城市遮阴环境变化对大叶黄杨光合过程的影响

城市遮阴与自然生态系统遮阴环境不同,它由城市中的建筑、基础设施等人工构筑物所产生,并对植物光合过程产生影响。采用Li-6400便携式光合作用测定系统对北京市不同建筑遮阴环境下的生态因子特征及大叶黄杨光合参数特性进行了现场实验对比观测与分析。研究显示:(1)城市建筑或基础设施布局或格局变化导致建筑遮阴环境光、温等生态因子的差异性变化,主要体现在光合有效辐射(PAR)在时间分布及强度上的显著差异。(2)遮阴改变大叶黄杨的光合参数,日净光合速率曲线为不规则单峰型,由遮阴进入太阳直射时,净光合速率(Pn)明显升高,随遮阴程度加重峰值时间有后延现象,完全遮阴时净光合速率最低。(3)大叶黄杨叶片在有一定时间太阳直射的中度遮阴(2.3h和5.5h)下适应性良好,日均净光合速率、光补偿点(LCP)、光合能力(P_nmax)、叶面积(LA)、比叶重(LMA)没有显著差异,植物主要通过光合色素含量及组成的改变来适应太阳直射时间变短(2.3h)的遮阴环境。(4)遮阴改变植物的光暗适应策略,没有阳光直射的重度遮阴下,大叶黄杨通过其光合、形态、光合色素等多方面的改变来适应遮阴环境,建筑重度遮阴严重影响植物光合过程。探讨了不同程度建筑遮阴对植物光合作用的影响及植物的适应机制,为基于提高其生态服务功能的树种配置和城市规划提供科学依据。     

黑麦的光合特性

在本校农场条件下,测定冬黑麦(Secale cereale)品种AR74(1989年9月26日播种,15万基本苗)的最上部展开叶片的光合速率,获得如下结果。 1.黑麦叶片正反面光合速率对光强的反应基本相同(表1)。从同株不同叶位叶片来说,11月12日光合速率最高的是倒1展开叶片,依次是新生叶片和倒2展开叶片。在同样光温条件下,12月12日的光合速率最高的是新生叶片,依次是倒1展开叶片和倒2展开叶片。展开叶片的光合速率和光饱合点随叶龄的增加而下降,不同叶位叶片的光合速率高低     

遮阴对疏叶骆驼刺叶形态和光合参数的影响

通过设置自然光与遮阴(60%自然光)两种光环境, 观测了遮阴60天后疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)叶形态、光合生理参数和脯氨酸(Pro)含量的变化。结果表明: 与自然光照下的叶片相比, 遮阴叶的比叶面积显著增大(p < 0.01), 比叶干重、比叶鲜重和叶片厚度明显降低(p < 0.01); 叶绿素(a + b)和类胡萝卜素含量有所增加, 其中叶绿素a含量增加显著(p < 0.01); 光补偿点、光饱和点和暗呼吸速率降低, 表观量子效率提高, 最大净光合速率明显增大, 光能利用效率高于自然光叶; 强光照下遮阴叶的净光合速率明显降低, 易发生光合光抑制现象。上述结果说明: 遮阴处理后, 疏叶骆驼刺在叶形态和光合生理上表现出对遮阴弱光条件的一定程度的驯化适应。另外, 遮阴叶片Pro的大量积累, 说明Pro在疏叶骆驼刺驯化适应弱光环境中起着重要作用。遮蔽环境下疏叶骆驼刺植株死亡率明显偏高, 表明塔克拉玛干沙漠南缘荒漠区的疏叶骆驼刺属于专性阳生植物不耐阴品种。     

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.     

