荒漠植物梭梭群体和叶片水平气体交换对不同土壤水分的响应

为揭示C4荒漠植物梭梭的抗旱性和适应环境的光合作用特征,在人工控制土壤水分条件下,选择代表性植株,使用改进同化箱和LI-8100土壤碳通量自动测量系统组成的群体光合作用测量系统进行测量.该系统能够自动、连续观测,在测量时光、温环境因子稳定,能够准确测定植物的群体水平光合作用.使用LI-6400测定叶片水平光合作用.在相同土壤水分条件下,群体与叶片水平光合速率存在极显著差异（P〈0.001）,当土壤水分为田间持水量的50%（土壤含水量约10%）左右时梭梭的光合能力最强,群体光合速率（CAP）日均值为6.22μmolCO2m-2s-1,叶片光合速率（Pn）日均值为20.18μmolCO2m-2s-1,群体为叶片水平的30.8%.升高或降低土壤水分,梭梭的光合能力都下降.CAP与Pn的线性回归关系为CAP=0.20Pn＋1.82（r2=0.89,P〈0.001）.结果表明,适宜的土壤含水量可显著提高梭梭群体和叶片的光合能力,过高的土壤含水量不利于梭梭生长发育.梭梭群体及叶片水平的气体交换对同一水分条件有近似的响应趋势,利用拟合公式,可从叶片水平推算出群体水平的光合速率.     

半干旱区典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)的光合特性

为了研究西北半干旱生态系统中典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)的光合特征,于2012年5—10月,使用Li-6400(Li-Cor Inc.,USA)便携式光合测定系统,测定了油蒿气体交换特征的日变化、季节变化以及净光合速率(Pn)对光合有效辐射和胞间CO2浓度的响应。结果表明:Pn、蒸腾速率(E)和水分利用效率(WUE)的日变化在12:00前后均表现出非对称性,上午测量值普遍高于下午;Pn日均值6月最高(8.97±1.73μmol CO2·m-2·s-1),10月最低(2.58±1.32μmol CO2·m-2·s-1);油蒿表观量子效率(α)在0.022~0.048 mol·mol-1变化,羧化效率(φ)在0.125~0.268 mol·m-2·s-1变化;在9月13日饱和光强下的Pn(Pnmax)达到生长季最大值,为24.89μmol CO2·m-2·s-1;在7月31日饱和胞间CO2浓度下的Pn(Anmax),达到生长季最大值,为77.23μmol CO2·m-2·s-1;Pnmax主要受到相对湿度影响,Anmax主要受饱和水汽压亏缺和30 cm深度土壤体积含水率影响;水分相关环境因子是油蒿光合作用的主要限制因子,其光合特征反映出对半干旱气候的适应性。本研究结果可为生态系统过程建模和区域尺度研究提供重要的生理生态参数。     

台湾桤木引种的光合生理特性研究

以台湾桤木 Alnusformosana 引种2年生苗木为研究对象,探讨了台湾桤木的光合生理生态特性.结果表明: 1 叶片净光合速率 Pn 具有明显的日变化.中部叶Pn日变化在生长中期表现为双峰曲线型,高峰分别出现在9:00和15:00左右,峰值分别为15.03μmol·m-2·s-1和12.97μmol·m-2·s-1;在生长初期和末期为单峰曲线型.不同部位叶片Pn大小为:中部叶>顶部叶>基部叶. 2 不同部位叶片Pn表现出不同的季节变化特征.中部叶和顶部叶一年有两个高峰,高峰均出现在6月和8月;基部叶只有一个高峰,出现在6月.光合作用具有较广的温度适应范围.自然条件下叶片最大净光合速率为17.67μmol·m-2·s-1;人工条件下为20.2μmol·m-2·s-1,在新的环境条件下表现出较强的光合适应能力. 3 叶片LCP为33.32～67.47μmol·m-2·s-1,LSP为1332～1656μmol·m-2·s-1,具有较低的光补偿点和较高的光饱和点,表现出较强的弱光利用能力和强光利用潜力. 4 台湾桤木CO2补偿点为54.17～74.98μmol·mol-1,CO2饱和点在800μmol·mol-1左右;羧化效率为0.0270～0.0468.表现出较大光合作用潜力和较广的生存适应能力. 5 通径系数分析表明,Cond、Ci、Vpdl和RH是影响叶片光合速率变化最主要的直接作用因子.     

