海拔梯度对巴郎山奇花柳叶片δ13C的影响

2010年在四川卧龙自然保护区选择海拔为2350、2700、3150和3530 m的4个分布地点,研究了巴郎山海拔梯度对奇花柳叶片13C、光合、CO2扩散导度、氮含量、光合氮利用效率( PNUE)和比叶面积(SLA)的影响.结果表明:随着海拔的升高,目标树种叶片氮含量(尤其是单位面积氮含量)及PNUE增加,叶片δ13C值也随之显著增加,且海拔每升高1000 m,δ13C增加1.4‰;CO2扩散导度(气孔导度和叶肉细胞导度)的增加,在一定程度上阻碍了叶片δ13C值随海拔升高,但不足以改变δ13C值随海拔升高的趋势;羧化能力是羧化位点与外界CO2分压比( Pc/Pa),甚至δ13C的限制因子.在海拔2350～2700m,奇花柳光合系统内部氮素分配主要受温度的影响,而2700～3530 m的光照作用可能更大.奇花柳的SLA随海拔无显著变化.     

巴郎山异型柳叶片功能性状及性状间关系对海拔的响应

在卧龙自然保护区,按海拔梯度选择了4个异型柳分布地点(2350 m、2700 m、3150 m和3530 m),对各研究地点异型柳进行了叶片光合、CO2扩散导度(气孔导度(gs)和叶肉细胞导度(gm))、δ13C、氮素以及比叶面积(SLA)等参数的测量,以期揭示该植物叶片功能性状及功能性状间关系的海拔响应情况.结果表明:随着海拔的升高,大气温度和压强的降低,异型柳的叶片单位面积氮含量(Narea)、最大羧化速率(Vcmax)和最大净光合速率(Amax)均随之增加,这可能是该落叶灌木对于生长季节缩短的一种响应;同时,植物的光合氮利用效率(PNUE)和SLA却均随海拔降低,原因可能在于随着海拔的升高,植物将越来越多的氮素用于细胞壁等非光合组织的构建,这是高海拔植物对于外界恶劣环境的一种适应;最后,扩散导度和羧化能力是植物叶片δ13C的主要影响因子,而羧化能力较扩散导度对于异型柳叶片δ13C的作用更大些,进而导致该值呈现随海拔升高的趋势.氮素在光合与非光合系统间的分配是巴郎山异型柳适应不同海拔生境的关键.     

模拟增温对植物叶片δ13C值的影响:全球Meta分析

温室气体大量排放导致的全球变暖是最为关注的环境问题之一,这会直接影响植物的生长与发育进而影响群落组成乃至生态系统的结构和功能。水分利用效率作为植物叶片通过光合作用调节水分生理过程的指标,是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键,反映了植被生态系统对立地环境快速调整和资源变化的适应策略,是当前全球变化研究中的重点。植物叶片碳稳定同位素比值(δ¹³C)是反映植物长期水分利用效率的关键指标,但全球气候变暖对植物叶片δ¹³C值的影响仍存在较大争议。该研究利用Meta分析整合全球范围内51份相关研究文献中的371组数据,较为系统地评估模拟增温对植物叶片δ¹³C及其生理生态指标的影响。结果表明,模拟增温能够使叶片δ¹³C值显著升高0.6%(P<0.001),同时对叶片呼吸速率R_d、气孔导度G_s、净光合作用速率P_n、碳C的效应值分别为0.237、0.062、-0.140、-0.019 (P<0.05)。模拟增温处理在增强植物光合作用的同时提高了叶片呼吸速率(R_d),导致光合产物不断被消耗、叶片碳(C)降低,最终使叶片P_n降低并且叶片δ¹³C产生富集现象。通过进一步对影响因素分析发现,叶片δ¹³C值对增温的响应主要受增温时间、高程和年均气温等控制(相对重要性指数分别为1.00、0.97和0.92)。另外,模拟增温时选用不同的增温模式对叶片δ¹³C值也具有显著不同的影响,采用红外线加热、土柱置换和电缆增温等方法对叶片δ¹³C值具有正向促进作用(效应值分别为0.70、0.44和0.35),而采用遮阳屏与开顶箱增温等方法具有负向作用(效应值分别为-0.17和-0.09)。研究结论对于深入理解全球变化背景下植物水分利用的响应特征具有重要的理论意义,以期为今后该领域的植物生长研究提供理论依据和有效支撑。     

