松嫩平原西部林网生态场中玉米光合生态研究

东北松嫩平原林网生态场(Ecofield)中主要气候因子对玉米(Zea mays)光合作用影响的研究表明：在整个生长季中,玉米的瞬时光合速率与气温、光强正相关;日光合量则与空气温、湿度正相关。林网中部和东部(10—20H,H为1树高)玉米的光合日进程基本无午休现象,仅两侧主林带附近(1H、5H、25H)仍有午休;与此相应,日光合量也以中、东部高于两侧,这是由于林网中部的气温和湿度高于两侧。通过综合分析,发现午间空气湿度低是造成光合午休的主要原因,在东北松嫩平原,空气温、湿度是制约玉米光合作用主要的气候因子,其中气温是主导因子;光照不是限制因子。防护林可提高林网中的空气温、湿度,从而提高玉米的生产力。     

田间小麦叶片光合作用“午睡”现象的研究

小麦叶片的光合作用有明显的“午睡”(即“中午降低”现象)。 光合作用的“中午降低”只是在较小的程度上与大气CO_2浓度下降有关,而与中午前后颇低的空气相对湿度和较高的温度引起的饱和差的增加有很大的关系。通过增加空气湿度(伴随降温)缩小饱和差,不仅消除了小麦叶片的“午睡”现象,而且显著地提高了净光合作用速率。 提出了一个解释光合作用“午睡”机理的图解。     

高海拔地区烟草光合作用的日变化

在高海拔地区(昆明)对5个品种(系)烟草光合作用日变化的研究结果表明,所有供试材料的净光合速率表现为不显著的"双峰型"曲线。其主要原因可能是较高的空气湿度、相对适宜的温度和强光的综合影响;一定范围内的温度和CO₂浓度变化对光合作用的日变化未能产生明显的影响。     

亚高温下不同空气湿度对番茄光合作用和物质积累的影响

为了研究亚高温下不同空气湿度对番茄植株光合作用及物质积累的影响,本试验利用人工气候室,在11:00—15:00平均温度为33℃的亚高温条件下,设置3个空气相对湿度处理,分别为70%～80%(高湿)、50%～60%(中湿)和不加湿的30%～40%(低湿)。结果表明:在处理25d时,高湿处理番茄叶片叶绿素含量、净光合速率显著高于低湿处理,而低湿处理果实空洞率比高湿处理高18.4%(P<0.05);在33℃亚高温条件下,70%～80%的相对湿度有利于光合作用的增强和果实品质的提高。     

深畦栽培对干旱胁迫下葡萄叶幕微气候和光合作用的影响

试验以‘京亚’和‘红地球’葡萄品种2年生苗木为材料,在田间遮雨棚内考察了自然干旱胁迫下深畦栽植和平畦栽植葡萄根际土壤湿度、叶幕微气候因子、光合作用参数变化特征,探讨根际土壤湿度与叶幕气候互作对葡萄光合作用的影响。结果显示:(1)在干旱逆境下,葡萄根际土壤湿度和叶幕微气候因子交互作用能通过影响水分条件来影响葡萄的光合作用;土壤湿度阀值是葡萄进行光合作用时水分利用最有效的土壤湿度点值,土壤湿度阀值存在“阀值漂移”现象,与叶幕空气湿度呈明显负相关关系,维持较高的叶幕空气湿度有利于实现在较低的土壤湿度下达到更高的光合效率。(2)在干旱逆境下,与平畦栽植相比,深畦栽植在改善葡萄根际土壤水分和叶幕微气候方面具有明显的优势,在该模式下葡萄具有更强的保水能力和更高的水分利用效率,从而具有更强的光合效率。(3)采用深畦栽植模式时,根际土壤相对含水量30%~50%是显著影响葡萄光合作用的土壤湿度区间;根际土壤相对含水量分别在43.32%~50.00%和40.19%~50.00%是‘京亚’和‘红地球’光合作用适宜的土壤湿度范围,在43.32%和40.19%时分别为2种葡萄光合作用水分利用效率达到最高的最适土壤湿度。研究发现,干旱逆境条件下,葡萄根际土壤湿度和叶幕微气候因子交互作用能改善葡萄的光合作用效率;深畦栽植葡萄光合作用对土壤湿度的需求较低,在相对较低的土壤湿度即可达到相对较高的光合能力;深畦栽植模式可以协调葡萄光合作用和水分消耗之间的关系,具有较高的水分利用效率和光合能力,是干旱地区进行葡萄抗旱节水生产的理想模式。     

