中国不同气候带人工林与天然林的土壤呼吸差异

通过国内外文献检索收集了201 条中国森林土壤呼吸及相关环境因子数据, 比较了不同气候带(热带、亚热带、暖温带、中温带和高原气候区)人工林和天然林的土壤呼吸差异。结果表明: 中国森林土壤呼吸沿着气候梯度由南至北呈递减趋势,平均速率为2.67 μmol·m^–2·s^–1。天然林平均土壤呼吸速率(2.89 μmol·m^–2·s^–1)显著高于人工林(2.40 μmol·m^–2·s^–1)。除了暖温带以外, 其它四个气候区的天然林土壤平均呼吸速率均高于人工林。人工林土壤平均呼吸速率依次为: 暖温带(3.17 μmol·m^–2·s^–1)>热带(2.83 μmol·m^–2·s^–1)>亚热带(2.20 μmol·m^–2·s^–1)>中温带(1.97 μmol·m^–2·s^–1)>高原气候区(1.14 μmol·m^–2·s^–1); 其中高原气候区的土壤平均呼吸速率显著低于暖温带、热带和亚热带。天然林的土壤平均呼吸速率依次为: 热带(4.40 μmol·m^–2·s^–1)>暖温带(2.75 μmol·m^–2·s^–1)>亚热带(2.70 μmol·m^–2·s^–1)>高原气候区(2.63 μmol·m^–2·s^–1)>中温带(2.37 μmol·m^–2·s^–1)。不同气候带森林土壤自养呼吸贡献率平均为33.1%(17.1-65.7%), 天然林土壤自养呼吸比例(34.7%)略高于人工林(32.6%)。中国森林土壤呼吸的Q₁₀值平均为2.56(1.46-3.60), 沿气候梯度由南到北逐渐增加。不同气候带的人工林土壤呼吸温度敏感性Q₁₀(2.38)要低于天然林(2.68)。     

雨生红球藻的光周期效应

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)是一种单细胞淡水绿藻, 是自然界已知的中虾青素含量最高的生物物种。通过分析3种光照强度(70、120和300 μmol·m^–2·s^–1)下雨生红球藻细胞形态、生长速率和虾青素含量的差异, 对其光周期效应进行了研究。结果表明, 不同光强下适宜雨生红球藻生长的光周期均为16小时光照/8小时黑暗, 光强为120 μmol·m^–2·s^–1时其细胞生长速率最大, 为0.43 d^–1; 细胞内虾青素含量随着光强和光照时间的增加而增加, 在300 μmol·m^–2·s^–1光强下连续光照15天后, 藻细胞呈亮红色, 平均直径为21.02 μm, 最大虾青素值达39.40 pg·cell^–1。     

红花酢浆草光合模型适用性研究

以红花酢浆草(Oxalis corymbosa)为材料, 运用6 种光合模型拟合其光响应曲线和CO₂ 响应曲线并探讨了最佳适用模型, 为其生理生态研究和栽培提供基础理论依据。结果表明: (1)光响应曲线中, 直角双曲线改进模型的合理性和精确度最优, 拟合效果最佳, 由其计算出红花酢浆草叶片的光补偿点(LCP)为24.934 μmol·m^–2·s^–1, 饱和光强(LSP)为1445.083μmol·m^–2·s^–1; (2)CO₂ 响应曲线中, 指数改进模型精确度高, 拟合效果最好, 能准确地描述出红花酢浆草的CO₂ 响应曲线。指数改进模型计算出的CO₂ 补偿点(Г)为68.751 μmol·mol^–1, 饱和CO₂ 浓度(Csp)为1253.773 μmol·mol^–1; (3)红花酢浆草对环境的适应能力强, 光合作用潜力很大, 但红花酢浆草属于耐阴植物, 不耐高温, 在进行人工栽培时应注意对其遮阴。     