海拔梯度对巴郎山奇花柳叶片δ13C的影响

2010年在四川卧龙自然保护区选择海拔为2350、2700、3150和3530 m的4个分布地点,研究了巴郎山海拔梯度对奇花柳叶片¹³C、光合、CO₂扩散导度、氮含量、光合氮利用效率(PNUE)和比叶面积(SLA)的影响.结果表明： 随着海拔的升高,目标树种叶片氮含量(尤其是单位面积氮含量)及PNUE增加,叶片¹³C值也随之显著增加,且海拔每升高1000 m,¹³C增加1.4‰;CO₂扩散导度(气孔导度和叶肉细胞导度)的增加,在一定程度上阻碍了叶片¹³C值随海拔升高,但不足以改变¹³C值随海拔升高的趋势;羧化能力是羧化位点与外界CO₂分压比(P_c/P_a),甚至¹³C的限制因子.在海拔2350～2700 m,奇花柳光合系统内部氮素分配主要受温度的影响,而2700～3530 m的光照作用可能更大.奇花柳的SLA随海拔无显著变化.     

柴达木盆地白刺叶片δ13C与叶片和土壤养分指标的关系

在青海省柴达木盆地选择6个重要的唐古特白刺分布区域,通过测定不同白刺居群的叶片营养元素、土壤养分含量和叶片碳同位素组成δ¹³C,对比不同白刺居群间的叶片δ¹³C特征差异,并分析白刺叶片δ¹³C与地理位置信息及叶片营养和土壤养分含量指标的关系。结果显示:（1）白刺居群间叶片δ¹³C存在显著空间变异性,其叶片δ¹³C变化范围在-25.47‰~-27.66‰之间,平均为-26.66‰。(2）纬度、经度和海拔是白刺叶片δ¹³C重要影响因子,白刺叶片δ¹³C与纬度、经度和海拔分别呈极显著负相关,正相关和正相关关系（n=10）。（3）白刺叶片δ¹³C与叶片有机C含量、N、P、K含量总体均呈负相关关系,但仅叶片有机C含量达到极显著水平（n=30）,其余均未达到显著性水平（n=30）。（4）叶片δ¹³C与表层土壤（0~15 cm）有机质、全N、速效K含量呈极显著负相关关系（n=30）,与全P、碱解N和有效P含量呈显著负相关关系（n=30）,并与15~30 cm土壤有机质和全N含量显著负相关（n=30）,但叶片δ¹³C与30~45 cm土壤各化学指标相关性均不显著（n=30）。研究表明,环境因子纬度、经度、海拔,叶片有机C含量,以及立地土壤全N、全P、碱解N、有效P、速效K含量的变化均显著影响柴达木盆地唐古特白刺居群叶片δ¹³C值。     

内蒙古草原常见植物叶片δ13C和δ15N对环境因子的响应

在中国东北样带沿线的内蒙古草原地区采集了一些常见植物的叶片样品,并测定其δ¹³C和δ¹⁵N值,分析了其统计学特征以及对环境因子(年平均降雨量和温度)的响应模式。发现东北样带草原区同时存在C₃和C₄两种不同光合途径的植物,但是C₃植物占主导地位,C₄植物数量有限。C₃植物叶片δ¹³C随着年平均降雨量和年平均温度的升高而显著降低,反映了此区域C₃植物δ¹³C受控于降水量和温度。C₄植物的叶片δ¹³C值随着降雨量的增多而有轻微升高的趋势,但是C₄植物的叶片δ¹³C值对年平均温度的响应不敏感。不论对C₃植物还是C₄植物而言,叶片δ¹⁵N都随降雨量增加而显著降低,即干旱区的植物叶片δ¹⁵N大于湿润地区,这说明降水是影响植物叶片δ¹⁵N的一个重要因素。然而两者叶片δ¹⁵N对温度的响应不敏感。     

