研究气体成分对光合和呼吸影响的两种配气方法

在研究气体成分对植物光合或呼吸影响时,通常事先用气袋配制好不同浓度的气体,测定时把浓度不同的气袋分次连接叶室,接一次气袋,测定一次数据,手续较烦,且普通塑料气袋透气,气体成分易发生变化,影响实验结果。近年来,我们摸索出两种配气方法即:“梯度配气法”与“分段梯度配气法”,用于做气体成分对光合和呼吸影响的这类实验。     

黄土高原四种人工植物群落土壤呼吸季节变化及其影响因子

以黄土高原侧柏、柠条、沙棘和油松人工植物群落为对象,土壤呼吸日动态和季节变化及其与环境因子之间的关系,结果表明:4种植物群落土壤呼吸速率具有典型的日变化和季节变化模式, 4种群落中,以侧柏6月土壤呼吸日变幅最大,沙棘6月土壤呼吸日变幅最小,大部分群落不同月份最大土壤呼吸与最小土壤呼吸倍数在1.1～1.6之间.4种群落中,以柠条土壤呼吸季节变幅最大,侧柏最小,最大土壤呼吸与最小土壤呼吸的倍数为1.5～2.2倍之间.同一植物类型土壤呼吸具有明显的季节变化特征,其具体变化趋势因植物类型而异.4种植物群落土壤呼吸速率与土壤和大气温度以及土壤含水量的关系在不同季节表现为不同的关系,其中侧柏和柠条土壤呼吸与土壤温度均呈乘幂关系,与大气温度为指数关系.沙棘土壤呼吸与土壤温度和大气温度均为乘幂关系,油松土壤呼吸与土壤温度和大气温度均为线性关系.这表明土壤呼吸与土壤和大气温度之间的关系及其紧密程度因植被类型而异.综合分析表明,同一气候区相同环境因子对不同植物群落土壤呼吸的影响作用不同,且因其自身具有明显的季节变化,从而导致对土壤呼吸的调控作用也具有明显的季节变异模式.     

典型温带草原群落土壤呼吸温度敏感性与土壤水分的关系

工业革命以来,人类活动所导致的CO2等温室气体的浓度在大气中持续上升,全球表面温度因此不断升高。在全球温暖化的背景下,土壤呼吸与温室效应之间正反馈关系势必影响到未来陆地生态系统功能与全球变化的趋势,所以,关于土壤呼吸对温度变化响应的研究备受瞩目。土壤呼吸对温度依赖性的研究已经有许多报道,其关系可以用简单的指数方程表示。但是,土壤水分条件对于土壤呼吸温度敏感性(用Q10表示)的影响却研究得较少。采用碱液吸收法对内蒙古典型温带草原11个不同水分状况群落的土壤呼吸进行了测定,并分析了土壤呼吸的温度敏感性。结果显示土壤呼吸的温度敏感性存在一定程度的空间变异,各群落Q10值平均为1．65,变异系数为6．94％。其中,春小麦群落的Q10值最高(1．84),其次是湿生杂类草群落(Q10=1．78),而Q10最低的是冷蒿(aRMESIA FRIGIDA)-星毛萎陵菜(pOTENTILLA ACAULIS)群落(1．47)。用Spearman秩相关分析法对表层土壤(O～20cm)水分与Q10值之间的关系进行了分析,结果表明各群落Q10值与生长季土壤平均水分含量呈显著的正相关关系(R=0．64545,p=0．032),说明水分状况对土壤呼吸的温度敏感性有一定程度的影响。由此推断,在中国温带草原地区,温度升高对较湿润区域土壤呼吸的影响大于较干旱区域。全球变化导致的水分时空格局的变化可能对温带草原土壤呼吸有较大的影响。所以,模拟大尺度土壤CO2排放量时,水分因素必须作为一个重要的变量加以考虑。     

羊草呼吸作用与温度和光照关系的研究

为进一步分析羊草物质生产过程,探讨提高光合生产力的途径,我们研究了温度和光照对羊草明呼吸的影响以及温度对暗呼吸的影响。明呼吸(包括光呼吸和光下暗呼吸)用零气法(即向叶室内通入不含 CO_2的气体)测定,     

植物冷锻炼对于胁强敏感度的影响(英文)

