光氮耦合作用对化香幼苗碳平衡的影响

为了研究大气氮沉降和次生林冠层郁闭度增加对化香幼苗更新的影响,本文通过模拟鄂东南典型次生林光环境和土壤氮素供给的变化趋势,研究了化香幼苗叶功能性状、生物量分配及气体交换对光氮变化的响应,最后应用全株碳平衡模型模拟了整株光补偿点的变化（LCP_-wholeplant）。结果表明：光对化香幼苗叶功能性状和生物量分配均存在显著影响,氮素供给增加对其叶功能性状和生物量分配影响不明显,但是,光和氮素供给互作对根质量比（RMR）影响显著。幼苗叶片的表观量子效率（Ф）、最大光合速率（A_max）在郁闭光（3.0%,6.0%透光率）下随氮素供给增加而降低,在林窗光条件下（12.0%,25.0%透光率）随氮素供给增加而增加。富氮营养导致郁闭条件下（6.0%,3.0%透光率）化香幼苗的整株光补偿点（LCP_-wholeplant）升高,但却导致林窗条件下（25.0%,12.0%透光率）化香幼苗的整株光补偿点（LCP_-wholeplant）降低。因此,大气氮沉降将使化香种群更加依赖于林窗和干扰更新。     

杉木种子萌发及幼苗生长对光强的响应

设置不同光强梯度(透光率分别为100%、40%、20%、10%和5%,光照强度PPFD分别为201.3、77.0、37.5、19.2、9.8 μmol·m^-2·s^-1),研究光对杉木种子萌发和幼苗早期生长的影响,分析杉木种子萌发、幼苗存活、生长、形态响应、生物量积累及其分配格局对不同光环境的响应策略.结果表明: 杉木种子的萌发率、存活率、建植率和萌发指数在不同光强梯度下均有显著差异,且40%的透光率是种子最适萌发条件,萌发率最高,而全光照下存活率和建植率最高;随光照强度的减弱,杉木幼苗茎长增大,根长、子叶长、子叶厚、真叶数呈降低趋势,而基径在各光照强度间无显著差异;总生物量、根生物量、茎生物量、叶生物量均表现为全光照下最大.随着光照强度的减弱,光合组织与非光合组织生物量比、叶生物量比呈降低趋势,茎生物量比呈增加趋势,根冠比和根生物量比无显著差异.弱光环境促进杉木种子萌发,不利于杉木幼苗存活和生长.在弱光环境下,杉木幼苗通过增大茎生物量来提高对弱光环境的耐受力.     

大豆幼苗对套作玉米遮荫环境的光合生理生态响应

以2个耐荫性不同的大豆品种为材料,田间试验设置大豆单作和玉米-大豆套作2个种植模式处理,研究不同耐荫性大豆品种的幼苗光合生理生态特性对套作玉米遮荫环境的响应。结果表明:1)玉米-大豆套作模式中,玉米遮荫显著降低大豆冠层的光合有效辐射,导致大豆幼苗光合速率、气孔导度、蒸腾速率显著下降(P0.05),分别达37.9%、54.2%和42.4%,但品种间无显著差异;而胞间二氧化碳浓度和Fv/Fm无显著变化,且光合速率的下降与气孔导度存在显著相关关系,光合速率下降主要是由气孔限制和CO2同化过程中能量不足所致;2)玉米遮荫显著降低大豆幼苗叶面积指数、叶片碳含量、叶片和根系干重及总生物量,且品种间差异显著,相关性分析显示,叶面积指数下降是导致生物量减少的主要原因;3)玉米遮荫环境中,大豆幼苗的叶片叶绿素和氮素含量提高以增强光捕获能力,但它们并不能补偿因光截获面积降低而引起的光截获量下降。     

光照强度和氮水平对白三叶幼苗生长与光合生理特性的影响

采用植物生长箱溶液培养方式,对白三叶幼苗进行了不同光强(2个水平)和氮浓度(5个水平)处理,探讨其生长、生物量和光合生理特征对生境变化的响应.结果表明:两种光强下白三叶幼苗茎和叶生物量随氮素浓度呈先升高后降低,而根系生物量和根冠比则随氮素浓度增高而降低.光照强度降低使白三叶幼苗根、茎、叶和整株生物量分别降低67.8%、29.9%、42.5%和45.2%;低光处理使幼苗的根冠比显著下降,而比叶面积(SLA)明显提高.幼苗根系体积随氮素浓度增高而降低,高生长光强根系体积显著高于低生长光强下的白三叶.幼苗根系表面积、根系长度和根系直径随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,两种不同生长光强下幼苗根系长度和根系直径差异显著,而根系表面积差异不明显.白三叶叶片光合速率(Pn)随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,高生长光强白三叶Pn显著高于低生长光强下的白三叶.两种生长光强间叶片气孔导度(Gs),胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)无显著差异,但氮素浓度对叶片Gs、Ci和Tr均有显著影响.光、氮及其交互作用对白三叶幼苗生长发育产生了显著影响,光照不足和氮缺乏都将导致白三叶幼苗生长减弱,但幼苗对这些不利环境具有较强的调节和适应能力.     

