不同水分条件下胡杨光响应曲线拟合模型比较

本研究通过测量不同水分条件下胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶片的光响应曲线,并采用4种光响应模型对其光合特征参数拟合值与实测值进行比较,分析了不同水分条件下光响应曲线模型对胡杨适用性的影响机制。结果表明,当水分供应充足时,胡杨非直角双曲线模型对暗呼吸速率（R_d）的拟合效果最优,直角双曲线修正模型拟合光饱和点（LSP）、最大净光合速率（P_nmax）、光补偿点（LCP）的结果与实测值较接近;但当胡杨受到水分亏缺后,直角双曲线修正模型对P_nmax和光饱和点（LSP）的拟合效果最优,直角双曲线模型对R_d和LCP的拟合效果最佳。因此,水分条件有利时胡杨应用直角双曲线修正模型、非直角双曲线模型较好;水分亏缺条件下采用直角双曲线修正模型、直角双曲线模型更为适合。     

岩溶植物光合-光响应曲线的两种拟合模型比较

用直角双曲线和非直角双曲线两种模型,对桂林岩溶区石山植物红背山麻杆（Alchornea trewioides）、九龙藤（Bauhinia championii）、青檀（Pteroceltis tatarinowii）和圆叶乌桕（Sapium rotundifolium）光合作用的光响应曲线进行拟合。结果表明,直角双曲线拟合的表观量子效率（α）、最大净光合速率（Pmax）、暗呼吸速率（Rd）、光补偿点（Lcp）和光饱和点（Lφ）数值均高于相应的非直角双曲线拟合结果;直角双曲线模型拟合的参数值大小和曲线变化趋势不符合实际情况;非直角双曲线模型拟合结果更符合生理意义。红背山麻杆和九龙藤具有较高的表观量子效率和较低的光补偿点,对光能的利用效率和耐荫性均强于圆叶乌桕和青檀。     

不同CO_2浓度下苦槠(Castanopsis sclerophylla)叶片光合光响应模型模拟比较

以亚热带森林建群种苦槠为试验材料,采用5种光响应模型对4个CO_2浓度下苦槠叶片的光响应曲线进行模拟,比较不同CO_2浓度下适宜的光响应模型,探讨苦槠对CO_2浓度变化的响应规律。结果表明:5种模型对苦槠叶片光响应曲线的拟合效果优劣次序为直角双曲线修正模型指数改进模型指数模型非直角双曲线模型直角双曲线模型;直角双曲线修正模型对光饱和点(LSP)和最大净光合速率(Pmax)的拟合效果最好,非直角双曲线模型对暗呼吸速率(Rd)的拟合效果最好;5种光响应模型对不同CO_2浓度有不同的适应性,直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型适合低CO_2浓度,非直角双曲线模型适合高CO_2浓度;随CO_2浓度的增加,光补偿点(LCP)和Rd逐渐减小而Pmax逐渐增大;CO_2浓度的增大可以提高苦槠的光合能力及其对弱光的利用能力,并抑制呼吸作用。     

亚热带10种蕨类植物光响应模型拟合及光合特性研究

通过合适的光响应模型来准确计算植物光合参数是研究植物光合特性的重要手段。为深入了解亚热带蕨类植物的光合特性,采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型等4种常用光响应模型分别对10种亚热带蕨类植物进行光响应曲线拟合。通过分析决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、最大净光合速率(P_nmax)、暗呼吸速率(R_d)和表观量子效率(AQE)等9种参数,探讨亚热带蕨类植物的光响应模型拟合效果及其光合特性。结果表明：直角双曲线修正模型和非直角双曲线模型对本研究10种亚热带蕨类植物的拟合效果较好,其中直角双曲线修正模型的LSP拟合效果最好,非直角双曲线模型的拟合精度最高。光合参数的聚类分析和TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)综合评价法表明,10种亚热带蕨类植物的光合特性既具有相似性又存在物种特异性。黑鳞耳蕨(Polystichum makinoi(Tag...     

