不同土壤水分条件下栾树光合作用的光响应

采用光合作用光响应直角双曲线模型、非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型对栾树在不同土壤水分条件下的光响应曲线进行拟合,探讨不同光响应模型对栾树的适用性及栾树光合特性对土壤水分和光照强度的响应规律.结果表明:1)3个模型都能较好地拟合栾树的光合光响应过程,其中直角双曲线修正模型能拟合在光抑制条件下的光响应过程,非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型要优于直角双曲线模型;2)栾树对土壤水分和光照强度的适宜范围较广,土壤相对含水量在41.5％ ～93.3％范围内,净光合速率、表观量子效率均相对较高,光合有效辐射强度在600～2 000μmol/( m2·8)范围内,净光合速率和水分利用效率均能获得较高水平.     

冬小麦光合特性对CO2浓度与土壤含水量的响应机制

光合作用是衡量植物对环境响应的重要指标,通过光响应曲线拟合量化光合特征,可从生理机制方面揭示出植物在不同生长环境下自身的调节与适应机制。本文利用Li-6400便携式光合仪测定了冬小麦在4种不同处理条件下灌浆期旗叶的光响应曲线,采用直角双曲线模型(RHM)、非直角双曲线模型(NRHM)、直角双曲线修正模型(RHMM)、指数模型(EM)和指数改进模型(MEM)对光响应数据进行拟合,分析了不同CO_2浓度和土壤含水量对冬小麦光合特征的影响。结果表明,直角双曲线修正模型对各处理下冬小麦光响应曲线和光响应曲线参数的拟合值都与实测值较为接近,拟合效果最好;随着CO_2浓度升高,各水分处理下冬小麦表观量子效率(α)、光饱和点(LSP)和最大净光合速率(P_(nmax))增大,光补偿点(LCP)和暗呼吸(R_d)降低,即CO_2浓度升高能有效增加冬小麦的光能转化率和光能利用范围,提高冬小麦的光合能力;随着土壤含水量的降低,冬小麦光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)升高,但表观量子效率(α)、光饱和点(LSP)和最大净光合速率(Pnmax)降低,即冬小麦虽然能通过提高初始光合效率抵消一部分干旱胁迫的影响,但干旱胁迫仍会降低冬小麦光合能力;此外,CO_2浓度的增加能抵消部分冬小麦因干旱胁迫引起的光合能力降低。     

不同土壤水分条件下麻栎盆栽实生苗的光合响应

在南京林业大学树木园内,应用Li-6400光合作用测定系统测定一年生麻栎（Quercus acutissima Carruth）盆栽实生苗在不同土壤水分条件下的光合响应参数、相同光合有效辐射强度下的净光合作用参数、高光强度下的Pn-CO2变化曲线;用光合作用光响应实测值和直角双曲线修正模型对不同土壤水分条件下麻栎的光响应曲线进行拟合,探讨双曲线修正模型对麻栎幼苗的适用性及麻栎的光合响应规律.结果表明：1）在光合有效辐射强度160μmol/（m2·s）条件下,土壤含水量为24.0％、14.5％、11.4％的处理组和土壤含水量32.0％的对照组之间的净光合速率及蒸腾速率存在显著性差异（P＜0.05）;2）直角双曲线修正模型拟合出的光响应数据除了光饱和点和实测值有较大的差异外,拟合的其他光响应数据相差不大,并随土壤含水量的变化和实测值呈现相同的趋势;3）麻栎的羧化效率、CO2补偿点都随土壤含水量的降低而降低,土壤含水量抑制了1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）的酶活性.     

冬小麦光合作用的光响应曲线的拟合

测定了田间冬小麦叶片光合作用速度及其相应的气象要素，分别用直角双曲线和非直角双曲线方程拟合了光合作用对光强的响应。指出在田间条件下，用直角双曲线拟合得到的初始量子效率（α）偏高。由于非直角双曲线中引入了反映光合曲线弯曲程度的参数（凸度），使得α值政党，在高光强下光合作用趋于光饱和，拟合结果更加符合生理意义。     

