高寒草甸麻花艽和美丽风毛菊的光合速率午间降低现象

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站地区,用便携式光合蒸腾测定仪(CI-301PS)和液相极谱氧电极(SP-2)观测到,全晴天2种高山植物麻花艽和美丽风毛菊叶片的净光合速率(Pn)、光合放氧速率和表观量子效率(AQY)有明显的午间降低现象.遮光实验表明,这种现象是由高原地区当地太阳正午时前后较强的太阳辐射造成的.     

增强UV—B辐射对高山植物麻花艽净光合速率的影响

在高寒矮嵩草（Kobresia humilis)草甸地区以太阳短波辐射为背景,建立了人工增强UV－B辐射的实验装置,每天增补15．8kJ.m^-2的辐射剂量,模拟平流层臭氧破坏约5％时近地表面太阳UV－B辐射的增强。观测表明：UV－B辐射的增强对麻花艽（Gentiana stramianea)植物的光合作用无明显的抑制或伤害作用。相反,在早晨补充UV－B辐射的短时间内,叶片的Pn随Gs的增大而有所提高。随着UV－B辐射时间的延长,在11：30－12：30,Pn和Gs有所降低。UV－B辐射时间进一步延长后（约14：00以后）,处理和对照组叶片Pn和Gs的差异趋向不明显,增强太阳UV－B辐射后,麻花艽叶片的光合色素并无明显变化,UV－B吸收物质的含量无明显变化,麻花艽叶片厚度的直接测量表明,增强UV－B辐射能明显提高叶片的厚度。叶片厚度的增加可补偿增强UV－B辐射辐后引起的光合色素的光降解,改善单位叶面积为基础的光合速率,是高原植物对强UV－B辐射的一种适应方式。     

西宁和海北麻花艽净光合速率和叶绿素荧光参数的日变化比较

以青藏高原药用植物麻花艽为材料,研究了西宁和海北两个地区麻花艽叶片的净光合速率和叶绿素荧光参数的日变化进程。结果表明：在中午太阳辐射较强时两地麻花艽叶片的净光合速率（Pn）均下降,下午随日间光强的减弱逐渐上升,形成双峰曲线;海北麻花艽叶片的净光合速率（Pn）及其日变幅均低于西宁。随日间光强的增加麻花艽叶片的PSⅡ最大光化学效率（Fv／Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）下降,非光化学猝灭系数（NPQ）则上升,黄昏各参数都恢复到接近早晨的水平,表明未发生光合机构的破坏;一天中海北麻花艽叶片的Pn、Fv／Fm、Fv／Fo均低于西宁,表明随海拔的升高、光强的增加,海北麻花艽热耗散增多,午间光抑制加重。     

麻花艽叶片光合色素含量及厚度对UV-B辐射的响应

以中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站自然生长的麻花艽(Gentiana straminea Maxim.)为材料,进行了不同月份和草盛期不同天数的短期增补和过滤UV-B辐射试验,比较分析叶片光合色素含量和叶片厚度等的变化.结果表明:(1)生长季内麻花艽叶片叶绿素a+b含量呈波动变化的趋势,7月份含量均较高;草盛期不同天数处理时,UV-B辐射对麻花艽叶片叶绿素a+b含量的影响不大.(2)生长季内麻花艽叶片类胡萝卜素含量也是7月份较高,短期增补UV-B辐射有降低其含量的趋势.(3)增加UV-B辐射能够降低Chl a/b值;自然UV-B辐射下Car/Chl比值能维持一个较高水平,是对强辐射的适应.(4)随处理时间延长,麻花艽叶片厚度有降低趋势,其叶缘出现一些发黄、变黑、变透明等受害症状,叶片能通过增加叶片厚度来适应增强的UV-B辐射.可见,生长于高海拔地区的植物麻花艽虽然对UV-B辐射表现出诸多的生理适应特性,但依然不可避免地受到其损伤.     

不同强度的UV-B辐射对高山植物麻花艽光合作用及暗呼吸的影响

以人工种植的多年生高山植物麻花艽(Uentiana straminea)为材料,在3个不同强度的UV—B辐射处理下,定时测定处理和对照叶片的净光合速率、表观量子效率和暗呼吸的变化。结果显示：UV—B处理对麻花艽叶片的光合作用在短期内有一定的抑制作用,但随着处理时间的增加,该高山植物能很快地适应强UV—B辐射的处理。表明麻花艽这种青藏高原常见的高山植物在长期的自然选择过程中可能已经形成了适应UV—B辐射的特有生理机制。暗呼吸的实验结果亦表明：在3种强度的UV—B辐射处理下,麻花艽叶片的呼吸作用从一开始就未受到抑制;随着UV—B辐射时间的增加,UV—B辐射强度越高,呼吸强度越强;这可能是UV—B辐射并未引起麻花艽呼吸机构的破坏所致。     