秦艽与小秦艽光合日变化的研究

运用光合作用测定系统,对野生秦艽(Gentiana macrophylla Pall．)和小秦艽(G．dahurica Fisch．)的开花期的光合特性进行研究。结果表明,2种秦艽的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化曲线都呈双峰型,有明显的光合“午休”现象。小秦艽的光合速率、蒸腾速率、气孔导度照著高于秦艽,分别高出2．7 μmolCO2·m-2·s-1、1．5 mmol·m-2·s-1和140．7 mmol．m-2·s-1而叶温则低于秦艽2．8C。相关分析表明,开花期的温度、光照对2种秦艽的光合都有一定影响,蒸腾速率、气孔导度调节光合作用,而引起2种秦艽光合速率降低的主要因素为非气孔因素。     

不同土壤水分条件下小叶扶芳藤叶片光合作用对光的响应

利用CIRAS-2型便携式光合作用仪测定不同土壤水分下3年生小叶扶芳藤(Euonymus fortunei var.radicans Sieb.)叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)及光能利用效率(LUE)等生理参数,阐明其光合生理参数对土壤水分和光照强度的响应规律,探讨小叶扶芳藤正常生长发育所需的土壤水分和光照条件.结果表明小叶扶芳藤的Pn、Tr、WUE及LUE对土壤水分和光照强度的变化具有明显的阈值.(1)采用非直角双曲线模型进行模拟光响应过程较好,在土壤相对含水量(RWC)为72.2%和32.3%时,曲角(K)值较小;在其它水分条件下,K值接近于1.随着土壤水分(RWC为22.4%～72.2%)的递增,光补偿点降低,光饱和点、最大净光合速率及表观量子效率均呈现升高趋势,在RWC为72.2%时,光补偿点最低(22.6 μmol·m-2·s-1),光饱和点最高(1 400μmol·m-2·s-1).(2)维持小叶扶芳藤正常生长(同时具有较高Pn、LUE及WUE)的土壤水分范围,在RWC为44.2%～72.2%之间,最佳土壤水分在RWC为72.2%左右,正常生长所允许的最低土壤水分在RWC为32.3%左右.(3)小叶扶芳藤对光照环境的适应性较强,在光合有效辐射强度为600～1 600 μmol·m-2·s-1范围内,Pn和WUE都具有较高水平,饱和光强大约在800～1 400 μmol·m-2·s-1之间,LUE在100～300 μmol·m-2·s-1光强范围内达到峰值.     

灌溉植被梭梭、白刺光合蒸腾特性及影响因素研究

通过灌溉植被梭梭、白刺光合生理特性测定结果显示:梭梭、白刺光合、蒸腾日变化均呈单峰曲线,上午主要进行光合作用,10:00达到峰值,下午蒸腾作用较强,14:00～16∶00达到高峰期;灌溉植被光合速率随灌水量的增加而增大,灌溉梭梭平均光合速率相对免灌对照增加量为1.8～4.2μmolCO2·m-2·s-1,灌溉白刺相对增加量为1.5～2.3μmolCO2·m-2·s-1,梭梭光合增加量较高;灌溉梭梭蒸腾速率高于对照,增量为2.4～6.8mmolH2O·m-2·s-1,灌溉白刺蒸腾速率低于对照,减量为6.2～12.0mmolH2O·m-2·s-1;相关分析表明:光量子密度、胞间CO2浓度是影响梭梭、白刺光合作用的主要因子,大气温度、水汽压是影响其蒸腾作用的因子,叶片温度对灌溉植被梭梭、白刺的光合和蒸腾速率变化反应特别敏感,是影响其生理进程的重要因素之一.     

