不同光环境对红松幼苗光合生理特征的影响

应用Li-6400P便携式光合测定系统于生长季（8月）测定了4种模拟光环境（100%、60%、30%和15%自然光强,分别记为FI、II、LI和WI）和3个实际光环境（林窗、林下和林缘,分别记为G、U和E）下3个苗龄红松（Pinus koraiensis）针叶气体交换参数和净光合速率（P_n）的日变化,以及单位叶面积叶绿素（Chl）含量和比叶质量（LMA）的变化。结果表明:3年和5年生红松在II和LI处理间的P_n基本一致,且均高于FI的P_n;7年生红松在FI处理下的P_n高于其他处理的P_n,各处理的P_n峰值均出现在13:00。3年和5年生红松在LI处理下的最大光合速率（A_max）和暗呼吸速率（R_d）均高于全光FI处理。随光强降低,LMA呈下降趋势,说明红松通过改变LMA的方式适应光环境的变化。3年和5年生红松II处理与G处理间的光合生理指标差异不显著(P>0.05）,LI和WI处理与E处理间同样如此,说明光环境模拟很好地反映了实际的光环境。通过对红松针叶生理生态指标的可塑性分析,得出3种不同苗龄红松可塑性的大小顺序为3年>5年>7年。表明随树龄增大,红松的需光性增加;3年和5年生红松在全光30%～60%条件下生长较好,7年生红松则是在全光下生长最好。     

不同光照强度下花魔芋（Amorphophallus konjac）与谢君魔芋（Amorphophallus xiei）光合特性及光保护机制研究

为探讨不同耐光性植物光合特性及光保护机制,本研究以耐高光的喜阴植物花魔芋（Amorphophallus konjac K.Coch）和典型的喜阴植物谢君魔芋（Amorphophallus xiei H.Li & Z.L.Dao）为材料,测定与分析在透光率为100%、15%及2%光照条件下两种魔芋的光合能力、抗氧化酶活性及抗氧化物和光合色素组分的含量。结果表明,花魔芋最大光合速率和气孔导度随着生长环境光照强度降低而显著降低（P<0.05）,谢君魔芋在透光率为15%时最大光合速率达最大值。大部分情况下,花魔芋的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶活性比谢君魔芋高（P<0.05）,而谢君魔芋具有较高的过氧化物酶活性（P<0.05）。总的来看,在中高光照环境下两种植物的抗氧化酶活性较高（P<0.05）。在透光率15%时,花魔芋谷胱甘肽和抗坏血酸显著比谢君魔芋高（P<0.05）。谢君魔芋的光合色素含量在透光率为15%时最高（P<0.05）;相应地,花魔芋的光合色素含量在透光率为2%时含量最低（P<0.05）;在不同光照强度下花魔芋光合色素含量基本上显著高于谢君魔芋（P<0.01）。本研究结果暗示,喜阴植物花魔芋耐受高光可能源于相对较高的光合作用能力和有效的光保护机制。     

蒙古栎和紫椴幼苗对光环境转变的光合作用响应

比较研究了从温室5%光强转到10%、30%和100%光强处理下,蒙古栎（Quercus mongolica）和紫椴（Tilia amurensis）幼苗的光合能力和叶绿素荧光的响应,揭示了两个树种对光环境变化的不同适应情况及其光保护机制。结果表明,光强转换后两种幼苗都发生了严重光抑制,蒙古栎幼苗的最大光化学效率（F_v/F_m）在光强转变后第3天降到最低（0.52）,紫椴幼苗在光强转变后第1天就降到了最低（0.67）,蒙古栎降低幅度明显高于紫椴。之后随着光适应时间的延长逐渐恢复到原有水平,说明短时期的光抑制没有对两种幼苗的光合机构造成光损伤;从不同光照条件来看,无论是最大净光合速率（P_max）,还是实际光化学效率（ФPSⅡ）,2种幼苗均为30%光强下的值高于10%和100%光强,说明过低或过高的光强都不利于幼苗的生长发育,只有适当的中光才利于幼苗的生长发育;与30%光强相比,蒙古栎幼苗100%光强下P_max、F_v/F_m、ФPSⅡ、NPQ的变化幅度远大于紫椴幼苗,表明高光强对蒙古栎幼苗的影响要大于紫椴;100%光强下,2种幼苗均通过大量增加非光化学淬灭（NPQ）、类胡萝卜素和叶绿素之比（Car/Chl）耗散过剩光能,降低单位鲜重叶绿素含量（Chl）以减少光能吸收,避免了光合机构光破坏。     