不同氮肥水平下玉米光响应曲线模型的比较

【目的】本研究采用7种模型对光响应曲线进行拟合,比较不同拟合模型的优劣,旨在优选出氮胁迫下最优的光合作用光响应模型,为研究玉米的氮素营养生理和栽培提供科学依据,为棕壤地区春玉米氮素高效管理提供理论依据。【方法】以郑单958玉米为研究对象,在棕壤长期定位肥料试验的基础上,采用LI-6400型便携式光合作用测定系统测定穗位叶在不同光强下的光合速率,从不同供氮水平研究灌浆期玉米穗位叶叶片的光合作用光响应特征,采用二次回归、 直角双曲线、 非直角双曲线以及直角双曲线修正等7种不同模型对光响应曲线进行拟合,通过拟合程度、 拟合的表观量子效率(α)、 最大净光合速率(Pnmax)、 光饱和点(LSP)、 光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rday)6个参数的对比,比较7 种模型的差异。【结果】 1)随氮肥水平的提高,产量、 氮素含量、 叶绿素含量有所提高,而施氮处理的净光合速率则表现出降低的趋势。2)本研究中的7种模型均能较好地对施高量氮肥(N180处理)的玉米叶片Pn光响应进行拟合,决定系数除直角双曲线修正模型为0.992外,其余均为0.994。但是不同模型对光抑制现象明显的N0、 N120处理的拟合效果差异较大,从决定系数比较来看,拟合效果优劣排序为直角双曲线修正模型、 二次回归模型非直角双曲线模型指数模型直角双曲线模型、 动力学模型。3)直角双曲线修正模型和二次回归模型的Pnmax、 LSP、 LCP和Rday四个光合参数均与实测值较为接近,而其他模型除个别参数较为接近外,多数参数差别较大;另外由于直角双曲线模型、 非直角双曲线模型和动力学模型的方程没有极值,不能直接得到光饱和点,使这三种模型损失了LSP这个重要的参数。4)随着施氮水平的提高,灌浆期玉米穗位叶α、 Pnmax、 LSP、 LCP和Rday 5个参数均逐渐升高。【结论】随着施氮水平的提高,灌浆期玉米穗位叶光合性能明显提升,光抑制程度减轻,α、 Pnmax、 LSP、 LCP和Rday 5个参数均升高;在不同氮肥水平下,无论是光饱和、 非光饱和或光抑制情况下,直角双曲线修正模型和二次回归模型均能较好地对玉米光响应曲线进行拟合,拟合的光合参数信息较多,拟合的光合参数与实测值相近,因此直角双曲线修正模型和二次回归模型较适宜拟合玉米光响应曲线。     

柳属植物光合-光响应曲线模型拟合

为了研究柳属植物的光合-光响应曲线模型,利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型对柳属植物的光合-光响应曲线进行拟合。结果表明,直角双曲线拟合所得的初始量子效率、暗呼吸速率、最大光合速率和光饱和点的值均高于非直角双曲线的拟合结果,但由于在有限光强下,2模型均不存在极值,因此无法直接得到最大净光合速率和饱和光强;而直角双曲线修正模型存在极值点,可以直接求得植物的饱和光强和最大净光合速率,且拟合值更加接近实测值。通过比较另外5种柳属植物净光合速率的实测值与模型估计值,得出直角双曲线修正模型估计值的相对误差之和最小,证明了直角双曲线修正模型的估计值更接近实测值。因此,直角双曲线修正模型是拟合柳属植物光合-光响应曲线的最佳模型。利用此模型可有效地对柳属植物光能利用效率进行评价,为高光效柳树的筛选提供理论参考。     

土壤水分对冬小麦气孔导度及光合速率的影响与模拟

为了更精确掌握水分在作物模型中的贡献,通过田间设置5种不同程度的水分控制试验,分别选择冬小麦抽穗期（2011年4月18日）和开花后期（5月5日）两个典型日,利用Li-6400光合作用仪测定冬小麦叶片气孔导度和光合速率的日变化及其光响应过程,并利用SPSS软件进行分析;考虑土壤湿度因子,对气孔导度模型（Jarvis模型）和光合模型（非直角双曲线模型）进行修订,利用实测资料拟合得到各项参数,并分析其模拟效果。结果表明,气孔导度、光合速率的日变化与土壤水分含量间呈正相关关系,土壤含水量越少,气孔导度、光合速率越小。加入土壤湿度因子的气孔导度和光合作用模型,两个指标均具有更好的模拟效果,实测值与模拟值之间的相关系数由修订前的0.907、0.769分别提高至0.967、0.987,实测值与模型回代值之间的相关系数也由修订前的0.572、0.316分别提高至0.768、0.874,且均方差均显著降低。因此,土壤湿度对调节冬小麦叶片气孔导度和光合作用非常重要,在气孔导度模拟和光合作用模拟中不能忽略土壤湿度的影响。     