两种不同生态型麻疯树夏季光合特性的比较

以来源于海南及贵州的两种不同生态型麻风树(Jatropha curcas L.)为试材,利用LI-6400便携式光合作用测量系统及PAM-2100调制叶绿素荧光仪,在夏季对其气体交换特性及叶绿素荧光参数等进行测定.光强-光合速率响应曲线显示两种不同生态型叶片最大净光合速率(Pmax)和光饱和点(LSP)分别为18.9μmol · m-2 · s-1、1600μmol · m-2 · s-1(贵州型)和20.4μmol · m-2 · s-1、1700μmol · m-2 · s-1(海南型),而CO2光合速率响应曲线则显示两者的差异不大.两者的净光合速率(Pn)的日变化曲线都呈双峰型,主峰出现在10:00,在14:00左右出现低谷,次峰出现在16:00左右,有明显的光合"午休"现象.海南麻风树的Pmax、LSP、光补偿点(LCP)、表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(Rd)均高于贵州麻风树.两种生态型麻风树PSⅡ最大原初光化学效率(Fv/Fm)日变化无显著差异, 而实际光化学效率(ΦPSⅡ)变化趋势与Pn相同.这表明麻风树是一种具有较高的光合速率和强光适应性的木本能源植物,不同生态型麻风树的气体交换特性及叶绿素荧光参数有一定的差异,海南麻风树对强光的适应能力强于贵州麻风树.     

楸树无性系光合特性研究

以10个楸树无性系为试验材料,利用Li-6400光合测定仪对其光合特性进行了比较研究。结果表明:楸树净光合速率(Pn)日变化为典型的双峰曲线,气孔限制是光合"午休"的主要调节因素。楸树所有无性系光合作用对光照强度(PAR)单一生态因子水平的响应均可以用二次方程描述。楸树的光补偿点(LCP,11.37~57.4μmol.m-2.s-1)和CO2补偿点(CCP,57.73~77.06μmol.mol-1)在10个无性系间存在显著差异。10个楸树无性系的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和瞬时水分利用效率在无性系间存在极显著差异。在光饱和点(LSP)条件下,10个无性系净光合速率处于18.8~24.4μmol.m-2.s-1之间。环境因子与光合指标存在显著的相关关系,PAR和空气湿度(RH)对楸树无性系瞬时Pn影响最大。     

生态沟渠铜钱草光合日变化的研究

以生态沟渠铜钱草为材料,采用便携式CID-340光合仪对铜钱草成熟叶片净光合速率(Pn)以及胞间CO2浓度(Ci)、光合有效辐射(PAR)、气孔导度(Gs)、气温(Gs)、叶温(Tl))和蒸腾速率(Tr)等影响因子进行测定,以探讨其光合生理生态特性,旨在为修复沟渠湿地提供一定的理论依据。结果表明:(1)铜钱草叶片净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,主峰(19.32μmol.m-2.s-1)出现在15:00左右,次峰(16.21μmol.m-2.s-1)出现在11:00,中午出现光合"午休"现象。(2)用逐步多元回归方法得到净光合速率日变化与主要生理生态因子的回归方程为:Pn=-5.45613+0.006797PAR+0.050099Gs(复相关系数0.868)。逐步回归结果表明Pn受PAR和Gs的影响较大。偏相关分析和通径分析的结果表明PAR、Gs对铜钱草Pn日变化有重要影响,是影响铜钱草Pn的主要因子,影响大小的顺序为:Gs>PAR。     

苎麻光合生理生态特性研究

以大田栽培的苎麻植株为材料,用TPS-2便携式光合作用测定系统测定自然条件下生长的苎麻叶片的光合气体交换参数,以及光响应曲线和CO2响应曲线,并通过回归和相关法分析探讨净光合速率与主要生理、生态因子间的关系.结果表明:(1)苎麻叶片的净光合速率(Pn)日变化曲线呈现双峰型,2个光合峰高度接近,其净光合速率具有典型的午休"现象;蒸腾速率(Tr)日变化曲线呈现单峰型,其走势与气孔导度(Gs)日变化一致.(2)苎麻叶片光合作用的光饱和点(LSP)为1 568.5μmol?m-2?s-1,光补偿点(LCP)为54.18μmol?m-2?s-1,表观量子效率(AQY)为0.025 8 mol?mol-1;而其CO2补偿点(CCP)、饱和点(CSP)和羧化效率(CE)分别为49.25、1 746.9μmol?mol-1和0.045;因此,苎麻属于喜光性阳生植物,且对强光有一定的耐受能力.(3)苎麻叶片Pn日变化的主要限制因子是胞间CO2浓度(Ci),主要决定生理因子是气孔导度(Gs).     