不同光环境下栓皮栎和刺槐叶片光合光响应模拟

植物的光合作用在一定程度上能够体现其对生境的响应情况.采用Li-6400XT光合测定系统,测定了黄河小浪底森林生态系统定位研究站栓皮栎和刺槐人工林林内、林缘叶片气体交换的光响应曲线,利用叶子飘模型对光合作用-光响应进行了拟合,分析了林内和林缘光合参数的差异,将气孔导度机理模型与光合作用-光响应修正模型进行耦合,研究了气孔导度(g_s)的光响应特征.结果表明: 7-8月,当光强小于200 μmol·m^-2·s^-1时,林内栓皮栎叶片净光合速率(P_n)高于林缘叶片,初始量子效率(α)高于林缘叶片12.4%,林内栓皮栎叶片对弱光的捕获和利用能力明显高于林缘叶片;当光强大于200 μmol·m^-2·s^-1时,林缘栓皮栎叶片光合能力P_n高于林内.低光强下(0~200 μmol·m^-2·s^-1),林内刺槐叶片P_n高于林缘;当光强大于200 μmol·m^-2·s^-1时,林内刺槐叶片P_n低于林缘,且暗呼吸速率(R_d)和光补偿点(I_c)分别低于林缘50.0%和42.8%,以此来减少碳损耗,适应较低的光合速率.林内和林缘刺槐g_s随光强的变化差异显著.栓皮栎和刺槐叶片对不同光环境具有较强的适应能力.栓皮栎叶片的最大净光合速率(P_{n max})和α主要受气孔导度控制,R_d和I_c主要受气温影响.刺槐叶片的P_{n max}和α均与气温呈显著正相关,I_c、光饱和点(I_s)与叶片饱和水汽压差呈显著正相关.     

陕北黄土高原辽东栎林分布区北部边界形成的光合作用机制

为阐明辽东栎林分布区边界形成的原因,沿秦岭到陕北黄土高原的水热梯度,选取秦岭北坡(鸡窝子)和陕北黄土高原森林区南部(陈家山)、中部(槐树庄)及北部(下寺湾)4个辽东栎林样地,测定了辽东栎叶片的气体交换与叶绿素荧光参数、气孔密度和气孔大小.结果表明: 随着水热梯度由南到北呈现出由凉湿到偏温干的变化,辽东栎叶片最大净光合速率(P_{n max})和光饱和点(L_sp)分别由13.34 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1489.9 μmol·m^-2·s^-1显著减少到6.99 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1055.6 μmol·m^-2·s^-1,暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(L_cp)分别由0.313 μmol CO₂·m^-2·s^-1、7.49 μmol·m^-2·s^-1显著增加到1.080 μmol CO₂·m^-2·s^-1、31.96 μmol·m^-2·s^-1;初始荧光(F_o)与非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势,而PSⅡ实际光化学量子产量(Φ_PSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q_P)等均显著降低.辽东栎的光合能力沿此梯度逐渐减弱,除黄土高原的陈家山外,其他3个样地辽东栎叶片的气孔密度和气孔大小无显著差异.陕北森林区北部辽东栎叶片的光化学活性和电子传递速率等降低,导致光合速率下降可能是其分布区边界形成的重要影响因素之一.     

露天煤矿排土场植被重建对土壤呼吸的影响

植被重建是露天煤矿生态恢复的重要途径, 植被恢复的最终目的是土壤生境的恢复, 而土壤呼吸是反映土壤健康状况的关键指标之一。采用LI-8100 土壤碳通量观测系统, 对内蒙古黑岱沟露天煤矿排土场不同植被配置下的土壤呼吸进行了测定, 分析了植被配置、生物、环境因子对土壤呼吸速率的影响。结果表明: 植被配置类型对土壤呼吸影响显著, 乔-草型和乔-灌-草型配置下的土壤呼吸速率接近(平均2.68 μmol CO2·m^–2·s^–1, P>0.05), 显著高于乔-灌型(2.33 μmolCO2·m^–2·s^–1, P<0.001), 但都显著低于邻近撂荒地土壤呼吸(3.64 μmol CO2·m^–2·s^–1, P<0.001)。4 种植被类型下的土壤呼吸日变化都呈单峰曲线, 但峰值出现的时间不同。土壤呼吸与植被盖度、草本多度、丰富度、生物土壤结皮盖度、厚度、土壤全氮、硝态氮、有机质含量显著正相关, 与灌木盖度、土壤体积含水量、容重和铵态氮含量显著负相关。植被重建显著影响矿区排土场土壤呼吸, 植被配置类型、草本盖度多度和土壤碳氮水平是影响土壤呼吸时空变异的关键因子。     