土壤水分对冬小麦气孔导度及光合速率的影响与模拟*1

为了更精确掌握水分在作物模型中的贡献,通过田间设置5种不同程度的水分控制试验,分别选择冬小麦抽穗期（2011年4月18日）和开花后期（5月5日）两个典型日,利用Li-6400光合作用仪测定冬小麦叶片气孔导度和光合速率的日变化及其光响应过程,并利用SPSS软件进行分析;考虑土壤湿度因子,对气孔导度模型（Jarvis 模型）和光合模型（非直角双曲线模型）进行修订,利用实测资料拟合得到各项参数,并分析其模拟效果。结果表明,气孔导度、光合速率的日变化与土壤水分含量间呈正相关关系,土壤含水量越少,气孔导度、光合速率越小。加入土壤湿度因子的气孔导度和光合作用模型,两个指标均具有更好的模拟效果,实测值与模拟值之间的相关系数由修订前的0.907、0.769分别提高至0.967、0.987,实测值与模型回代值之间的相关系数也由修订前的0.572、0.316分别提高至0.768、0.874,且均方差均显著降低。因此,土壤湿度对调节冬小麦叶片气孔导度和光合作用非常重要,在气孔导度模拟和光合作用模拟中不能忽略土壤湿度的影响。     

缙云山三种典型阔叶树光合生理特性研究

为研究缙云山三种典型阔叶树光合生理特性,并找出合适的光响应拟合曲线,通过测定自然条件下三种典型树种四川山矾（Symplocos setchuanensis）、四川大头茶（Gordonia acuminata）、白毛新木姜子（Neolitsea aurata）光合生理生态特征参数,采用修正直角双曲线模型、非直角双曲线模型对光响应曲线进行拟合,结果表明:（1）四川大头茶的光饱和点为1 048μmol/（m²·s）,光补偿点为3.25μmol/（m²·s）,四川山矾光饱和点为2337μmol/（m²·s）,光补偿点为5.48μmol/（m²·s）,白毛新木姜子光饱和点为1 164μmol/（m²·s）,光补偿点为4.62μmol/（m²·s）;（2）蒸腾速率表现为白毛新木姜子>四川大头茶>四川山矾,在相同光强下,白毛新木姜子比四川山矾蒸腾速率高0.6～0.7μmolCO₂/（m²·s）。四川山矾的耐光性最强,且可能为C4植物;对于有光抑制现象树种,修正直角双曲线模型在求光饱和点、最大净光合速率方面更具优势。     

增氧微咸水对小白菜光响应特征及产量的影响

为了探讨水培条件下微咸水溶解氧浓度对小白菜光响应特征及产量的影响,测定了5种增氧水平下小白菜的光合响应过程,并采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型分别对小白菜光响应曲线进行拟合比较,筛选出最优模型并利用最优模型对小白菜的光合特征参数进行了计算。试验结果表明,经误差分析,不同增氧水平下4种模型的光响应曲线拟合结果存在差异,非直角双曲线模型对所有处理的模拟精度均最高,是分析增氧微咸水水培条件下小白菜光响应曲线的最优模型。光响应曲线参数显示,18.5 mg/L的微咸水溶解氧浓度处理下小白菜的暗呼吸速率、表观量子效率、最大净光合速率均显著高于其他微咸水增氧处理。此外,18.5 mg/L的微咸水溶解氧浓度处理下小白菜的净光合速率和地上部鲜质量也显著高于其他微咸水增氧处理。因此,利用微咸水培养小白菜较为适宜的溶解氧浓度约为18.5 mg/L,该增氧处理有利于增强小白菜的耐荫性和忍受高光强的能力,增大小白菜叶片的可利用光强范围,提高叶片的生理活性,并促进小白菜叶片光合作用的高效运行,进而实现小白菜高产。     