不同光环境下胡桃楸幼苗的形态可塑性及其响应研究

为了探求不同光环境对胡桃楸幼苗生长的影响,对全光照（100%光照）、中光照（60%光照）、低光照（30%光照）3种光环境下胡桃楸幼苗的生长、形态特征、生物量分配和水分特征开展研究。结果表明：胡桃楸幼苗的形态在不同光环境下存在明显的可塑性变化,生物量分配和水分特征均表现出不同程度的差异。低光照条件下,胡桃楸幼苗生长快,株高、地径分别为全光照的1.14、1.18倍;冠幅大,是全光照的1.40倍;叶片宽大,叶长和叶宽分别是全光照的1.25和1.36倍;分枝数明显少于全光照。3种光环境下胡桃楸幼苗地上部分生物量存在显著差异,地下部分差异不显著。叶片相对含水量随着光照的降低呈现逐渐增加的趋势;全光照条件下叶片饱和持水量与叶片干鲜比明显大于遮阴条件;3种光照条件下叶绿素含量差异显著。胡桃楸幼苗为适应不同光环境,在形态和生理方面都做出适应性调整,适当的遮阴处理有利于胡桃楸幼苗生长。     

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.     

骆驼刺幼苗生长特性对不同地下水埋深的响应

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲,对人工控制地下水埋深条件下的骆驼刺幼苗地上和地下部分的生长特性进行了一个生长季的调查。结果表明：1)幼苗的株高、分枝数、冠幅与不同地下水埋深之间存在较好的相关性,不同地下水埋深下幼苗叶片数的波动较大;2)生长在距地下水埋深为2.5和2.0 m及1.5和1.0 m条件下的骆驼刺幼苗的基径变化没有显著差异(P>0.05);3)地下水埋深对骆驼刺幼苗根系的垂直根长的影响显著(P<0.01）;4)不同土壤深度的根生物量、根质量密度、比根长、根表面积对地下水埋深变化的响应也有显著差异(P<0.05)。     

光强对四种亚热带树苗生长特征影响的比较

鼎湖山亚热带森林优势树种藜蒴、荷木、黄果厚壳桂和马尾松2－3年生树苗,盆栽于16％、40％和100％的自然光下生长16个月．3种阔叶树无论在全自然光还是在弱光下均能较好地存活,遮光下的马尾松则出现不同程度的死亡．全光下的马尾松、黄果厚壳桂树苗的基径和树高生长大于遮光下的树苗．4个树种的侧枝数均随光照的减弱而下降．在不考虑新老叶更新的情况下,全光下的藜蒴、黄果厚壳桂单株叶片数大于弱光下的树苗,而荷木则相反．如果以全光下单株树苗干物质量为100％,那么在相对光照为40％和16％下生长的马尾松、黄果厚壳桂、荷木和藜蒴单株树苗的干物质量分别为57．4％和32．7％、73．8％和62．1％、78．0％和78．6％、93．9％和76．2％．不同光强下的藜蒴、荷木地上部分干物质量的变化不大,地下部分则随光照的减弱而下降,马尾松、黄果厚壳桂无论地上还是地下部分干物质量均随光强的减弱而明显减少．遮光下生长的3个阔叶树种树苗的冠根比（CRR）、叶重比（LWR）、叶面积比（LAR）和比叶面积（SLA）均高于全光下的树苗．马尾松为喜光树种,对阴生环境的适应能力极为有限;黄果厚壳桂为耐阴树种,在全光下仍然比遮光条件下生长较快．     

