高CO2浓度下豆科4种乔木幼苗的生理生化反应

本文对４种豆科乔木幼苗在高ＣＯ２浓度（５５０×１０－６±５０×１０－６）和在对照ＣＯ２浓度（约为３５０×１０－６）下生长的幼苗的一些生理生化指标进行了比较研究。初步结果显示：高ＣＯ２浓度能缩短幼苗子叶的存活时间。高ＣＯ２环境下生长的４种幼苗叶片中的可溶性蛋白、可溶性糖、纤维素、Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｍｇ的含量（均为全量）较对照ＣＯ２环境下生长的幼苗的相应值低,而淀粉含量则较高。其中以全氮、可溶性糖差异较显著。以单位鲜重表示的幼苗叶片叶绿素（Ｃｈｌ）和类胡萝卜素（Ｃａｒ）含量降低。高ＣＯ２浓度下生长的４种幼苗（３０天龄）叶片中硝酸还原酶活性比对照ＣＯ２浓度下生长的幼苗的值低。高ＣＯ２浓度下生长的４种幼苗叶片的平均蒸腾速率有不同程度的降低,而气孔阻力升高。幼苗对高ＣＯ２环境的反应与种的生态特性有关。喜光的大叶合欢幼苗对高ＣＯ２环境的反应较大,喜光而具一定耐荫性的猴耳环幼苗次之,而耐荫的光叶红豆和茸荚红豆幼苗则较小     

大气CO_2浓度升高对香蕉光合作用及光合碳循环过程中叶氮分配的影响

生长在高CO2 浓度 (70 0± 5 6 μl·L-1) 1周的香蕉叶片 ,其光合速率 (Pn ,μmol·m-2 ·s-1)为 5 .14± 0 .32 ,较生长在大气CO2 浓度 (35 6± 30lμl·L-1)的高 2 2 .1% ,而生长在较高CO2 浓度下 8周 ,叶片Pn较生长在大气CO2 浓度的低 18.1% ,表现香蕉叶片对较长期高CO2 浓度的驯化和光合作用抑制 .生长在高CO2 浓度的香蕉叶片有较低光下呼吸速率 (Rd) ,而不包括光下呼吸的CO2 补偿点则变幅较小 .最大羧化速率 (Vcmax)和电子传递速率 (J)分别较生长在大气CO2 浓度的低 30 .5 %和 14 .8% ,根据气体交换速率计算的表观量子产率 (α ,molCO2·mol-1光量子 ) ,生长在较高CO2 浓度下 8周的叶片为 0 .0 14± 0 .0 1,而生长在大气CO2 浓度下的为 0 .0 2 5±0 .0 0 5 .较高CO2 浓度下叶片的表观量子产率降低 44% .光能转换效率 (electrons·quanta-1)亦从 0 .2 0 3降低至0 .136 .生长在较高CO2 浓度下香蕉叶片的叶氮在Rubicos分配系数 (PR)、叶氮在生物力能学组分分配系数(PB)和叶氮在光捕组分的分配系数 (PL)均较生长在大气CO2 浓度低 ,表明在高CO2 浓度下较长期生长 (8周 )的香蕉叶片多个光合过程受抑制 ,光合活性明显降低 .     

不同氮磷添加浓度对豆科3种树木幼苗生长及生物量分配的影响

选取海南尖峰岭热带山地雨林中不同功能类群的豆科树木幼苗(代表低氮需求的长脐红豆Ormosia balansae Drake、中氮需求的荔枝叶红豆Ormosia semicastrata Hance f. litchifolia How和高氮需求的猴耳环Archidendron clypearia (Jack) I. C. Nielsen)为对象,设置5个浓度梯度的氮(N)添加和2个浓度梯度的磷(P)添加养分控制实验,研究苗木的生长表现。结果显示:(1)氮添加条件下,3个树种幼苗的苗高、总叶面积、根长、根表面积、生物量5个指标对中高浓度氮添加的敏感性大小均为长脐红豆猴耳环荔枝叶红豆;其中,叶总面积对氮肥浓度变化的响应最敏感,长脐红豆的根长、根表面积以及猴耳环根长的响应敏感性次之。(2)长脐红豆和猴耳环幼苗的根冠比受氮肥添加浓度的影响不显著;荔枝叶红豆幼苗的根冠比则随氮肥添加浓度的升高而增大,这种适应策略反映出荔枝叶红豆幼苗对添加中高浓度氮肥有较强的耐受能力。(3)磷添加条件下,长脐红豆和猴耳环幼苗的生长速率为低磷高磷,表明这2个树种在幼苗阶段为低氮、低磷需求;荔枝叶红豆在低氮处理下的生长速率为高磷低磷,表明该树种幼苗阶段为低氮、高磷需求。     