光强与水分处理下景宁木兰光合光响应模型拟合比较

采用5种数学模型(直角双曲线模型、非直角双曲线模型、二次函数模型、指数模型、直角双曲线修正模型)对不同光照与水分处理下景宁木兰(Magnolia sinostellata)幼苗光响应过程进行拟合分析,以期筛选出光照与水分胁迫下景宁木兰适宜的光响应模型。结果表明:(1)5种拟合模型对景宁木兰光响应过程拟合精度为:指数模型直角双曲线修正模型直角双曲线模型非直角双曲线模型二次函数模型。(2)光合参数的拟合效果表现为:指数模型对景宁木兰最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)进行求解较准确,直角双曲线修正模型对光补偿点(LCP)求解最佳,而暗呼吸速率(Rd)的结果采用非直角双曲线模型较为合理。(3)景宁木兰幼苗能适应一定的弱光及流动水环境,而深度遮阴及积水环境抑制景宁木兰幼苗的光合速率。     

不同光照环境下荷花叶片光合光响应模型比较

以上海荷花品种‘伯里夫人’为试验材料,设置全光照和林下遮荫(50%全光照)2种不同的光照环境,采用4种光响应模型拟合分析荷花叶片净光合速率光响应过程,比较不同光照下适宜的光响应模型,研究荷花品种对遮荫环境的适应规律.结果表明: 4种模型对荷花叶片光合作用光响应过程拟合效果的优劣顺序为：直角双曲线修正模型>指数模型>非直角双曲线模型>直角双曲线模型,后3种模型均为没有极值的函数,不能直接求得最大净光合速率(P_{n max})和光饱和点(LSP).直角双曲线修正模型对LSP、P_{n max}、暗呼吸速率(R_d)和光补偿点(LCP)等光响应参数表现出最佳的拟合效果,拟合值与实测值相对误差最小.随光强减弱,荷花主要的光合生理参数均降低,其中,R_d下降幅度显著,其他参数变化不显著.说明荷花对适度弱光环境具备一定的适应能力,表现出良好的光合适应性反应与调节,能够维持植株的正常生长.
     

四种水稻品种的光合光响应曲线及其模型拟合

应用4种典型的光响应模型对4个水稻品种“02428”、“淦鑫688”、“JR8892-1”和“JR8892-2”叶片的光合光响应曲线进行了拟合.结果表明:直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数函数以及修正的直角双曲线模型对4个水稻品种的光合光响应曲线都可以进行拟合,决定系数均为R2 ＞0.99.但只有修正的直角双曲线模型可以拟合发生光抑制部分的光响应曲线,且可直接计算其饱和光强(Isat);由各模型计算的光合参数可知,直角双曲线模型、非直角双曲线模型求得的最大净光合速率(Pnmax)远高于实测值,指数函数与修正的直角双曲线模型求得的Pnm.与实测值最为接近;直角双曲线、非直角双曲线模型以及指数函数求得的Isat均与实测值相差较大,除了“JR8892-1”采用指数函数求得的Isat大于实测值外,其余3个品种用上述3种模型拟合求得的Isat均小于实测值,唯有修正的直角双曲线模型求得的Isat与实测值最为相符;对于低光强部分的参数光补偿点(Ic)与暗呼吸速率(Rd),修正的直角双曲线模型最接近其测量值;不同水稻品种的光合特性,“JR8892-1”饱和光强与最大净光合速率明显高于高光效品种“02428”;处于分蘖盛期的“JR8892-2”也表现出较高的饱和光强和最大净光合速率,而超级稻“淦鑫688”相对于其他品种,则具有较低的暗呼吸速率,光合产物消耗少.     

C_4植物玉米的光合-光响应曲线模拟研究

光是植物光合作用最基本的一个决定因子,准确分析光响应曲线及其参数是研究光合生理生态过程对环境变化响应的重要途径;但相关模型及其模拟的准确性仍待改进。该研究基于C_4作物玉米(Zea mays)不同干旱处理试验资料,比较研究了现有光响应模型(直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型、指数模型、二次函数模型以及新提出的改进模型)的适应性。结果表明,改进的光响应模型具有较好的精确度,可较准确地描述光响应曲线,也能够准确拟合最大净光合速率、光饱和点、光补偿点以及暗呼吸速率4个关键光合参数。该结果为研究植物光合生理生态过程及其环境适应性提供了一个改进的模拟方法。     

不同土壤水分下山杏光合作用光响应过程及其模拟

摘 要 利用CIRAS－2型便携式光合作用测定系统,在黄土高原丘陵沟壑区,测定了山杏（Prunus armeniaca L.）在8个土壤水分梯度下光合作用的光响应过程,并采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型对其进行拟合分析。结果表明：土壤相对含水量（RWC）在56.3%—80.9%范围内,山杏在强光下能维持较高的光合作用水平,受到的光抑制不明显。在此土壤水分范围内,3个模型均能较好地拟合光合作用的光响应过程及其表观量子效率（Φ）、光补偿点（LCP）和暗呼吸速率（Rd）,对Φ、LCP和Rd的拟合精度以非直角双曲线模型＞直角双曲线修正模型＞直角双曲线模型。但超出此范围（即RWC＜56.3%或RWC＞80.9%）时,山杏的光合作用在强光下会发生明显的光抑制,表现为光合速率随光强增加而明显降低,量子效率和光饱和点明显减小,此时只有直角双曲线修正模型能较好地拟合山杏光响应过程及其特征参数。结论：山杏光合作用正常的土壤水分范围在RWC为56.3%—80.9%之间;直角双曲线修正模型能较好地拟合各种土壤水分下山杏的光响应过程及其特征参数;直角和非直角双曲线模型适用于正常水分下山杏光响应过程及其特征参数的模拟,但不能用于拟合胁迫水分（或光抑制）下的光响应过程。     