前文由柑桔枝条在不同低温下、不同冷冻时间的电解质外渗测定,提出胁强(stress)、作用时间与胁变(strain)之间关系的数学模型。在这个模型中共有3个参数:屈服点温度(yield point temperature),胁强敏感度(stress sensitivity)和作用时间敏感度(sensitivity to duration),用以描述植物的抗性。抗性强的植物应表现为屈服点温度较低,胁强敏感度或者时间敏感度较低。为验证此数学模型,本工作以经冷锻炼与未经冷锻炼的盆栽柑桔枝条为材料,作不同温度与时间处理的电解质外渗率的测定,研究了冷锻炼对于上述3个参数的影响。发现胁强敏感度和屈服点温度受冷锻炼影响而下降,时间敏感度未表现明显变化。对于田间柑桔、油桐与毛竹的定期测定,在固定冷冻时间下,得到了类似于盆栽柑桔的结果。入冬时,植物抗冻性提高,3种植物都表现出下列两种变化:1.胁强敏感度的明显下降;2.屈服点温度和/或时间敏感度亦下降。开春时的变化则相反。胁强敏感度的变化与后一种变化有各自的规律,且因植物种类而不同。拐点胁强(stress at inflection point)具有与半致死温度(50％killing point temperature)不同的意义,它的变化是上述两种变化的综合结果。本试验结果表明,冷锻炼对于植物胁强敏感度有明显影响,用本数学模型的3个抗性指标描述     

水稻体温与气温的关系

以15个水稻品种为材料,测定了抽穗后水稻穗和叶的体温及冠层上部的气温,分析了穗和叶片的体温与气温的关系.结果表明:水稻穗和叶的体温始终低于气温,其气温与体温的差值(气体温差)受大气温度、湿度及水稻株型和器官成熟老化程度影响.在大气湿度相同的条件下,气温低时(＜26.5℃),水稻穗和叶的气体温差较小;气温高时(＞33℃),气体温差变大;在气温相似的条件下,大气湿度提高,穗和叶的气体温差变小.品种的株型不同,对水稻穗、叶的气体温差有一定程度的影响.在相同的气候条件下,直立穗型品种穗和叶的气体温差较弯曲穗型的大;"谷盖顶"型品种穗和叶的气体温差值较"草盖顶"型的大.水稻抽穗后,穗和叶的气体温差在不同生育时期有明显的差异,器官成熟老化程度越低,其气体温差越大.     

在不同条件下人工饲养大鲵的呼吸特征

于2004年4月25日～5月15日在河南卢氏县大鲵（Andrias davidianus）养殖场对大鲵肺呼吸活动的方式进行了详细观察,发现与已报道的方式不同。大鲵的肺呼吸采取了肺腔贮存气体、间歇式浮出水面、以1次呼气和2次吸气、咽气过程构成的换气方式来适应水栖生活,其肺呼吸活动方式属于四程式呼吸。大鲵在白天休息状态下的肺换气频次受气温、水温和大气压等气候因子变化的影响,换气频次的多少与水温的高低变化呈正相关（R=0．917,P〈0．01）,与大气压的高低变化呈负相关（R=-0．954．P〈0．01）。     

中国东北地区兴安落叶松林树干呼吸的研究

树干呼吸是森林碳平衡估计中的一个重要项目同时还能够显示树木的活力。对于如何准确估计森林树干呼吸释放CO2总量还存在争论。在本项研究中,2001、2002连续两年在一个33年生的兴安落叶松(Larix gmelini Rupr.)人工林内对树干呼吸进行了测定,同时测定了不同高度树干呼吸、呼吸的日变化、同龄落叶松林内不同个体的树干呼吸以及相关生长状态因子、水分因子和温度因子。结果显示：1)树干上部的呼吸速率在不同季节都高于下部呼吸速率,树下温度的差异能够一定程度上解释这种差异;2)树干呼吸有午间降低的现象,上午的测定结果树干温度与树干呼吸速率紧密相关,而下午则温度依赖性很小,土壤、空气、小枝木质部水势、叶片蒸腾速率和气孔导度都显示下午植物水分亏缺下午较上午严重,呼吸的这种上下午温度相关性的差异可能受这种水分亏缺的影响;3)在同龄林内,树木个体生长状念包括平均生长速率和树冠投影面积与树干呼吸速率有显著相关关系,而树干温度与之相关性很小。幂指数模型和S曲线模型能够产生较好的拟合效果;4)树干呼吸季节变化明显,7月份出现最大值,但同一月份的年间差异较大。自然指数模型能够较好地拟合温度与树干呼吸的季节变化规律。Q10值在2．22(2001年)和3．53(2002年)之间,与以往研究的结果相当。从以上结果可以看出,通过单一的Q10值估计森林树干呼吸总量会产牛偏差,要想得到准确的估计,至少应该考虑生长状态的差异和水分状态的差异。     

