冠层高度对毛竹叶片光合生理特性的影响

借助LI-6400便携式光合作用系统,研究了冠层高度对不同林龄毛竹(Phyllostachys pubescens)叶片光合生理特性和水分利用效率(WUE)的季节性影响,为促进毛竹林碳汇能力和生产力提升的林分结构调整等可持续栽培技术提供理论依据。结果表明:(1)出笋期,不同竹龄毛竹叶片净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日均值呈现出冠层上部小于冠层下部的梯度变化趋势,且2a生毛竹不同冠层Pn日均值大于3a生毛竹;孕笋行鞭期,不同林龄毛竹各时间点Pn值和日均值、以及2年生毛竹各时间点的Tr值均为冠层上部大于冠层下部。各生长季节,不同林龄毛竹个体叶片的气孔导度(Gs)均与Tr的变化趋势一致。(2)2年生毛竹各季节仅冠层上部叶片会出现"光合午休",而3年生毛竹仅于出笋期时各冠层叶片出现"光合午休"现象。(3)出笋期毛竹叶片WUE日均值随着冠层高度增加而增加,这种变化趋势不受竹龄影响;而孕笋行鞭期,仅2年生毛竹叶片WUE日均值随着冠层高度增加而下降。不同冠层高度的孕笋行鞭期毛竹叶片WUE日均值都显著高于出笋期;冠层高度对毛竹叶片气体交换特性和WUE的影响受生长发育关键期的季节因素影响,且毛竹叶片WUE与Gs之间存在负相关关系,其不受毛竹个体年龄和叶片冠层高度影响。(4)不同生长季节各冠层叶绿素a/b值均随着冠层高度下降而降低,不同林龄毛竹叶片叶绿素含量基本随着冠层自上而下呈逐渐增加的趋势。各生长季节,不同林龄个体叶片氮素含量、比叶重随冠层高度垂直变化趋势与叶片Pn日均值的垂直变化趋势一致。研究认为,毛竹不同冠层部位叶片通过改变形态、氮素含量来适应不同生长季节生长环境的变化,以便充分利用光能提高光合能力。     

不同土壤水分条件下珍珠油杏的光合光响应特征

用CIRAS-2便携式光合仪测定了不同土壤水分条件下(土壤相对含水量为84.7%～22.8%)2年生珍珠油杏叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、胞间CO2浓度等光合生理参数的光响应过程,探讨其光合生理特性对土壤水分和光照强度的响应规律。结果表明:(1)随着土壤水分含量的降低,珍珠油杏叶片净光合速率、蒸腾速率、暗呼吸速率、光饱和点均呈降低趋势,表观量子效率先升高后降低,光补偿点先降低后升高。(2)利于珍珠油杏进行高光合作用并维持高水分利用效率的土壤相对含水量为43.6%～84.7%,适宜的光照强度为800～2 000μmol.m-2.s-1,即珍珠油杏对土壤水分和光照强度适应范围较广。(3)在土壤相对含水量43.6%～73.5%范围内,气孔限制是导致珍珠油杏光合速率下降的主要原因,在低于43.6%范围内,非气孔限制是导致光合速率下降的主要原因。研究认为,珍珠油杏是一种抗旱性比较强的植物,适合在华北干旱瘠薄山地引种栽培。     

土壤水分对单性木兰幼苗光合特性的影响

2001年夏季(7月15-19日)和秋季(10月20-25日)分别测定了在3组土壤水分条件下(高WH、中WM和低WL3种土壤水分处理)单性木兰(Kmeriaseptentrionalis)叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、潜在水分利用效率(IntrinsicWUE)和叶绿素含量等特性。夏季和秋季土壤水分的减少均引起单性木兰叶片单位面积干重和叶绿素含量的降低。夏季,单性木兰的Pn均在上午900达到峰值,其日进程为鞍型格式,WH、WM和WL处理组的Pn分别为4.41±1.10、4.28±1.23和1.89±0.94μmolm-2s-1,土壤水分的降低限制了单性木兰叶片的Pn,它们的Gs和IntrinsicWUE的日进程与Pn相似。秋季,WH组的Pn在上午1200达到峰值,WM和WL组在900达到峰值,3组的Pn的日进程相似,都为单峰曲线格式。3组的Pn、Gs和IntrinsicWUE的日平均值都是秋季比夏季高。不管夏季和秋季,凡土壤水分低的,其Pn、Gs和IntrinsicWUE都低。因此,调节土壤水分将有助于促进单性木兰的生长和有效提高单性木兰的迁地保护。     