窄叶短柱茶光合特性研究

用LI-6400型便携式光合作用测定系统对窄叶短柱茶Camellia fluviatilis的光合特性进行研究。结果表明：窄叶短柱茶净光合速率日变化呈单峰型曲线,峰值出现在13:00左右,为18.65 μmol·m^-2·s^-1;通过光响应曲线拟合得知,其光补偿点为12 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点为500 μmol·m^-2·s^-1。相关性分析表明,窄叶短柱茶净光合速率与光强、大气温度具有极显著正相关性（P≤0.01）,相关系数分别为0.715和0.939;与胞间CO₂浓度存在极显著负相关（P≤0.01）, 相关系数为-0.752;与大气CO₂浓度存在显著负相关性（P≤0.05),相关系数为-0.605。     

气候过渡区环孔材和散孔材树种的水分利用特征

采用Granier树干液流监测系统, 于2014年6-9月份监测河南信阳鸡公山自然保护区内的枫香(散孔材)和栓皮栎(环孔材)水分利用特征及其对环境因子的响应。结果显示: 在7月份干旱天气和虫灾情况下, 导致环孔材树种叶面积大量减少, 7-9月份期间枫香和栓皮栎的日间平均树干液流密度值分别为33.1 g·m^–2·s^–1和24.8 g·m^–2·s^–1; 而6月份的数值分别为31.6 g·m^–2·s^–1和44.2 g·m^–2·s^–1。枫香和栓皮栎的树干液流密度与大气水汽压亏缺(VPD)呈对数函数关系, 决定系数R²分别为0.38和0.91。液流速率与lnVPD的斜率/ VPD =1下的液流速率, 枫香和栓皮栎分别为0.62和2.87; 此比值受栓皮栎的叶面积和水力导度的影响。枫香的实际蒸腾速率普遍比通过方程计算的预测值低。由于栓皮栎水分利用对环境的较高敏感性, 水分胁迫会导致水分利用下降从而影响生长速率, 进而减缓木材产出的时间。因此在气候变化背景下(极端干旱事件频繁发生), 需要根据不同的林业管理目标合理配置两种木材结构树种。     

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。     

海南岛热带山地雨林演替后期幼树的叶片特征

植物的生理生态特征决定了植物在生态系统中的分布模式和物种的丰度。本文在开展样地调查的基础上,应用Li-6400光合测定系统研究了海南岛热带山地雨林原始林3个层次的6个优势种与9个伴生种幼树的光合作用参数,并测定了相应叶片的比叶面积（SLA）和氮、磷含量。15个种的SLA为38.2~143.7 cm²·g^-1、单位面积最大光合速率（A_-area）为2.77~7.61 μmol·m^-2·s^-1、单位干重最大光合速率（A_-mass）为21.2~83.4 μmol·kg^-1·s^-1,单位面积暗呼吸速率（R_d-area）为0.02~1.15 μmol·m^-2·s^-1、单位干重暗呼吸速率（R_d-mass）为0.19~12.61 μmol·kg^-1·s^-1,光补偿点（LCP）为2.5~32.2 μmol·m^-2·s^-1,表观量子效率（Ф）为0.006 6~0.042 8 μmol·μmol^-1 photon,叶片氮（LN）含量为7.98~23.63 mg·g^-1,叶片磷（LP）含量为3.98~13.40 mg·g^-1。中上层种的幼树具有较高的比叶面积、单位干重最大光合速率和表观量子效率;上层种的暗呼吸速率最低;幼树叶片的氮、磷含量随物种成树所在层次升高而减少,次序为下层种>中层种>上层种,但差异均不显著（P>0.05）。优势种和伴生种的光响应参数与SLA存在相关关系。伴生种的LN与SLA正相关（P<0.01）,LP与SLA负相关（P<0.05）;优势种的LN、LP与SLA不相关（P>0.05）。     

沙漠腹地天然绿洲胡杨和柽柳叶片δ13C值对不同地下水埋深的响应

干旱区植物的水分利用效率对植物的分布及水分利用状况具有重要意义。基于不同地下水埋深条件下沙漠腹地绿洲优势种胡杨和柽柳叶片δ¹³C值,分析了胡杨和柽柳的水分利用效率对不同地下水埋深的响应。结果表明: 随着地下水埋深由2.1 m增加到4.3 m,柽柳叶片的δ¹³C值先略有增加后处于较为稳定状态,柽柳采取较为稳定的水分利用效率适应干旱环境;胡杨叶片的δ¹³C值呈现先略有减小后增加的趋势,胡杨通过提高水分利用效率的策略适应干旱胁迫。同一地下水埋深条件下柽柳叶片的δ¹³C值高于胡杨叶片,表明柽柳的水分利用效率高于胡杨。     