岩黄连光合与蒸腾特性及其对光照强度和CO_2浓度的响应

采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-CorInc.,USA)对岩黄连叶片的气体交换进行了测定。结果表明(1)岩黄连叶片的光饱和点(LSP)为329.18μmol.m-2.s-1左右,光补偿点(LCP)为12.76μmol.m-2.s-1,最大净光合速率为2.96μmol.m-2.s-1,暗呼吸速率(Rd)为0.17μmol.m-2.s-1。光饱和点和光补偿点都比效低,表明岩黄连对光照的要求不高,属于阴生植物。(2)4月份,岩黄连Pn随CO2浓度升高而逐渐增大。当CO2浓度由50μmol.mol-1增加到600μmol.mol-1,Pn几乎呈直线上升,600~1000μmol.mol-1范围内逐渐缓和,到1000μmol.mol-1以后Pn变化平稳。由曲线估算CO2饱和点(CSP)大约在1000μmol.mol-1左右。CO2的补偿点为68.80μmol.mol-1。羧化效率为0.0308μmol.m-2.s-1。(3)岩黄连叶片水分利用率(WUE)随有效光辐射强度(PAR)的增强呈抛物线状变化,PAR在200μmol.m-2.s-1内呈直线上升,到200μmol.m-2.s-1时WUE达最大值,大于200μmol.m-2.s-1后WUE呈逐渐下降趋势。     

不同砧木嫁接番茄光合特性的研究

采用LI-6400便携式光合作用系统对田间条件下嫁接番茄(珍红/砧木1号,珍红/桂砧1号)以及接穗(珍红)的光合作用特性进行了系统研究。结果表明:自根苗的光饱和点显著高于嫁接苗;自根苗和嫁接苗的光补偿点差异不显著,以珍红/桂砧1号最高(31.8μmolphotons·m-2·s-1),珍红/砧木1号最低(17.6μmolphotons·m-2·s-1);嫁接苗的CO2补偿点显著低于自根苗,且珍红/桂砧1号与自根苗的差异达极显著水平;表观量子效率变化范围为0.062~0.073;CO2饱和点在844~971μmolCO2·mol-1左右,CO2羧化效率变化范围为0.055~0.086molCO2·m-2·S-1;光合作用CO2补偿点珍红、珍红/砧木1号和珍红/桂砧1号分别为74.0、60.8和50μmolCO2·mol-1。嫁接苗的日平均光合速率和蒸腾速率高于自根苗,但两者的日进程曲线均为“单峰型”,其光合作用不存在“午休现象”。     

Physiological characterization and light response of the CO2-concentrating mechanism in the filamentous cyanobacterium Leptolyngbya sp. CPCC 696

We studied the interactions of the CO(2)-concentrating mechanism and variable light in the filamentous cyanobacterium Leptolyngbya sp. CPCC 696 acclimated to low light (15 μmol m(-2) s(-1) PPFD) and low inorganic carbon (50 μM Ci). Mass spectrometric and polarographic analysis revealed that mediated CO(2) uptake along with both active Na(+)-independent and Na(+)-dependent HCO(3)(-) transport, likely through Na(+)/HCO(3)(-) symport, were employed to concentrate Ci internally. Combined transport of CO(2) and HCO(3)(-) required about 30 kJ mol(-1) of energy from photosynthetic electron transport to support an intracellular Ci accumulation 550-fold greater than the external Ci. Initially, Leptolyngbya rapidly induced oxygen evolution and Ci transport to reach 40-50% of maximum values by 50 μmol m(-2) s(-1) PPFD. Thereafter, photosynthesis and Ci transport increased gradually to saturation around 1,800 μmol m(-2) s(-1) PPFD. Leptolyngbya showed a low intrinsic susceptibility to photoinhibition of oxygen evolution up to PPFD of 3,000 μmol m(-2) s(-1). Intracellular Ci accumulation showed a lag under low light but then peaked at about 500 μmol photons m(-2) s(-1) and remained high thereafter. Ci influx was accompanied by a simultaneous, light-dependent, outward flux of CO(2) and by internal CO(2)/HCO(3)(-) cycling. The high-affinity and high-capacity CCM of Leptolyngbya responded dynamically to fluctuating PPFD and used excitation energy in excess of the needs of CO(2) fixation by increasing Ci transport, accumulation and Ci cycling. This capacity may allow Leptolyngbya to tolerate periodic exposure to excess high light by consuming electron equivalents and keeping PSII open.     