不同土壤型羊草光合和蒸腾作用特性的比较研究

不同土壤型羊草（Ａｎｅｕｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍ ｃｈｉｎｅｎｓｅ）的光合和蒸腾作用特性有所不同。当土壤由湿变干时,差异最为显著的是光饱和光合速率和最大蒸腾速率的降低率。典型栗钙土型比暗栗钙土型和盐化草甸土型羊草的光合速率下降幅度小;其蒸腾速率下降幅度比其他两种类型大。因此,典型栗钙土型羊草在土壤干旱条件下光能利用效率和水分利用效率均较高,对干旱的适应性较强。这些差异表明,在自然条件下,羊草可能存在着不同的土壤生态型     

胡杨不同叶形光合特性、水分利用效率及其对加富CO2的响应

 胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶形多变化,大致归纳为杨树叶（卵圆形叶）和柳树叶（披针形叶）两大类。在内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区,选择成年树同时具有卵圆形叶和披针形叶的标准株,将枝条拉至同一高度,通过活体测定,比较了其光合特征、水分利用效率及对CO2加富的响应。结果表明：在目前大气CO2浓度下,当光强为1 000 μmol·m－2·s－1时,卵圆形叶（成年树主要叶片）（A）和披针形叶（成年树下部萌条叶片）(B)的净光合速率（Pn）分别为16.40 μmol CO2·m－2·s－1和9.38 μmol CO2·m－2·s－1;水分利用效率（WUE）分别为1.52 mmol CO2·mol－1 H2O和1.18 mmol CO2·mol－1 H2O;A的光饱和点和补偿点分别为1 600 μmol·m－2·s－1和79 μmol·m－2·s－1,B的相对应值则为1 500 μmol·m m－2·s－1和168 μmol·m－2·s－1。当CO2浓度加富到450 μmol·mol－1时,A的光饱和点升高了150 μmol·m－2·s－1,光补偿点降低了36 μmol·m－2·s－1;而B的光饱和点降低了272 μmol·m－2·s－1,光补偿点则升高了32 μmol·m－2·s－1。这表明,柳树叶的光合效率较低,以维持生长为主;随着树体长大,柳树叶难以维系其生长,出现杨树叶,杨树叶更能耐大气干旱,光合效率高,通过积累光合产物,使胡杨在极端逆境下得以生存并能达到较高的生长量,这就是胡杨从幼苗到成年树叶形变化的原因。随着CO2加富,两种叶片表现出截然相反的响应,柳树叶的光合时间缩短,光能利用率减小;而杨树叶的光合时间延长,光能利用率提高。如果地下水位下降,近地层空气变干燥,或随着大气CO2浓度升高,气候变暖,柳树叶可能会逐渐减少以至消失。     

树种蒸腾作用、光合作用和蒸腾效率的比较研究

 各树种在年生长季不同测期的蒸腾速率日进程曲线一般呈单峰型。蒸腾速率与环境因子的相关性大小依次为：光照强度、气温、相对湿度和大气水势。蒸腾速率日变化一般可用具有光照因子的优化模型(即光照型、光温型、光湿型和光温湿型)来模拟。年生长季树种蒸腾速率(g·g-1LD·h-1)排序由大到小为：柠条(0.9269±0.2089)(平均值±标准差,以下同)、小叶杨(0.7177±0.2410)、河北杨(0.6256±0.1609)和北京杨(0.6007±0.2749);净光合速率(mgCO2·g-1LD·h-1)排序自高至低为：柠条(14.5949±4.6627)、小叶杨(13.4055±2.9994)、河北杨(13.2569±4.3531)和北京杨(11.6989±2.5884);蒸腾效率(gDM·g-1H2O)排序由高至低为：北京杨(1.41％±0.42％)、河北杨(1.35％±0.36％)、小叶杨(1.26％±0.23％)和柠条(1.00％±0.27％)。     

