濒危植物长叶榧的光合生理生态特性

利用Li-6400 XT便携式光合作用仪对林窗、林缘、林下3种生境中的长叶榧(Torreya ackii)在春、夏、秋、冬4个季节里的光合生理生态指标进行测定,探讨3种生境中长叶榧光合能力的季节变化及其对不同光环境的响应,分析其濒危机制,为长叶榧的迁地保护和种群的繁衍复壮提供理论依据。结果显示:(1)林窗、林缘的长叶榧净光合速率(Pn)日变化在夏季呈"双峰"曲线,其它3个季节均呈"单峰"曲线;林下的Pn日变化在4个季节均呈"单峰"曲线。(2)3种生境中最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)均为夏季最高,使得夏季有较强的光合作用能力,但夏季林窗、林缘的长叶榧出现光合"午休"现象,光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)也较高,使得夏季林窗生境的长叶榧日均Pn明显低于于秋季,林缘的日均Pn与秋季差异不显著。(3)4个季节的日均Pn、Pnmax、LSP、Vcmax、Jma、TPU均为林窗最高,林窗与林下差异显著,表明长叶榧具有阳性植物的特点,适宜生长在光照较强的林窗生境。(4)在生长旺盛的夏、秋季,长叶榧的LSP比伴生物种低,LCP比伴生物种高,对光适应的生态幅度较窄;与伴生物种相比,长叶榧的Pn较低,光合能力较弱,在激烈的种间竞争中处于不利地位,可能成为其濒危的一个重要原因。     

不同生境下濒危植物膝柄木幼树的生态适应性

膝柄木是我国极度濒危植物,也是广西滨海过渡带天然植被的重要组成树种。为了解光因子对膝柄木天然更新的限制影响,该文对林缘、林窗、林下三种不同光照生境下膝柄木幼树的生理和生长指标的年际变化特征进行了研究。结果表明：（1）光合有效辐射不足影响了膝柄木幼树的生长。林下幼树的地径、株高和叶面积增长量显著降低,而生长于光照充足林缘生境的膝柄木幼树,其生长指标增长量最大。（2）随着光合有效辐射的减少,膝柄木幼树的超氧化物岐化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性、可溶性蛋白含量、相对电导率和丙二醛（MDA）含量林缘生境显著高于林下生境的幼树,游离脯氨酸含量林下生境的幼树显著高于林缘和林窗生境的幼树。（3）随着光合有效辐射的减弱,林下生境幼树的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量均高于林缘和林窗的膝柄木幼树,而叶绿素a/b林缘幼树较高;林缘生境的膝柄木幼树净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）在三种生境中最高;林下生境的膝柄木幼树的胞间CO₂浓度（C_i）高于其他两种生境,而水分利用效率（WUE）在2—4月林缘生境的膝...     

不同生境朝鲜淫羊藿生长与光合特征

选择朝鲜淫羊藿野外生存的林缘、林窗和林下3种生境,研究朝鲜淫羊藿形态特征、光合特征、叶绿素含量、生物量积累及分配对不同光环境的响应。结果表明,朝鲜淫羊藿株高、茎径、总叶面积等形态指标随光照强度减弱明显减小,各生境间差异显著。随光照强度降低,朝鲜淫羊藿的净光合速率、水分利用效率、气孔限制值、叶绿素a/b降低,而胞间CO2浓度、光能利用效率、叶绿素b和总叶绿素含量增加。各器官生物量积累随光照强度减弱而降低,各生境间差异极显著,其中,林缘地上生物量是林窗的1.6倍,林下的3.1倍。生物量分配方面,叶生物量比、叶面积比率、比叶面积随光照强度减弱而增加,根状茎生物量比和根冠比降低,林缘、林窗与林下差异极显著;林下、林缘、林窗朝鲜淫羊藿地上部分生物量比分别为0.733、0.659、0.664,林下朝鲜淫羊藿与林缘、林窗存在不同的光利用策略和生存策略。朝鲜淫羊藿作为极易遭受利用和生境破坏威胁的物种,宜在适度荫闭的林缘和疏林下开展野生抚育或仿生态栽培。     

