喜光榕树和耐荫榕树光适应机制的差异

100%和36%光强下生长的喜光的斜叶榕的光合能力高于耐荫的假斜叶榕,而热耗散能力与之相似,说明强光下斜叶榕主要通过光合作用利用光能和热耗散、假斜叶榕主要通过热耗散防御光破坏.100%光强下生长的两种榕树的日间光抑制程度相似,但叶表光强相同情况下各光强下生长的假斜叶榕的光抑制均比斜叶榕严重.100%光强下假斜叶榕叶片悬挂角大于斜叶榕,导致日间叶表光强低于斜叶榕,这可能是两种榕树日间光抑制程度相似的原因,表明叶片悬挂角的适应变化对假斜叶榕有重要的意义.     

绒毛番龙眼对生长光强的形态和生理适应

在100％、50％、25％和8％自然光强下栽培绒毛番龙眼幼苗并研究了其对光环境的适应。100％生长光强下绒毛番龙眼通过增大叶片悬挂角(midrib angle,MA)和比叶重(lamina mass per unit area,LMA),减少叶氮在捕光组分中的分配等降低光能捕获;通过增加类胡萝卜素含量增加热耗散。虽如此,还是发生了比较严重的光抑制,加之叶氮在光合机构中的分配最少,导致光合能力最低,长势最差。8％生长光强下绒毛番龙眼通过降低MA、LMA以及叶片技转,增加叶氮在捕光组分中的分配等提高光能捕获能力,光能转换及利用效率较高,热耗散水平较低,但由于环境光较弱,限制了光合碳同化,植株生长也较慢。50％和25％生长光强下绒毛番龙眼有较强的光能捕获、利用和耗散能力,在几种光处理中长势最好。     

光照强度和氮水平对白三叶幼苗生长与光合生理特性的影响

采用植物生长箱溶液培养方式,对白三叶幼苗进行了不同光强(2个水平)和氮浓度(5个水平)处理,探讨其生长、生物量和光合生理特征对生境变化的响应.结果表明:两种光强下白三叶幼苗茎和叶生物量随氮素浓度呈先升高后降低,而根系生物量和根冠比则随氮素浓度增高而降低.光照强度降低使白三叶幼苗根、茎、叶和整株生物量分别降低67.8%、29.9%、42.5%和45.2%;低光处理使幼苗的根冠比显著下降,而比叶面积(SLA)明显提高.幼苗根系体积随氮素浓度增高而降低,高生长光强根系体积显著高于低生长光强下的白三叶.幼苗根系表面积、根系长度和根系直径随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,两种不同生长光强下幼苗根系长度和根系直径差异显著,而根系表面积差异不明显.白三叶叶片光合速率(Pn)随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,高生长光强白三叶Pn显著高于低生长光强下的白三叶.两种生长光强间叶片气孔导度(Gs),胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)无显著差异,但氮素浓度对叶片Gs、Ci和Tr均有显著影响.光、氮及其交互作用对白三叶幼苗生长发育产生了显著影响,光照不足和氮缺乏都将导致白三叶幼苗生长减弱,但幼苗对这些不利环境具有较强的调节和适应能力.     

塔克拉玛干沙漠南缘豆科与非豆科植物的氮分配

在豆科与非豆科植物光合特性的研究中发现,非豆科植物具有更高的光合速率,与其低的叶氮含量相矛盾。在沙漠中氮素是限制植物生长的关键因子之一,考虑到豆科植物的生物固氮作用和叶氮大部分分配于光合系统,我们假设:(1)非豆科植物具有更低的叶氮含量;(2)分配更少的叶氮于光合系统;(3)具有更高的最大净光合速率(Pmax)和光合氮素利用效率(PNUE)。为了验证这些假设,以塔克拉玛干沙漠南缘的豆科植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和非豆科植物柽柳(Tamarix ramosissima)、花花柴(Karelinia caspica)为研究对象,比较了它们的叶氮含量、氮分配、Pmax和PNUE等。结果表明:(1)非豆科植物比豆科植物确实有更低的叶氮含量,且差异达到显著水平;(2)非豆科植物分配更少的叶氮于光合系统,但在光合系统内部具有更高效的氮分配机制;(3)非豆科植物具有更高的Pmax和PNUE。在光合系统内部,非豆科植物分配更多的叶氮于羧化系统,而豆科植物分配更多的叶氮于捕光系统。对于非豆科植物而言,其更高的Pmax、PNUE、水分利用效率和表观量子产量,取决于将更多的叶氮投入到羧化和电子传递系统中。这些生理优势决定了塔克拉玛干沙漠南缘非豆科植物高效的资源捕捉和利用能力。     