土壤有效氮及其相关因素对植物细根的影响

细根(直径≤2mm)作为植物吸收水分和养分的主要器官之一,在陆地生态系统养分循环和能量流动中起重要作用。开展土壤有效氮变化对植物细根影响研究对于了解全球气候变化条件下的陆地生态系统养分循环具有重要意义。本文就相关研究进行了综述:1)土壤有效氮变化对植物细根生长、发育、寿命及呼吸的直接影响;2)土壤质地、温度、大气CO2浓度和氮沉积等相关因素对植物细根的影响。由于研究方法及物种间差异等的影响,研究结果不尽相同。今后,应在不同空间尺度上深入研究土壤有效氮对植物细根的影响,而植物细根-土壤-微生物三者间相互关系变化对土壤氮变化的潜在响应将可能成为今后研究的热点问题之一。     

SO_2和HF单独与复合熏气对一些木本植物的影响

SO_2和HF是城镇工矿区最常见的污染气体。不少专题报告已经论述它们对植物的影响。由于在自然条件下植物往往受到二种以上有害气体的交互影响,因此近年来有关气体复合污染的研究,在国内外日益受到人们的关注。大气复合污染对植物的影响较为复杂,它取决于污染质的浓度、作用时间和组合情况,植物的种类以及生物特性等。为此,植物对大气复合污染的反应,与单一污染相比较,表现各不相同。有的表现为大于相加,属增效反应,有的则小于相加,属拮抗反应;有的为协和,属累加反应。1981年,我们以金养麦(Fagopyrum cymosum Meisn.)为材料进行了SO_2和HF的复合试验,发现它在复合熏气时其伤害表现为增效反应。鉴于复合污染对木本植物影响的     

中国东北地区兴安落叶松林树干呼吸的研究

树干呼吸是森林碳平衡估计中的一个重要项目同时还能够显示树木的活力.对于如何准确估计森林树干呼吸释放CO2总量还存在争论.在本项研究中,2001～2002连续两年在一个33年生的兴安落叶松(Larix gmelini Rupr.)人工林内对树干呼吸进行了测定,同时测定了不同高度树干呼吸、呼吸的日变化、同龄落叶松林内不同个体的树干呼吸以及相关生长状态因子、水分因子和温度因子.结果显示:1)树干上部的呼吸速率在不同季节都高于下部呼吸速率,树干温度的差异能够一定程度上解释这种差异;2)树干呼吸有午间降低的现象,上午的测定结果树干温度与树干呼吸速率紧密相关,而下午则温度依赖性很小,土壤、空气、小枝木质部水势、叶片蒸腾速率和气孔导度都显示下午植物水分亏缺下午较上午严重,呼吸的这种上下午温度相关性的差异可能受这种水分亏缺的影响;3)在同龄林内,树木个体生长状态包括平均生长速率和树冠投影面积与树干呼吸速率有显著相关关系,而树干温度与之相关性很小.幂指数模型和S曲线模型能够产生较好的拟合效果;4)树干呼吸季节变化明显,7月份出现最大值,但同一月份的年间差异较大.自然指数模型能够较好地拟合温度与树干呼吸的季节变化规律.Q10值在2.22(2001年)和3.53(2002年)之间,与以往研究的结果相当.从以上结果可以看出,通过单一的Q10值估计森林树干呼吸总量会产生偏差,要想得到准确的估计,至少应该考虑生长状态的差异和水分状态的差异.     

森林土壤呼吸及其对全球变化的响应

森林土壤呼吸是全球碳循环的重要流通途径之一 ,其动态变化将直接影响全球 C平衡。森林土壤呼吸由自养呼吸和异养呼吸组成 ,不同森林类型、测定季节和测定方法等直接影响其所占比例。土壤温度和湿度是影响森林土壤呼吸的最主要因素 ,共同解释了森林土壤呼吸变化的大部分。因树种组成、生产力和枯落物数量等不同而使不同森林类型土壤呼吸速率表现出明显差异。采伐对森林土壤呼吸的影响结果有增加、降低或无影响 ,因采伐方式、森林类型、采伐迹地上植被恢复进程和气候条件等而异。火烧一般导致土壤呼吸速率降低。因肥料种类、施用剂量和立地条件不同 ,施肥对森林土壤呼吸的影响出现增加、降低或无影响等不同结果。大气 CO2 浓度升高和升温均可促进森林土壤呼吸。 N沉降有可能刺激了土壤呼吸 ,而酸沉降则可能降低了土壤呼吸。臭氧浓度和 UV-B辐射强度亦会在一定程度上影响森林土壤呼吸。但目前全球变化对森林土壤呼吸的综合影响尚不清楚 ,深入探讨森林土壤呼吸的调控因素及其对全球变化和营林措施的响应等仍是今后努力的主要方向。     