金桔秋季光合特性初步研究

采用Li-6400型便携式光合测定系统对多年生金桔的光合特性进行研究。结果表明,金桔净光合速率日变化呈双峰曲线,存在光合"午休"现象,最高峰出现在11:00左右,次峰出现在14:00,日最大净光合速率为3.4467 μmol/m²·s。净光合速率与蒸腾速率、气孔导度之间呈正相关,与胞间CO₂浓度呈负相关;在400 μmol/mol CO₂浓度下,光补偿点为67 μmol/m²·s,光饱和点为672 μmol/m²·s。金桔的光合特性表现为典型的阳性耐荫植物,对光照的适应性较强。     

几种银莲花光合特性的初步分析

采用LI6400便携式光合仪分析昆明室外栽培的几种野生银莲花光合作用特性。净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)日变化均呈单峰曲线,前者的峰值出现在10～11点,后者的峰值出现在13点前后。在光强0～2000μmol·m2·s1条件下,Pn呈S曲线,光合补偿点为60～80μmol·m2·s1,饱和点为800μmol·m2·s1左右,但光强继续增加到1800μmol·m2·s1,Pn仍有少许提高;Tr随PAR的增加而缓慢地增加。在环境CO2浓度为0～350μmol·mol1条件下,Pn直线上升,草玉梅、秋牡丹和野棉花的光合CO2补偿点均为50μmol·mol1左右;Tr在环境CO2浓度25～350μmol·mol1范围内几乎呈水平线。野生银莲花的Pn和Tr表现较明显的种间差异。     

内蒙古高原甘蒙锦鸡儿光合作用和水分代谢的生态适应性研究

 对分布于内蒙古高原和林格尔和阿拉善的甘蒙锦鸡儿（Caragana opulens）种群的光合特性和水分代谢特性进行了比较研究。结果发现：和林格尔种群的光补偿点（500 μmol proton·m-2·s-1以下）、光饱和点（1 200 μmol proton·m-2·s-1）、光合最适温度（26 ℃）均低于阿拉善种群（光补偿点为700～800 μmol proton·m-2·s－1之间;光饱和点为1 500 μmol proton·m－2·s－1;光合最适温度为28～29 ℃）,在低温、低光强下表现出更高的光合速率;和林格尔种群比阿拉善种群需要更高的空气湿度来维持其光合速率;和林格尔种群表现高蒸腾、高光合和低水分利用效率的代谢特点,阿拉善种群采取低蒸腾、低光合和高水分利用效率的节水对策。这些生理特性与它们分布区的光、温、湿条件相适应。阿拉善种群的净光合速率、蒸腾速率和光能利用效率远低于和林格尔种群,而水分利用效率和叶水分亏缺明显高于和林格尔种群。这主要是由于两地区水分状况差异引起的。     

米瓦罐的光合特性研究

采用美国LI-COR生产的LI-6400便携式光合系统研究了米瓦罐的光合特性。结果表明,米瓦罐光 合速率的日变化呈单峰曲线,上午10:00时光合速率达到最大值;在大气CO2浓度下,米瓦罐的光饱和点为 1 800μmol·m-2·s-1,光补偿点为30μmol·m-2·s-1;在光饱和点的光强下,米瓦罐的CO2饱和点为1 200 μmolCO2·mol-1,CO2补偿点为40μmolCO2·mol-1。     