Seasonal changes of photosynthetic characteristics of Alpinia oxyphylla growing under Hevea brasiliensis

利用农林复合模式发展生态农业可提高资源利用效率, 橡胶(Hevea brasiliensis)-益智(Alpinia oxyphylla)间作模式是橡胶园最主要的农林复合模式。该研究通过野外原位定位实验, 研究不同季节橡胶林下环境因子对益智光合作用的影响, 并进一步分析益智光合作用与主要环境因子的关系。结果表明: (1) 3月益智净光合速率日变化为“V”形曲线, 14:00降到最低值; 而6月、9月和12月益智净光合速率日变化趋势为10:00达到最大值, 随后缓慢降低; 在雨季(6月和9月)蒸腾速率的日平均值和日最高值均显著高于旱季(3月和12月)。表明林下益智在不同季节均能维持植株正常生长, 且表现出了较强的适应能力。3月土壤水分亏缺造成益智叶片气孔导度降低, 使其净光合速率维持在较低的水平。(2)通过光响应曲线修正模型计算出益智叶片各光合响应参数, 发现3月最大净光合效率和光饱和点显著低于6月、9月和12月; 而光补偿点和暗呼吸速率却显著高于6月、9月和12月, 表明3月土壤水分亏缺导致益智光合酶活性降低, 而表现出光抑制现象, 同时呼吸强度加剧, 光合能力显著下降。(3)采取相关分析发现, 3月气温与净光合速率显著负相关, 空气湿度与净光合速率显著正相关, 高温和低湿度共同限制了益智的光合作用; 而9月和12月, 林下光合有效辐射是益智光合作用的限制因子。     

橡胶林下益智光合特性的季节动态变化

利用农林复合模式发展生态农业可提高资源利用效率, 橡胶(Hevea brasiliensis)-益智(Alpinia oxyphylla)间作模式是橡胶园最主要的农林复合模式。该研究通过野外原位定位实验, 研究不同季节橡胶林下环境因子对益智光合作用的影响, 并进一步分析益智光合作用与主要环境因子的关系。结果表明: (1) 3月益智净光合速率日变化为“V”形曲线, 14:00降到最低值; 而6月、9月和12月益智净光合速率日变化趋势为10:00达到最大值, 随后缓慢降低; 在雨季(6月和9月)蒸腾速率的日平均值和日最高值均显著高于旱季(3月和12月)。表明林下益智在不同季节均能维持植株正常生长, 且表现出了较强的适应能力。3月土壤水分亏缺造成益智叶片气孔导度降低, 使其净光合速率维持在较低的水平。(2)通过光响应曲线修正模型计算出益智叶片各光合响应参数, 发现3月最大净光合效率和光饱和点显著低于6月、9月和12月; 而光补偿点和暗呼吸速率却显著高于6月、9月和12月, 表明3月土壤水分亏缺导致益智光合酶活性降低, 而表现出光抑制现象, 同时呼吸强度加剧, 光合能力显著下降。(3)采取相关分析发现, 3月气温与净光合速率显著负相关, 空气湿度与净光合速率显著正相关, 高温和低湿度共同限制了益智的光合作用; 而9月和12月, 林下光合有效辐射是益智光合作用的限制因子。     

犬地卷[Peltigera canina(L.)Willd.]叶状体的光合速率与温度和湿度的关系

利用CID-310便携式光合作用测定系统,测定了叶状体地衣犬地卷[Peltigera canina(L.)Willd.]的光合速率及其与气候要素的关系,结果表明叶状体地衣的生长与湿度(水分)关系密切。犬地卷在长期进化的过程中,每日在日出后湿度最高的时刻,积极地进行光合作用;一天内最高光合速率在上午9:00~10.00时之间(东经87°地方时间为准),其余时间处于休眠状态,进行光合作用时温度的变化范围不大。     

问题解答(1)

问:绿色植物在有阳光时行光合作用吸二氧化碳放出氧气,在晚上没阳光时只有呼吸作用吸氧气放二氧化碳,为什么总说早晨到树林中散步空气好呢? 答:因为空气流动得很厉害,所以在一般树林中白天夜晚O_2及CO_2含量的改变是极小的.说早晨空气好,并不是植物起了什么作用,而是因为夜间人们的活动停止了,车马不在路上奔驰了,工厂的烟囱不冒烟了.加上树林中的湿度较大,尘土都降落在地上,空气就更为清洁了.我们夜间睡在屋中,屋中温度较高,不好气味的有机物(器物中发出或人呼出)空气中也很多,所以一到树林中,凉爽而清洁的空气,眼界的开朗就使我们心神为之一振.(吴相钰、董愚得答)     