油樟幼苗对马尾松林窗面积的光合响应特征

为了解马尾松人工林窗对伴生树种的影响,为马尾松人工纯林的团块状混交提供科学依据,研究了10 m×10 m(T1)、15 m×15 m(T2)、20 m×20 m(T3)、25 m×25 m(T4)、30 m×30 m(T5)、35 m×35 m(T6)和40 m×40 m(T7)马尾松人工林窗中油樟(Cinnamomum longepaniculatum)幼苗叶片形态和光合生理特征的变化,探讨马尾松林窗斑块对混生树种生长的影响。结果表明:1)林窗面积低于20 m×20 m时,油樟幼苗叶片最大净光合速率显著低于旷地对照;2)叶片比叶重随着林窗面积的增大显著升高;林窗内油樟幼苗叶氮含量在小林窗中(10 m×10 m)显著低于旷地对照,但在大林窗中(如20 m×20 m)显著高于对照;林窗内幼苗叶磷含量则与旷地无显著性差异;3)叶氮在光合组分中的总分配系数随着林窗面积的增加而增大,其中叶氮在羧化组分中的分配系数升高尤为明显,而捕光组分的分配系数在林窗面积10 m×10 m—20 m×20 m范围内随林窗面积的增加而显著降低。可见,当马尾松林窗面积低于20 m×20 m时,林窗环境会显著影响油樟幼苗的光合能力,油樟幼苗可以通过调节比叶面积、叶氮含量以及叶氮在光合组分中的分配等形态、生理适应特征来适应林窗环境的变化。     

飞机草和兰花菊三七光合作用对生长光强的适应

测定了干季不同光强下生长的飞机草和兰花菊三七叶片最大净光合速率(Pmax)、荧光动力学参数、叶绿素含量和比叶重(LMA),研究了两种植物适应光环境的策略,探讨了其与入侵性的关系.100%光强下,两种植物主要通过降低捕光色素复合体Ⅱ的含量减少光能吸收,提高Pmax增加光能利用维持叶片能量平衡,而它们的热耗散能力并不强,均显著低于其它光强下的值.100%光强下,提高类胡萝卜素含量是飞机草耗散过剩能量的有效策略,而兰花菊三七可能有其它耗散途径.4.5%光强下仅飞机草能够存活,它通过降低LMA、维持很低的日间热耗散和较高的光合系统Ⅱ非环式电子传递效率适应了弱光环境.推测对强光环境较强的适应能力是入侵植物的共性之一,但这种能力强不一定入侵性大.     

生长环境光强对两种热带雨林树种幼苗光合作用的影响

以西双版纳热带雨林中演替后期种绒毛番龙眼和先锋树种山黄麻为材料 ,于雾凉季测定了不同光强下生长的 2种树苗叶片最大净光合速率 (Pmax)、叶绿素荧光参数以及光合色素含量和比叶重 (L MA) ,探讨了不同生态习性热带雨林树种幼苗对光强的适应及光保护机制。发现在一定光强范围内随生长环境光强的增加 ,2种树苗 L MA、荧光的非化学猝灭 (N PQ)、类胡萝卜素(Car)含量、Car与叶绿素 (Chl)之比升高 ,光饱和点和光补偿点也有随生长环境光强的增大而升高的趋势 ,Chl含量降低 ,2种树苗均能通过形态和生理特性的变化适应不同的光强环境。相同的生长光强下 ,绒毛番龙眼光抑制明显比山黄麻重 ,山黄麻适应强光的能力强。随生长环境光强的增加 ,山黄麻 N PQ增加不显著 ,热耗散较少 ,相同光强下其 Pmax显著高于绒毛番龙眼。绒毛番龙眼则相反 ,其热耗散随生长环境光强的升高显著增多 ,但 Pmax差异不显著。表明先锋种山黄麻主要通过提高 Pmax利用光能防止光合机构光破坏 ,而演替后期种绒毛番龙眼却较大程度通过增强非光化学猝灭来耗散过量光能。上午人为降低光强度对先锋种山黄麻影响不大 ,但可以明显缓解绒毛番龙眼的光抑制 ,表明上午一定程度的遮光 (如有雾 )可减缓绒毛番龙眼光抑制     