不同耐盐性花生品种对NaCl胁迫的光合和抗逆生理响应特征

以较耐盐花生品种‘花育25’、‘鲁花12’和盐敏感品种‘海花1’、‘花育20’为材料,采用盆栽试验,设置0、1.0、2.0、3.0 g/kg土壤NaCl胁迫浓度梯度,测定其净光合速率、表观量子效率、气孔导度等光合特性,以及抗氧化酶活性和渗透调节物质含量等指标,明确NaCl胁迫条件下不同耐盐性花生品种光合和生理生化特性的适应特征。结果表明：(1)NaCl胁迫明显抑制各品种花生叶片光合作用,净光合速率随盐胁迫浓度的升高呈明显降低的趋势。(2)各品种花生叶片净光合速率均先随光照强度的增强而升高,当光强达到一定数值时趋于平稳;光补偿点和光饱点因品种和盐胁迫浓度差异较大,较高的盐胁迫浓度使叶片光补偿点升高,盐敏感品种的光饱和点降低。(3)盐胁迫条件下,各品种叶片表观量子效率和最大净光合速率均随盐胁迫强度的增加呈显著降低趋势,盐敏感品种利用弱光的能力在低盐胁迫下强于耐盐品种,其最大净光合速率在较高盐胁迫浓度(3.0 g/kg)下明显低于耐盐品种,但两类品种的叶片表观量子效率降幅相近(78.65%~88.00%)。(4)在NaCl胁迫下,耐盐品种叶片自由水含量显著高于盐敏感品种;在2.0～3.0 g/kg NaCl胁迫下,耐盐品种叶片SOD、CAT、POD活性和MDA含量的升降幅度均低于盐敏感品种;耐盐品种在NaCl浓度低于2.0 g/kg时的抗氧化能力明显高于盐敏感品种。研究发现,盐胁迫下花生品种抗盐耐逆的主要生理响应特征是提高光补偿点和最大净光合速率,增强叶片持水能力和物质代谢能力,以及提升抗氧化和渗透调节能力。     

钙对镉胁迫下花生生理特性、产量和品质的影响水

通过盆栽试验,选用高油品种豫花15和高蛋白品种XB023,研究了不同浓度钙对镉胁迫下不同类型花生品种营养生长、叶片叶绿素含量、光合速率、保护酶活性等生理特性及产量和品质的影响.结果表明:施钙可以缓解镉胁迫对花生植株主茎高和侧枝长的抑制作用,增加花生植株干物质量,提高叶片叶绿素含量和光合速率,提高叶片超氧化物歧化酶( SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白质含量,降低丙二醛(MDA)的积累量,减轻镉胁迫对花生叶片的伤害;施钙可以缓解镉胁迫对花生的减产作用,增加花生荚果和籽仁产量,其增产的主要原因是增加了单株结荚数和出仁率;施钙可以促使籽仁中可溶性糖向粗脂肪和蛋白质转化,增加籽仁中脂肪和蛋白质含量,改善镉胁迫下花生籽仁品质.施钙可以降低两花生品种籽仁中镉含量,对豫花15的降低效果好于XB023.     

光合产物水平与光合机构运转关系的探讨

在作了增加或减少光合产物含量的处理之后测定了菠菜叶片的净光合作用速率及其离体叶绿体的希尔反应、光合磷酸化与碳固定活力和叶片的蔗糖、淀粉含量。 光合产物的短期(6小时)积累对叶片的净光合作用速率和离体叶绿体的 CO_2固定没有明显影响。但是,处理叶片离体叶绿体的光合磷酸化活力往往稍低于对照。光合产物的较长期(3～5天)积累引起叶片净光合作用速率、离休叶绿体的希尔反应、光合磷酸化和碳固定活力的明显下降,而处理叶片的呼吸速率比对照增加二倍多。由遮阴而引起光合产物亏缺后,叶片净光合作用速率和离体叶绿体希尔反应、光合磷酸化活力也下降。在遮阴时将离体叶片的叶柄插在0.1M的蔗糖溶液中,其后来的净光合作用速率比叶柄插在水中的对照提高20％之多。 叶片光合产物含量与净光合作用速率之间的关系,可以用一条钟罩形的曲线来表示。当光合产物含量远低于或高于一个最适值时,光合产物水平与净光合速率之间分别有正相关或负相关;而当光合产物含量处于这个最适值附近的一定范围内时,似乎没有仟么明显的相关。这种曲线可以解释其他作者获得的许多相互矛盾的结果。     

间作对桑树和谷子生长和光合日变化的影响

以桑树和谷子为研究材料,探讨了大田条件下,桑树-谷子间作对桑树和谷子的干物质生产、土地利用率和光合日变化的影响.结果表明：桑树-谷子间作条件下,间作桑树的株高、地茎、根长和枝条数分别比单作桑树增加了6.0%、13.7%、6.8%和14.8%,且间作桑树的产叶量比单作桑树增加了31.3%;间作谷子与单作比较,其株高和根长的变化不大.桑树-谷子间作增加了土地当量比,提高了土地利用率.单作、间作桑树和谷子叶片在12:00时均表现出明显的光合午休现象,且单作桑树的光合午休现象比间作桑树严重.桑树-谷子间作提高了中午时桑树叶片气孔导度和水分利用率,增加了桑树光合碳同化能力,抑制了桑树叶片实际光化学效率、电子传递速率和最大光化学效率的下降,从而减缓了桑树的“光合午休”现象.桑树 谷子间作能明显提高桑树叶片的光合生产能力.     