九龙山林缘地区空气负离子浓度变化特征及与气象因素关系

文章以九龙山林缘地区空气负离子浓度变化特征为研究对象, 通过观测 9 月和 10 月北京九龙山林缘地区空气负离子浓度, 研究空气负离子浓度日变化和林缘、林内海拔梯度变化。通过观测空气温度、湿度、风速、饱和水汽压、净辐射、光合有效辐射等指标的平均值、极大值和极小值, 采用通径分析方法定量化研究气象因素和空气负离子浓度的关系。结果表明：(1)九龙山林缘地区 10 月空气负离子浓度平均值比 9 月的空气负离子浓度高 80%; 9 月的空气负离子浓度日变化整体呈下降趋势, 10 月上旬日变化呈单峰曲线型上升趋势, 10 月中旬和下旬空气负离子浓度日变化为幂函数曲线型, 整体为下降趋势; (2)林缘地区空气负离子浓度比林内空气负离子浓度高 4%, 林缘地区空气负离子浓度随海拔变化成波浪形, 对应林内空气负离子浓度随着海拔梯度变化成显著单峰型, 变化趋势与林缘地区相反; (3)在所有气象因素指标中, 通过逐步回归分析提取空气湿度最低值, 饱和水汽压最低值和空气温度最低值进行通径分析, 其直接通径系数分别为 1.064, -0.817 和 0.468。因此空气湿度最低值是影响空气负离子浓度的最大直接因素。空气温度最低值通过空气湿度最低值和饱和水汽压的作用, 成为空气负离子浓度的最大间接影响因素。通过研究林缘地区空气负离子情况并与林内进行对比, 揭示了林缘地区在森林康养规划中的重要性。     

干出和沉水不同条件下羊栖菜光合作用碳源获得机制比较(英文)

经济海洋褐藻羊栖菜(Hizikia fusiforme(Harv.)Okamura)低潮时常常周期性地暴露于空气中。为了认识这种海藻在潮汐循环背景下的光合特征,对其在高潮沉水和低潮干出不同条件下的光合作用碳素获得机制进行了比较。沉水时,羊栖菜主要利用海水中HCO_3~-作为外源无机碳源驱动光合作用;而在干出条件下,其光合作用的主要碳源为空气中的CO_2。在这两种不同环境条件下,光合作用与pH值的关系不同:沉水状态时,羊栖菜在高pH值(10.0)下光合活性很弱;而在干出条件下,羊栖菜在高pH值时仍有较高的光合活性。然而,光合作用无论是在沉水还是在干出条件下,对外源碳源的获得都表现出对胞外碳酸酐酶(CA)强烈的依赖性,并且其光合速率都受周围环境中无机碳源水平的限制。此外,在沉水和干出两种环境条件下,羊栖菜光合作用都表现出对氧气的敏感性。这表明,在羊栖菜中,依赖胞外CA的碳源获得机制不能使细胞内CO_2浓度提高到阻碍其光呼吸的程度。增加空气中或海水中无机碳的浓度,能促进羊栖菜的光合作用,进而增加这种海藻的水产养殖产量。     

Effects of ozone and aerosol pollution on photosynthesis of poplar leaves

由于经济的快速发展, 中国大部分地区正面临着严峻的复合型大气污染, 其中臭氧和气溶胶是两种主要污染物。已有的研究表明臭氧对叶片的氧化性伤害能够抑制光合作用, 而气溶胶可通过增加散射辐射比例或缓解高温抑制促进光合作用。但复合污染下, 臭氧和气溶胶如何共同调控叶片光合作用, 仍缺乏研究。该研究利用北京及周边地区之间的污染梯度, 选择加杨(Populus × canadensis)作为实验对象, 于2012-2013年生长季期间对叶片光合速率进行连续观测, 并同时监测臭氧浓度(AOT40)、气溶胶光学厚度(AOD)、空气温度和冠层内外光合有效辐射(PAR)等环境因子, 以期探讨大气复合污染下臭氧和气溶胶变化对植物叶片光合作用的影响及相关机制。结果表明: (1)臭氧浓度与空气温度、气溶胶浓度之间均呈显著正相关关系, 但气溶胶浓度与空气温度没有显著相关关系; (2)臭氧浓度增加显著抑制了阳生叶片的光合作用, 但气溶胶浓度上升促进了阳生叶片的光合作用; 臭氧浓度升高对阴生叶片光合作用的影响较小, 但气溶胶浓度上升促进了阴生叶片的光合作用; (3)标准化后的结果显示, 臭氧对阳生叶片光合作用的影响最大, 此时气溶胶的促进作用一定程度上补偿了臭氧浓度上升所带来的抑制效应。对于阴生叶片光合作用而言, 气溶胶则是最重要的影响因素。该研究发现复合污染下阴生叶和阳生叶光合响应不同, 这表明冠层结构可能通过影响阴生叶和阳生叶的比例, 从而对植物生长产生不同影响。该研究对理解大气复合污染如何影响光合作用提供了的机理支持, 同时也表明, 为了维持生态系统生产力及功能, 需要同时控制气溶胶和臭氧污染。     