贝壳砂生境干旱胁迫下杠柳叶片光合光响应模型比较

以黄河三角洲贝壳堤岛3年生杠柳(Periploca sepium)苗木为试验材料, 模拟设置贝壳砂生境下的4种水分梯度, 利用CIRAS-2型光合作用系统测定杠柳叶片在不同干旱胁迫下的光合作用光响应过程, 采用4种光响应模型进行拟合分析, 以比较贝壳砂生境干旱胁迫下适宜的光响应模型, 探讨最佳光响应模型参数对干旱胁迫的适应规律。结果表明: 4种模型对杠柳叶片光合作用光响应过程拟合效果的优劣顺序为: 直角双曲线修正模型>非直角双曲线模型>指数模型>直角双曲线模型, 后3种模型均为没有极值的函数, 故不能很好地拟合光响应曲线光抑制过程, 并不能直接求解最大净光合速率(P_nmax)和光饱和点(LSP)。光响应参数拟合效果最佳表现为: 非直角双曲线模型的暗呼吸速率(R_d), 直角双曲线模型的光补偿点(LCP), 直角双曲线修正模型的P_nmax和LSP。4种光响应模型对干旱胁迫具有不同的适应性, 直角双曲线修正模型适应各种水分条件, 直角双曲线模型和指数模型较适合轻度干旱胁迫条件, 非直角双曲线模型较适合重度干旱胁迫条件。随干旱胁迫的加剧, 光响应参数表观量子效率(AQY)、R_d和LCP先升高后下降, 净光合速率(P_n)、P_nmax和LSP逐渐下降。轻度、中度和重度干旱胁迫下, LSP分别比对照下降5.2%、16.3%和34.5%, P_nmax分别比对照下降17.8%、39.0%和59.0%。水分充足条件下, 杠柳叶片光能利用最强, 光照生态幅最宽; 重度干旱胁迫下, 杠柳叶片表现出明显的光饱和、光抑制现象, 光能利用减弱, 光合能力受到较大限制。     

The Monomolecular and Rectangular Hyperbola as Empirical Models of the Response of Photosynthetic Rate to Photon Flux Density, with Applications to Three Veronica Species

The properties of the rectangular hyperbola and monomolecularfunctions, with respect to the photosynthesis/photon flux density(PFD) relationship, are discussed, and the shortcomings of theformer are highlighted. Both models were fitted to data acquiredfrom three closely related Veronica species of contrasting ecology.The non-linear regression algorithms give estimates, with standarderrors, of light saturated photosynthetic rate, light compensationpoint, dark respiration rate, and photochemical efficiency atlow PFD. While the rectangular hyperbola gave almost as gooda fit to the data as the monomolecular for each species, thelight saturated photosynthetic rate estimate given by the formerwas always unacceptably high in comparison with that indicatedby the obvious trend of the data. Moreover, this tendency wasaccentuated if near-saturating PFDs were removed from data sets,and there was a tendency for the fitting algorithm to becomeunstable. No such problems were encountered with the monomolecularfunction, and it is suggested that this be used whenever a simpleempirical model is required to analyze photosynthesis/PFD data. Veronica montana L, Veronica chamaedrys L, Veronica officinalis L, wood speedwell, Germander speedwell, common speedwell, empirical mathematical model, monomolecular function, rectangular hyperbola function, nonlinear regression, photosynthesis, photon flux density, light saturated photosynthetic rate, light compensation point, photochemical efficiency, dark respiration rate     

Experimental and simulated light responses of photosynthesis in leaves of three tree species under different soil water conditions