四川巴郎山齿果酸模叶片氮素及其分配的海拔响应

在卧龙自然保护区, 按海拔梯度选择了齿果酸模(Rumex dentatus)的4个分布地点(2350、2700、3150和3530 m), 对各研究地点的齿果酸模进行了叶片光合、扩散导度、叶片碳稳定同位素组成(δ¹³C)、氮素含量、光合氮利用效率(PNUE)、比叶面积(SLA))等参数的测量, 以期揭示该植物叶片氮素、氮素分配情况及其他生理生态参数随海拔的响应趋势, 进而明确氮素及其分配在齿果酸模响应和适应海拔梯度环境的生物学过程中的作用。结果表明: 随着海拔的升高, 齿果酸模的叶片单位面积氮含量(N_area)随之增加, 进而光合能力随之增加。随着海拔升高而增加的扩散导度也在一定程度上促进了这一趋势, 这可能是落叶草本植物对于高海拔低温所导致的叶寿命缩短的适应结果。沿着海拔梯度, 植物叶片氮素和扩散导度均通过羧化位点与外界CO₂分压比(P_c/P_a)而间接影响叶片δ¹³C值, 且相比之下, 以氮素为基础的羧化能力对于P_c/P_a的作用更大些, 进而导致齿果酸模叶片δ¹³C随海拔增加; 随着海拔的升高, 齿果酸模叶片将更多的氮素用于防御性结构组织的建设, 这也是SLA和PNUE降低的主要原因; 在光合系统内部, 随着海拔的升高, 植物光合组织增加了用于捕光系统氮素的比例, 使得植物可以更好地利用随海拔升高而增强的光照资源, 进而促进了光合能力的增加。可见, 氮素及其在叶片各系统间(尤其是在光合系统与非光合系统间)的分配方式是齿果酸模适应和响应海拔梯度环境的关键。     

红池坝草地常见物种叶片性状沿海拔梯度的响应特征

叶片性状是决定植物光合能力和羧化能力的关键因素,研究叶片性状在海拔梯度上的变化特征是解释植物对于环境变化的适应策略的重要手段。本文以分布于红池坝(10958′E, 3130′ N)草地的5个常见物种红三叶(Trifolium pratense)、老鹳草(Geranium wilfordii)、紫菀(Aster tataricus)、火绒草(Leontopodium leontopodioides)和绣线菊(Spiraea prunifolia)为研究对象,分析了所有物种(n=56)和不同物种的叶片比叶重(LMA)、叶氮含量(单位面积氮含量Narea、单位重量氮含量Nmass)以及叶片δ13C含量沿海拔梯度(815-2545m)的变化趋势及叶片性状之间的关系。研究结果表明：所有物种样品(n=56)的比叶重(LMA)、Narea和δ13C含量沿海拔梯度的增加呈显著增加趋势;Nmass沿海拔梯度的变化趋势不明显;δ13C含量与LMA、Narea呈现极显著正相关关系;不同物种的叶片性状沿着海拔梯度的响应特征有所不同,绣线菊(S. prunifolia)和老鹳草(G. wilfordii)的叶片性状沿海拔梯度的分布规律与所有物种(n=56)样品分布规律一致,红三叶(T. pratense)、紫菀(A. tataricus)、火绒草(L. leontopodioides)的各叶片性状沿海拔梯度的分布特征有所不同。     

马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖 δ13C值对气象因子的响应

通过测定亚热带马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值的连日变化,及其对天气变化过程的响应,研究δ¹³C值对短期天气变化动态的响应特征。结果显示,春季马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C日均值分别介于-26.81‰到-26.49‰之间,以及-29.26‰到-27.47‰之间,平均值分别为(-26.58±0.12)‰和(-28.67±0.65)‰。进一步分析表明,马尾松树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值与取样之前第4天的太阳辐射、水气压亏缺、相对湿度和空气温度显著相关(P≤0.05),杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值取样之前第3天的太阳辐射、水气压亏缺和相对湿度显著相关(P≤0.05),但与空气温度的相关性不显著(P≤0.05)。在所测定的环境因子中,太阳辐射是影响马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值的首要因素。当天降水事件可能导致马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值连日变化出现异常波动。马尾松和杉木韧皮部水溶性糖δ¹³C值可以敏感记录短期天气变化动态。     