冠层光谱组成对红松和蒙古栎幼苗生长和光合荧光特性的影响

本研究选择长白山阔叶红松林优势树种红松和蒙古栎幼苗为对象,研究其植株形态、生长和光合荧光特性对5种光谱处理的响应。结果表明: 红松与蒙古栎的形态结构与生长主要受蓝光与紫外B区(UV-B)辐射调控。滤除蓝光后两种幼苗的植株叶面积比和相对生长速率均显著降低,而滤除UV-B辐射显著增加了红松的叶面积比和相对生长速率,分别上升了41.8%和47.7%,降低了蒙古栎的株高、总叶面积和生物量积累。滤除UV-B辐射显著降低了2种幼苗的光合荧光调节能力,红松的下降幅度较低,其非调节性耗散的量子产量(Φ_NO)升高31.6%,反映光合荧光调节能力的Φ_NPQ/Φ_NO值降低37.5%。2个树种幼苗具有明显不同的光谱适应策略,蒙古栎幼苗偏向于利用光谱变化调整自身形态增加光捕获能力,而红松更注重调整光合荧光特征以提高碳同化效率。     

光照对两种热带雨林树种幼苗光合能力、热耗散和抗氧化系统的影响

 研究了生长于不同光照条件下（100%、25%和8%光强）热带雨林冠层树种绒毛番龙眼（Pometia tomentosa）和中层树种滇南风吹楠（Horsfieldia tetratepala）幼苗的光合能力、热耗散、活性氧和保护性酶的活性。结果表明,绒毛番龙眼的最大光合速率随着生长光强的增加而提高,而滇南风吹楠在全光条件下的最大光合速率反比25%光照条件下的低。全光条件下两个树种光系统II的最大光化学效率（Fv/Fm）都显著降低,表明发生了长期光抑制。当把生长于遮荫条件下的幼苗移到全光下,从凌晨到中午随着光强的增加光抑制加剧,日落时生长于8%光照条件下的绒毛番龙眼及生长于8%和25%光照条件下的滇南风吹楠的光抑制不能完全恢复。非光化学猝灭对光强的响应曲线表明,随着生长光强的增加滇南风吹楠的热耗散能力增强,而生长在全光和25%光照条件下的绒毛番龙眼的热耗散能力都比滇南风吹楠的弱。两个树种叶片中O-[]·2、H2O2含量、SOD和CAT活性均随着生长光强的增加而提高;在同一光照条件下,绒毛番龙眼叶片中O-[]·2、H2O2含量、SOD和CAT活性显著高于滇南风吹楠。上述结果表明,在光抑制条件下,冠层树种绒毛番龙眼较大程度通过提高保护性酶的活性来保护光合机构免受损伤,而中层树种滇南风吹楠却较大程度通过增强非光化学猝灭来耗散过量光能;滇南风吹楠对强光的适应性差。     

