麦田冠层气孔导度的分层研究

小麦灌浆期和乳熟期冠层各层叶片上、下表面的气孔导度之间呈正相关关系;冠层不同层的叶片气孔导度从早到傍晚有平行变化的趋势,数值上存在较大的差异,一般从冠层上到下递减。经分析,这主要与冠层叶片接受的光强自上而下递减有关,且这时所对应的叶片水势自冠层上到下递增的幅度大。测算结果表明,冠层气孔导度白天亦呈明显的日变化,灌浆期的值大于乳熟期的值。     

环境因素变化对冬小麦气孔阻力的影响

本文据同步观测到的气孔阻力和土壤水势、净辐射能、气温、叶温、水汽压、饱和差、风速等环境因素变化值,用统计方法分析了小麦叶片气孔阻力与环境因素的关系,结果表明：冬小麦叶片的气孔导性主要受土壤水势影响。叶片正反两面的气孔对环境因素变化的反应不同,正面气孔导性主要受土壤水势影响,而反面气孔导性则与气温、水汽压和饱和差关系较大。     

整树水力导度协同冠层气孔导度调节森林蒸腾

冠层气孔导度决定森林的蒸腾效率,它对驱动水汽移动的水汽应力的响应受树木水力结构的影响,并随水汽压亏缺上升和水力导度下降而降低,维持水势在最低阈值之上,避免出现水力灾变,调控冠层蒸腾。由于叶形和树冠结构的特点,部分脱耦联反映了湿润地区阔叶林冠层与大气的水汽交换特征,单纯以气孔导度的变化难以完整描述水分通量的调节规律,因而,需要考虑冠层气孔导度与水力导度协同控制冠层蒸腾的潜在机理。通过整合叶片气孔气体交换、树干液流、冠层微气象和其他环境因子的野外观测值,估测不同时间尺度的森林冠层气孔导度与大气的脱耦联系数和变异范围,以基于树干液流的冠层蒸腾,结合叶片/土壤水势梯度计算的水力导度,分析水力导度影响冠层气孔导度响应水汽压亏缺的敏感性,可以揭示和阐明水力导度和冠层气孔导度联合调节森林蒸腾的机理,对准确估测全球变化背景下森林对水资源利用的潜在生态效应有明显的理论意义。     

叶片生长进程中气孔发育对叶温调节的影响

鉴于气孔发育影响气孔导度和蒸腾速率,推测气孔发育可能影响叶温调节。为验证这一假设并阐述相关规律,在控光和控温条件下研究了冬青卫矛和华北紫丁香气孔发育、气孔导度、蒸腾速率及其与叶温的关系。结果表明,伴随冬青卫矛、华北紫丁香叶片生长气孔逐渐增大,但气孔密度下降;在此过程中,气孔导度和蒸腾速率逐步提高,而叶片温度降低;尽管冬青卫矛和华北紫丁香叶片的气孔密度和大小差异很小,但华北紫丁香近轴侧和远轴侧均有气孔分布,而冬青卫矛则只有远轴侧分布气孔,且相同条件下华北紫丁香的气孔导度和蒸腾速率高、叶温低。因此,气孔发育能够促进气孔导度和蒸腾速率提高,有助于降低叶温;近轴侧气孔可能更有利于蒸腾降温。     