间作对桑树和谷子生长和光合日变化的影响

以桑树和谷子为研究材料,探讨了大田条件下,桑树-谷子间作对桑树和谷子的干物质生产、土地利用率和光合日变化的影响.结果表明:桑树-谷子间作条件下,间作桑树的株高、地茎、根长和枝条数分别比单作桑树增加了6.0％、13.7％、6.8％和14.8％,且间作桑树的产叶量比单作桑树增加了31.3％;间作谷子与单作比较,其株高和根长的变化不大.桑树-谷子间作增加了土地当量比,提高了土地利用率.单作、间作桑树和谷子叶片在12:00时均表现出明显的光合午休现象,且单作桑树的光合午休现象比间作桑树严重.桑树-谷子间作提高了中午时桑树叶片气孔导度和水分利用率,增加了桑树光合碳同化能力,抑制了桑树叶片实际光化学效率、电子传递速率和最大光化学效率的下降,从而减缓了桑树的“光合午休”现象.桑树-谷子间作能明显提高桑树叶片的光合生产能力.     

适度高温胁迫对亚热带森林3种建群树种幼树光合作用的影响

利用Licor-6400光合作用测定系统和叶室荧光仪（Licor-6400LCF）测定适度高温（42℃）胁迫下阳生树种荷木（Schima superba）、耐荫树种黄果厚壳桂（Cryptocarya concinna）和中生性树种红锥（Castanopsis hystrix）在全日光和遮阴（20％全日光）生长下的叶片光合速率和叶绿素a荧光。适度高温胁迫引起全日光和遮阴叶片PSII原初最大光化量子产率（Fv/Tm）降低,反映适度高温胁迫引起PSII功能的部分抑制。其中适度高温对阴生树种黄果厚壳桂和遮阴下生长叶片的PSII抑制较阳生树种荷木在全日光下生长的叶片大。除在全日光下生长的黄果壳桂外,适度高温胁迫能增高全日光或遮阴下生长的荷木和红锥叶片的光合速率。同时亦表现较高的耐高光强抑制的能力。适度高温胁迫降低全日光下生长荷木和红锥叶片的PSII量子产率（ФPSII）,但对具有低西ФPSII的阴生树种黄果厚壳桂或在遮阴下生长的阳生树种荷木或中生性树种红锥叶片则影响较小。适度高温胁迫引起生长在全日光下的阳生树种荷木或中生性树种红锥叶片的CO2同化量子需要量降低,但甚少影响阴生树种黄果厚壳桂或遮阴下生长叶片CO2同化量子需要量。适度高温对亚热带森林建群种幼树光合作用的影响依赖于植物种类和叶类型（阳生和阴生叶）。     

不同品种小豆光合作用和生长发育对弱光的响应

为确定小豆作为林果行间套种作物的适宜性,通过田间试验和盆栽试验,测定全光和弱光处理(全光的48%)下3个小豆品种(阜南绿小豆、早熟黑小豆、晚熟黑小豆)在初花期的叶片光合特征参数、光合色素含量和RuBPCase活性,研究小豆生长发育对弱光的响应.结果表明: 弱光使3个品种小豆叶片的最大净光合速率、光饱和点、光补偿点等光合参数不同程度地向耐荫的方向变化,净光合速率、水分利用效率和RuBPCase活性也显著下降;遮阴后,阜南绿小豆的叶绿素a和b含量显著增加,Chl a/b和类胡萝卜素含量显著降低,其他小豆的叶绿素和类胡萝卜素含量无明显变化;弱光使3个品种小豆的生物量和干物质积累效率降低,根冠比降低,根瘤量减少,叶片数和叶面积指数减小;弱光胁迫下,阜南绿小豆提前开花、提前成熟,早熟黑小豆推迟开花、延迟成熟,而晚熟黑小豆只开花不结实.从遮阴后小豆的光合特性变化和生长发育差异等方面综合考虑,3个小豆品种的耐阴能力大小为:阜南绿小豆>早熟黑小豆>晚熟黑小豆.     