长期增强UV-B辐射对高寒草甸植物光合速率和抗氧化系统的影响

研究了在野外自然条件下,长期增强UV-B辐射对高寒草甸3种典型植物矮嵩草（Kobresia humilis）、垂穗披碱草（Elymus nutans）和钉柱委陵菜（Potentilla saundersiana）光合放氧速率、光合色素和抗氧化系统的影响。结果表明：长期增强UV-B辐射对3种植物的净光合速率没有明显影响。增强UV-B辐射下,3种植物的叶绿素含量变化不同,Chla／b值,类胡萝卜素（Car）含量,Car／Chl值与对照相比都有升高,说明植物叶片的光合能力、吸收紫外线的能力增强以及忍受逆境能力均有增强,从而产生光保护,有利于光合作用正常进行。由于3种植物膜脂过氧化程度的不同及SOD活性的普遍抑制,植物经受了氧化胁迫。垂穗披碱草叶片GSH含量显著七升,矮嵩草的形态矮小及钉柱委陵菜GSH含量与POD活性显著上升,都能减轻它们所经受的氧化胁迫,使光合器官免受损伤。所以,这些保护性色素的积累和抗氧化系统内部的协同作用可能是高寒草甸植物光合作用正常进行的重要原因。     

高寒矮嵩草草甸群落光合作用的“午休”现象

自然条件下,植物光合作用的日变化在全晴天多数表现为"午休"型。然而,长期以来,许多人认为在青藏高原的广大地区,植物的光合作用井不存在"午休"现象,并认为这是高原植物的光合生理特性（黄庆榴等1962,苏梯之和潘锦珊1981,张树源1988）。这到底是不是一种普遍现象？是高原独特自然环境条件决定的,还是高原植物本身具有的生理特性？为了进一步探讨这些问题,我们从1990年起,应用红外CO。分析技术在高寒矮嵩草草甸进行了群落光合作用气体代谢的研究,发现矮嵩草草甸的群落光合作用表现出一定程度的"午休",并对其形成机理进行了初步…     

土壤水分充足条件下羊草和大针茅光合速率午间降低的原因

本文研究了典型草原地带两个主要建群种,羊草和大针茅在没有土壤水分胁迫情况下的光合作用日进程,并分析了光合午间降低的原因。光合作用日进程为午前高峰型;午间,光合速率有所下降。光合午间降低的主要原因是大气湿度减小,引起叶片含水量和气孔传导率下降所致。午间温度和光强升高,导致光呼吸速率增大是次要原因。CO2浓度降低和光合产物积累对光合午间降低也起一定作用。而生物节律与光合午间降低没有关系。     

高寒草甸退化对祁连山土壤微生物生物量和氮矿化速率的影响

为深入了解高寒草甸退化对草原生态系统中土壤微生物碳氮量、土壤氮矿化及土壤微生物相关酶的变化特征,以祁连山东缘4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化和极度退化)的高寒草甸为研究对象,采集了深度为0—10 cm的土壤样品,并对不同退化程度高寒草甸中植物因子、土壤理化性质、土壤氨化速率、土壤硝化速率、土壤净氮矿化速率以及转化氮素的相关酶和微生物进行了相关研究。结果表明:(1)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中氨化速率和净氮矿化速率逐渐降低,硝化速率逐渐升高;(2)高寒草甸的退化降低了有关氮素转化相关酶,如土壤蛋白酶、脲酶、亮氨酸氨基肽酶的活性,而β-乙酰葡糖胺糖苷酶的活性呈先下降后上升趋势,且在极度退化草地活性最高;(3)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中微生物生物量碳和氮的含量逐渐降低,同时土壤基础呼吸、土壤微生物熵和代谢熵的指数也呈下降趋势。RDA分析表明,高寒草甸中氨化速率和净氮矿化速率与微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤基础呼吸、植物高度、植被盖度、地上生物量、蛋白酶、脲酶以及亮氨酸氨基肽酶呈显著正相关,而硝化速率则表现为负相关性。因此,高寒草甸退化对土壤微生物特性以及氮素转化和...     