中国北方农牧交错带C3草本植物δ13C与温度的关系及其对水分利用效率的指示

由于植物稳定碳同位素组成(δ¹³C)综合反映了植物光合过程中C、H₂O交换的信息,因而从理论上讲它可以作为植物长期水分利用效率的潜在指标,并揭示与植物生理生态过程相联系的一系列气候环境信息。通过对中国北方农牧交错带400 mm等降水样带上28个科的118种C3草本植物叶片δ¹³C值的测定,探讨了C3草本植物δ¹³C和水分利用效率(WUE)对环境温度梯度变化的响应以及气候环境因素对其产生的影响,揭示了样带控制植物δ¹³C变化的主要环境因子。结果显示: 在400 mm降水带上C3植物δ¹³C分布区间为-31.5‰ -23.0‰,平均值为-27.6‰,分布范围与黄土区干旱-半干旱区C3草本植物一致。整体C3植物δ¹³C随年均温度和夏季均温升高分别变重0.14‰/℃和0.27‰/℃,指示植物WUE随大气温度升高而增加。但这仅是一种表象,温度与植物碳同位素的这种关系实质上是温度升高导致的土壤相对湿度(或湿润指数)降低造成水分胁迫进而影响植物碳同位素分馏的结果,植物可利用的有效水分是本样带植物碳同位素分馏的控制因子。5种C3广适性植物δ¹³C均随温度升高而变重,但变化幅度不同,而且它们之间平均δ¹³C值有显著差异,表明不同物种的水分利用状况对温度的响应不同,说明不同物种有不同适应环境变化的策略。此外,本结果还显示不同寿命的草本植物δ¹³C值以及用碳同位素表征的WUE表现出多年生草本>2年生草本>1年生草本(可能与不同寿命草本植物的根系分布和吸水能力有关),这与Ehleringer等在沙漠地区研究的结果一致,而与湿润气候区的结果相反,表明不同寿命的草本植物δ¹³C值和WUE的变化可能与当地水分条件有关。     

水葱和香蒲叶经济性状对模拟增温和CO2浓度倍增的响应

气候变化是国际社会共同关注的环境问题,植物对气候变化的响应反映了植物应对气候变化的生长和生存策略。叶经济性状与植物对资源的获取、利用和储存直接相关,并且受到温度条件和CO₂浓度的显著影响。该文采用人工环境控制系统封顶式生长室研究广布湿地植物水葱(Scirpus validus)和香蒲(Typha orientalis)的叶经济性状对模拟增温(现行环境温度+2 ℃)和CO₂浓度倍增(增至850 μmol·mol^-1)的响应。结果表明:(1)增温处理下,水葱净光合速率、氮含量和磷含量显著降低,但其胞间CO₂浓度和比叶重显著增加; CO₂浓度倍增处理下,水葱胞间CO₂浓度和净光合速率均显著降低,但比叶重显著增加。(2)增温处理下香蒲的比叶重显著增加,而氮含量和磷含量显著降低; 香蒲的光合参数、氮含量和磷含量在CO₂浓度倍增处理下均显著降低,而比叶重显著增加。(3)水葱的比叶重、氮含量、磷含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度与主成分分析的两个环境变量相关; 而香蒲的经济性状均与两个环境变量相关,表明这些经济性状在香蒲响应增温和CO₂浓度变化过程中发挥重要作用。(4)除碳含量外,水葱和香蒲的其他经济性状参数包括净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、氮含量、磷含量和比叶重均在响应增温和CO₂浓度倍增过程中发挥重要作用。总体而言,该研究结果反映了水葱和香蒲在功能性状上对增温和CO₂浓度倍增的响应策略。两种植物的光合能力和养分含量在两种处理下虽然均受到显著的抑制作用,但是其抗逆能力升高,表明增温和CO₂浓度升高不利于水葱和香蒲的生长。     