黑河中游边缘绿洲湿润和干旱条件下棉花叶片光合特性比较

在甘肃河西走廊中部黑河中游临泽北部边缘绿洲区,测定了湿润和干旱条件下早熟陆地棉(Gossypiumhirsutum L.)品种'新陆早8号'棉花叶片的气体交换参数及叶绿素荧光参数动态日变化.结果表明:(1)不同土壤水分条件下棉花叶片均出现"光合午休"现象.但均未出现光抑制;干旱条件下91起棉花"光合午休"以非气孔因素为主,湿润条件下非气孔因素和气孔因素先后共同起作用.(2)干旱条件下棉花叶片净光合速率(Pn)在8:00～11:OO高于湿润条件下,且均值提高10.5%,而其在12:OO～18:00低于湿润条件下,且均值降低16.5%;干旱条件下叶片Pn和蒸腾速率(Tr)日均值(8:00～18:00)分别比湿润条件下降低4.9%和26.1%,水分利用效率(WUE)却提高了23.4%且达到显著水平.(3)不同土壤水分条件下棉花叶片PSlI最大光化学效率(Fv/Fm)都于14:00达全天最低值,但最低值均大于0.80.研究发现,湿润土壤条件并不能消除棉花的"光合午休"现象;干旱土壤条件也未使棉花出现光抑制,却使一定时段的水分利用效率显著提高.     

减少降水对长白山蒙古栎叶片生理生态特性的影响

以长白山针阔叶混交林优势树种蒙古栎为实验对象,研究了生长季(6-9月)减少降水30％(人工截留穿透雨30％)对蒙古栎叶光饱和光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率的影响.结果表明:在叶片生长初期(6月),减少降水使土壤含水量降低26.4％,减少降水条件下与对照条件下叶片的光饱和光合速率无明显差异,但明显下降的蒸腾作用使蒙古栎叶片的水分利用效率增加了40.3％;7-9月,较高的自然降水量导致不同降水处理条件下的土壤含水量无显著差异,因而叶片的光饱和光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率亦无明显影响;由此可见,无论是低雨量时期(6月)还是高雨量时期(7-9月),长白山地区降水减少30％不会影响成熟蒙古栎的光合能力;8月的高光合速率可能说明,较高的土壤高含水量并未形成对蒙古栎根系吸水的限制.研究结果认为,成熟蒙古栎能适应较广的土壤含水量范围,在未来气候变暖、降水量变化条件下仍能保持较强的生长和适应能力.     

生产力调控对翌年苹果园土壤水分和苹果叶片光合特性的影响

以盛果期‘长枝富士’为试验材料, 以生产力调控翌年苹果(Malus pumila)树坐果期为主要观测期, 对不同生产力水平下果园土壤水分状况及苹果叶片光合特性进行了研究。结果表明: 在生产力调控范围内, 土壤剖面各个层次土壤含水量均随着生产力水平的减小而增加, 其中在60 cm处达到最大增量, 为31.02%; 而在600 cm范围内土壤贮水量最大能够提高15.41%。随着生产力水平的降低, “光合午休”现象减弱, 净光合速率(P_n)增加, 最大增幅为25.71%, 下午时段的蒸腾速率(T_r)下降迅速, 水分利用效率(WUE)最大提高34.12%。通过相关分析表明, 土壤贮水量(WSC)与P_n、T_r、WUE之间均达到显著相关, 其相关系数分别为: 0.973^**、-0.543^*和0.992^**。土壤贮水量(x)与水分利用效率(y)之间符合y = 0.002 3x - 1.480 6, R²= 0.984 4^**的回归模型。通过生产力调控可以改善土壤水分状况和果树光合能力, 提高WUE。     