西双版纳两种生态特性不同的外来草本植物对生长环境光强的适应策略

于干热季测定了紫茎泽兰和阳春砂仁叶片比叶重、色素含量、光合能力和叶绿素荧光动力学参数,探讨了它们适应环境光强的策略及其生理生态学机制。36 %光强下砂仁叶片光抑制较明显;10 0 %光强下紫茎泽兰光抑制不严重,光系统 最大光能转换效率和量子效率始终维持在较高水平。随着环境光强的升高,紫茎泽兰最大净光合速率(Pmax)、比叶重、非光化学猝灭系数(N PQ)和单位面积叶片类胡萝卜素含量升高,单位干重叶片叶绿素含量降低。紫茎泽兰能通过形态和生理特性的变化适应大幅度的光强范围,这可能是其表现强入侵性的重要原因之一。强光下紫茎泽兰热耗散并不多,主要通过提高Pmax利用更多的光能来保护光合机构,光系统 反应中心可逆失活也能耗散部分光能。虽然砂仁Pmax也能随生长环境光强的升高而增大,但其值较低,增幅不大,相反其热耗散的增加较多,N PQ较高,白天初始荧光明显低于黎明,表明砂仁主要是通过热耗散来保护光合机构。     

干旱胁迫对不同光环境下的三叶漆幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响

以2年生三叶漆(T erm inth ia p an icu la ta)幼苗为实验材料,研究了生长于全自然光和遮荫条件(光强相当于自然光强的50%)下幼苗的光合特性和叶绿素荧光参数对不同土壤水分条件的响应,探讨了其对干旱和强光胁迫的生理适应机制.结果表明,叶片相对含水量(RW C)、叶水势(Ψ)、最大光合速率(Pm ax)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)和光合色素含量都随干旱胁迫的加剧而下降.Pm ax、AQY、Rd和比叶重(LM A)随光强的增加而升高,色素含量则随光强升高而降低.Ch la/b、C ar/Ch l随干旱程度和光强的增加有升高的趋势.PSⅡ的最大光能转换效率(Fv/Fm)和光化学量子效率(ФPSⅡ)在日间光较强时明显降低,说明发生了光抑制.电子传递速率(ETR)和非光化学猝灭系数(N PQ)随日间光强的增大而升高,表明三叶漆可能通过增强光呼吸和热耗散抵御光抑制、保护光合机构.二元方差分析表明,水分和光强具有明显的交互作用.全自然光下严重干旱的幼苗仍有较高的Pm ax(9.65μm o l.m-2.-s 1),说明三叶漆对干旱和强光具有极强的适应能力,这也是其成为干热河谷植被优势种的重要原因.     

南亚热带人工林16种木本植物重要叶特征参数的相互关系

以南亚热带退化丘陵生态恢复进程中16种3 a生木本植物为对象,研究叶片重要特征参数间的相互关系.结果表明,植物叶片的N、P含量平均值低于全国平均值,N:P平均值则高于全国的平均水平;成熟叶片的N和P含量之间有极显著正相关关系(P<0.00001),N:P与N有弱的正相关关系(r=0.322,P<0.01),与P显著负相关,推断植物叶N:P主要由P决定(r=0/639,P<0.00001).含N量高的植物具有高的最大净光合速率(Pmax)、光合N利用效率(PNOE)和低的比叶重(LMA),反之,含N量低植物具有低的Pmax、PNUE和高的LMA;Pmax与PNUE极显著正相关,LMA与PNUE极显著负相关.     

不同功能型植物叶氮含量与光合特性的关系研究

在山西南部的霍山七里峪林场,确定乔木、灌木和草本物种共26个,用Li-3000A叶面积测定仪测量了叶面积的大小、用Li-6400便携式光合作用测定系统测定了叶光饱和速率（A_area）,计算了比叶重（LMA）、单位重量的光饱和光合速率（A_mass）、单位面积叶氮含量(Narea)、单位重量叶氮含量(N_mass)及光合氮利用效率(PNUE),研究了它们之间的不同和相互作用关系。结果表明：不同功能型植物的N_mass、A_area、A_mass、N_area和PNUE差异显著(p<0.05),植物叶片氮含量与植物光合生理特性具有显著相关关系,N_mass与A_area、A_mass和PNUE呈线性显著的正相关(p<0.05);N_area与A_area、A_mass、PNUE之间呈极显著的负相关(p<0.01)。     