C的海拔响应及其机理

以分布于祁连山北麓中段的两种优势乔木祁连圆柏(Sabina przewalskii)和青海云杉(Picea crassifolia)为研究对象, 分析了高山乔木叶片δ¹³C值对海拔(2 600–3 600 m)、土壤含水量和叶片含水量、叶片碳氮含量的响应及其机理。结果表明, 这两种乔木叶片δ¹³C值均随海拔升高呈增重趋势, 与海拔呈显著正相关关系(p < 0.000 1)。海拔2 600–3 600 m阳坡树种祁连圆柏叶片的δ¹³C值显著高于同海拔梯度阴坡树种青海云杉。祁连圆柏和青海云杉叶片的δ¹³C值均与年平均气温呈显著负相关关系(p < 0.000 1), 与年平均降水量呈显著正相关关系(p < 0.000 1)。祁连圆柏叶片δ¹³C值与土壤含水量(p < 0.000 1)、叶片含水量(p = 0.01)和叶片碳氮比(C/N) (p < 0.000 1)呈显著正相关关系, 与叶片全氮呈显著负相关关系(p < 0.000 1)。而青海云杉叶片δ¹³C值与土壤含水量、叶片全氮、叶片碳氮比和叶片含水量不相关。说明海拔变化引起的水热条件的改变, 尤其是温度变化对高山乔木叶片碳同位素分馏起主要作用, 但各个因子综合对高山植物叶片碳同位素分馏的作用机制可能比较复杂, 需进一步深入研究。     

中国东部亚热带地区树轮δ13C方位变化的谐波分析

对浙江天目山2株柳杉(Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr,分别简称为CF-1,CF-3)及南京紫金山8株马尾松(Pinus massoniana Lamb.,分别简称为PM-1-PM-4,PM-7-PM-10)树轮δ¹³C平均值方位序列及2株柳杉树轮δ¹³C方位平均值年序列进行了谐波分析。分析结果及相关性检验表明,树轮δ¹³C值的方位变化有很强的谐波特征。第1次谐波与第2次谐波分量的方差贡献率占原序列总方差的百分比,除PM-8与PM-10低于70%外,其余均在70％以上,其中,CF-1与PM-9分别达到了93%和96.5％。第1次与第2次(或第3次)谐波的拟合序列与原序列的相关性极高,相关系数均在0.8以上,都通过了0.05的显著性检验,而且,两次谐波的拟合度均比较高,均在75％以上,拟合效果较好。分析结果表明,用2π与π(PM-1与PM-7为2π/3)两个主要谐波周期就可以较好地拟合各树轮δ¹³C序列的方位变化。初相位值的计算结果显示,第1、2次谐波的初相位值存在明显差异,这表明:不同树体2次谐波振幅的峰值出现的方位区域不同,即以2π及以π(PM-1与PM-7为2π/3)为周期的树轮δ¹³C方位变化的极大值并不出现在固定方位区。所以,两次谐波叠加的结果使树轮δ¹³C极值出现的方位区域更复杂。对天目山2株柳杉树轮δ¹³C各方位均值年序列的分析结果表明,2树轮δ¹³C极值均存在明显的年际漂移,其极大值出现频率较高的方位随树木生长坡向而发生转移。两树轮相比,多数年份其δ¹³C的主极大值出现的方位区基本发生45°的方位转移。而主、次极大值叠加的结果却使δ¹³C极值出现的方位基本发生90°的转移,这种极值转移的方向及转移度数与2株树所在坡向的变化和坡向变化度数正好相一致。     

海拔对高山栎光合气体交换和叶性状的影响

理解影响植物分布的式样及过程是生态学研究的中心内容之一,但对许多物种而言,限制其分布的原因还不清楚。为了认识高山栎分布与生理生态特性的关系,我们在不同海拔的4个观测点研究了帽斗栎的光合气体交换、叶氮含量、叶绿素含量和比叶重。由于高的水气压亏缺和气温,帽斗栎的光合作用和蒸腾作用在午间表现出明显的降低现象。帽斗栎的饱和光合速率、水分利用效率、最大羧化速率、最大电子传递速率和氮利用效率在海拔中部比低海拔或高海拔处的为高。不同海拔的叶氮含量在5月份有差异,8月份则没有明显不同。叶片厚度随海拔增加,但叶绿素含量及光合最适温度随海拔升高而降低。帽斗栎光合作用的海拔变化与叶片的生化效率和氮含量有关,而与比叶重无关。研究结果说明,温度的海拔变化对高山栎的光合作用和叶性状有明显影响,最适宜帽斗栎光合碳获取及生长的海拔范围是3180～3610m。     