青海高原小麦叶片净光合速率日变化的中午降低现象对环境中生态因素的响应

以土培盆栽和大田栽培小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ）为研究材料,探讨了青海高原小麦在正常生长的自然条件下,出现的土壤水分含量（ＳＷＣ）的变化所引起的植物叶片相对含水量（ＲＷＣ）和叶水势（ｗｌ）的变化以及自然强光（ＰＦＤ;Ｑ）导致的高温（Ｔａ）所产生较低的空气相对温度（ＲＨ）对小麦叶片净光合速率（Ｐｎ）日变化的中午降低现象的影响。结果表明,在大田小麦正常生长的自然条件下,当ＳＷＣ等于或低干３０％时,小麦叶片的ＲＷＣ和ｗｌ下降,气孔导度（Ｇｓ）变小,气孔阻力增大,ＣＯ＿２的供给受到了限制,从而也引起了小麦叶肉细胞进行光合作用的能力下降,Ｐｎ日变化就出现了明显的中午降低现象。当ＳＷＣ在８０％左右时,小麦叶片的ＲＷＣ和ｗｌ升高,Ｇｓ增大,气孔阻力变小,ＣＯ＿２供应充分,小麦叶肉细胞进行光合作用的能力增强,Ｐｎ日变化就没有出现中午降低现象（图１）,而青海高原偶然出现的自然强光（ＰＦＤ）导致较高的Ｔａ所产生较低的ＲＨ％和较低的ＳＷＣ一样也是晴天中午,小麦叶片Ｐｎ日变化产生中午降低现象的直接原因。所以说,晴天中午,青海高原大田ＳＷＣ的高低和ＲＨ％的大小是引起小麦叶片Ｐｎ日变化出现中午降低现象轻重与否的主要生态因素     

玛曲高寒沼泽化草甸51种植物光合生理和叶片形态特征的比较

基于功能性状的研究方法广泛地应用于生态学研究, 用于解释不同层次的复杂的生态学过程, 而绿色植物叶片的功能性状长期被认为对植物的生存、生长和繁殖具有重要的影响。该研究对玛曲高寒沼泽化草甸51个植物种(分属于14科)的叶片形态和光合性状进行测量, 比较不同物种和不同功能群(莎草科、禾本科和双子叶类杂草)的差异, 分析叶片形态特征和叶片光合性状之间的相关性。结果表明: 1)不同物种、不同功能群之间在比叶面积、净光合速率和水分利用效率等叶片形态和光合特征方面有着显著的差异, 例如禾本科植物具有较高的比叶面积和水分利用效率, 双子叶类杂草具有较大的叶面积, 而莎草科植物具有较高的净光合速率。2)相关性分析结果显示, 无论在物种水平还是功能群水平, 叶片形态和叶片光合性状之间都具有显著的相关关系。该研究揭示了高寒沼泽化草甸植物物种在叶片功能性状上的显著分化, 进而使得这些物种能在同一个草地群落中共存, 而群落中不同功能群物种的组成差异将会对群落的结构、功能和资源利用产生显著的影响。该研究将为进一步研究高寒沼泽化草甸提供基础研究数据并为其保护和恢复提供生理生态学依据。     

刈割与施肥对高寒草甸土壤和植物N、P化学计量学特征的影响

通过6年的控制实验,研究刈割(留茬1cm、3cm、不刈割)和施肥(12.75g·m~(-2)尿素+3.06g·m~(-2)磷酸二铵、不施肥)对高寒草甸土壤和植物中N、P化学计量学特征的影响,探讨植物养分限制类型,为天然草原的管理利用、保护和恢复研究提供资料。结果显示:(1)刈割、施肥后土壤全N、全P含量及其N∶P比值无显著变化,但速效P含量显著增加;因速效养分被植物吸收,施肥与不施肥群落的土壤速效N、P含量无显著差异。(2)刈割和施肥引起群落叶层N、P含量增加,施肥导致叶层N∶P比降低。(3)刈割、施肥对豆科植物N、P含量及其N∶P比无显著影响,单独刈割增加了禾草的P含量和莎草的N含量,并降低了禾草的N∶P比值;单独施肥处理增加了禾草的P含量和莎草的N、P含量;豆科植物的N含量最高,莎草的P含量最低,禾草的N∶P比最低。(4)群落叶层、禾草及莎草的N含量与P含量呈显著正相关关系,N∶P比与N含量无显著相关性,而与P含量呈显著负相关关系;豆科植物的N、P含量呈显著负相关关系,N∶P比与N含量呈正相关关系,而与P含量呈显著负相关关系;说明群落和植物功能群营养状况主要受P限制。(5)群落地上生物量的相对生长率与群落叶层的N、P含量呈显著正相关关系,而与N∶P比呈显著负相关关系,符合生长速率假说,说明生长速率假说不仅适用于物种水平,在群落水平也成立。