黑毛石斛和长距石斛的光合特性

以黑毛组的黑毛石斛(Dendrobium williamsonii)和长距石斛(D. longicornu)为材料, 对其光合生理特性进行了系统研究。2种石斛叶片的解剖结构为异面叶, 气孔仅分布在下表面, 具气孔盖, 叶脉维管束鞘不含叶绿体, 无花环型结构。2种石斛的光强、CO₂浓度和温度的响应研究表明, 它们的光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)分别为5–10 μmol·m⁻²·s⁻¹和800–900μmol·m⁻²·s⁻¹,表观量子效率为0.02; CO₂补偿点和CO₂饱和点分别为80–90 μmol·mol⁻¹和800 μmol·mol⁻¹, 羧化效率在0.015–0.021之间; 光合作用的最适温度为28–30°C。光合特性的研究表明, 2种石斛的净光合速率(P_n)日变化均呈双峰型曲线, 首峰出现在12:00, 最大光合速率为5 μmolCO2·m⁻²·s⁻¹, 次峰出现在15:00, 夜间不吸收CO₂。2种石斛叶片的叶绿素a/叶绿素b比值在2.51–2.66之间。酶活性的测定结果表明, 2种石斛的PEPCase活性极低, 但RuBPCase和GO酶活性较高。以上的研究结果均表明, 黑毛石斛和长距石斛光合作用碳同化途径属C3植物类型, 具有半阴生植物的特点。     

珙桐一年生苗光合特性的研究

采用美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合作用测定仪的开放系统对一年生珙桐的光合生理特性进行了研究.结果表明:①在夏季晴朗的天气中,一年生珙桐苗期的光合速率日变化为双峰曲线,有明显的"午休"现象,光合"午休"是由于气孔因素造成.②一年生珙桐苗期光补偿点和光饱和点分别为57.27μmol·m^-2·s^-1和625.07μmol·m^-2·s^-1,说明珙桐是阳生植物但对光的适应范围窄.③一年生珙桐苗期叶片光能利用率较低,约为0.0705 mmolCO₂/mol photons.④逐步回归分析表明:光合有效辐射、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度对一年生珙桐苗期叶片光合速率影响较大.     

塔里木河下游地下水位对柽柳叶绿素荧光特性的影响

选取塔里木河下游3处地下水埋深6m的监测井位作为研究点,结合典型生态监测断面的地下水位监测数据,分析不同地下水埋深处柽柳的叶绿素荧光特性和光系统的光合活性.结果表明:随着地下水埋深加大和干旱胁迫加剧,柽柳叶片的实际光化学效率、电子传输速率和光化学猝灭等参数普遍下降;非光化学猝灭和调节性能量耗散量子产量等参数显著升高,而最大光量子产量总体处于相对适宜状态.干旱胁迫下柽柳的PSII光合活性随地下水埋深增大而下降,捕获光能的过剩程度加剧,发生光抑制的几率增大,其自身良好的抗旱性和自我调节机制,使光系统II尚未发生显著光损伤.     

环境因子对小球藻(Chlorella sp. XQ-20044)光合作用的影响

小球藻（Chlorella sp.XQ-20044）是一株具有应用潜力的产油微藻,本文利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH值和盐度对其光合作用的影响。研究结果表明：小球藻适宜的光照强度为500~1200 μmol·m^-2·s^-1,光补偿点约30 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点在600 μmol·m^-2·s^-1附近;光合作用适宜的温度范围为30~42.5℃,最适温度为40℃;适宜的pH值范围7.0~10.0,最适pH值为8.0;适宜盐度范围0.1~0.3 mol/L,最适盐度为0.2 mol/L。从光合作用特性来看,小球藻能适应较强的光照强度、较高的温度、偏碱性和较高的盐度环境,其中可耐受较高盐度的特性,有助于预防敌害生物的污染,对于实现规模培养,特别是利用开放系统进行规模培养较为有利。     

小麦温型现象研究

通过多年来用红外技术对不同品种小麦群体温度进行连续观测,结果发现,小麦具有温型现象.不同温度型的小麦在外部和内部性状上各有一些鲜明特点.冷型小麦的许多重要性状较暖型小麦为优.功能叶的功能期长10.8%,每株根数多20条,旗叶的叶绿素含量、蒸腾率和净光合率分别高出0.1389g·100g^-1·FW、0.0035mol·m^-2·s^-1和4.71μmol·m^-2·s^-1.由此可以认为,温度型和小麦的一系列重要性状密切相关.     