光强对烟草幼苗形态和生理指标的影响

通过白纱布遮荫模拟不同光生境条件(透光率分别为100%、68.2%、35.4%和16.7%),研究了光强因子对烟草幼苗形态和生理指标的影响.结果表明:随相对光强的减弱,幼苗高度增加,茎粗、干鲜比、叶片厚度和单位叶面积质量均呈降低趋势,幼苗干物质积累减少,但其对叶数的影响不大.弱光条件下,叶片自由水、叶绿素、总氮和蛋白质含量增加,束缚水含量降低,叶绿素a/b值减小,转化酶活性降低;烟草幼苗根系相对不发达,根冠比和根生物量减小,根系活力降低.表明弱光条件不利于培育烟草壮苗,生产中应尽可能改善苗床的光照条件.     

光氮互作对闽楠幼苗叶片光合生理特性的影响

以5月龄闽楠幼苗为材料,采用4种光照水平(100%、41.3%、14.3%、3.6%自然光)和4种氮素水平(0、0.5、1、2 mol/L纯氮)的双因素盆栽试验,研究光氮互作下闽楠幼苗的光合生理特性,以探讨其对环境适应性的生理机制。结果表明:(1)遮荫和施氮均能显著提高闽楠叶片光合色素含量;在同一氮素水平下,随光照强度下降,闽楠幼苗叶片可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、最大净光合速率(P_(max))、暗呼吸速率(R_d)、表观量子系数(AQY)均呈先增后降趋势,并在41.3%自然光照水平时最高;而同期叶片胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)均呈下降趋势;闽楠幼苗的叶片PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)则随光照减弱逐渐增加。(2)同一光照水平下,随着氮素施用量增加,闽楠幼苗叶片SS、SP、光合气体交换参数、光响应曲线特征参数总体呈现先升高后降低的趋势,F_v/F_m和F_v/F_o呈先降后增趋势。(3)不同光照和氮素水平之间存在显著的互作效应,隶属函数分析结果以41.3%自然光照、0.5 mol/L纯N处理的效果最优。研究表明,闽楠幼苗为喜光耐荫植物;适宜遮荫和施氮处理组合可显著改善闽楠渗透调节能力,提高光能利用率,促进光合作用进行,而全光照、过度遮荫、缺氮、或过量施氮均不利于闽楠正常生理代谢。     

光照对鄂东南2种落叶阔叶树种幼苗生长、光合特性和生物量分配的影响

通过设置4个光照梯度(25%、12%、6%和3%自然光)模拟鄂东南低山丘陵地区落叶阔叶林林下的光环境,研究了2种耐荫性不同的树种幼苗--麻栎(Quercus acutissima)和化香(Platycarya strobilacea)不同光强下的存活率、光合特性、生长和生物量分配,探讨了低光环境中耐荫性不同的树种幼苗维持自身碳平衡的机制和权衡"存活-生长"选择的生活史策略。结果表明:(1)低光下的2个树种幼苗的生长、光合特性和生物量分配具有显著性差异。(2)各个光照梯度下麻栎幼苗都生长良好,存活率保持在35%以上,而化香幼苗遭遇高的死亡率,80d后3%和6%自然光下的幼苗全部死亡;低光环境中麻栎幼苗比化香幼苗具有更大的表观光量子(AQY)和最大净光合效率(Pmax),更低的光补偿点(LCP)和暗呼吸效率(Rd),即耐荫性较强的麻栎幼苗比耐荫性较弱的化香幼苗具有更高的低光碳同化率和碳捕获能力。(3)2个树种幼苗的成活率与RGR呈负相关关系,各个光照梯度下耐荫性较弱的化香幼苗的相对生长率(RGR)显著高于耐荫性较强的麻栎幼苗,而两个树种幼苗的净同化率(NAR)无明显差异。相对于麻栎幼苗较高的根生物量比(RMR),化香幼苗将更多的生物量分配给叶部,因而具有较高的叶生物量比(LMR)、叶面积比(LAR)和比叶面积(SLA)。不同耐荫性的幼苗生长及生物量分配方式的差异是植物"存活-生长"权衡后的结果,耐荫性弱的化香幼苗具有较高的生长潜力和较弱的自我保护能力,而耐荫性强的麻栎幼苗具有更高的低光碳储量,能够维持更好的低光碳平衡,具有竞争优势。     