不同生长期盆栽大豆的土壤呼吸昼夜变化及其影响因子

通过盆栽试验 ,用静态箱法采样 ,气相色谱测定样品 CO2 浓度 ,分别在大豆开花期、结荚期和鼓粒期测定土壤呼吸速率 ,研究大豆不同生长期土壤呼吸的昼夜变化规律及其主要影响因素。在结荚期灌水后测定土壤呼吸速率 ,以研究水分对土壤呼吸昼夜变化的影响。结果表明在大豆不同生长期中 ,土壤呼吸均具有明显的昼夜变化规律 ,且均呈单峰曲线型 ,峰值出现在 12 :0 0到 16 :0 0之间。6 :0 0～ 18:0 0的 CO2 排放占总排放的 6 1%～ 6 9% ,昼夜平均土壤呼吸速率最接近于 18:0 0～ 2 1:0 0之间的速率。如果忽略大豆生长对土壤有机质分解的激发效应 ,大豆根际呼吸占总土壤呼吸的 85 %～ 96 %。裸土土壤呼吸与温度呈极显著的指数和线性相关 ,种大豆的土壤呼吸与温度的关系因生长期而异 ,鼓粒期的相关性最好 ,结荚期最差。这些都说明大豆生长和生长阶段影响土壤呼吸及其与温度的关系。灌水后使大豆土壤呼吸昼夜变化增强 ,平均土壤呼吸速率增大。由此可见植物生长时期、温度和水分是影响土壤呼吸昼夜变化的主要因素     

用于研究大气二氧化碳浓度升高对农田有害生物影响的田间试验装置--改良的开顶式气室

开顶式气室可精准控制大气CO2(或其它气体成分)的浓度,使之稳定在一个特定的水平,为研究未来大气CO2浓度升高(或其它气体成分变化)对植物一害虫一天敌之间相互关系的影响提供了条件。该装置由CO2气源、CO2浓度测控系统和气室3部分组成。气室又包括无色透明玻璃(2．5mm厚)室壁,正八边形的铁框架和中空底座,以及换气扇组成的通风系统4部分。能实现气室内CO2浓度的自动控制。经试验检测,气室内CO2浓度、温度、相对湿度等环境条件的水平分布和垂直分布都很均匀,与自然环境十分接近。该气室设计的结构合理,使用性能稳定,可广泛应用于大气特定成分变化对生态系统影响的研究。     

模拟增温对土壤呼吸影响机制的研究进展与展望

土壤呼吸是土壤碳库向大气碳库输入的主要途径,而温度升高会影响土壤呼吸从而改变全球碳平衡.据预测在21世纪末,全球平均地表温度将升高0.3～4.8 ℃,因此野外自然条件下的模拟增温试验对土壤呼吸的影响是全球变化研究的热点之一.本文综述了不同时空格局下土壤呼吸对模拟增温的响应特征,指出短期增温能提高土壤呼吸,而长期增温下无统一规律,并且不同生态系统之间也存在差异;重点讨论了模拟增温对土壤呼吸的影响机制,指出增温能直接影响土壤呼吸,同时增温也能通过影响土壤水分、盐分、土壤理化性质等环境因子以及光合作用、凋落物等生物因子对土壤呼吸产生间接影响;另外,分析了土壤呼吸对增温产生适应性的形成机制,主要包括微生物、根、酶的温度适应性、水分限制、氮素过量以及呼吸底物限制.在此基础上对今后的研究方向加以展望:加强根际微生态系统的研究;重点研究不对称增温下土壤呼吸的特征及机制;关注典型物候期和不同季节典型天气土壤呼吸的测定;构建土壤呼吸响应模拟增温试验的研究网络,进行联网试验.     