广西猫儿山不同海拔常绿树种和落叶树种光合速率与氮的关系

分析广西猫儿山不同海拔常绿和落叶树种的光合作用-氮关系,探讨光合氮利用效率(PNUE)是否受到叶片习性和海拔的影响。落叶树种的PNUE都显著高于常绿树种,这与前者有较低的比叶重(LMA)和较高的单位叶重光合速率(Amass)、氮含量和气孔导度(gs)有密切关系。高海拔树种的PNUE显著低于中低海拔树种的PNUE,这与前者较高的LMA和较低的Amass和gs相关。PNUE和相关的叶片特征的主成分分析表明常绿-落叶树种和低海拔-中海拔-高海拔树种的分布是一个自然过渡的过程。此外,PNUE与土壤碳:氮比没有显著相关性,但与年均温正相关,这表明温度气候是调节PNUE沿海拔变化的主要环境因素。因此,这种叶片习性和温度气候调节的PNUE变化可能是调节猫儿山常绿树种沿海拔形成双峰分布的一种机制。     

Spatial patterns of photosynthetic characteristics and leaf physical traits of plants in the Loess Plateau of China

The spatial patterns of photosynthetic characteristics and leaf physical traits of 171 plants belonging to nine life-forms or functional groups (trees, shrubs, herbs, evergreen trees, deciduous trees, C₃ and C₄ herbaceous plants, leguminous and non-leguminous species) and their relationships with environmental factors in seven sites, Yangling, Yongshou, Tongchuan, Fuxian, Ansai, Mizhi and Shenmu, ranging from south to north in the Loess Plateau of China were studied. The results showed that the leaf light-saturated photosynthetic rate (P_max), photosynthetic nitrogen use efficiency (PNUE), chlorophyll content (Chl), and leaf mass per area (LMA) of all the plants in the Loess Plateau varied significantly among three life-form groups, i.e., trees, shrubs and herbs, and two groups, i.e., evergreen trees and deciduous trees, but leaf nitrogen content differed little among different life-form groups. For the 171 plants in the Loess Plateau, leaf P_max was positively correlated with PNUE. The leaf nitrogen content per unit area (N_area) was positively correlated but Chl was negatively correlated with the LMA. When controlling the LMA, the N_area was positively correlated with the Chl (partial r = 0.20, P < 0.05). With regard to relationships between photosynthetic characteristics and leaf physical traits, the P_max was positively correlated with N _area, while the PNUE was positively correlated with the Chl and negatively correlated with the N_area and LMA. For all the species in the Loess Plateau, the PNUE was negatively correlated with the latitude and annual solar radiation (ASR), but positively correlated with the mean annual rainfall (MAR) and mean annual temperature (MAT). With regard to the leaf physical traits, the leaf Chl was negatively correlated with the latitude and ASR, but positively correlated with the MAR and MAT. However, the N_area and LMA were positively correlated with the latitude and ASR, but negatively correlated with the MAR and MAT. In general, leaf N_area and LMA increased, while PNUE and Chl decreased with increases in the latitude and ASR and decreases in MAR and MAT. Electronic supplementary material The online version of this article () contains supplementary material, which is available to authorized users.     

Partitioning of nitrogen and biomass at a range of N-addition rates and their consequences for growth and gas exchange in two perennial grasses from inland dunes

This paper describes the effects of nitrgen supply on the partitioning of biomass and nitrogen of Agrostis vinealis (L.) Schreber and Corynephorus canescens (L.) Beauv., two perennial grasses of dry, nutrient-poor inland dunes, and their consequences for growth and gas exchange. At a given plant nitrogen concentration (PNC) the two species allocate the same relative amount of dry matter and nitrogen to their leaves. However, A. vinealis allocates more dry matter and nitrogen to its roots and less to its above-ground support tissue than C. canescens . Both the leaf weight ratio and leaf nitrogen ratio increase with increasing PNC. Despite species-specific differences in growth form and leaf morphology, the leaf area ratio and specific leaf area of the two species are similar, both at high and low PNC. At intermediate nitrogen supply, and thus intemediate PNC, however, A. vinealis has a higher leaf area ratio and specific leaf area than C. canescens .
The two species exhibit a similar positive relationship when either the rate of net photosynthesis or the rate of shoot respiration are compared to the leaf nitrogen concentration, all expressed per unit leaf weight. The rate of net photosynthesis per unit Jeafnitrogen (PNUE) of the two species increases with decreasing leaf nitrogen concentration per unit leaf weight. C. canescens has a higher PNUE at low, and a lower PNUE at high leaf nitrogen concentration per unit leaf weight than A. vinealis . At non-limiting nitrogen supply, A. vinealis has a higher nitrogen productivity and net assimilation rate and a similar PNC and leaf area ratio as compared to C. canescens , which explains the higher relative growth rate (RGR_max) of A. vinealis. At growth-limiting nitrogen supply C. canescens achieves a similar relative growth rate at a lower PNC than A. vinealis.     