现蕾期水分胁迫对紫花苜蓿光合特性的影响

水分是作物生长的基础, 揭示不同水分胁迫对紫花苜蓿光合作用的影响有助于阐明紫花苜蓿水分利用效率和产量的响应规律。以甘农3号紫花苜蓿为供试材料, 设充分灌溉(CK)、轻度水分胁迫(LD)、中度水分胁迫(MD)、重度水分胁迫(SD)4个水分处理, 研究了现蕾期水分胁迫对紫花苜蓿光合特征的影响。结果表明: (1)随着水分胁迫的加剧, 紫花苜蓿的光饱和点降低, 暗呼吸速率、光补偿点升高, 表明水分胁迫的加剧降低了紫花苜蓿对弱光的吸收和利用效率; (2)水分胁迫下紫花苜蓿叶片的净光合速率(Pn, μmol•m-2•s-1)、气孔导度(Gs, mmol•m-2•s-1)、和蒸腾速率(Tr, mmol•m-2•s-1)均呈下降趋势, LD的胞间CO2浓度(Ci, μmol•mol-1)下降, 气孔限制值(Ls)上升, 表明是由气孔因素所致, 而MD和SD则由非气孔因素所致。(3)随着水分胁迫的加剧, 水分利用效率(WUE)呈先上升后下降的趋势, 表明适度的水分胁迫会提高紫花苜蓿的水分利用效率。     

Photosynthetic response of Tempranillo grapevine to climate change scenarios

Photosynthesis in C₃ plants is CO₂ limited and therefore any increase in Rubisco carboxylation substrate may increase net CO₂ fixation, unless plants experience acclimation or other limitations. These aspects are largely unexplored in grapevine. Photosynthesis analysis was used to assess the stomatal, mesophyll, photochemical and biochemical contributions to the decreasing photosynthesis observed in Tempranillo grapevines (Vitis vinifera) from veraison to ripeness, modulated by CO₂, temperature and water availability. Photosynthesis and photosystem II photochemistry decreased from veraison to ripeness. The elevated CO₂ and temperature increased photosynthesis, but transiently, in both well irrigated (WI) and water‐stressed plants. Photosynthetic rates were maxima 1 week after the start of elevated CO₂ and temperature treatments, but differences with treatments of ambient conditions disappeared with time. There were not marked changes in leaf water status, leaf chlorophyll or leaf protein that could limit photosynthesis at ripeness. Leaf total soluble sugars remained at ripeness as high as 2 weeks after the start of treatments. On the other hand, and as expected, CO₂ diffusional limitations impaired photosynthesis in grapevine plants grown under water scarcity, stomatal and mesophyll conductances to CO₂ decreased and in turn low chloroplastic CO₂ concentrations limited photosynthetic CO₂ fixation. In summary, photochemistry and photosynthesis from veraison to ripeness in Tempranillo grapevine were dominated by a developmental‐related decreasing trend that was only transiently influenced by elevated CO₂ concentrations.     

Genetic variability of photosynthesis and water use in Balearic grapevine cultivars

A comparison of photosynthetic characteristics of 20 cultivars of grapevine ( Vitis vinifera L. ) from Mallorca (Balearic Islands, Spain) and two widespread cultivars, Cabernet Sauvignon and Chardonnay, was made under irrigation as well as in response to drought. Although these cultivars share a common origin, a high variability was found for several photosynthetic characters under irrigation. Interestingly, these variations were significant for gas-exchange parameters (net CO₂ assimilation, stomatal conductance and intrinsic water use efficiency) but not for chlorophyll fluorescence parameters (maximum photochemical efficiency, electron transport rate and non-photochemical quenching). Since water stress is the most limiting factor for plant production under the Mediterranean climate, it is presumable that these findings reflect specific selection pressures over physiological characteristics related to a balance between net carbon gain and water use. Some cultivars presented high carbon assimilation at the expense of a high water loss, whereas others were water savers, accompanied by low CO₂ assimilation even under irrigation. Escursach was found to be an interesting cultivar, presenting low water consumption at the same time as reasonably high carbon assimilation. These cultivars also showed different responses to drought, which allowed their classification in two main groups: alarmist cultivars, which showed strong reductions of stomatal conductance in response to relatively low decreases of leaf water potential, and luxurious cultivars, showing low reductions of stomatal conductance under water stress.     