不同条件下香蕉幼苗对环境羟自由基水平的影响

在人工可控环境中,以香蕉幼苗在不同光强、不同温度、不同酸碱度条件下光系统Ⅱ叶绿素荧光参数的变化衡量香蕉幼苗光合特性的变化,同时测量培养环境中羟自由基水平以评价植物生长对环境羟自由基水平的影响。结果显示：香蕉幼苗生长的环境中羟自由基水平明显高于没有植物生长的同样环境,表明植物的生长可提高环境的羟自由基水平。环境条件变化引起香蕉幼苗叶片光系统Ⅱ叶绿素荧光参数发生明显变化,高光强、极端温度和极端酸碱条件下的叶绿素荧光参数变化显示幼苗不同程度的光抑制,同时也伴随环境中羟自由基水平的升高,二者具有一定程度的相关性。本研究证明了大气中羟自由基水平受植物生长状态的影响,指出植物生长状态与环境中羟自由基水平的密切关系,为研究大气中羟自由基水平的演变机制提供了依据。     

在水生与气生状态下石莼光合作用对光照和温度的响应

如何对付由于高潮时的水生状态与低潮时的气生状态高频率循环所导致的不同环境条件,是潮间带海藻的光合作用所面临的独特问题。对采自汕头沿岸的石莼(Ulva lactuca)在水生和气生不同状态下光合作用对光照和温度的响应特性进行了测定,以探讨这种常见的潮间带绿藻在潮汐循环背景下的光合特性。在气生状态下,光饱和净光合速率(Pmax)随气生暴露时间的变化模式可以很好地用三次方程进行描述,而温度影响方程的系数;当水分损失为15％时,石莼的Pmax增加至最大值,然后Pmax随进一步脱水而下降,在水分损失为80％时下降至0。温度对Pmax的影响在水生状态下比在气生状态下更大。气生状态下(充分水化)Pmax在10℃时显著小于水生状态下的值,而在30％时则相反。在10℃时,气生干出时间在6h以内,或在20％时,气生干出时间在2．2h以内,石莼的净碳固定量在气生状态下比在水生状态下要大;而在30％时,在气生状态下的净碳固定量比总是小于在水生状态下的净碳固定量。认为石莼在低潮气生状态下与在高潮水生状态下光合特性及净碳固定存在差异,但这种差异与环境温度及叶状体的水分状态有关。     

大气CO2浓度倍增对植物暗呼吸的影响

以长期生长于350和700μmolCO_2·mol~(-1)空气的开顶式培养室的杜仲(Eucommia ulmoides Oliv.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、玉米(Zea mays L.)等10种植物的离体成熟叶片或整株为材料,研究不同测定温度(15～35℃)下,CO_2浓度倍增对植物暗呼吸的影响。结果表明:在较低温度(15℃、20℃)下,CO_2浓度倍增对植物暗呼吸没有显著效应,在较高温度(30℃、35℃)下多数被测植物的暗呼吸显著增强。讨论了实验所得结果在未来全球气候变化中的可能的意义。     

在水生与气生状态下石莼光合作用对光照和温度的响应

如何对付由于高潮时的水生状态与低潮时的气生状态高频率循环所导致的不同环境条件,是潮间带海藻的光合作用所面临的独特问题。对采自汕头沿岸的石莼(Ulva lactuca)在水生和气生不同状态下光合作用对光照和温度的响应特性进行了测定,以探讨这种常见的潮间带绿藻在潮汐循环背景下的光合特性。在气生状态下,光饱和净光合速率(Pmax)随气生暴露时间的变化模式可以很好地用三次方程进行描述,而温度影响方程的系数;当水分损失为15％时,石莼的Pmax增加至最大值,然后Pmax随进一步脱水而下降,在水分损失为80％时下降至0。温度对Pmax的影响在水生状态下比在气生状态下更大。气生状态下（充分水化）Pmax在10℃时显著小于水生状态下的值,而在30℃时则相反。在10℃时,气生干出时间在6 h 以内,或在20℃时,气生干出时间在2.2 h 以内,石莼的净碳固定量在气生状态下比在水生状态下要大;而在30℃时,在气生状态下的净碳固定量比总是小于在水生状态下的净碳固定量。认为石莼在低潮气生状态下与在高潮水生状态下光合特性及净碳固定存在差异,但这种差异与环境温度及叶状体的水分状态有关。     

植物组织胞间和胞内过冷却点的简易测定法

冻害对植物的影响主要是由于细胞结冰引起的。当温度下降时,植物组织的温度可降至冰点而不结冰,必须达到过冷却点才结冰,这种现象称为“过冷却现象”。植物组织的过冷却点常随各种因素(如不同季节、不同环境等)而变化,在植物抗冻生理方面,与植物组织的冰点测定相比,过冷却点的测定