长白落叶松、日本落叶松和兴安落叶松幼苗光合作用特性比较研究

研究长白落叶松(Larix olgensis Herry.),日本落叶松(Larix kaempferi Carr.) 和兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)当年生和一年生幼苗的光合作用日变化、季节变化和光响应曲线,结果表明：①三种植物中,长白落叶松、日本落叶松当年生和一年生幼苗和兴安落叶松当年生幼苗光合速率日变化都呈双峰曲线,具有明显的“午休”特征。兴安落叶松一年生幼苗的光合速率日变化呈单峰曲线。②日本落叶松的光饱和点 (LSP) 最高,兴安落叶松光补偿点（LCP）最低。③三种落叶松的一年生幼苗都是在生长中期表现出最大的光合能力。从年龄来看,落叶松当年生幼苗在生长初期和生长中期的光合能力要低于一年生幼苗,但在生长后期高于一年生幼苗。④从种来看,生长初期,当年生和一年生幼苗的最大净光合速率(P_max)均为日本落叶松＞兴安落叶松＞长白落叶松;生长中期,当年生幼苗的P_max规律与生长初期相似,一年生幼苗的P_max为长白落叶松＞日本落叶松＞兴安落叶松;生长后期,当年生幼苗的P_max为长白落叶松＞兴安落叶松＞日本落叶松,一年生幼苗的P_max与生长中期一年生幼苗的规律正好相反。通过分析我们得到结论：三个树种在生长季节相同阶段具有不同的光合特性;每个种不同年龄和生长季节不同阶段也表现出不同的光合特性;三个树种中,长白落叶松幼苗对光抑制引起的光合器官损伤的修复能力最强,日本落叶松次之,兴安落叶松最弱;日本落叶松幼苗较喜光,光合作用能力较强,不易发生光抑制,而兴安落叶松幼苗较耐阴。因此在育苗和造林时应考虑不同树种的光合特性调节最佳的光照条件。     

长白山不同针叶树耐阴性的形态适应及内源激素调控

在不同郁闭度的林分内,对红松、红皮云杉、长白落叶松的形态适应性和内源激素水平及其分布状况进行了研究。结果表明,红松耐阴性的形态适应方式主要为促进顶枝生长和增大比叶面积;红皮云杉耐阴性的形态适应方式主要为增加侧枝数量和比叶面积。在弱光条件下,红松顶枝生长旺盛、比叶面积增大与其相应部位内源激素Z含量增加有关;云杉顶叶内源激素ZR含量增加与比叶面积增大有关,侧枝数量增加与分杈部位ABA含量降低有关。3个树种中红松最适合弱光生长.     

光质对东北次生林生态系统主要树种种子萌发的影响

以东北次生林生态系统5个主要树种（日本落叶松、黄檗、色木槭、水曲柳和红松）种子为对象,采取室内控制(5个主要树种)和野外模拟(红松和日本落叶松)相结合的方法,研究光质对种子萌发的影响.室内和实际林分下分别设置了4种不同光质类型处理（以黑暗为对照）和3个红光/远红光比值(R/FR)梯度.结果表明： 不同光质类型除对日本落叶松种子萌发的影响不显著外,对其他4个树种种子萌发影响均显著.其中,黄檗种子萌发率在白光下达到最高,色木槭、水曲柳和红松种子萌发率在红光-远红光-红光照射下达到最高.林分内试验结果与室内一致,红松种子萌发率随林内R/FR下降而明显下降,落叶松种子萌发则不受光质的影响.在自然林分条件下,R/FR随着光斑活动不断变化,色木槭、水曲柳和红松种子萌发格局可能是对森林光斑环境适应的结果.大粒种子萌发显著受光质的影响.     

Intraspecific variability of specific leaf area fosters the persistence of understorey specialists across a light availability gradient

• Forest understorey plants are sensitive to light availability, and different species groups can respond differently to changing light conditions. A plant trait tightly linked to light capture is specific leaf area (SLA). Studies considering the relative role of within‐ and among‐species SLA variation across different species groups (e.g. specialists and generalists) are rarely implemented in temperate forest understories varying in their maturity.
• We examined community‐level SLA patterns of beech forest understories along a light availability gradient, and for habitat specialists and generalists separately. We then disentangled and quantified the contribution of intraspecific trait variability and interspecific trait differences in shaping SLA patterns.
• We revealed that the increase in community‐level SLA with decreasing light availability was primarily driven by beech forest specialists (and, to a lesser extent, by forest generalists), and this pattern was mainly determined by specialists’ high intraspecific variability. Community‐level SLA was therefore formed by different responses at different organizational levels, i.e. within and among species, and for separate species groups.
• This study provides insights into factors shaping the shade tolerance strategy in beech forest understorey plants; specialists persistence under putative less favourable conditions (i.e. high irradiation) may be fostered by their ability to adjust their light capture strategies intraspecifically.