天台山东南石栎光合生理生态特性

分别对林窗、林缘和林下 3种生境的东南石栎光合生理生态特性进行了研究。结果表明 ,林窗、林缘生境的东南石栎在 6月、8月和 11月晴天 ,净光合速率日进程为双峰型 ,2月晴天为单峰型 ;林下一年不同月份的净光合速率日进程均为单峰型。 8月 ,东南石栎叶片已发育成熟 ,叶绿素含量高 ,硝酸还原酶活力大 ,水热条件优越 ,光照强 ,此时光合能力达到一年中的高峰。在 8月 ,东南石栎的光补偿点最低 ,光饱和点最高 ;东南石栎的光补偿点较低、光饱和点较高 ,其对光适应的生态幅较宽。东南石栎日均净光合速率比伴生种类高 ,有利于其在群落中占领空间取得优势地位     

浙江天台山七子花群落主要植物种类的光合特性

对分布在浙江天台山的七子花群落主要植物种类的光合生理生态特性进行了研究。结果表明：夏季,位于群落冠层上层、林窗、林缘的七子花及主要伴生植物叶片的光合日进程均呈“双峰“曲线,有明显的光合“午休“现象。而位于冠层中、下层以及林下的七子花、草本植物,其光合日进程曲线平缓。从冠层上层到下层,七子花叶片的日均净光合速率（Pn）呈下降趋势。林窗、林缘的七子花小树叶片日均Pn比林下大,冠层上层的七子花中树叶片与林窗、林缘的小树叶片日均Pn差异不显著。七子花在不同生境中与伴生植物相比,日均Pn较低,光合能力较弱。同一植株七子花冠层上层叶片叶绿素含量最低,下层次之,中层最高。阴生草本植物在弱光下仍有很高的叶绿素含量。植物叶片的光合能力大小与叶绿素含量高低不呈正相关。相对常绿树种而言,七子花光补偿点较高、光饱和点较低,对光适应的生态幅度较窄。     

秦岭北坡不同生境栓皮栎实生苗生长及其影响因素

栓皮栎(Quercus variabilis)是中国暖温带和亚热带林区的主要建群种,也是重要的栲胶、软木资源树种。为了阐明栓皮栎在不同生境条件下的种子成苗、实生苗生长及其与环境因素的关系,采用典型样地调查的方法,对秦岭北坡栓皮栎林3种生境中(林窗、林缘、林下)的栓皮栎种子库中种子数量、实生苗的存活数量、生长情况及生物量分配进行了研究,对影响实生苗生长发育的环境因素进行了相关分析。结果表明:林下、林窗和林缘的种子库中种子数量差异显著(P0.05),3种生境中能够萌发形成1a苗的种子数量少,种子能否萌发明显受枯枝落叶层厚度、光照强度和空气湿度的影响;栓皮栎种群有充足的苗库,其中较大年龄实生苗数量是种群能否持续更新的关键,林下、林窗和林缘中8a苗分别占该年龄实生苗总量的22.53%、45.60%和31.87%,林窗中较大年龄实生苗的数量比林下和林缘多,林窗为栓皮栎实生苗的定居提供了有利条件;栓皮栎实生苗的生长与光照强度和空气温度显著正相关,与土壤含水量显著负相关,林窗中实生苗的生长状况和生物量积累均优于林缘、林下。林窗对栓皮栎种群更新有利。在今后的栓皮栎林的经营过程中,可以适当间伐,增加林窗数量,为种群可持续发育提供有利条件。     