海拔对高山栎光合气体交换和叶性状的影响

理解影响植物分布的式样及过程是生态学研究的中心内容之一,但对许多物种而言,限制其分布的原因还不清楚。为了认识高山栎分布与生理生态特性的关系,我们在不同海拔的4个观测点研究了帽斗栎的光合气体交换、叶氮含量、叶绿素含量和比叶重。由于高的水气压亏缺和气温,帽斗栎的光合作用和蒸腾作用在午间表现出明显的降低现象。帽斗栎的饱和光合速率、水分利用效率、最大羧化速率、最大电子传递速率和氮利用效率在海拔中部比低海拔或高海拔处的为高。不同海拔的叶氮含量在5月份有差异,8月份则没有明显不同。叶片厚度随海拔增加,但叶绿素含量及光合最适温度随海拔升高而降低。帽斗栎光合作用的海拔变化与叶片的生化效率和氮含量有关,而与比叶重无关。研究结果说明,温度的海拔变化对高山栎的光合作用和叶性状有明显影响,最适宜帽斗栎光合碳获取及生长的海拔范围是3180~3610m。     

施氮量对麻疯树幼苗生长及叶片光合特性的影响

采用盆栽土培的方法,研究了不同施氮量(对照N₀ 0 kg N/hm²、低氮N_L 96 kg N/hm²、中氮N_M 288 kg N/hm²、高氮N_H 480 kg N/hm²)对麻疯树幼苗生长、叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响。结果表明,麻疯树幼苗叶片氮含量、可溶性蛋白含量、株高、地径、叶片数量、叶面积、根长、各组分生物量、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE)均随施氮量的增加先升高后降低,N_M处理下麻疯树幼苗长势最好,各气体交换参数值最高;施氮对麻疯树地上部分的促进作用远大于地下部分,施氮后根冠比显著降低;此外,麻疯树叶绿素含量、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ有效量子产量(F'v/F'm)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)均随施氮量的增加而升高,非光化学淬灭系数(NPQ)随施氮量增加而降低。适量施氮可通过增强叶绿体光化学活性、气孔导度和羧化能力而提高麻疯树幼苗的光合能力,促进生长;过高施氮对麻疯树幼苗光合与生长的促进效应降低。试验条件下,当年生麻疯树幼苗的最适施氮量为288 kg N/hm²。     

大鼠前脂细胞质膜Na+/H+交换同时参与细胞的增殖和分化

以原代培养的大鼠前脂细胞为模型 ,以 2′ ,7′ bis ( 2 carboxyethyl) 5 ( 6 ) carboxyfluorescein (BCECF)作为检测胞内pH(pHi)的荧光探针 ,测定不同生长因子刺激下胞内pH的变化 ,证明大鼠肾周前脂细胞质膜存在Na⁺/H⁺交换活性 ,胎牛血清(FCS)能快速激活Na⁺/H⁺交换 ,导致pHi升高 (约 0 .2pH单位 ) ,并引起DNA合成 .Ethyl isopropyl amiloride (EIPA)抑制Na⁺/H⁺交换与DNA合成 .在无血清条件下 ,胰岛素不刺激DNA合成但引起细胞分化 ,表现为胞内脂滴积累和 3 磷酸 甘油脱氢酶(G₃ PDH酶 )活性增强 ,同时激活Na⁺/H⁺交换活性导致pHi升高 ;EIPA既抑制胰岛素对Na⁺/H⁺交换的激活 ,也抑制G₃ PDH酶活性增强 .结果证明 :Na⁺/H⁺交换的激活不仅与大鼠前脂细胞增殖相关 ,同时也是细胞分化的早期事件 .     