常绿阔叶树种栲树幼苗对不同光环境的光合生理响应

常绿阔叶树种栲树是亚热带常绿闭叶林中的优势种之一.对比研究了林下、林窗和旷地3个光环境下栲树幼苗的光合特征参数、比叶质量、叶氮含量及叶解剖结构等,结果表明:林下栲树幼苗的光补偿点和暗呼吸速率低,比叶质量小,表观量子效率和光合氮素利用率高,利用弱光的能力强,在低光环境下保持了较高的光合能力;海绵组织发达且表皮细胞厚,是对凉爽环境的积极响应.在旷地,栲树的最大光合速率明显下降,暗呼吸速率显著升高,单位面积的叶氮含量较高但氮素利用率较低;叶厚度和栅栏组织厚度均增加,栅栏组织/海绵组织厚度比值也升高了,但栅栏组织不如海绵组织发达,不能适应高光环境.栲树幼苗在林窗有较高的光合能力,在林窗中能正常生长和更新.     

施氮对不同抗旱性冬小麦叶片光合与呼吸的调控

在大田条件下对两个不同抗旱特性的冬小麦品种全生育期叶片光合气体交换参数、光合色素含量和呼吸值及其对氮素水平的响应进行了研究.结果表明,施氮180 kg·hm^-2处理旱地品种叶片气孔导度、总光合色素含量、光合速率较不施氮处理在全生育期分别提高了43.75%、18.54%和49.66%,水地品种分别提高了12.12%、20.88%和29.25%;而旱地品种总呼吸速率降低了4.8%,水地品种降低了4.5%.适量施氮,增强了小麦叶片的气体交换能力,提高了光合色素含量,并降低了呼吸速率,从而提高了小麦叶片光合碳同化能力.小麦品种间光合的差异主要由非气孔因素引起.旱地品种呼吸速率较低,吸收的光能较多地用于光合碳同化作用.不施氮处理叶片光合速率较高的生育时期其呼吸速率也高,而施氮处理叶片光合速率高的生育时期呼吸值较低.施氮增加了光能向光合碳同化方向的分配.施氮对提高冬小麦抗旱能力有积极作用,其机理在于氮素改善了叶片气体交换状况,提高了光合色素含量,并优化了叶片对光能吸收的分配.     

延胡索光合与生长可塑性对光照的响应

林-药复合系统是经济收益显著的立体林农生态系统。以早春植物延胡索为研究对象, 分析其不同光环境下光合与生长的变化, 为其林下抚育、林木间伐和林药复合生态系统的构建提供依据。试验发现, 延胡索通过降低光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率, 提高表观量子效率等方式以适应遮阴和弱光环境; 在高光照和中高光照条件下, 延胡索对两种光环境表现差异不显著, 在暗呼吸速率和最大净光合速率方面, 中高光照条件的均值甚至超过高光照条件; 弱光条件下的饱和光照强度、最大净光合速率和表观量子效率分别为高光照的 62.67%、43.25%和 58.42%。遮阴条件的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率总体均低于高光照条件。遮阴后, 延胡索叶片的 Chl a、Chl b 及 Chl a+Chl b 皆随着有效光辐射的下降呈现先升后降的趋势, Chl a/Chl b 值在中高光照和中低光照条件下显著降低, 表现出耐阴性能, 而弱光条件下 Chl a/Chl b 值显著下降的原因是弱光导致延胡索的光合产物供应不足, 妨碍了叶绿素的合成。弱光下延胡索叶生物量、根生物量分别仅为高光照条件下的 34.78%和 22.03%; 随着有效光辐射的下降, 比叶面积先升后降, 在弱光条件下延胡索优先于叶片的形态构成, 而不再倾向于扩大叶面积捕获更多的光量子。延胡索耐阴能力介于阳性植物和阴性植物之间, 弱光下的延胡索光合机构可能已向耐阴植物转变。因此, 延胡索具有一定的耐阴能力, 但并不适合长期的弱光条件。野外疏林下进行仿野生延胡索栽培时, 当乔冠层的郁闭度过高时, 可适当采取间伐修枝或者开辟林窗等措施改善林下光环境, 提升林下延胡索的光合作用能力和光斑利用效率, 合理配置其光生态位和时间生态位以达到预期的经济效益。     