     

Scaling‐up from leaf to canopy‐aggregate properties in sclerophyll shrub species

Abstract: Plant species vary widely in their average leaf lifespan (LL) and specific leaf area (SLA, leaf area per dry mass). The negative LL–SLA relationship commonly seen among species represents an important evolutionary trade‐off, with higher SLA indicating greater potential for fast growth (higher rate of return on a given investment), but longer LL indicating a longer duration of the revenue stream from that investment. We investigated how these leaf‐economic traits related to aggregate properties of the plant crown. Across 14 Australian sclerophyll shrub species, those with long LL accumulated more leaf mass and leaf area per unit ground area. Light attenuation through their canopies was more severe. Leaf accumulation and light attenuation were more weakly related to SLA than to LL. The greater accumulation of foliage in species with longer LL and lower SLA may counterbalance their generally lower photosynthetic rates and light‐capture areas per gram of leaf.     

两种热带木质藤本幼苗形态、生长和光合能力对光强和养分的响应

比较了两种不同攀援习性,卷须缠绕种薄叶羊蹄甲（Bauhinia tenuiflora）和茎缠绕种刺果藤（Byttneria aspera）,木质藤本植物的形态、生长及光合特性对不同光强（4％、35％和全光照）和土壤养分（高和低）的响应。两种藤本植物大部分表型特征主要受光照的影响,而受土壤养分的影响较小。弱光促进地上部分生长,弱光下两种植物均具有较大的比叶面积（specific leaf area,SLA）、茎生物量比（stem mass ratio,SMR）和平均叶面积比（mean leaf area ratio,LARm）。高光强下,两种植物的总生物量和投入到地下部分的比重增加,具有更大的根生物量比（root mass ratio,RMR）、更多的分枝数、更高的光合能力（maximum photosynthetic rate,Pmax）和净同化速率（net assimilation rate,NAR）,综合表现为相对生长速率（relative growth rate,RGR）增加。两种藤本植物的Pmax与叶片含氮量的相关性均未达显著水平,但刺果藤的Pmax与SU志间呈显著的正相关,而薄叶羊蹄甲的Pmax与SLA之间相关性不显著。在相同光照强度和土壤养分条件下,卷须缠绕种薄叶羊蹄甲的RGR显著高于茎缠绕种刺果藤。薄叶羊蹄甲的RGR与NAR呈显著正相关,其RGR与SLA、平均叶面积比（EARm）及Pmax之间相关性不显著。刺果藤的RGR与NAR呈显著的正相关,而与SLA存在显著的负相关。上述结果表明,与土壤养分相比,光照强度可能是决定木质藤本分布更为重要的生态因子。卷须缠绕种薄叶羊蹄甲由于具有特化的攀援器官,在形态上和生理上具有更大的可塑性,这使得卷须缠绕种木质藤本在与其它植物的竞争中更具优势。     

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     

营养和光照对不同生态幅风毛菊属植物幼苗形态可塑性的影响

以青藏高原东部4种不同生态幅的风毛菊属植物为试验对象,研究了不同营养和光照条件对风毛菊幼苗相对生长率、根冠比和比叶面积的可塑性影响.结果表明: 营养和光照条件对4个物种幼苗的3个形态特征变化呈现显著影响并存在一定的交互作用.这些形态特征的可塑性及其对营养和光照变化的响应模式存在一定的种间差异.物种与营养、光照的交互作用对风毛菊属幼苗的根冠比和比叶面积(P<0.001)存在一定的显著影响.4种植物幼苗的平均形态表型可塑性指数的大小与其生态分布相关,风毛菊幼苗的平均表型可塑性指数最大(0.71),是分布生境最多的一个物种.风毛菊属植物形态可塑性与其分布生态幅呈一定正相关关系.     