镉对不同品种水稻光合作用的影响

采用盆栽土培法,以对镉相对敏感的水稻品种YZX和相对耐受的品种XY-12为材料,通过对人工添加镉后（土壤中镉浓度达到5mg·kg^-1）水稻齐穂期叶片光合速率的测定,选用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和叶子飘新模型对光响应曲线进行拟合,探究镉对不同品种水稻叶片光响应特征的影响,并对不同光响应模型进行比较。结果表明,镉处理后,两个水稻品种净光合速率均表现为降低;镉对两水稻品种光响应曲线参数的影响存在差异,内禀量子效率、最大净光合速率、光饱和点均受到镉的影响,较不添加镉的对照降低,而镉处理后水稻剑叶光补偿点却大大增加;镉促进了品种YZX的暗呼吸作用,但对品种XY-12却表现为抑制作用;总体上,品种XY-12对土壤中镉的耐受性强于YZX;3种模型模拟的光响应曲线均能较好地反映两品种叶片光合作用的光响应特征,但光响应参数与实测值存在差异,直角双曲线模型和非直角双曲线模型拟合的最大净光合速率（P_max）远大于实测值,并且光补偿点（LCP）和暗呼吸速率（Rd）与实测值相比存在较大差异,而采用传统的线性回归方法得到的光饱和点（LSP）却远低于实测值,叶子飘模型拟合的各项参数与实测值最为接近,并很好地弥补了其它模型的缺点。因此,该模型在反映水稻在镉毒害下叶片光合作用的光响应特征等方面具有较大优势。     

水分胁迫下黄瓜叶片光响应过程的模拟

以黄瓜品种"博新525"(Boxin525)为试材,设置4个土壤水分处理,即正常灌溉CK(土壤相对湿度为70%~80%)、轻度胁迫T1(土壤相对湿度为60%~70%)、中度胁迫T2(土壤相对湿度为50%~60%)、重度胁迫T3(土壤相对湿度为35%~45%),利用LI-6400便携式光合仪测定不同水分处理下黄瓜叶片的光响应曲线,采用直角双曲线、非直角双曲线、指数和叶子飘等4种光响应模型对黄瓜叶片光响应过程进行模拟,运用统计方法进行模拟效果评价,以探讨水分胁迫对黄瓜叶片光响应过程的影响。结果表明:(1)水分胁迫导致黄瓜叶片净光合速率(Pn)下降,当光合有效辐射PAR(photosynthetically active radiation)为800μmol·m~(-2)·s~(-1)时,T1、T2和T3处理叶片Pn分别比CK下降17.92%、26.49%和50.00%。实测与模拟的光响应曲线对水分胁迫的响应趋势一致,随着胁迫程度增加,Pn-PAR曲线变化幅度减小。(2)水分胁迫显著影响黄瓜叶片的光响应曲线参数。4种模型模拟的叶片初始量子效率均随胁迫加重呈先升高后降低的变化趋势;叶片暗呼吸速率以T2处理最高;4种模型计算的T1、T2和T3处理叶片光饱和点平均值较CK分别下降24.28%、31.99%和38.33%,叶片最大净光合速率平均值分别降低23.88%、33.19%和55.78%。(3)CK处理的黄瓜叶片光响应曲线模拟值偏离程度及光响应曲线参数的平均相对误差均最低,水分胁迫降低了黄瓜叶片光响应曲线的模拟效果。(4)4种模型模拟效果以叶子飘模型最佳,其后依次为指数模型、非直角双曲线模型、直角双曲线模型。研究认为水分胁迫显著影响黄瓜叶片的光响应过程,降低黄瓜叶片的光合能力。     