不同光环境下枫香幼苗的叶片解剖结构

落叶阔叶树种枫香是常绿阔叶林的优势种之一。对比研究了重庆丰都世坪林场不同光环境下枫香幼苗叶片的解剖特征,结果表明:1)旷地枫香叶片的厚度大,气孔个体较大且排列紧密,栅栏组织发达,具有明显的旱生叶特征;而林下的枫香叶片明显变薄,气孔小且排列稀疏,海绵组织发达,具有一定的阴生叶特征;2)不同光环境下,气孔密度、栅栏组织的厚度和层数、栅栏细胞长度以及栅栏组织与海绵组织厚度比(P/S)等具有较高的可塑性,表明这些因素对于枫香适应不同光环境具有较大的作用;3)从叶片解剖特征与功能的统一来看,阳性树种枫香幼苗更适合生长在旷地等高光生境中,而不易生长在郁闭的林下;4)落叶阔叶树种在中亚热带常绿阔叶林群落恢复与演替中具有重要作用。     

Distribution of gibberellin-like substances in light-and dark-grown seedlings of Phaseolus multiflorus

Summary Lettuce and barley endosperm bioassays of successive eluates from a phosphate-buffered celite column detected two gibberellin-like compunds, Phaseolus I and Phaseolus II, in extracts of both light-and dark-grown seedlings of Phaseolus multiforus. There were differences in the gibberellin content of light-and dark-grown seedlings, the former containing more Phaseolus I but less Phaseolus II than the latter. An examination of the gibberellin content of leaves and apical buds, stems, cotyledons, and roots of light-and dark-grown seedlings revealed distinct qualitative and quantitative differences in the distribution of Phaseolus I and Phaseolus II.     

不同光环境对桤木幼苗生长和光合特性的影响

通过设置3个光照强度(100%、56.2% 和12.5%),模拟森林幼苗生长的旷地(采伐迹地)、林窗和林下光环境,研究不同光照强度对外来种台湾桤木和乡土种四川桤木幼苗的生长、光合特性以及生物量积累与分配的影响.结果表明： 低光环境限制了两种桤木幼苗形态指标的增长,适当遮荫的林窗环境比旷地更有利于幼苗的生长.台湾桤木幼苗具有较高的比叶面积和相对生长速率,较大的单叶面积、叶长、叶宽、株高和基径,较少的叶片数和较低的叶面积比、叶柄长.低光环境下,台湾桤木幼苗的最大净光合速率、光饱和点和表观光量子效率较高,光补偿点和暗呼吸速率较低.随着光照强度的降低,台湾桤木幼苗具有更高的根生物量比和更低的叶生物量比;四川桤木幼苗则相反,加剧了动物取食和机械损伤的风险.     

氮胁迫对水曲柳幼苗养分吸收、利用和生物量分配的影响

树木受到环境胁迫时发生形态和生理上的改变,以便获取对其生长发育限制最严重的资源．在东北林区凋落物因受温度影响分解速度和有机物矿质化过程缓慢,森林树木常受到氮营养胁迫．通过温室栽培试验,对氮胁迫下水曲柳幼苗生长的生理学和形态学指标进行了研究．结果表明,在氮胁迫下,水曲柳幼苗的净氮吸收速率和净磷吸收速率都会减少,但在生长前期氮利用效率和磷利用效率高于氮供给充足(8mmol·L^-1)和过量(16mmol·L^-1)时的氮利用效率和磷利用效率．当氮供给浓度不足时,叶重比减少,而特定叶面积和根重比增加．相对生长速率随氮供给浓度增加而增加．在氮胁迫下净同化速率下降,导致总生物量下降．在幼苗生长前期,水曲柳幼苗处于氮胁迫时根／茎比显著大于氮供给充足或过量时的根／茎比。而在生长后期。根／茎比没有显著差别．     

低硫氮比酸雨对亚热带典型树种气体交换和质膜的影响

通过对我国亚热带典型树种香樟(Cinnamomum camphora)、木荷(Schima superba)和枫香(Liquidambar formosana)1年生幼苗为期4个月的模拟酸雨处理,以当地水库水为对照,研究硫氮比(摩尔比)为1.58的酸雨胁迫(中度酸雨pH3.5、重度酸雨pH2.5)下植物气体交换参数、光合色素含量、质膜透性和丙二醛含量等生理指标的变化规律。结果表明:中度酸雨对植物的气体交换和质膜没有造成明显影响。重度酸雨导致叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率下降;植物叶片的质膜透性和丙二醛含量显著上升;重度酸雨的氮肥效应虽提高了叶片叶绿素含量,但单位叶绿素的净光合速率仍下降明显。与以往高硫氮比(摩尔比>6)酸雨胁迫研究相比,低硫氮比可能会减缓中度酸雨(pH3.5)对植物气体交换和质膜的负面影响;但是当pH值降至2.5时,酸雨仍然会造成植物气孔部分关闭,膜系统损伤,叶绿素光合活性下降,并最终抑制植物光合作用。     