秦岭北坡不同生境栓皮栎种子雨和土壤种子库动态

为了阐明栓皮栎种子雨和种子库动态,以秦岭北坡林下、林窗、林缘3种生境栓皮栎天然林为对象,采用离地和地面收集种子的方法,连续定位观测了栓皮栎种子雨、种子库的数量、质量动态,以及幼苗发育过程.结果表明:栓皮栎种子雨从8月中旬开始,9月中旬到10月上旬达到高峰期,11月上旬结束;3种生境种子雨降落历程、发生时间和组成不同;林下种子雨强度最大,为(39.55±5.56)粒·m-2,林窗种子雨降落时间最早,持续时间最长,种子活力最高,而林缘成熟种子占其种子雨的比例最大,达58.7％.从种子雨降落结束到翌年8月,土壤种子库总储量均以林下最大,林缘最小;各生境的土壤种子库中成熟、未成熟、被啃食种子数量和种子活力均随时间变化呈递减趋势,而霉烂种子数量则相反.各生境的土壤种子库中的种子均主要集中在枯落物层,其次为0～2 cm土层,2～5 cm土层中只有极少量种子存在.3种生境中栓皮栎幼苗的密度差异显著,林窗幼苗最多,林缘次之,林下最少.说明林窗更适合栓皮栎种子的萌发和幼苗生长.在栓皮栎林的经营中,通过适当间伐、增加林窗数量,可以促进栓皮栎林的天然更新.     

香果树实生苗的光合特性及其与环境因子的关系

为确定香果树实生苗的适生环境并为其自然更新提出有针对性策略,研究了不同生境(冠下、冠缘、林窗和林缘)中2年生香果树实生苗的净光合速率、水分利用效率、叶绿素含量、苗高、基径、生物量等的变化及其与生态因子之间的关系.结果表明: 4种生境中的光合有效辐射最大值为50～1380 μmol·m^-2·s^-1,冠下和冠缘中香果树实生苗的净光合速率日变化呈单峰型,而林窗和林缘实生苗的净光合速率日变化呈双峰型;香果树实生苗为耐阴植物,但耐阴能力较弱,其功能叶的光饱和点、补偿点和暗呼吸在4种生境中大小顺序为: 林缘>林窗>冠缘>冠下,表观量子效率的变化规律与之相反;林窗和冠缘2种生境中香果树实生苗的适应能力较强,叶片的蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率和净光合速率较高;林窗中香果树实生苗叶片的叶绿素含量较低,但实生苗的生长速度最快,生物量最大;香果树实生苗的净光合速率与光合有效辐射和气孔导度呈显著正相关.对于冠下生境,需降低林冠层密度,增加透光率,以利于香果树实生苗的光合作用;对于林缘生境,则需要增加植被盖度,降低光照强度,以利于其快速生长.     

川西亚高山森林林窗不同时期土壤转化酶和脲酶活性的特征

为了解川西亚高山森林林窗对不同时期土壤生态过程的影响,于2012年6月—2013年5月期间,根据温度动态过程,对比研究了生长季节(土壤完全融化期、生长季节前期和生长季节后期)与非生长季节(冻结初期、深冻期和融化期)川西亚高山粗枝云杉(Picea asperata)人工林林窗中心、林缘和林下土壤有机层和矿质土壤层转化酶和脲酶活性变化过程。结果表明:林窗不同区域中,土壤有机层转化酶活性均高于矿质土壤层;在生长季节,土壤有机层和矿质土转化酶活性表现为:林窗中心林下林缘,而脲酶活性表现为:林窗中心林缘林下。冻结初期和深冻期林窗中心土壤转化酶活性均高于林缘和林下,而在融化期林下转化酶活性高于林窗中心和林缘;冻结初期和融化期林下土壤脲酶活性显著高于林窗中心和林缘,而在深冻期林窗不同区域土壤脲酶活性没有显著差异。林窗不同区域在不同时期对土壤转化酶和脲酶活性的响应有着深刻影响。     