高CO2浓度对温带三种针叶树光合光响应特性的影响

将长白山地区阔叶红松林中主要针叶树种红松、红皮云杉和长白落叶松的幼苗 ,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO2 浓度为 70 0和 40 0 μmol·mol-1的气室内两个生长季 ,在各自的生长环境条件下 ,利用CI 30 1PS便携式CO2 分析系统测定针叶的光合光响应曲线 .结果表明 ,不同树种及同一树种的不同CO2浓度处理间差异明显 .比较饱和净光合速率、暗呼吸、光补偿点、光饱和点、及光能利用率 (QUE)的变化可见 ,长白落叶松为阳性树种 ,其光合作用对高CO2 浓度的适应能力较好 ,红松树种次之 ,阴性树种红皮云杉光合作用对高CO2 浓度适应能力最差 .并初步探讨了供试树种光合生理特性及其演替状况间的联系     

光照对鄂东南2种落叶阔叶树种幼苗生长、光合特性和生物量分配的影响

通过设置4个光照梯度(25%、12%、6%和3%自然光)模拟鄂东南低山丘陵地区落叶阔叶林林下的光环境,研究了2种耐荫性不同的树种幼苗--麻栎(Quercus acutissima)和化香(Platycarya strobilacea)不同光强下的存活率、光合特性、生长和生物量分配,探讨了低光环境中耐荫性不同的树种幼苗维持自身碳平衡的机制和权衡"存活-生长"选择的生活史策略。结果表明:(1)低光下的2个树种幼苗的生长、光合特性和生物量分配具有显著性差异。(2)各个光照梯度下麻栎幼苗都生长良好,存活率保持在35%以上,而化香幼苗遭遇高的死亡率,80d后3%和6%自然光下的幼苗全部死亡;低光环境中麻栎幼苗比化香幼苗具有更大的表观光量子(AQY)和最大净光合效率(Pmax),更低的光补偿点(LCP)和暗呼吸效率(Rd),即耐荫性较强的麻栎幼苗比耐荫性较弱的化香幼苗具有更高的低光碳同化率和碳捕获能力。(3)2个树种幼苗的成活率与RGR呈负相关关系,各个光照梯度下耐荫性较弱的化香幼苗的相对生长率(RGR)显著高于耐荫性较强的麻栎幼苗,而两个树种幼苗的净同化率(NAR)无明显差异。相对于麻栎幼苗较高的根生物量比(RMR),化香幼苗将更多的生物量分配给叶部,因而具有较高的叶生物量比(LMR)、叶面积比(LAR)和比叶面积(SLA)。不同耐荫性的幼苗生长及生物量分配方式的差异是植物"存活-生长"权衡后的结果,耐荫性弱的化香幼苗具有较高的生长潜力和较弱的自我保护能力,而耐荫性强的麻栎幼苗具有更高的低光碳储量,能够维持更好的低光碳平衡,具有竞争优势。     

明党参幼苗存活与生长对光照强度的响应

以濒危植物明党参低温催芽形成的幼苗和常温正常萌发的幼苗为对象,对其存活及形态、结构、生物量及其分配、生长速率等指标进行测定和分析.结果表明,明党参幼苗在较高光强（65％全光照）存活率最高,有利于幼苗建成,低光强存活率最低.低温催芽形成的幼苗和常温正常萌发的幼苗对光照强度的响应规律类似,明党参幼苗的生长参数（株高除外）叶生物量、根生物量、总生物量、生长速率和总叶面积均在65％全光照条件下达到最大值,表现出最佳生长状况,表明适宜明党参幼苗生长的光照条件是65％全光照;利用低温催芽形成的幼苗生物量约是常温正常萌发幼苗的5倍,能提高其经受不利环境的能力,为明党参的栽培和保护提供一种新的途径.     

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.     

不同CO2浓度下长白山3种树木幼苗的光合特性

选取长白山针叶树红松 (Pinuskoraiensis)、长白赤松 (Pinussylvestriformis)和阔叶树水曲柳(Fraxinusmandshurica)幼苗为研究对象 ,以开顶箱的方式控制CO2 浓度为 5 0 0和 70 0 μmol·mol-1,经过 3个生长季CO2 处理后 ,分别测定了 3个树种的 3年生幼苗在高浓度CO2 和大气CO2 浓度下的光合特性 .结果表明 ,前两个生长季高浓度CO2 处理增强了 3个树种幼苗的光合能力 ;不同树种在相同CO2 浓度下 ,最大净光合速率及光响应参数值不同 ;第 3个生长季 ,除 5 0 0 μmol·mol-1CO2 下生长的长白赤松外 ,各树种的幼苗在高浓度CO2 下并未发生“光合驯化”现象 ;最大净光合速率及光响应参数值随CO2 处理时间的延长有不同幅度的增减 ;高浓度CO2 改变了树木幼苗对强光和弱光的利用能力 .     