内蒙古温带草原大针茅叶片光合生理特性对氮添加的响应

大气氮沉降增加生态系统氮有效性,优势种植物对不同水平氮输入的响应影响草原生态系统结构和功能。研究设置4个氮添加水平,分析内蒙古温带草原优势种大针茅（Stipa grandis）光合生理特性对不同梯度氮添加的响应。结果表明：低氮（0-2 g m^-2 a^-1）处理时,大针茅叶片氮含量较低,叶绿素含量和1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶的活性不高,光能利用效率低,导致光系统II出现过剩激发能,光合器官受到抑制,净光合速率相对较低。适量氮添加（5-10 g m^-2 a^-1）提高了大针茅叶片羧化系统和电子传递系统的氮分配,进而提高了1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶的活性以及电子传递速率,净光合速率增大。高氮（25 g m^-2 a^-1）处理时,叶片氮含量较高,但光合氮分配比例下降,降低了光合氮利用效率。大针茅光抑制程度增大,叶绿素含量、1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶的活性下降,不利于生物量积累。研究结果有助于进一步了解全球变化背景下草原生态系统优势种的生理响应机制,并为草原的可持续发展提供一定的理论依据。     

巴郎山糙皮桦叶片光合氮利用效率的海拔响应

为深入认识植物对环境变化的响应和适应,以分布在川西巴郎山的糙皮桦为研究对象,选择海拔2200、2500、3100和3400 m 4个分布点,测定计算了各分布点叶片光合氮利用效率(PNUE)、CO₂扩散导度(叶肉细胞导度g_m与气孔导度g_s)和氮分配比例(Rubisco氮分配比例P_R、生物力能学组分氮分配比例P_B、捕光组分氮分配比例P_L与细胞壁氮分配比例P_CW)等参数,分析了其沿海拔的变化趋势以及叶片PNUE与其他参数的相关关系.结果表明: 糙皮桦叶片PNUE、P_R和P_B在海拔2500和3100 m相对较高;叶片g_s和g_m则随海拔升高而增加,P_L随海拔升高而降低.糙皮桦叶片P_R和P_B与PNUE呈显著正相关关系,说明P_R和P_B是PNUE随海拔变异的重要内部因素.糙皮桦叶片光合系统氮分配比例P_P在海拔2500和3100 m相对较高,叶片P_CW随海拔升高而降低,叶片其他组分氮分配比例P_other随海拔升高而增加,说明随海拔的升高,糙皮桦叶片趋向将更大比例的氮分配于除光合系统和细胞壁外的其他组分中.     

秸秆覆盖与施磷对西南冬小麦叶肉导度和CO2同化效率的影响

为探究西南麦区冬小麦旗叶叶肉导度(g_m)与CO₂同化对土壤速效磷缺乏的响应。试验于2020-2022年在四川仁寿试验站进行秸秆覆盖和磷素水平的二因素裂区试验,以秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM)为主区;三个磷水平0(P0)kg/hm²、75(P75)kg/hm²和120(P120)kg/hm²为裂区,分析小麦旗叶光响应曲线、叶肉导度和CO₂同化对旗叶磷素水平的响应。结果表明:与NSM相比,SM下旗叶比叶重(LMA)、单位面积磷含量(PA)、单位质量磷含量(PM)和净光合速率(P_n)分别提高4.1%、16.9%、12.2%和6.9%,且随着施磷量的增加,旗叶的LMA、PA、PM和P_n呈增加趋势。秸秆覆盖与施磷显著提高旗叶最大净光合速率(P_nmax)和表观量子效率(AQY),增加旗叶的光合潜能。施磷显著提高旗叶光系统II实际光化学效率(ΦPSII),最大羧化效率(V_cmax)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活力、胞间CO₂浓度(C_c)、叶绿体CO₂浓度(C_c)、气孔导度(g_s)和g_m,P75和P120较P0分别提高16.8%-23.8%、27.9%-35.3%、30.9%-61.7%、1.4%-3.6%、4.8%-13.1%、9.0%-10.2%和16.0%-16.9%,P75和P120无显著差异。秸秆覆盖与施磷降低旗叶的气孔限制(L_s)和叶肉限制(L_m),生化限制(L_b)是光合速率的主要限制因子。综上所述,秸秆覆盖配施75kg/hm²磷肥可提高西南冬小麦旗叶磷素含量、光系统II实际光化学效率、叶肉导度和CO₂同化效率,降低气孔限制和叶肉限制,从而提高旗叶净光合速率。