Nonprotein amino acid composition of flatpea (Lathyrus sylvestris L.) as affected by ethephon seed treatments and seedling fertilization

Use of flatpea (Lathyrus sylvestris L.) as a forage is limited because of nonuniform seed germination and the potentially toxic effects of 2,4-diaminobutyric acid (A₂bu), a nonprotein amino acid found in seeds and vegetative tissues. The effects of ethephon (2-chloroethyl phosphonic acid) on seed germination, amino acid leachates of seeds, and amino acid composition (particularly A₂bu) of seedlings were investigated. Germination of flatpea seeds, imbibed for 16 h in 0, 100, 200, 400, 800, and 1600 mg/L ethephon, did not differ, but amino acid leachates tended to increase up to 200 mg/L ethephon and then decline at higher concentrations. The major amino acid constituents in leachates were A₂bu, 4-aminobutyric acid (Abu), and homoserine (Hse). Dry matter accumulation of seedlings grown from ethephon-treated seeds was reduced for second cuttings grown from ethephon-treated seeds and high nitrogen grown plants. During regrowth, free amino acid accumulation was most pronounced in leaves of plants supplied with high nitrogen. The most abundant free amino acids in flatpea tissues were the same as those in seed leachates, but concentration and relative abundance varied with nitrogen level, plant part, and ethephon treatment. Results suggest that ethephon seed treatments can have persistent effects on the growth and amino acid composition of flatpea seedlings grown under different nitrogen regimes.     

Nonprotein amino acid composition of flatpea (Lathyrus sylvestris L.) as affected by ethephon seed treatments and seedling fertilization

Use of flatpea (Lathyrus sylvestris L.) as a forage is limited because of nonuniform seed germination and the potentially toxic effects of 2,4-diaminobutyric acid (A₂bu), a nonprotein amino acid found in seeds and vegetative tissues. The effects of ethephon (2-chloroethyl phosphonic acid) on seed germination, amino acid leachates of seeds, and amino acid composition (particularly A₂bu) of seedlings were investigated. Germination of flatpea seeds, imbibed for 16 h in 0, 100, 200, 400, 800, and 1600 mg/L ethephon, did not differ, but amino acid leachates tended to increase up to 200 mg/L ethephon and then decline at higher concentrations. The major amino acid constituents in leachates were A₂bu, 4-aminobutyric acid (Abu), and homoserine (Hse). Dry matter accumulation of seedlings grown from ethephon-treated seeds was reduced for second cuttings grown from ethephon-treated seeds and high nitrogen grown plants. During regrowth, free amino acid accumulation was most pronounced in leaves of plants supplied with high nitrogen. The most abundant free amino acids in flatpea tissues were the same as those in seed leachates, but concentration and relative abundance varied with nitrogen level, plant part, and ethephon treatment. Results suggest that ethephon seed treatments can have persistent effects on the growth and amino acid composition of flatpea seedlings grown under different nitrogen regimes.     

Nitrate levels affect the development of the black locust-Rhizobium symbiosis

Summary Experiments with black locust (Robinia pseudoacacia L.) seedlings grown under strictly controlled laboratory conditions indicated that the availability of nitrate has a marked impact on nitrogen fixation. When nitrate concentrations were very low, both nodulation and seedling growth were impaired, whereas nitrate concentrations high enough to promote plant growth strongly inhibited symbiotic nitrogen fixation. When nitrate was added to the growth medium after infection, nodulation and nitrogen fixation of the seedlings decreased. This effect was even more marked when nitrate was applied before infection with rhizobia. Higher nitrogen concentrations also reduced nodule number and nodule mass when applied simultaneously with the infecting bacteria. The contribution of symbiotic nitrogen fixation to black locust shoot mass by far exceeded its effects on shoot length and root mass. When nitrate availability was very low, specific nitrogen fixation (i. e. nitrogenase activity per nodule wet weight) was improved with increasing nitrogen supply, but rapidly decreased with higher nitrogen concentrations.