不同氮磷添加浓度对豆科3种树木幼苗生长及生物量分配的影响

选取海南尖峰岭热带山地雨林中不同功能类群的豆科树木幼苗（代表低氮需求的长脐红豆Ormosia balansae Drake、中氮需求的荔枝叶红豆Ormosia semicastrata Hance f. litchifolia How和高氮需求的猴耳环Archidendron clypearia（Jack）I.C.Nielsen）为对象,设置5个浓度梯度的氮（N）添加和2个浓度梯度的磷（P）添加养分控制实验,研究苗木的生长表现。结果显示：（1）氮添加条件下,3个树种幼苗的苗高、总叶面积、根长、根表面积、生物量5个指标对中高浓度氮添加的敏感性大小均为长脐红豆 > 猴耳环 > 荔枝叶红豆;其中,叶总面积对氮肥浓度变化的响应最敏感,长脐红豆的根长、根表面积以及猴耳环根长的响应敏感性次之。（2）长脐红豆和猴耳环幼苗的根冠比受氮肥添加浓度的影响不显著;荔枝叶红豆幼苗的根冠比则随氮肥添加浓度的升高而增大,这种适应策略反映出荔枝叶红豆幼苗对添加中高浓度氮肥有较强的耐受能力。（3）磷添加条件下,长脐红豆和猴耳环幼苗的生长速率为低磷>高磷,表明这2个树种在幼苗阶段为低氮、低磷需求;荔枝叶红豆在低氮处理下的生长速率为高磷>低磷,表明该树种幼苗阶段为低氮、高磷需求。     

南亚热带常绿阔叶林几个树种的种子萌发和幼苗发育

南亚热带常绿阔叶林树种光叶红豆（Ｏｒｍ ｏｓｉａ ｇｌａｂｅｒｒｉｍ ａ Ｗｕ）、扁斗青冈（Ｑｕｅｒｃｕｓ ｈｕｉＣｈｕｎ）、罗浮柿（Ｄｉｏｓｐｙｒｏｓ ｍｏｒｒｉｓｉａｎａ Ｈａｎｃｅ）和阳性速生树种木蝴蝶（Ｏｒｏｘｙｌｕｍ ｉｎｄｉｃｕｍ （Ｌ．）Ｖｅｎｔ．）、香椿（Ｔｏｏｎａ ｓｉｎｅｎｓｉｓ （Ａ． Ｔｕｓｓ．） Ｒｏｅｍ ．）和泡桐（Ｐａｕｌｏｗ ｎｉａ ｆｏｒｔｕｎｅｉ（Ｓｅｅｍ ．） Ｈｅｍ －ｓｌ．）的种子中,除光叶红豆外都为迅速萌发,处理２—３ ｄ 便开始萌发,２—４周萌发完全。光叶红豆因种皮特性而延迟萌发,切破种皮即能迅速萌发。速生树种的萌发较快。森林树种和阳性速生树种木蝴蝶、香椿在光、暗下均能萌发,种子微小的速生树种泡桐则几乎只在光下萌发。种子萌发过程中吸水显示出３个阶段,不同种有所不同。幼苗的形态可能和耐阴性和生长速度有关。在暗中,光叶红豆能形成正常的叶,植株不徒长,其它种不能形成正常的幼苗,植株徒长,不形成叶子（或仅有黄色的子叶）。森林树种的幼苗生长较慢。     