Water deficit is one of the major limiting factors in vegetation recovery and restoration in loess, hilly-gully regions of China. The light responses of photosynthesis in leaves of two-year old Prunus sibirica L., Hippophae rhamnoides L., and Pinus tabulaeformis Carr. under various soil water contents were studied using the CIRAS-2 portable photosynthesis system. Light-response curves and photosynthetic parameters were analyzed and fitted using the rectangular hyperbola model, the exponential model, the nonrectangular hyperbola model, and the modified rectangular hyperbola model. Under high light, photosynthetic rate (P _N) and stomatal conductance (g _s) were steady and photoinhibition was not significant, when the relative soil water content (RWC) varied from 56.3–80.9%, 47.9–82.9%, and 33.4–92.6% for P. sibirica, H. rhamnoides, and P. tabulaeformis, respectively. The light-response curves of P _N, the light compensation point (LCP), and the dark respiration rate (R _D) were well fitted using the above four models. The nonrectangular hyperbola was the best model in fitting the data; the modified rectangular hyperbola model was the second, and the rectangular hyperbola model was the poorest one. When RWC was higher or lower than the optimal range, the obvious photoinhibition and significant decrease in P _N with increasing photosynthetic photon flux density (PPFD) were observed in all three species under high light. The light saturation point (LSP) and apparent quantum yield also decreased significantly, when the upper limit of PPFD was 200 μmol m^?2 s^?1. Under these circumstances, only the modified rectangular hyperbola model was able to fit well the curves of the light response, LCP, LSP, R _D, and light-saturated P _N.     

长白山阔叶红松林主要树种光合作用的光响应曲线

以叶片光合作用观测资料为基础,利用直角双曲线与非直角双曲线两种方法对长白山阔叶红松林的主要建群树种红松(Pinus koraiensis)、紫椴(Tilia amurensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)光合作用的光响应曲线进行了拟合.结果表明,两种方法拟合结果不同,直角双曲线方法简单,但非直角双曲线的拟合结果更符合生理意义.由直角双曲线拟合得出4个树种的初始量子效率α、最大净光合作用速率P_max以及暗呼吸R_d大于非直角双曲线的拟合结果,而光补偿点L_cp随树种不同而有差异.两种方法得出4个树种的α、R_d大小顺序相同,分别是：α为水曲柳＞紫椴＞蒙古栎＞红松;R_d为水曲柳＞蒙古栎＞紫椴＞红松,但由两种方法得出的P_max、L_cp值大小顺序有差异.     

光合作用光响应模型的比较

 用美国Li-Cor公司生产的Li-6400光合作用测定仪控制CO₂浓度和温度, 测量了华北平原冬小麦(Triticum aestivum)的光响应数据。分别用C₃植物光响应新模型、直角双曲线模型、非直角双曲线模型和Prado-Moraes模型拟合这些实测数据, 分析了由直角双曲线模型、非直角双曲线模型和Prado-Moraes模型拟合这些数据得到的最大净光合速率(The maximum net photosynthetic rate)远大于实测值, 而光饱和点(Light saturation point)远小于实测值的原因。结果表明, 由C₃植物光响应新模型拟合的结果与实测数据符合程度最高(R²=0.999 4和R²=0.998 7); 表观量子效率(Apparent quantum yield)不是一个理想的表示植物利用光能的指标, 建议用植物光响应曲线在光补偿点处的量子效率作为表示植物光能利用的指标。     

不同基因型辣椒光合及生长特性对弱光的响应

通过遮光使光照强度降低65%～70%,以研究弱光条件对不同基因型辣椒光合特性、同化物分配、产量形成和幼苗生长的影响.结果表明：弱光下辣椒净光合速率（P_n）、暗呼吸速率（R_d）、夜间呼吸速率（R_n）、蒸腾速率（T_r）、水分利用效率（WUE）、光补偿点（LCP）、CO₂补偿点（CCP）和羧化效率（CE）下降,表观量子效率（AQY）上升.弱光下辣椒成株期光合作用的限制因素是非气孔因素.弱光处理使辣椒幼苗高/粗比和比叶面积增加,根/冠比、全株干样质量及壮苗指数显著下降.弱光显著抑制了辣椒生物产量与经济产量的形成,使植株同化物向茎叶的分配比例增加,向果实的分配比例减少.辣椒（果实味辣）在弱光下具有较低的光补偿点,以及较高的相对壮苗指数、相对单株产量和相对坐果率,耐弱光性普遍强于甜椒（果实味甜）.     

木荷种源间光合作用参数分析

基于直角双曲线修正模型估算3个不同纬度的木荷种源(开平、太平和永丰种源)光补偿点、饱和点、最大净光合速率等参数,以便为评价不同木荷种源对环境的适应能力和优良种源选择等提供科学依据。结果表明:在3个不同纬度种源中,开平种源具有最高的净光合速率、最大净光合速率和较高的表观量子效率,且其生长速率最快;太平种源光饱和点最高,但其净光合速率、表观量子效率和最大净光合速率最低,其生长速率也最低;永丰种源具有较高的净光合速率、最大净光合速率和表观量子效率,其生长速率略高于太平种源。3个不同纬度木荷种源中,南部开平种源对当地环境具有较强的适应能力和生长潜力,具有较高的推广应用价值。