冬小麦叶片气孔导度模型水分响应函数的参数化

植物气孔导度模型的水分响应函数用来模拟水分胁迫对气孔导度的影响过程, 是模拟缺水环境下植物与大气间水、碳交换过程的关键算法。水分响应函数包括空气湿度响应函数和土壤湿度(或植物水势)响应函数, 该研究基于田间实验观测, 分析了冬小麦(Triticum aestivum)叶片气孔导度对不同空气饱和差和不同土壤体积含水量或叶水势的响应规律。一个土壤水分梯度的田间处理在中国科学院禹城综合试验站实施, 不同水分胁迫下的冬小麦叶片气体交换过程和气孔导度以及其他的温湿度数据被观测, 同时观测了土壤含水量和叶水势。实验数据表明, 冬小麦叶片气孔导度对空气饱和差的响应呈现双曲线规律, 变化趋势显示大约1 kPa空气饱和差是一个有用的阈值, 在小于1 kPa时, 冬小麦气孔导度对空气饱和差变化反应敏感, 而大于1 kPa后则反应缓慢; 分析土壤体积含水量与中午叶片气孔导度的关系发现, 中午叶片气孔导度随土壤含水量增加大致呈现线性增加趋势, 但在平均土壤体积含水量大于大约25%以后, 气孔导度不再明显增加, 而是维持在较高导度值上下波动; 冬小麦中午叶片水势与相应的气孔导度之间, 随着叶水势的增加, 气孔导度呈现增加趋势。根据冬小麦气孔导度对空气湿度、土壤湿度和叶水势的响应规律, 研究分别采用双曲线和幂指数形式拟合了水汽响应函数, 用三段线性方程拟合了土壤湿度响应函数和植物水势响应函数, 得到的参数可以为模型模拟冬小麦的各类水、热、碳交换过程采用。     

冬小麦群体叶片气孔导度差异性分析

对冬小麦 (Triticum aestivum L.)两个品种 3个生育期测定和分析了群体叶片的气孔导度。结果表明 ,近轴面气孔导度比远轴面的大 ,二者之比呈近似正态分布 ,最大概率出现约为 1 .5,该比值在冠层垂直方向变化不显著 ,但随季节而变 ,抽穗期最大。叶片气孔导度从冠层顶部向下迅速递减 ,递减系数约为 0 .57,且各层日变化大致平行。冠层上部气孔活跃 ,导度日变化明显 ,下部日变化不大。同一叶片的气孔导度由近轴面的叶基 ,经由其叶中、叶尖 ,翻过尖点 ,再从远轴面的叶尖经叶中向叶基递减。对近轴面叶中、叶尖气孔导度与该面平均气孔导度相关系数较大 ,而对远轴面叶中、叶基气孔导度与该面气孔导度相关系数较大 ,据此建议测定近轴面气孔导度时 ,应以叶中、叶尖部位为最佳点 ,而测定远轴面气孔导度时 ,应以叶中、叶基部位为最佳点     

两种南亚热带林下灌木叶片水分特性的比较研究

鼎湖山南亚热带针叶—阔叶混交林下灌木桃金娘和三叉苦叶片气孔导度的日进程多为单峰形。一天中出现气孔导度高值的时间随季节而异,从3月到10月逐渐提前。夏季气孔导度最大,冬季最小。8月份生长于坡顶群落中的两种灌木叶片气孔出现“午睡”现象。不同生长地点中,桃金娘的气孔导度均明显高于三叉苦。叶片水势从早晨起逐渐降低,中午达最低值,随后有所回升。 3月和8月的水势较高,12月水势最低。水势与气孔导度间呈双曲线关系。压力—体积曲线的测定表明叶片水势低值时仍能维持正膨压。     

田间小麦群体内叶片气孔阻力垂直差异研究

根据田间实测资料, 本文给出了田间小麦群体中叶片不同部位和冠层不同层次叶面气孔阻力的差异, 及其与环境因素特别是土壤水分含量关系的分析结果。结果表明, 小麦冠层各不同层次和叶片不同部位的气孔阻力有明显差异。就冠层上部单个叶片而言, 由叶尖到叶基气孔阻力逐渐增大;叶片正面的气孔阻力小于叶片反面对应部位的气孔阻力。对于水汽和CO₂传导的贡献70%是由冠层上部的两片叶子给出的;群体内不同层次叶片相应部位的气孔阻力是由冠层上部向下逐渐增大, 冠层不同层次叶片和叶片不同部位的气孔对环境因素变化的反空不同, 如当土壤水分不足时, 群体下部叶片和叶片反面的气孔张度首先变小, 且变小的程度较大。     