大气CO2浓度升高和N沉降对南亚热带主要乡土树种叶片元素含量的影响

大气CO₂浓度升高和N沉降以及二者之间的耦合作用对陆地森林生态系统的影响是当前国际生态学界关注的热点之一。该实验运用大型开顶箱(open-top chamber, OTC)研究: 1)高CO₂浓度(700 μmol×mol^-1) +高N沉降(100 kg N×hm^-2×a^-1) (CN); 2)高CO₂浓度(700 μmol×mol^-1)和背景N沉降(CC); 3)高N沉降(100 kg N×hm^-2×a^-1)和背景CO₂浓度(NN); 4)背景CO₂和背景N沉降(CK) 4种处理对南亚热带主要乡土树种木荷(Schima superba)、红锥(Castanopsis hystrix)、肖蒲桃(Acmena acuminatissima)、红鳞蒲桃(Syzygium hancei)、海南红豆(Ormosia pinnata)叶片元素含量的影响。研究结果表明, 大气CO₂浓度升高对5种乡土树种叶片元素含量有较大的影响, 除海南红豆叶片的Ca含量外, 其他树种的叶片元素含量在高CO₂浓度处理下都显著升高(p < 0.05); 而在N沉降处理下, 5个树种的叶片K和Ca含量都降低。大气CO₂浓度升高与N沉降处理对5种乡土树种植物叶片元素含量影响的交互作用不是很明显, 仅仅木荷和红鳞蒲桃的叶片Ca和Mn以及海南红豆的叶片Mn含量在大气CO₂浓度上升和N沉降交互处理下显著下降, 而肖蒲桃的叶片P含量在大气CO₂浓度上升和N沉降交互处理下显著上升。     

Effect of Elevated Carbon Dioxide Concentration on Photosynthesis of Seedlings of Two Woody Species in a Subtropical Forest

Photosynthetic response of seedlings of two evergreen trees dorminant in a subtropical forest to long-term elevated CO2 were studied. Pot seedlings of Castanopsis fissa (Champ.) Rehd. et Wils. and Schima superba Gardn. et Champ. were grown in semi-open chambers with ambient (350 μL · L-1) CO2 concentration under natural light from June to September, 1993. Net photosynthetic rate of the plants exposed to elevated CO2 increased by 79%～95% than that of the plants in ambient CO2 atmosphere. But no significant difference was observed when measurement was done at either CO2 concentration, 350 μL · L-1 or 500 μL · L-1 The Ph-CO2 concen/ration response curves of plants growing in elevated CO2 were higher than that of plants growing in ambient (350μL · L-1 CO2). In addition, the chlorophyll and carotenoid contents dropped slightly and stomatal conductance decreased obviously under elevated atmospheric CO2, while the ratios of chlorophyll a to b and carotenoid to chlorophyll were unaltered. The results indicated that downward acclimation of phetosynthesis did not appear in both plant species when they were grown under prolonged exposure to high (500 μL · L-1) atmospheric CO2.     

UV-B辐射对南亚热带森林木本植物幼苗生长的影响

研究了UV -B辐射对广东省南亚热带森林木本植物九节、鸭脚木、猴耳环、半枫荷、山乌桕和绿化树种大叶合欢幼苗生长的影响。实验结果表明 ,UV -B辐射降低叶片光合色素的含量 ;显著降低幼苗的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度 ;降低干物质的增长 ;抑制大叶合欢幼苗根瘤的形成     

Effects of UV - B Radiation on Seedling Growth of Several Woody Species in the Southern Subtropical Forest

Effects of UV-B radiation (7.2 and 14.4 kJ d-1 m-2) on seedling growth of several woody species in the Southern subtropical forest in Guangdong Province were investigated. The species studied are: Psychotria rubra (Lour.) Poir., Schefflera octophyHa (Lour.) Harms, PitheceHobium clypearia Benth. , Pterospemwm heterophyllum Hance, Sapium discolor Muell. - Arg. and Albizzia lebbeck (L.) Benth. The results demonstrated that the content of photosynthetic pigments of the UV - B treated seedlings was lower than that of the control seedlings. The effect was more significant on content of chlorophylls than that of carotenoids. UV- B radiation markedly lowered net photosynthetic rate, and reduced stomatal conductance and transpiration rate of the seedlings. It also reduced accumulation of dry matter of the seedlings and inhib-ited the formation of root nodules of Albizzia lebbeck seedlings.     

高CO2浓度对长白山阔叶红松林主要树种的影响

组成长白山阔叶红松林的主要树种红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的幼树,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO2浓度为700μl·L -1、400μl·L-1 的气室内两个生长季,以生长在400μl·L-1下的幼树为对照组 ,在各自生长条件下测定,高CO2浓度下生长的红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的高生长比对照组的幼树提高10%～40%.高CO2浓度的幼树与对照CO2 下的幼树相比各树种蒸腾速率升降不一,但水分利用效率均有不同程度的提高,不同树种的可溶性糖和叶绿素含量对高CO2浓度反应不一,反映出幼树对高CO2浓度适应的复杂性.长期高CO2浓度环境下生长的阔叶树对CO2变化反应较针叶树敏感,供试树种均发生光合驯化现象.     