玉米-花生间作对作物产量和光合作用光响应的影响

研究了玉米-花生间作对玉米、花生经济产量及功能叶片光合作用光响应的影响.结果表明：间作体系总体表现出明显的产量优势,2004和2005年分别为2 896和2 894 kg·hm^-2,土地利用率提高了14%～17%;玉米-花生间作提高了玉米功能叶片的光饱和点、光补偿点和强光时的光合速率,降低了花生功能叶片的光补偿点和光饱和点,但提高了花生表观量子效率和弱光时的光合速率.表明间作提高了玉米对强光和花生对弱光的利用能力,从而使间作体系表现出明显的产量优势.     

The impact of light intensity on shade-induced leaf senescence

Plants often have to cope with altered light conditions, which in leaves induce various physiological responses ranging from photosynthetic acclimation to leaf senescence. However, our knowledge of the regulatory pathways by which shade and darkness induce leaf senescence remains incomplete. To determine to what extent reduced light intensities regulate the induction of leaf senescence, we performed a functional comparison between Arabidopsis leaves subjected to a range of shading treatments. Individually covered leaves, which remained attached to the plant, were compared with respect to chlorophyll, protein, histology, expression of senescence-associated genes, capacity for photosynthesis and respiration, and light compensation point (LCP). Mild shading induced photosynthetic acclimation and resource partitioning, which, together with a decreased respiration, lowered the LCP. Leaf senescence was induced only under strong shade, coinciding with a negative carbon balance and independent of the red/far-red ratio. Interestingly, while senescence was significantly delayed at very low light compared with darkness, phytochrome A mutant plants showed enhanced chlorophyll degradation under all shading treatments except complete darkness. Taken together, our results suggest that the induction of leaf senescence during shading depends on the efficiency of carbon fixation, which in turn appears to be modulated via light receptors such as phytochrome A.     

CO2浓度倍增对8种作物叶片光合作用、蒸腾作用和水分利用效率的影响

揭示作物光合作用、蒸腾作用和水分利用效率(WUE)对大气CO₂浓度变化的响应, 对预测未来大气CO₂浓度升高条件下作物生产力与需水规律的变化具有重要意义。在自然CO₂浓度、CO₂倍增和倍增后恢复到自然CO₂浓度3种情况下, 对大豆(Glycine max)、甘薯(Ipomoea batatas)、花生(Arachis hypogaea)、水稻(Oryza sativa)、棉花(Gossypium hirsutum)、玉米(Zea mays)、高粱(Sorghum vulgare)和谷子(Setaria italica) 8种作物的气体交换参数进行了研究。结果表明: CO₂浓度倍增可以提高光合速率, 降低蒸腾速率, 从而提高WUE, 其中光合速率提高的贡献更大; C₃比C₄作物的光合速率、WUE增幅大, C₃作物光合速率提高对WUE的贡献大于C₄作物; 通过对比倍增后恢复到自然CO₂浓度时气体交换参数随环境条件变化的响应确定了其内在调控机制; 倍增后恢复到自然CO₂浓度时作物光合速率低于自然CO₂浓度下的光合速率, 而蒸腾速率无明显差异。由此判断: CO₂浓度倍增下存在光合下调现象, 这可能是由于Rubisco酶蛋白含量、活化水平和比活性降低等“非气孔因素”造成的, 并非由气孔导度的降低引起的。     

羊草不同叶龄叶片光－光合特性的初步研究

在6月至7月,羊草叶片在充分展开后的数天之内,即最上展开叶,其净光合速率及其光强系数,以及光饱和点,近饱和点和半饱和点最高;幼龄叶和老龄叶的上述各项指标均较低,但随着光强的下降,不同叶龄叶片的净光合速率或光合的光强系数的差别均逐渐减小,光补偿点以半展开幼叶较低,而后随叶龄增长逐渐升高,羊草的壮龄叶对光的利用能力较强,在其光合生产中起主要作用,幼龄叶仅对弱光的利用能力高,老龄叶相对地较为耐阴。     

不同遮荫条件下罗布麻光合特性的初步研究

用便携式光合测定仪和叶绿素荧光仪测定了不同遮荫条件下罗布麻叶片的光合参数和叶绿素荧光参数.结果显示:遮荫50%和70%处理较全光照的罗布麻叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和光饱和点(LSP)分别降低47%和65%、45%和68%、20.41%和37.45%,而表观量子效率(AQY)分别提高33%和36%;不同遮荫下罗布麻的叶绿素荧光参数PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)均比全光照降低.研究表明,罗布麻虽对弱光有一定适应能力,但遮荫仍产生明显的弱光抑制而显著降低其光合效率,影响其正常生长.     