小麦温型现象研究

通过多年来用红外技术对不同品种小麦群体温度进行连续观测,结果发现,小麦具有温型现象.不同温度型的小麦在外部和内部性状上各有一些鲜明特点.冷型小麦的许多重要性状较暖型小麦为优.功能叶的功能期长10.8%,每株根数多20条,旗叶的叶绿素含量、蒸腾率和净光合率分别高出0.1389g·100g^-1·FW、0.0035mol·m^-2·s^-1和4.71μmol·m^-2·s^-1.由此可以认为,温度型和小麦的一系列重要性状密切相关.     

两种五倍子蚜虫冬寄主藓类植物的光合特性及其与光照、温度和植物体水分含量变化的关系

使用CI-301PS(CID Inc.USA)对生长于冬季和春季的大羽藓(Thuidium cymbifolium)与垂藓(Chrysocladium retrorsum)的净光合速率(Pn)及其与光照、温度和植物体水分含量的关系进行了研究.结果表明,大羽藓和垂藓的光合能力分别达到141和117μmolCO₂kg^-1·dw·s^-1,光合能力从冬季到春季呈上升趋势.这两种藓类植物的光响应曲线比较相似,光饱和点高达800～900μmol·m^-2s^-1,光补偿点为40～50μmol·m^-2s^-1,光合作用最适温度在春季为25～36℃,而冬季为20～30℃.同时对于低温又具有很强的抗性,在冰点以下的温度条件下(-15～0℃)能够保持一定的净光合.净光合速率的水分响应曲线表明,这两种藓类的最适水分含量为200～300(400)%dw,水分含量降低到150%dw时光合作用开始受到抑制,在40%～50%dw时净光合降低到零或略变为负数.结果表明,大羽藓和垂藓都属于耐干旱、强阳性的藓类,但垂藓在这几个方面略逊于大羽藓.     

光照条件对‘寒富’苹果叶片结构和光合特性的影响

以‘寒富’苹果为试材,利用光学显微镜技术和气体交换等方法,研究了光照条件对盆栽和田间条件下‘寒富’苹果叶片结构和光合特性的影响.结果表明： 同种栽培方式下,与全光照条件相比,遮阴环境下‘寒富’苹果叶片的栅栏组织、海绵组织以及叶片总厚度均降低,其中,栅栏组织分别降低34.5%(盆栽)和25.0%(大田),叶片总厚度分别降低27.1%(盆栽)和18.3%(大田);遮阴环境下大田‘寒富’苹果叶片的光补偿点(LCP)最低,为(30.8±1.3） μmol·m^-2·s^-1,全光照比遮阴环境下叶片饱和光强分别高22.7%(盆栽)和48.2%(大田);盆栽不同光照环境下叶片对强光的适应能力不同,突然转入强光下,达到最大光合速率15.4 μmol·m^-2·s^-1(盆栽全光照)和12.7 μmol·m^-2·s^-1(盆栽遮阴)的光合启动时间不同,分别为23和33 min.表明长期遮阴影响‘寒富’苹果叶片质量及光合能力.     

不同季节西双版纳热带雨林细罗伞幼树光合特性的变化

利用Li-6400光合作用测定仪,西双版纳热带季节雨林林下细罗伞幼树(Ardisia tenera)在雾凉季(1月)、干热季(4月)和雨季(7月)的光合光响应特征及光合速率日变化被测定.结果显示:人工光源下,细罗伞幼树Pn_max、c、a均以雨季中最大,分别为2.782μmol/(m²·s)、1.233μmol/(m²·s)和0.007,各季节中LSP、LCP均偏低;林下自然光照环境中,3个季节细罗伞幼树Pn均出现双峰型特征,雾凉季、干热季和雨季的最大峰值分别为1.288μmol/(m²·s)、1.919μmol/(m²·s)、2.5μmol/(m²·s),雨季中一天中的Pn和Gs最大,雾凉季的Tr最小,但WUE却最高.林下细罗伞幼树光合特性随季节而发生显著变化,且表现出耐荫的特性,总体上细罗伞幼树对CO₂的净吸收通量较低.