辽东栎林内不同小生境下幼树植冠构型分析

以黄土高原黄龙山林区辽东栎林内3个小生境（林下、林隙、林缘）下辽东栎天然更新幼树为研究对象,采用典型抽样法对辽东栎幼树侧枝、叶片和树冠的空间分布状况以及生物量分配状况进行调查分析,探讨微生境与幼树植冠构型特征的关系,明确辽东栎幼树对不同小生境的适应策略,为栎林经营和林分结构优化提供理论依据。结果显示：（1）3种生境下辽东栎幼树构型发生了可塑性变化,林下幼树树冠层次比较单一,林隙与林缘的幼树树冠层次更加丰富。（2）由林下至林缘,幼树的树高、枝下高呈逐渐减小的趋势,而地径变化趋势与之相反;幼树的冠幅、树冠面积、树冠率呈先增加后减小的趋势,并且林下与林隙、林缘的差异显著;幼树的总体分枝率、逐步分枝率、枝径比呈先增加后减小的趋势。（3）3种生境下,幼树的一级枝的枝长、直径与倾角随着树高的增加而呈减小的趋势,但3种生境的差异不显著;林下一级枝主要分布在冠层中上部,而林隙与林缘一级枝主要分布在冠层中下、中上部。（4）由林下至林缘幼树叶长、叶宽、单叶面积和比叶面积逐渐降低,而单株叶数、叶总面积、叶面积指数呈先增大后减小趋势;与其他2种生境相比林下叶片分布趋于冠层上部。（5）幼树地上部分生物量中林下主干生物量占83%,枝和叶生物量只占17%;而林隙与林缘虽然各部位生物量有所差异但比例基本一致,其中主干占66%左右,枝和叶生物量占34%左右。研究表明,林隙生境下幼树的构型优于林缘和林下生境,在今后栎林的经营中,可以通过适当间伐来增加林隙数量,为森林更新和结构的优化提供有利条件。     

矮嵩草草甸植物群落的光合特性研究

 矮嵩草草甸植物群落的光合、暗呼吸和土壤呼吸的研究表明：光合作用的日变化在6月份接近平坦型,7、8月份呈午间降低型。矮嵩草草甸植物群落的光合作用受较低的光合面积指数及冠层叶片的受光势态的影响,存在着明显的光饱和现象,光补偿点及光饱和点相对于全日照光合有效辐射均较低,接近于单叶的光响应特性。裸露地面的土壤呼吸和植物与土壤体系的暗呼吸不仅与温度有关,而且与土壤水分状况和降雨量也有密切联系。影响草甸群落光合特性的主要因素有：高原地区强烈的太阳辐射,较低的光合面积指数和植物根系与土壤紧密结合所形成的草结皮层结构。     

Soil CO2 efflux in contrasting boreal deciduous and coniferous stands and its contribution to the ecosystem carbon balance

Similar nonsteady‐state automated chamber systems were used to measure and partition soil CO₂ efflux in contrasting deciduous (trembling aspen) and coniferous (black spruce and jack pine) stands located within 100 km of each other near the southern edge of the Boreal forest in Canada. The stands were exposed to similar climate forcing in 2003, including marked seasonal variations in soil water availability, which provided a unique opportunity to investigate the influence of climate and stand characteristics on soil CO₂ efflux and to quantify its contribution to the net ecosystem CO₂ exchange (NEE) as measured with the eddy‐covariance technique. Partitioning of soil CO₂ efflux between soil respiration (including forest‐floor vegetation) and forest‐floor photosynthesis showed that short‐ and long‐term temporal variations of soil CO₂ efflux were related to the influence of (1) soil temperature and water content on soil respiration and (2) below‐canopy light availability, plant water status and forest‐floor plant species composition on forest‐floor photosynthesis. Overall, the three stands were weak to moderate sinks for CO₂ in 2003 (NEE of ?103, ?80 and ?28 g C m^?2 yr^?1 for aspen, black spruce and jack pine, respectively). Forest‐floor respiration accounted for 86%, 73% and 75% of annual ecosystem respiration, in the three respective stands, while forest‐floor photosynthesis contributed to 11% and 14% of annual gross ecosystem photosynthesis in the black spruce and jack pine stands, respectively. The results emphasize the need to perform concomitant measurements of NEE and soil CO₂ efflux at longer time scales in different ecosystems in order to better understand the impacts of future interannual climate variability and vegetation dynamics associated with climate change on each component of the carbon balance.     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林土壤呼吸季节和昼夜变化特征及影响因子比较