胡杨不同叶形光合特性、水分利用效率及其对加富CO2的响应

 胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶形多变化,大致归纳为杨树叶（卵圆形叶）和柳树叶（披针形叶）两大类。在内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区,选择成年树同时具有卵圆形叶和披针形叶的标准株,将枝条拉至同一高度,通过活体测定,比较了其光合特征、水分利用效率及对CO2加富的响应。结果表明：在目前大气CO2浓度下,当光强为1 000 μmol·m－2·s－1时,卵圆形叶（成年树主要叶片）（A）和披针形叶（成年树下部萌条叶片）(B)的净光合速率（Pn）分别为16.40 μmol CO2·m－2·s－1和9.38 μmol CO2·m－2·s－1;水分利用效率（WUE）分别为1.52 mmol CO2·mol－1 H2O和1.18 mmol CO2·mol－1 H2O;A的光饱和点和补偿点分别为1 600 μmol·m－2·s－1和79 μmol·m－2·s－1,B的相对应值则为1 500 μmol·m m－2·s－1和168 μmol·m－2·s－1。当CO2浓度加富到450 μmol·mol－1时,A的光饱和点升高了150 μmol·m－2·s－1,光补偿点降低了36 μmol·m－2·s－1;而B的光饱和点降低了272 μmol·m－2·s－1,光补偿点则升高了32 μmol·m－2·s－1。这表明,柳树叶的光合效率较低,以维持生长为主;随着树体长大,柳树叶难以维系其生长,出现杨树叶,杨树叶更能耐大气干旱,光合效率高,通过积累光合产物,使胡杨在极端逆境下得以生存并能达到较高的生长量,这就是胡杨从幼苗到成年树叶形变化的原因。随着CO2加富,两种叶片表现出截然相反的响应,柳树叶的光合时间缩短,光能利用率减小;而杨树叶的光合时间延长,光能利用率提高。如果地下水位下降,近地层空气变干燥,或随着大气CO2浓度升高,气候变暖,柳树叶可能会逐渐减少以至消失。     

二回原始观音座莲蕨光合作用的生理生态学研究

利用 CO2 光合测定仪分析了引种栽培的二回原始观音座莲叶片的光合补偿点和光合饱和点及其日变化 ,通过控制叶室的光合有效辐射、CO2 浓度、温度和相对湿度 ,分析了叶片的羧化效率和 CO2 补偿点 ,并进行光合有效辐射 ,温度或相对湿度对光合速率的单因子影响研究。二回原始观音座莲的二回羽状复叶上午、中午和下午的光合补偿点分别为 6 .1、6 .4和 3.1μmol/m2 s,光合饱和点分别为 2 50、50 0和 2 50 μm ol/m2 s。最适光合有效辐射为 10 0～ 50 0μmol/m2 s。叶片的羧化效率为 0 .0 191,CO2 补偿点为 59.1μmol/m ol。光合速率在叶温 2 2～ 2 8°C范围内 ,随温度升高上升 ;2 8～ 33°C随温度升高下降 ,最适温度为 2 4～ 30°C。相对湿度 30 %～85%的试验范围内 ,叶片光合速率随湿度增加而增大 ,最适相对湿度条件在 75%以上。     

A feedback control system for the precise and continuous regulation of photosynthetic photon flux density

A simple and inexpensive feedback control system that provides continuous and precise control of photosynthetic photon flux density (PPFD) in a whole plant cuvette is described. A ‘Plexiglass’ tank is interposed between a light source and cuvette and PPFD changed by varying the level of dyed liquid in the tank. The amount of liquid pumped into or drained from the tank is a function of the difference (error) between a defined set point value of PPFD and that measured in the cuvette. The set point can be varied as a function of time, can follow the output of a quantum sensor measuring ambient PPFD or can be driven by values of PPFD read from a data file. Within the 0.4 to 0.64 μm waveband, the dye acts as a neutral density filter so that there is no change in spectral distribution with PPFD. Photosynthetic photon flux density in the cuvette was controlled to better than 20 μmol m⁻²s⁻¹ when the set point was varied from 200 to 1100 μmol m⁻²s⁻¹ over 3 min. When the set point was held constant or changed less rapidly, errors did not exceed 5 μmol m⁻²s⁻¹. Net photosynthesis of Western redcedar (Thuja plicata Donn.) seedlings held at 18 °C closely followed rapid changes in PPFD.