几种树木的树皮中绿色组织的光合特性初探

测定10个树种树木上的三年生枝条树皮内绿色组织的叶绿素含量、光合速率和枝干的呼吸速率的结果表明：10个树种树皮内叶绿素含量为0.0649～0.3460mg·g^-1（FW）,叶绿素a/b为1.05～1.91,均低于叶片或针叶;树皮内绿色组织的光合速率为0.21（红松）～2.06（水曲柳）μmol（O2）·m^-2·s^-1,枝干呼吸速率1.76（红松）～3.21（落叶松）μmol（O2）·min^-1·g^-1（FW）。树皮内绿色组织的光补偿点（LCP）、光饱和点（LSP）低于叶片,而表观量子效率（AQY）高于叶片或针叶。据此认为,树皮内绿色组织适应于阴生环境,所以有较强的耐阴能力。     

Nitrogen reallocation and photosynthetic acclimation in response to partial shading in soybean plants

The first trifoliate of soybean was shaded when fully expanded, while the plant remained in high light; a situation representative for plants growing in a closed crop. Leaf mass and respiration rate per unit area declined sharply in the first few days upon shading and remained rather constant during the further 12 days of the shading treatment. Leaf nitrogen per unit area decreased gradually until the leaves were shed. Leaf senescence was enhanced by the shading treatment in contrast to control plants growing in low light. Shaded leaves on plants grown at low nutrient availability senesced earlier than shaded leaves on plants grown at high nutrient availability. The light saturated rate of photosynthesis decreased also gradually during the shading treatment, but somewhat faster than leaf N, whereas chlorophyll contents declined somewhat slower than leaf N.
Partitioning of N in the leaf over main photosynthetic functions was estimated from parameters derived from the response of photosynthesis to CO₂. It appeared that the N exported from the leaf was more at the expense of compounds that make up photosynthetic capacity than of those involved in photon absorption, resulting in a change in partitioning of N within the photosynthetic apparatus. Photosynthetic nitrogen use efficiency increased during the shading treatment, which was for the largest part due to the decrease in leaf N content, to some extent to the decrease in respiration rate and only for a small part to change in partitioning of N within the photosynthetic apparatus.     

Irradiance heterogeneity within crown affects photosynthetic capacity and nitrogen distribution of leaves in Cedrela sinensis

Because light conditions in the forest understory are highly heterogeneous, photosynthetic acclimation to spatially variable irradiance within a crown is important for crown‐level carbon assimilation. The effect of variation in irradiance within the crown on leaf nitrogen content and photosynthetic rate was examined for pinnate compound leaves in saplings of Cedrela sinensis, a pioneer deciduous tree. Five shading treatments, in which 0, 25, 50, 75 and 100% of leaves were shaded, were established by artificial heavy shading using shade screen umbrellas with 25% transmittance. Although the nitrogen content of leaves was constant regardless of shading treatment, ribulose 1·5‐bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) content and light‐saturated photosynthetic capacity were lower in shade leaves within partially shaded crowns than within fully shaded crowns. Shade leaves within partially shaded crowns contained higher amount of amino acids. Most shade leaves died in partially shaded crowns, whereas more than half of shade leaves survived in totally shaded crowns. Assumptions on photosynthetic acclimation to local light conditions cannot explain why shade leaves have different photosynthetic capacities and survival rates in between partially and totally shaded crowns. Irradiance heterogeneity within the crown causes a distinct variation in photosynthetic activity between sun and shaded leaves within the crown.     

弱光胁迫对不同基因型玉米生长发育和产量的影响

以不同基因型玉米为材料,在玉米生长发育的3个主要阶段(苗期、穗期、粒期)进行分期遮光试验,研究不同时期弱光胁迫对不同基因型玉米生长发育和产量的影响。结果表明,遮光延缓了玉米叶片的出生速度,使叶片变薄;遮光可以延缓叶片的衰老,但遮光解除后则加速叶片的衰老;遮光造成植株高度增加,但恢复正常光照后,其株高却逐渐低于对照;遮光使干物质积累下降,抽雄吐丝日期推迟,尤其是吐丝日期推迟更多,并使产量降低,但不同基因型玉米不同遮光处理下降程度不同。试验的4个品种中,掖单2 2和豫玉2号受遮光影响较小,而掖单36 38和丹玉13受影响较大,即不同基因型玉米对弱光胁迫的敏感性不同