Ecophysiological responses to light availability in three Blechnum species (Pteridophyta, Blechnaceae) of different ecological breadth

In Chilean evergreen temperate forest, fern species of the genus Blechnum occur in diverse microhabitats ranging from large gaps to heavily shaded understoreys. We hypothesised that differences in the ecological breadth of three co-occurring Blechnum species would be associated with differences in magnitude of ecophysiological responses to light availability. We quantified the field distribution of each species in relation to diffuse light availability (% canopy openness), and measured in situ variation in photosynthetic capacity (A), dark respiration (R (d)) and specific leaf area (SLA) across the light gradient. The response of SLA of each species was also evaluated in a common garden in two light conditions (understorey and forest edge). The three Blechnum species differed significantly in the range of light environments occupied (breadth: B. chilense > B. hastatum > B. mochaenum). Despite significant interspecific differences in average A and R (d), the response of these traits to light availability did not differ among species. However, there was significant interspecific variation in both the mean value and the plasticity of SLA to light availability, the species with least ecological breadth (B. mochaenum) showing a flatter reaction norm (lower response) than its two congeners. This pattern was also found in the common garden experiment. The adjustment of leaf morphology (SLA) to light availability appears to be an important mechanism of acclimation in these Blechnum species. The narrow range of light environments occupied by B. mochaenum may be at least partly attributable to its inability to display phenotypic plasticity in SLA to changes in light availability.     

Different leaf cost–benefit strategies of ferns distributed in contrasting light habitats of sub-tropical forests

Background and Aims Ferns are abundant in sub-tropical forests in southern China, with some species being restricted to shaded understorey of natural forests, while others are widespread in disturbed, open habitats. To explain this distribution pattern, we hypothesize that ferns that occur in disturbed forests (FDF) have a different leaf cost–benefit strategy compared with ferns that occur in natural forests (FNF), with a quicker return on carbon investment in disturbed habitats compared with old-growth forests.Methods We chose 16 fern species from contrasting light habitats (eight FDF and eight FNF) and studied leaf functional traits, including leaf life span (LLS), specific leaf area (SLA), leaf nitrogen and phosphorus concentrations (N and P), maximum net photosynthetic rates (A), leaf construction cost (CC) and payback time (PBT), to conduct a leaf cost–benefit analysis for the two fern groups.Key Results The two groups, FDF and FNF, did not differ significantly in SLA, leaf N and P, and CC, but FDF had significantly higher A, greater photosynthetic nitrogen- and phosphorus-use efficiencies (PNUE and PPUE), and shorter PBT and LLS compared with FNF. Further, across the 16 fern species, LLS was significantly correlated with A, PNUE, PPUE and PBT, but not with SLA and CC.Conclusions Our results demonstrate that leaf cost–benefit analysis contributes to understanding the distribution pattern of ferns in contrasting light habitats of sub-tropical forests: FDF employing a quick-return strategy can pre-empt resources and rapidly grow in the high-resource environment of open habitats; while a slow-return strategy in FNF allows their persistence in the shaded understorey of old-growth forests.     

水分和光照对厚皮甜瓜苗期植株生理生态特性的影响

以厚皮甜瓜‘西博洛托’为试材,研究了温室内育苗基质含水量和光照强度对厚皮甜瓜苗期植株生长发育和生理生态特性的影响.结果表明:不同基质含水量和光照强度对厚皮甜瓜苗期植株生长发育影响显著,随基质含水量的降低,苗期植株叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量升高,叶片相对含水量和比叶面积下降,基质含水量为60%～80%时,幼苗净光合速率最高;随着光照强度的减弱,幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶片相对含水量、比叶面积和胞间CO2浓度升高,叶绿素a/b和净光合速率下降.在不同处理中,以80%基质含水量 100%温室光照处理的幼苗生长最健壮,壮苗指数、净光合速率等指标最高.