水稻叶片气孔导度与冠层反射光谱的定量关系分析

研究了不同土壤水氮条件下水稻(Oryza sativa)叶片气孔导度与冠层光谱反射特征的量化关系。结果表明,不同水分处理下,水稻不同叶位气孔导度变化趋势为:GsL1>GsL2>GsL3>GsL4。高于W3水分条件下,高氮处理的叶片气孔导度高于低氮处理,而低于W3水分条件下,高低氮处理条件下叶片气孔导度差异不显著。发现比值指数R(1 650,760)与不同叶位叶片及不同层次叶片气孔导度的相关性大小为:GsL1>GsL12>GsL123>GsL1234>GsL2>GsL3>GsL4(水稻顶部自上而下第一、二、三、四叶以及自上而下顶部2张、3张、4张叶片的气孔导度值分别表示为:GsL1、GsL2、GsL3、GsL4、GsL12、GsL123和GsL1234),而顶1叶气孔导度与叶面积指数的乘积(冠层叶片气孔导度)同比值指数R(1 650,760)相关程度更高。R(1 650,760)与顶1叶和冠层叶片气孔导度之间皆呈极显著的幂函数负相关。利用不同年份的不同水稻试验对两者的监测模型进行了检验,模型的检验误差RMSE分别为0.05和0.24,表明比值指数R(1 650,760)可以较好地监测不同水氮条件下水稻叶片的气孔开闭特征。     

植物气孔导度的环境响应模拟及其尺度扩展

气孔导度是衡量植物和大气间水分、能量及CO2平衡和循环的重要指标,探讨气孔导度与环境因子的关系及其模拟,以及气孔导度在叶片、冠层及区域尺度间的尺度转换及累积效应,对更好地认识植被与大气间的水热运移过程,合理评价植被在陆面过程中的地位和作用都具有重要意义。从植物气孔导度与环境因子的关系、气孔导度模拟以及尺度扩展三个方面,对前人的研究成果进行了概括总结。从叶片和冠层两个尺度出发,归纳总结了前人对于不同植物气孔导度与环境因子关系的研究成果,发现由于不同植物的遗传特性、测定时的环境、时间尺度的不同,以及未考虑各个环境因子的相互作用对气孔导度的影响,由此得到的气孔导度与环境因子之间的关系也不尽一致。对各单一环境因子与气孔导度的关系,给出了生理学解释,从根本上说明了环境因子变化对气孔导度的影响,而研究环境因子对气孔导度的综合影响时,应对各环境因子进行系统控制与同步观测。模拟计算植物气孔导度的模型主要有Jarvis模型和BWB模型两类,这些模型的模拟能力随着研究对象、试验区域、环境条件的改变而存在一定的差异,在具体使用时应结合实际情况选择最优模型进行模拟。除上述常用模型外,还总结了其他学者分别从不同角度提出的新的模型,对现有气孔导度模型进行了全面的总结。从叶片-冠层、冠层-区域两个方面归纳总结了前人关于气孔导度尺度扩展的研究成果,发现叶片-冠层的尺度扩展研究较成熟而冠层-区域的尺度扩展在模拟精度的验证方面存在困难。针对以下几个方面提出了今后气孔导度的研究重点:(1)结合研究对象所在的区域及环境条件,选择最优模型进行模拟;(2)综合考虑环境因子之间的相互作用及其对气孔导度的累积影响;(3)BWB模型与光合模型的耦合;(4)提高大尺度范围内的气孔导度模拟精度。     

黄土高原半干旱区柠条(Caragana korshinskii)树干液流动态及其影响因子

应用热脉冲技术在黄土高原神木县六道沟小流域于2006年6月13至25日测定了两种不同密度柠条(Caragana korshinskii)群落的树干液流动态.同时测量了土壤水分、太阳辐射、大气温度、相对湿度、风速、水汽压亏缺和作物参考蒸散等环境因子,并根据植物蒸腾的P-M公式,反推计算冠层导度.结果表明,除风速外,柠条树木液流与太阳辐射、大气温度、相对湿度、水汽压亏缺、作物参考蒸散均显著相关,且可用太阳辐射的线性表达式来估测.不同密度群落的日蒸腾量随叶面积指数增大而增加,叶面积指数为2.3的群落平均日蒸腾为3.83mm d-1m-2,而叶面积指数为1.1的林分平均日蒸腾1.64mm d-1m-2.冠层导度与气象因子关系复杂,当土壤水分不存在亏缺时,冠层导度与太阳辐射、大气温度、作物参考蒸散因子显著相关,与水汽亏缺和相对湿度因子无相关性;当土壤水分存在亏缺时,冠层导度与太阳辐射、大气温度、作物参考蒸散因子无相关关系,而与水汽亏缺和相对湿度因子显著相关.     