Nitrogen use strategy drives interspecific differences in plant photosynthetic CO2 acclimation

Rising atmospheric CO₂ concentration triggers an emergent phenomenon called plant photosynthetic acclimation to elevated CO₂ (PAC). PAC is often characterized by a reduction in leaf photosynthetic capacity (A_sat), which varies dramatically along the continuum of plant phylogeny. However, it remains unclear whether the mechanisms responsible for PAC are also different across plant phylogeny, especially between gymnosperms and angiosperms. Here, by compiling a dataset of 73 species, we found that although leaf A_sat increased significantly from gymnosperms to angiosperms, there was no phylogenetic signal in the PAC magnitude along the phylogenetic continuum. Physio-morphologically, leaf nitrogen concentration (N_m), photosynthetic nitrogen-use efficiency (PNUE), and leaf mass per area (LMA) dominated PAC for 36, 29, and 8 species, respectively. However, there was no apparent difference in PAC mechanisms across major evolutionary clades, with 75% of gymnosperms and 92% of angiosperms regulated by the combination of N_m and PNUE. There was a trade-off between N_m and PNUE in driving PAC across species, and PNUE dominated the long-term changes and inter-specific differences in A_sat under elevated CO₂. These findings indicate that nitrogen-use strategy drives the acclimation of leaf photosynthetic capacity to elevated CO₂ across terrestrial plant species.     

遮荫对水曲柳和蒙古栎光合、生长和生物量分配的影响

为探讨水曲柳(Fraxinus mandshurica)和蒙古栎(Quercus mongolica)苗期对光的适应性及其生长最适光强,设置4种光环境(全光(FL)、75%光(LS)、50%光(MS)、25%光(HS)),观测了2年生水曲柳和蒙古栎苗木气体交换参数、叶绿素含量(Chl)和比叶重(LMA)、生长及生物量的分配。结果表明:随着光强的减弱,2个树种的LMA、单位叶鲜质量(LFA)和根冠比均呈下降趋势;叶绿素含量(Chl)呈上升趋势,且差异显著(p<0.05);光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)呈"N"形变化,但差异均不显著(p>0.05);水曲柳的最大光合速率(Pmax)在HS处理下最大,Rd在HS处理下最小;蒙古栎的最大光合速率(Pmax)在LS处理下最大,Rd也较小;在全光处理下苗高增量均低于HS处理,地径增量均高于HS处理。研究结果进一步确定水曲柳苗期具有一定的耐荫性,在弱光强下生长较好;蒙古栎苗期对光照要求较高,在相对较强光照下生长较好。     

氮磷添加对金露梅叶片化学计量及光合特征的影响

通过三种养分添加处理,氮添加(5、10和15 g??m-2)、磷添加(梯度同氮添加)、氮磷同时添加[(5 g N＋5 g P)??m-2、(10 g N＋10 g P)??m-2、(15 g N＋15 g P)??m-2],对照(无养分添加),探讨养分添加对金露梅叶片性状氮含量(Nmas )、磷含量(Pmas )、氮磷比(N∶P)、比叶重(LMA)、净光合速率(Pn )和光合氮利用效率(PNUE)的影响,以及各性状之间的相互关系.结果表明：在处理水平上,除N或P显著提高金露梅叶片的N∶P外,氮、磷添加对叶片其它性状无显著影响;不同氮、磷处理下添加水平对金露梅叶片的Nmas、N∶P、Pn和PNUE均有显著影响,随着养分水平提高,各性状的变化模式各不相同,叶片Pmas无明显变化,而叶片LMA虽有降低的趋势但不显著.回归分析表明,叶片Pmas与Nmas之间呈显著正相关(R2＝0．347,P＜0．001),叶片Nmas 与N∶P之间也呈显著正相关(R2＝0．018,P＜0．05),而叶片Pmas与N∶P呈显著负相关(R2＝0．505,P＜0．001);叶片LMA与Pn之间显著负相关(R2＝0．02,P＜0．05),而与PNUE之间显著正相关(R2＝0．077,P＜0．001).这表明在一定范围内,环境变化可以改变金露梅叶片的养分保持能力、光合能力以及养分利用效率.