 由于受到多种生物和非生物因素的影响,土壤呼吸在不同时间尺度上的动态变化可能不一致。对不同时间尺度的土壤呼吸动态变化的研究有助 于深入了解土壤呼吸变化的机理,也有利于精确推算土壤碳的排放。采用红外CO₂分析法测定哀牢山中山湿性常绿阔叶林季节间(2004年4月～ 2005年3月)和昼夜间 (2004年7、9和11月及2005年1、3和5月共6次)的土壤呼吸。哀牢山中山湿性常绿阔叶林中土壤呼吸的季节变化显著,其中 湿季(5～10月)的土壤呼吸高于干季(11月～翌年4月),全年土壤呼吸的平均值为0.442 g CO₂&;#8226;m^－2&;#8226;h^－1。6 次测定的土壤呼吸日变化模式并不 相同,7和9月、翌年1和3月夜间土壤呼吸大于昼间土壤呼吸,11月和翌年5月则相反;5、7和9月昼夜间的土壤呼吸最大值与最小值的差异比11 月、翌年1和3月的测定结果大。季节间土壤呼吸与土壤温度(p=0.000)和土壤含水量(p=0. 007) 均有显著的指数相关,土壤温度可以解释土壤 呼吸变化的56.1％,土壤含水量可以解释土壤呼吸变化的11.1％。不同季节测定的土壤呼吸日变化与土壤温度、气温和土壤含水量则没有显著 的指数相关。由土壤呼吸与土壤温度拟合的指数方程计算Q₁₀值,在温度为 5.9～16.6 ℃内,全年土壤呼吸的Q₁₀值为4.53,在温度为5.9～ 11.0 ℃内,干季土壤呼吸的Q₁₀值为7.17,在温度为10.3～16.6 ℃内,湿季土壤呼吸的Q₁₀值为2.34。在不同时间尺度上,生物和非生物因素 对哀牢山中山湿性常绿阔叶林的土壤呼吸表现出不同的影响。土壤呼吸的季节变化主要受非生物因子温度和水分变化的调控,而土壤呼吸的昼 夜变化则可能主要受植物的生理活动周期性等生物因素的影响。通过温度的指数函数关系,用土壤呼吸的瞬时值来推算土壤呼吸的日通量和年 通量时,需要考虑温度和水分外的其它生物因子的影响。     

东灵山地区辽东栎叶的生长及其光合作用

测定辽东栎叶在不同发育时期的长度,面积和干重,应用红外ＣＯ２技术测定叶的净光合速率和暗呼吸速率的季节变化和日变化,并根据叶的平均生长速率和净光合速率推算叶生长过程中碳的输入和输出的变化趋势。结果表明：⑴辽东栎叶的长度、面积和干重的增加有共同趋势,即在叶生长早期增加很快,其后渐渐降低。叶长度、面积约在６月初达极大值;叶干重稍后达极大值。⑵净光合速率在整个生长季里随叶的生长发育是先上升,至７月中旬达极     