喷雾对小麦光合作用与籽粒产量的影响

在前文中我们报告了华北地区小麦灌浆期间光合作用有明显的“午睡”现象,并指出这种现象与中午前后较低空气湿度和较高温度所导致的大气饱和差的增加有关。我们设想,能否采取某种措施降低大气饱和差,     

干出和沉水不同条件下羊栖菜光合作用碳源获得机制比较

经济海洋褐藻羊栖菜(Hizikia fusiforme(Harv.)Okamura)低潮时常常周期性地暴露于空气中.为了认识这种海藻在潮汐循环背景下的光合特征,对其在高潮沉水和低潮干出不同条件下的光合作用碳素获得机制进行了比较.沉水时,羊栖菜主要利用海水中HCO3-作为外源无机碳源驱动光合作用;而在干出条件下,其光合作用的主要碳源为空气中的CO2.在这两种不同环境条件下,光合作用与pH值的关系不同:沉水状态时,羊栖菜在高pH值(10.0)下光合活性很弱;而在干出条件下,羊栖菜在高pH值时仍有较高的光合活性.然而,光合作用无论是在沉水还是在干出条件下,对外源碳源的获得都表现出对胞外碳酸酐酶(CA)强烈的依赖性,并且其光合速率都受周围环境中无机碳源水平的限制.此外,在沉水和干出两种环境条件下,羊栖菜光合作用都表现出对氧气的敏感性.这表明,在羊栖菜中,依赖胞外CA的碳源获得机制不能使细胞内CO2浓度提高到阻碍其光呼吸的程度.增加空气中或海水中无机碳的浓度,能促进羊栖菜的光合作用,进而增加这种海藻的水产养殖产量.     

臭氧和气溶胶复合污染对杨树叶片光合作用的影响

由于经济的快速发展, 中国大部分地区正面临着严峻的复合型大气污染, 其中臭氧和气溶胶是两种主要污染物。已有的研究表明臭氧对叶片的氧化性伤害能够抑制光合作用, 而气溶胶可通过增加散射辐射比例或缓解高温抑制促进光合作用。但复合污染下, 臭氧和气溶胶如何共同调控叶片光合作用, 仍缺乏研究。该研究利用北京及周边地区之间的污染梯度, 选择加杨(Populus × canadensis)作为实验对象, 于2012-2013年生长季期间对叶片光合速率进行连续观测, 并同时监测臭氧浓度(AOT40)、气溶胶光学厚度(AOD)、空气温度和冠层内外光合有效辐射(PAR)等环境因子, 以期探讨大气复合污染下臭氧和气溶胶变化对植物叶片光合作用的影响及相关机制。结果表明: (1)臭氧浓度与空气温度、气溶胶浓度之间均呈显著正相关关系, 但气溶胶浓度与空气温度没有显著相关关系; (2)臭氧浓度增加显著抑制了阳生叶片的光合作用, 但气溶胶浓度上升促进了阳生叶片的光合作用; 臭氧浓度升高对阴生叶片光合作用的影响较小, 但气溶胶浓度上升促进了阴生叶片的光合作用; (3)标准化后的结果显示, 臭氧对阳生叶片光合作用的影响最大, 此时气溶胶的促进作用一定程度上补偿了臭氧浓度上升所带来的抑制效应。对于阴生叶片光合作用而言, 气溶胶则是最重要的影响因素。该研究发现复合污染下阴生叶和阳生叶光合响应不同, 这表明冠层结构可能通过影响阴生叶和阳生叶的比例, 从而对植物生长产生不同影响。该研究对理解大气复合污染如何影响光合作用提供了的机理支持, 同时也表明, 为了维持生态系统生产力及功能, 需要同时控制气溶胶和臭氧污染。     