甘蔗叶片光合CO2响应参数分析及其品种间差异

甘蔗光合作用的CO2响应是甘蔗生理生态研究的重要内容。作为C4植物的甘蔗具有较高的光合效率,是最重要的糖料作物。为比较不同模型拟合甘蔗CO2响应曲线的效果,分析不同品种甘蔗光合CO2响应特性,探究甘蔗光合CO2响应参数之间的关系,本文使用LI-6400XT光合测定系统在云南开远进行了田间观测,用直角双曲线模型（RH）、非直角双曲线模型（NRH）、叶子飘（Ye）模型拟合6个品种甘蔗光合CO2响应曲线,并分析光合CO2响应参数。结果表明：RH和NRH模型拟合的最大光合速率（Amax）偏差较大,且无法得到CO2饱和点（CSP）。NRH模型拟合的初始羧化速率（η）与实测值最为接近,但得到的呼吸速率（Rp）和CO2补偿点（CCP）均为负。综合来看叶子飘模型模拟甘蔗叶片光合CO2响应的效果最佳。Ye模型得到的光合CO2响应参数中,η与Rp/CCP呈极显著正相关（P<0.01）,Rp与η、CCP呈显著正相关（P<0.05）,Rp、η与CSP呈显著负相关（P<0.05）。有的品种在低CO2浓度时表现高光合特性,伴随高呼吸消耗,同时在高浓度CO2时光合能力较弱,易达到CO2饱和点。Ye模型得到的6个品种甘蔗的Amax平均值为32.44.5mol·m-2·s-1,η平均值为0.1280.060,CSP平均值为115277mol·m-2·s-1,CCP平均值为8.55.5mol·m-2·s-1。品种ROC22具有很低的Rp、CCP和最高的Amax,光合特性最好;除YZ99-91外其它5个品种甘蔗的CSP都较大,能适应大气中CO2浓度的升高。     

在纤毛狼尾草为主的草原上植物叶片以及生态系统的气体交换对夏季降水的响应特征

Sporadic rain events that occur during summer play an important role in the initiation of biological activity of semi-arid grasslands.To understand how ecosystem processes of a buffel grass(Cenchrus ciliaris L.)-dominated grassland respond to summer rain events,an LI 6 400 gas exchange system was used to measure the leaf gas exchange and plant canopy chambers were used to measure net ecosystem CO2exchange(NEE) and ecosystem respiration(Reco), which were made sequentially during periods before rain(dry) and after rain(wet). Gross ecosystem photosynthesis(GEP) was estimated from NEE and Reco fluxes, and light use efficiency parameters were estimated using a rectangular hyperbola model. Prior to the monsoon rain, grassland biomass was non-green and dry exhibiting positive NEE(carbon source) and low GEP values during which the soil water became increasingly scarce. An initial rain pulse(60 mm) increased the NEE from pre-monsoon levels to negative NEE(carbon gain) with markedly higher GEP and increased green biomass. The leaf photosynthesis and leaf stomatal conductance were also improved substantially. The maximum net CO2uptake(i.e.,negative NEE) was sustained in the subsequent period due to multiple rain events. As a result, the grassland acted as a net carbon sink for 20 d after first rain. With cessation of rain(drying cycle), net CO2 uptake was reduced to lower values. High sensitivity of this grassland to rain suggests that any decrease in precipitation in summer may likely affect the carbon sequestration of the semiarid ecosystem.     

镧浸种处理对玉米光合特性的影响

为了探索镧对玉米光合特性的影响,采用露天盆栽方法,以氯化镧（LaCl3）溶液浸种处理玉米种子,测定大喇叭口期玉米叶片光合日变化、光响应曲线和CO2响应曲线及PEP羧化酶（PEPCase）活性。结果表明,高（120 mg.L-1）低（60 mg.L-1）两个La3＋溶液浓度条件下,玉米叶片光合午休现象得到缓解,气孔因素是主要原因;La3＋溶液浸种处理后,表观量子效率（AQY）和光饱和点（LSP）显著提高,羧化效率（CE）降低,La3＋对PEPCase有明显的抑制作用。说明La3＋溶液浸种预处理主要是通过提高植株对光能的利用来提高玉米叶片的光合效率。     

冬小麦叶片光合作用农业气象数学模型研究

给出了水肥适宜状况下冬小麦叶片光合作用理论模式。模式包含了光，温因子以及CO2浓度对叶光合速率的影响。由于综合模式参数过多难以直接求解。作者给出了模式参数的简易求解方法。最后。利用Licor-6200光合作用测定系统对鲁麦22号冬小麦叶片光合速率进行测定。在此基础上建立起水肥适宜状况下的冬小麦叶片光合作用模型。为进一步建立更加准确的农业气候资源数值模拟提供了前提条件。