古尔班通古特沙漠白梭梭枝干光合及其影响因素

植物枝干光合（P_g）固定其自身呼吸所释放的CO₂，有效减少植物向大气的CO₂排放量。以古尔班通古特沙漠优势木本植物白梭梭（Haloxylon persicum）为研究对象，利用LI-COR 6400便携式光合仪与特制光合叶室（P-Chamber）相结合，观测白梭梭叶片、不同径级枝干的光响应及光合日变化特征；同时监测环境因子（大气温湿度、光合有效辐射、土壤温度及含水量等）与叶片/枝干性状指标（叶绿素含量、含水量、干物质含量、碳/氮含量等），揭示叶片/枝干光合的主要影响因子；采用破坏性取样，量化个体水平上叶片与枝干的总表面积，阐明枝干光合对植株个体碳平衡的贡献。研究结果显示：（1）白梭梭叶片叶绿素含量是枝干叶绿素含量的12-16倍，各径级枝干叶绿素含量差异不显著；（2）枝干光饱和点低于叶片，枝干不同径级（由粗至细），暗呼吸速率和枝干光合逐渐减小；（3）光合有效辐射、土壤含水量和空气温湿度是影响叶片光合的主要因子，对枝干光合无显著影响；（4）枝干光合可以固定其自身呼吸产生CO₂的73%，最高可达90%，枝干光合固定CO₂约占个体水平固碳量的15.4%。研究结果表明，忽视枝干光合的贡献来预测未来气候变化背景下荒漠生态系统碳过程，可能存在根本性缺陷，并且在估算枝干呼吸时，需要考虑枝干是否存在光合作用，以提高枝干呼吸的准确性。     

High thermal acclimation potential of both photosynthesis and respiration in two lowland Plantago species in contrast to an alpine congeneric

Thermal acclimation of photosynthesis and respiration can enable plants to maintain near constant rates of net CO₂ exchange, despite experiencing sustained changes in daily average temperature. In this study, we investigated whether the degree of acclimation of photosynthesis and respiration of mature leaves differs among three congeneric Plantago species from contrasting habitats [two fast‐growing lowland species (Plantago major and P. lanceolata), and one slow‐growing alpine species (P. euryphylla)]. In addition to investigating some mechanisms underpinning variability in photosynthetic acclimation, we also determined whether leaf respiration in the light acclimates to the same extent as leaf respiration in darkness, and whether acclimation reestablishes the balance between leaf respiration and photosynthesis. Three growth temperatures were provided: constant 13, 20, or 27°C. Measurements were made at five temperatures (6–34°C). Little acclimation of photosynthesis and leaf respiration to growth temperature was exhibited by P. euryphylla. Moreover, leaf masses per area (LMA) were similar in 13°C‐grown and 20°C‐grown plants of the alpine species. In contrast, growth at 13°C increased LMA in the two lowland species; this was associated with increased photosynthetic capacity and rates of leaf respiration (both in darkness and in the light). Alleviation of triose phosphate limitation and increased capacity of electron transport capacity relative to carboxylation were also observed. Such changes demonstrate that the lowland species cold‐acclimated. Light reduced the short‐term temperature dependence (i.e. Q₁₀) of leaf respiration in all three species, irrespective of growth temperature. Collectively, our results highlight the tight coupling that exists between thermal acclimation of photosynthetic and leaf respiratory metabolism (both in darkness and in the light) in Plantago. If widespread among contrasting species, such coupling may enable modellers to assume levels of acclimation in one parameter (e.g. leaf respiration) where details are only known for the other (e.g. photosynthesis).     

Tree photosynthesis modulates soil respiration on a diurnal time scale

To estimate how tree photosynthesis modulates soil respiration, we simultaneously and continuously measured soil respiration and canopy photosynthesis over an oak‐grass savanna during the summer, when the annual grass between trees was dead. Soil respiration measured under a tree crown reflected the sum of rhizosphere respiration and heterotrophic respiration; soil respiration measured in an open area represented heterotrophic respiration. Soil respiration was measured using solid‐state CO₂ sensors buried in soils and the flux‐gradient method. Canopy photosynthesis was obtained from overstory and understory flux measurements using the eddy covariance method. We found that the diurnal pattern of soil respiration in the open was driven by soil temperature, while soil respiration under the tree was decoupled with soil temperature. Although soil moisture controlled the seasonal pattern of soil respiration, it did not influence the diurnal pattern of soil respiration. Soil respiration under the tree controlled by the root component was strongly correlated with tree photosynthesis, but with a time lag of 7–12 h. These results indicate that photosynthesis drives soil respiration in addition to soil temperature and moisture.