Photosynthesis, photoprotection, and growth of shade-tolerant tropical tree seedlings under full sunlight

High solar radiation in the tropics is known to cause transient reduction in photosystem II (PSII) efficiency and CO(2) assimilation in sun-exposed leaves, but little is known how these responses affect the actual growth performance of tropical plants. The present study addresses this question. Seedlings of five woody neotropical forest species were cultivated under full sunlight and shaded conditions. In full sunlight, strong photoinhibition of PSII at midday was documented for the late-successional tree species Ormosia macrocalyx and Tetragastris panamensis and the understory/forest gap species, Piper reticulatum. In leaves of O. macrocalyx, PSII inhibition was accompanied by substantial midday depression of net CO(2) assimilation. Leaves of all species had increased pools of violaxanthin-cycle pigments. Other features of photoacclimation, such as increased Chl a/b ratio and contents of lutein, β-carotene and tocopherol varied. High light caused strong increase of tocopherol in leaves of T. panamensis and another late-successional species, Virola surinamensis. O. macrocalyx had low contents of tocopherol and UV-absorbing substances. Under full sunlight, biomass accumulation was not reduced in seedlings of T. panamensis, P. reticulatum, and V. surinamensis, but O. macrocalyx exhibited substantial growth inhibition. In the highly shade-tolerant understory species Psychotria marginata, full sunlight caused strongly reduced growth of most individuals. However, some plants showed relatively high growth rates under full sun approaching those of seedlings at 40?% ambient irradiance. It is concluded that shade-tolerant tropical tree seedlings can achieve efficient photoacclimation and high growth rates in full sunlight.     

6种热带雨林木本植物幼苗光合诱导的研究

 在晴天上午适宜条件下,测定了生长在模拟林下光环境中的6种热带雨林木本植物幼苗的光合特性和光合诱导特征。6种植物分别为先锋树种大穗野桐(Mallotus macrostachys),冠层树种绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)、玉蕊(Barringtonia pendala)、望天树(Shorea chinensis)、滇南插柚紫(Linociera insignis)和林下灌木睫毛粗叶木(Lasianthus hookeri)。研究结果表明：暗处理3 h的叶片经连续饱和强光照射后,6种植物的净光合速率呈s形到双曲线形。6种植物达到90%最大净光合速率的时间为4.4～12.5 min,这与所报道的其它热带雨林中一些阴生植物的诱导速率相近。大穗野桐和睫毛粗叶木的诱导速率最快,达到50%和90%最大净光合速率的时间为其它4种冠层植物幼苗的1/2至1/3。诱导过程中,最大气孔导度对强光的响应明显滞后于净光合速率。充分诱导的叶片在黑暗中20 min后,6种植物的诱导状态都较高。其中,大穗野桐的诱导状态消失相对较快,这可能与其气孔导度和羧化能力的快速降低有关。玉蕊诱导状态的消失主要与生化限制有关,因为此时它的气孔导度仍维持相对较高的值。而睫毛粗叶木较高的气孔导度和羧化能力的维持导致了很高的诱导状态。林下植物这种对强光的快速反应和黑暗中高的维持状态对有效利用光斑具有重要的意义,这与其一生中在林下生长和更新的特点是一致的。     

The effect of induced heat waves on Pinus taeda and Quercus rubra seedlings in ambient and elevated CO(2) atmospheres

Here, we investigated the effect of different heat-wave intensities applied at two atmospheric CO(2) concentrations ([CO(2) ]) on seedlings of two tree species, loblolly pine (Pinus taeda) and northern red oak (Quercus rubra). Seedlings were assigned to treatment combinations of two levels of [CO(2) ] (380 or 700?μmol?mol(-1) ) and four levels of air temperature (ambient, ambient +3°C, or 7-d heat waves consisting of a biweekly +6°C heat wave, or a monthly +12°C heat wave). Treatments were maintained throughout the growing season, thus receiving equal heat sums. We measured gas exchange and fluorescence parameters before, during and after a mid-summer heat wave. The +12°C heat wave, significantly reduced net photosynthesis (A(net) ) in both species and [CO(2) ] treatments but this effect was diminished in elevated [CO(2) ]. The decrease in A(net) was accompanied by a decrease in F(v) '/F(m) ' in P.?taeda and Φ(PSII) in Q.?rubra. Our findings suggest that, if soil moisture is adequate, trees will experience negative effects in photosynthetic performance only with the occurrence of extreme heat waves. As elevated [CO(2) ] diminished these negative effects, the future climate may not be as detrimental to plant communities as previously assumed.