黑河地区绿洲生态条件下麦田生物气象若干特征

观测分析了ＨＥＩＦＥ地区绿洲中麦田的微气候特征,结果表明ＳＰＡＣ中水５势随高度呈显著梯度分布,在土壤－植物以及植物－大气界面,水势值存在两个大的跳跃;水势廓线存在明显的日变化;ＳＰＡＣ各部分水势变化的起伏顺序是大气〉植物〉土壤,说明水势变化受植物水分代谢进程直到气象因子的强烈影响和控制。冠层上方近地面风温湿的时间剖而显示出白天与夜晚相比,大气混合得较好。日出前则大气较为稳定。在典型晴天条件下,麦田     

Stomatal control of transpiration from a developing sugarcane canopy

Abstract. Stomatal conductance of single leaves and transpiration from an entire sugarcane (Saccharum spp. hybrid) canopy were measured simultaneously using independent techniques. Stomatal and environmental controls of transpiration were assessed at three stages of canopy development, corresponding to leaf area indices (L) of 2.2, 3.6 and 5.6. Leaf and canopy boundary layers impeded transport of transpired water vapour away from the canopy, causing humidity around the leaves to find its own value through local equilibration rather than a value determined by the humidity of the bulk air mass above the canopy. This tended to uncouple transpiration from direct stomatal control, so that transpiration predicted from measurement of stomatal conductance and leaf-to-air vapour pressure differences was increasingly overestimated as the reference point for ambient vapour pressure measurement was moved farther from the leaf and into the bulk air. The partitioning of control between net radiation and stomata was expressed as a dimensionless decoupling coefficent ranging from zero to 1.0. When the stomatal aperture was near its maximum this coefficient was approximately 0.9, indicating that small reductions in stomatal aperture would have had little effect on canopy transpiration. Maximum rates of transpiration were, however, limited by large adjustments in maximum stomatal conductance during canopy development. The product of maximum stomatal conductance and L. a potential total canopy conductance in the absence of boundary layer effects, remained constant as L increased. Similarly, maximum canopy conductance, derived from independent micrometeorological measurements, also remained constant over this period. Calculations indicated that combined leaf and canopy boundary layer conductance decreased with increasing L such that the ratio of boundary layer conductance to maximum stomatal conductance remained nearly constant at approximately 0.5. These observations indicated that stomata adjusted to maintain both transpiration and the degree of stomatal control of transpiration constant as canopy development proceeded.     

Stomatal Responses of Bean (Phaseolus Vulgaris L.) Leaves to Changing Irradiance,Air Humidity,and Water Potential of Root Medium

Stomatal responses of attached bean (Phaseolus vulgaris L.) leaves to changing spectral composition ("white" - WL., blue - BL, or red - RL radiation), air humidity (100 % or about 4 % RH), and water potential of the root medium (close to 0 or −1.2 MPa) were determined by air flow porometer. Opening of stomata always increased under BL and decreased under RL. In response to decline in air humidity, leaf conductance showed transient increase before it reached lowered steady state. BL enhanced and RL diminished this response. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