土壤水分胁迫下沙漠葳的光合生理特征

以从美国西部引进的沙生灌木——沙漠葳（Chilopsis linearis）的2年生实生苗为材料,通过盆栽试验于7-9份进行轻度、中度和重度土壤水分胁迫处理并分析其光合生理响应特征.结果显示：（1）60 d中度或重度土壤水分胁迫使沙漠葳的净光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）和光补偿点（LCP）显著降低,暗呼吸速率（DRR）减弱,而气孔导度（Cs）增大,气孔限制值（Ls）变小.（2）Pn日变化在7月份的轻度和中度土壤水分胁迫下表现为双峰曲线,其余月份的胁迫处理均为单峰曲线,同期内各胁迫处理Pn峰值出现的时间基本相同,而且8月份各水分胁迫的Pn值显著高于其它月份;WUE的日变化趋势和Pn日变化相似,而且土壤水分胁迫越严重,其水分利用效率越低;各水分胁迫处理的Pn和Tr光响应拟合曲线均基本呈抛物线形或倒抛物线形.（3）在轻度和中度土壤水分胁迫的初期,Pn降低主要受气孔限制因素的影响,随着胁迫期的延长和胁迫的加重,Pn降低由气孔限制为主逐步转向以非气孔限制为主.研究表明,沙漠葳对干旱胁迫具有一定的适应能力,但长期中度或重度干旱胁迫都会影响沙漠葳的正常生长发育,使其光合生产力大大降低.     

不同年代推出的冬小麦品种叶片气体交换日变化的差异

选择60年来北京地区广泛种植的3个冬小麦( Triticum aestivum L.)品种,在相同的环境条件下种植.为了研究它们的产量与单位叶面积的净光合速率( Pn ) 的关系,测定了不同生育期 Pn 、蒸腾速率( Tr )的日变化,并用 Pn / Tr 计算叶片瞬时的水分利用率( WUE ).结果表明:单位叶面积净光合速率与产量之间的关系随生育期不同而变化.在拔节期高产品种"京冬8号"(九十年代推出)的光合速率和蒸腾速率在一天中总是最高,一天中差异最大时,分别比低产品种"燕大1817"(四十年代推出)高77%和69%.而其水分利用率却小于低产品种.这种差异随小麦的生长发育而变化,一般上午10:00前"京冬8号"的光合速率较高,而10:00后"燕大1817"的光合速率较高.到腊熟期,低产品种"燕大1817"的光合速率在一天中始终最高.蒸腾速率的变化规律与光合速率相似,然而"燕大1817"叶片的水分利用率一般最高.与现代推出的品种不同,老品种"燕大1817"叶片的光合作用午休现象不明显,说明它可能具有一定的抗光氧化性.我们认为,在品种改良的过程中,叶片光合作用的潜力可能有所提高,但它的抗光氧化性可能减弱.     

不同年代推出的冬小麦品种叶片气体交换日变化的差异

选择 6 0年来北京地区广泛种植的 3个冬小麦 (TriticumaestivumL .)品种 ,在相同的环境条件下种植。为了研究它们的产量与单位叶面积的净光合速率 (Pn)的关系 ,测定了不同生育期Pn、蒸腾速率 (Tr)的日变化 ,并用Pn/Tr计算叶片瞬时的水分利用率 (WUE)。结果表明 :单位叶面积净光合速率与产量之间的关系随生育期不同而变化。在拔节期高产品种“京冬 8号”(九十年代推出 )的光合速率和蒸腾速率在一天中总是最高 ,一天中差异最大时 ,分别比低产品种“燕大 1817”(四十年代推出 )高 77%和 6 9%。而其水分利用率却小于低产品种。这种差异随小麦的生长发育而变化 ,一般上午 10 :0 0前“京冬 8号”的光合速率较高 ,而 10 :0 0后“燕大 1817”的光合速率较高。到腊熟期 ,低产品种“燕大 1817”的光合速率在一天中始终最高。蒸腾速率的变化规律与光合速率相似 ,然而“燕大1817”叶片的水分利用率一般最高。与现代推出的品种不同 ,老品种“燕大 1817”叶片的光合作用午休现象不明显 ,说明它可能具有一定的抗光氧化性。我们认为 ,在品种改良的过程中 ,叶片光合作用的潜力可能有所提高 ,但它的抗光氧化性可能减弱。     

