3%、41.4%、39.4%和21.4%,明显增加了剑叶水分利用率(WUE),平均增幅达47.9%.与之相反,生育后期增温使水稻剑叶T_r增加了10.2%,使WUE平均降低了20.4%.综上所述,大气CO₂浓度升高对粳稻生育后期剑叶P_n、g_s和光合色素含量的影响明显大于增温效应.因此,应重视大气CO₂浓度和温度对水稻光合作用和光合色素的综合效应,减弱增温的负效应.     

植被光合呼吸模型在千烟洲亚热带常绿针叶林的优化及验证

碳循环模型参数的确定和优化对生态系统净CO₂交换(NEE)的模型计算至关重要。该文利用2010-2012年ChinaFLUX千烟洲站点的通量观测资料, 对植被光合呼吸模型(VPRM)的参数进行了优化。通过比较两种不同的拟合方案, 发现利用传统光响应方程得到的参数不适用于VPRM, 而利用模型自身反演方案拟合得到的参数最大光量子效率(λ)达0.203, 大于C₃植物平均值, 但与其他相关研究结果吻合。采用VPRM模型反演方案优化得到的参数后, VPRM能较准确地模拟千烟洲站不同季节的NEE。其对全年半小时NEE模拟的平均误差为-0.86 μmol·m^-2·s^-1, 相关系数为0.72。模型可准确地模拟生长旺季NEE平均日变化, 但低估了非生长旺季白天吸收峰值约52%。通过个例分析发现, VPRM模型可以准确模拟晴天条件下NEE的时间变化, 但对阴雨天条件下NEE的模拟还存在较大的不确定性。该研究将有助于进一步改进CO₂通量及浓度的区域数值模拟。     

遮阴对闽楠叶绿素含量和光合特性的影响

为探讨闽楠对不同光环境的光合适应机制,以2年生闽楠幼苗为材料,设置3个光照处理(全光照、遮光率50%和遮光率78%),适应6个月后,测定其叶绿素含量、气体交换和叶绿素荧光同步数据,研究不同光环境处理对闽楠叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数和光合特性的影响.结果表明: 3种光照处理下,闽楠叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)和类胡萝卜素含量大小次序为78%遮光率>50%遮光率>全光照,但不同光照处理对闽楠叶绿素a/b值没有显著影响.遮阴条件下,闽楠叶片光补偿点(LCP)降低,光饱和点(LSP)和表观量子效率(AQY)升高,说明遮阴条件下闽楠叶片对弱光和强光的利用能力均有所提高;最大净光合速率(P_{n max})、光下暗呼吸速率(R_d)和最大电子传递速率(J_max)均增大.在不同处理间,闽楠叶片净光合速率(P_n)、CO₂气孔导度(g_sc)、胞间CO₂浓度(C_i)和叶肉导度(g_m)均存在显著差异.P_n和g_m的大小顺序为: 78%遮光率>50%遮光率>全光照.78%遮光率处理下g_sc显著大于全光照.50%遮光率条件和78%遮光率条件下C_i均显著小于全光照.78%遮光率条件下PSⅡ实际光量子产量(F_v′/F_m′)、PSⅡ光化学效率(Φ_PSⅡ)和电子传递速率(J)均显著大于50%遮光率条件和全光照.由此可知,在遮阴条件下闽楠可以通过增加叶绿素含量、AQY、J、g_sc和g_m来增大光合能力.