植物生理小实验指导(下)

第四章光合作用光合作用是利用绿色的叶绿素所吸收的日光能将空气中的二氧化碳和水合成为有机物质的过程。作业9.绿叶中的色素工作内容:1)从绿叶中提取色素;2)叶中叶绿素含量的定量测定;3)了解色素的物理和化学性质。     

蒙古沙冬青光合作用特征及其影响因素

通过测定不同季节蒙古沙冬青的气体交换参数,探讨其光合作用的日变化和季节变化特征,旨在为蒙古沙冬青天然种群的保护和恢复工作提供理论依据和参考。结果表明:蒙古沙冬青光合作用具有显著的季节变化特征,总体呈春夏高、秋冬低的趋势;3—9月期间,蒙古沙冬青净光合速率(P_n)在10:00—13:00时均显著下降,但其机制具有季节差异;多元线性回归结果表明,影响蒙古沙冬青P_n的主要生理因子是气孔导度、胞间CO_2浓度和气孔限制值,主要环境因子是空气湿度、大气CO_2浓度和光照强度。本研究认为,蒙古沙冬青生长关键季节是春夏两季,干旱引起的气孔关闭是其光合作用的主要限制因子;建议利用春夏两季进行蒙古沙冬青种群的恢复和重建工作,重点关注其旱季和冬季的保护工作。     

冷杉天然林下地表主要苔藓斑块生物量及其影响因素

调查分析了大渡河上游藓类-冷杉天然林下5种主要地表苔藓斑块(锦丝藓、赤茎藓、大羽藓、塔藓及锦丝-大羽藓)的生物量, 同时测定了各斑块相关环境因子(斑块表面气温、空气湿度、光照强度及基质湿度等)。对苔藓生物量和相关环境因子进行综合分析表明, 不同苔藓斑块的生物量有差异, 且不同斑块环境因子也表现出一定的差异性。对斑块生物量与环境因子进行相关分析显示, 苔藓斑块生物量与环境因子之间相关性较显著, 苔藓生物量特征受空气温度、空气湿度、光照强度、灌木层盖度及草本层盖度等因素影响较大。但不同环境因子对不同斑块苔藓生物量的影响水平有差异。     

小麦光合作用“午休”的生态因子研究

在人工气候室内进行的小麦光合作用与生态因子关系的研究,得到了如下结果: 1.当空气中CO_2浓度为340至350ppm,土壤含水量适中的情况下,引起光合作用“午休”的重要因素之一是中午空气相对湿度明显下降。 2.当生态环境适宜,且较稳定的情况下,未观察到光合作用“午休”现象。认为光合作用“午休”不是一个生物钟现象。     

巨桉与5种木本植物幼树的耗水特性及水分利用效率的比较

巨桉因生长迅速且经济效益高,在我国南方被广泛用于营造短周期工业原料林,但其蒸腾耗水状况与其他常见或乡土树种存在怎样的差异,大面积种植是否会改变栽培区原有的水分平衡,是一个尚未明确的问题。利用LI-6400光合作用仪测定了巨桉与其他5种木本植物在不同光强、温度、湿度下的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),用称重法测定了参试植物载叶量、生物量和耗水量,并对这些树种的蒸腾耗水特性进行了评价。结果表明:(1)相同环境条件下,巨桉的Tr最大,WUE最低,单位质量耗水量最多,单株蒸腾耗水量远高于其他树种,其明显较大的叶面积可能是重要原因之一,虽然其Pn仅次于杨树,生物量积累最大,因此为高光合、高蒸腾、低水分利用效率植物。(2)阔叶树种的Pn和Tr明显高于针叶树种,而WUE低于针叶树种。(3)环境因子(光照强度、温度和湿度)对植物Pn、Tr和WUE的影响较大,其中Pn主要受光照强度影响,Tr对湿度最为敏感,一般情况下WUE随湿度的增大而升高。在试验设置的温度范围(24—32℃)内,光合作用变化幅度不大。光照强度800μmol.m-.2s-1和温度28℃最有利于参试植物的光合作用。(4)巨桉等速生树种较强的光合作用使其生长迅速,固碳潜力大,但其高蒸腾和低水分利用效率的特点意味着在栽培区替代原有植被进行大规模造林时,可能会消耗更多的水资源而对生态环境造成一定的不利影响,因此在发展巨桉人工林时应选择水分条件好的区域(尤其是年降雨量充沛且季节间分配相对均匀的地区),并进行科学的经营管理。