Study of Diurnal Changes in Photosynthetic Rate and Quantum Efficiency of Grapevine Leaves and Their Utilization in Canopy Management

Photosynthetic rate and quatum efficiency of grapevine (Vitis vinifera L. cv. Sauvignon blanc) leaves were measured under the field with ample soil water supply, and in phytotron with ample supply of water and mineral nutrients, constant air humidity and CO2 concentration, and optimum air temperature, respectively. Under field conditions CO2 assimilation quantum efficiency of leaves reached its maximum in the morning, which was followed by continuous decrease and midday depression. The leaves intercepting more light energy in the morning showed a higher quantum efficiency. Those leaves subjected continuously to strong irradiance exhibited a more obvious and longer midday depression. Reduction of leaf light interception around midday could reduce midday depression. Shaded leaves had a higher quantum efficiency than leaves under direct sunlight. The diurnal changes in photosynthetic rate and quantum efficiency of leaves were shown to be closely related to the variations in mesophyll resistance to CO2. In phytotron experiments the photosynthetic quantum efficiency of leaves was reduced after a certain period of illumination not only at 1200 μmol · m-2 · s-1 PFD, higher than the saturating light of vine leaves (≈1000 μmol · m-2 · s-1), which was caused by "photoinhibition”, but also at 800 and 200μmol · m-2 · s-1, which was similar to "photoinhibition”. But photosynthetic quantum efficiency of leaves exposed continuously to a very weak PFD (100 μmol · m -2 · s-1) remained contant. The diurnal changes in mesophyll resistance to CO2 of vine leaves could be partly related to photoinhibition. It is considered that, under field conditions without soil water limitation, midday depression of vine leaf photosynthesis could be a result of an increase of the mesophyll resistance induced by multiple effects of strong light, high temperature and low humidity. A higher light interception by canopy plane in the morning may be advantageous to exploit higher photosynthetic potentiality of leaves, but a lower light interception in the middle of day may reduce midday depression. The north-south orientation plane can provide optimum light regime and improve photosynthetic environment in vineyards.     

土壤水分状况对长白山阔叶红松林主要树种叶片生理生态特性的影响

现在水资源缺乏已成为全球性问题 ,对植物产生极大的影响 ,水分亏缺影响植物的整个生长过程 ,不论是外部形态还是内部结构以及各种代谢过程均受到影响。一般认为 ,植物的不同程度水分亏缺都对其生长不利 ,但也有的研究表明 ,适度的水分亏缺能促进植物的生长[13 ,15] ,这主要是由于不同植物在不同程度水分亏缺条件下碳同化与水分利用机制间存在差异的结果[6,7,14 ] 。本研究以温带典型森林类型阔叶红松林主要树种为研究对象 ,通过观察不同树种光合能力、水分利用率等生理生态特性对不同土壤水分条件响应程度和耐干旱程度 ,为进一步分析未来气…     

Defoliation,Photosynthetic Rates,and Assimilate Transport in Grapevine Plants

The source-sink relations in grapevine (Vitis vinifera L., var. Rkatsiteli) plants were disturbed by defoliation at different stages of vegetative growth in order to investigate changes in photosynthetic activity and assimilate partitioning. Defoliation was shown to stimulate photosynthesis in the remaining source leaves, enhance the assimilate export, and diminish the midday suppression of photosynthesis. Defoliation created a powerful sink for assimilates, and stimulated their delivery to the affected zone. It is hypothesized that defoliation-induced stress is accompanied by a substantial enhancement of photosynthetic activity and by redistribution of assimilate flows, which enables a sustained supply of assimilates to the sink organs of grapevine plants.__________Translated from Fiziologiya Rastenii, Vol. 52, No. 4, 2005, pp. 507–512.Original Russian Text Copyright © 2005 by Chanishvili, Badridze, Barblishvili, Dolidze.