桃树冠层蒸腾动态的数学模拟

将气孔导度公式、Penman—Monteith公式和土壤水分限制模型相结合,可以模拟出不同环境因子对植物蒸腾进程的影响。通过对盆栽桃树（Prunus persica var．nectadna Maxim．）数值模拟发现：影响桃树蒸腾速率的主要气象因子是太阳辐射、大气温度和湿度。植物通过气孔导度的改变来响应气象因子的变化,蒸腾的日变化主要是由气象因子的日变化引起的。土壤的水分状况也对气孔导度有显著的影响,进而影响植物的蒸腾大小。通过数值模拟还发现植物的蒸腾量并不总是随叶面积的增大而增大,对于桃树而言叶面积指数为4左右时日蒸腾量达到最大值。通过对气孔导度和蒸腾速率的模拟值和实测值进行检验发现,两者基本吻合,说明利用数学模拟的方法可以求出不同环境条件和不同叶面积桃树冠层的蒸腾速率。     

Stomatal Control of Water Loss in Siratro (Macroptilium atropurpureum (DC) Urb.), a Tropical Pasture Legume

Stomatal conductance of siratro declined linearly as leaf waterpotential fell until zero conductance was reached at –10bar. In a grass/legume pasture stomata of siratro respondedto humidity (saturation deficit), and to a lesser extent toleaf water potential, such that leaf water potential did notfall below –9 bar, whereas that of the grass continuedto decline for most of the day. The dual response of siratroto both humidity and leaf water potential suggests that thisspecies has an efficient two-stage stomatal control of waterloss which provides an explanation of its higher leaf waterpotential and greater drought avoidance compared with sown grassesin semi-arid areas of north-eastern Australia. Macroptilium atropurpureum (DC) Urb., siratro, Desmodium uncinatum, stomatal control, stomatal conductance, water loss, leaf water potential, drought avoidance, saturation deficit     

用光合-蒸散耦合模型模拟冬小麦CO2通量的日变化

根据SPAC理论建立了一个冬小麦光合和蒸散的耦合模型.冬小麦CO2通量包括冠层光合、呼吸和土壤呼吸.冠层光合采用了Farquhar光合作用生化模型,并通过冠层阻力的参数化将光合作用与蒸腾作用耦合起来.用涡度相关方法观测了CO2通量,对模型进行了验证,结果显示模型可以较好地模拟CO2通量日变化过程.对模型的敏感性分析发现日间CO2通量最敏感的参数是初始量子效率.其次,CO2通量对光响应曲线凸度、CO2补偿点、凋萎点和叶面积指数的变化也有着较强的敏感性;夜间CO2通量敏感的参数是最适温度下Rubisco催化能力和暗呼吸参数.     

用光合-蒸散耦合模型模拟冬小麦CO2通量的日变化

根据 SPAC理论建立了一个冬小麦光合和蒸散的耦合模型。冬小麦 CO2 通量包括冠层光合、呼吸和土壤呼吸。冠层光合采用了 Farquhar光合作用生化模型 ,并通过冠层阻力的参数化将光合作用与蒸腾作用耦合起来。用涡度相关方法观测了 CO2通量 ,对模型进行了验证 ,结果显示模型可以较好地模拟 CO2 通量日变化过程。对模型的敏感性分析发现日间 CO2 通量最敏感的参数是初始量子效率。其次 ,CO2 通量对光响应曲线凸度、CO2 补偿点、凋萎点和叶面积指数的变化也有着较强的敏感性 ;夜间 CO2 通量敏感的参数是最适温度下 Rubisco催化能力和暗呼吸参数     

Stomatal responses to changes in humidity in plants growing in the desert

Summary The stomata of plants growing in the Negev Desert, namely the stomata of the mesomorphic leaves of Prunus armeniaca, the xeromorphic stems of Hammada scoparia, and the succulent leaves of Zygophyllum dumosum, respond to changes in air humidity. Under dry air conditions diffusion resistance increases. Under moist air conditions diffusion resistance decreases. When the stomata close at low air humidity the water content of the apricot leaves increases. The stomata open at high air humidity in spite of a decrease in leaf water content. This excludes a reaction via the water potential in the leaf tissue and proves that the stomatal aperture has a direct response to the evaporative conditions in the atmosphere. In all species the response to air humidity is maintained over a period of many hours also when the soil is considerably dry. The response is higher in plants with poor water supply then in well watered plants. Thus for field conditions and for morphologically different types of photosynthesizing organs the results confirm former experiments carried out with isolated epidermal strips.