植物光合生产力与冠层蒸散模拟研究进展

植物的光合与蒸腾的模拟已经从经验模型发展到过程模型的时代。概括地论述叶片和冠层尺度上,植物生理生态的基本过程。分析近年来几个有代表性的模型在模拟光合作用,蒸腾作用时,对这些过程的参数化处理的方法。即在叶片水平上,以Farquhar的叶片光合作用的生化模型,Ball-Berry的气孔导度模型等为基础。冠层模型是在Ross辐射传输理论的基础上,从叶片模型扩展而来。由于尺度扩展(scalingup)而带来生理与环境的相互作用的反馈机制的变化,寻求在简化和机理的完善之间恰当的平衡。

植物耐荫性研究进展

植物为适应荫蔽的环境 ,导致在叶片形态、解剖构造、叶绿体结构与运动、光合色素含量及光量子产额、光合作用单位、电子传递等方面产生变化或特化 ,以保证在弱光量子照射条件下仍能充分利用光能 ,维持生长所需的能量平衡 ,进行正常的生命活动。

热带次生林林窗干热季光照特征初步分析

利用西双版纳干热季 ( 3～ 4月 )次生林林窗光照观测资料 ,探讨了林窗光照的时空变化特征。结果表明 :由于天气现象 (雾 )、太阳高度和林窗树木的共同影响 ,使得林窗区域光照强度在时空上均存在明显的差异 ;上午光照强度的时间变化不明显 ,光强高值区在林窗西南侧边缘 ;中午受太阳辐射的影响 ,各测点光强均迅速上升 ,尤以林窗偏东侧林缘最为突出 ,实际林窗边缘的光强远远大于扩展林窗边缘 ;平均光强最大区域由林窗西南侧向东北侧林缘移动 ,而林窗偏西侧受树木遮蔽影响 ,光强虽有增加 ,但由于实际林窗边缘的高光强维持时间较短 ,平均光强较小 ,特别是偏西侧的扩展林窗边缘 ,遮蔽影响较大 ,各时刻的光强均不大 ,形成平均光强的低值区 ;使得中午林窗区域光照强度不对称性更加显著 ,光强水平梯度增大 ;下午由于太阳西进 ,林窗区域均受到树木遮蔽影响 ,光强降低 ,水平梯度变化趋于和缓。在西双版纳干热季作为林窗主要热力作用面之一的林窗地表面 ,在不同时段其最大光强的数值和出现区域以及高光强维持时期均存在较大差异 ;使得林窗区域的光强分布存在时间差异和空间不对称性 ,如此的光强分布势必造成林窗不同区域热力作用的不同 ,进而导致林窗区域热量传输和热量储存的不同 ,产生不同的热力效应。本研究结果?

光质对烟草叶片生长发育过程中抗氧化系统的影响

以云烟87植株为材料,通过覆盖白、红、黄、蓝、紫色滤膜获得不同光质,于大田条件下研究了光质对烟草叶片生长发育过程中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）、谷胱甘肽还原酶（GR）等抗氧化酶活性,抗氧化剂谷胱甘肽（GSH）和抗坏血酸（AsA）以及丙二醛（MDA）含量的影响.结果表明,在烟草植株第11片叶生长发育的7-70 d内,其抗氧化酶活性和抗氧化物质含量呈现先升高后下降的变化趋势.与白光（对照）相比,黄光诱导烟草叶片SOD、CAT、APX和GR活性升高,以及AsA和GSH含量增加;而红光诱导APX和GR活性上升,以及GSH和AsA含量升高;但紫光却使SOD、CAT、POD、GR和GPX活性下降,GSH和AsA含量降低,而蓝光则使所有抗氧化酶活性和抗氧化物质含量降低.紫光和蓝光处理的烟草叶片中MDA含量较高,而黄光和红光处理的则较低.总体而言,在大田条件下,相对红光和黄光而言,蓝光和紫光处理下的烟草叶片更容易发生光氧化胁迫.

光强对四种亚热带树苗生长特征影响的比较

鼎湖山亚热带森林优势树种藜蒴、荷木、黄果厚壳桂和马尾松2－3年生树苗，盆栽于16％、40％和100％的自然光下生长16个月．3种阔叶树无论在全自然光还是在弱光下均能较好地存活，遮光下的马尾松则出现不同程度的死亡．全光下的马尾松、黄果厚壳桂树苗的基径和树高生长大于遮光下的树苗．4个树种的侧枝数均随光照的减弱而下降．在不考虑新老叶更新的情况下，全光下的藜蒴、黄果厚壳桂单株叶片数大于弱光下的树苗，而荷木则相反．如果以全光下单株树苗干物质量为100％，那么在相对光照为40％和16％下生长的马尾松、黄果厚壳桂、荷木和藜蒴单株树苗的干物质量分别为57．4％和32．7％、73．8％和62．1％、78．0％和78．6％、93．9％和76．2％．不同光强下的藜蒴、荷木地上部分干物质量的变化不大，地下部分则随光照的减弱而下降，马尾松、黄果厚壳桂无论地上还是地下部分干物质量均随光强的减弱而明显减少．遮光下生长的3个阔叶树种树苗的冠根比（CRR）、叶重比（LWR）、叶面积比（LAR）和比叶面积（SLA）均高于全光下的树苗．马尾松为喜光树种，对阴生环境的适应能力极为有限；黄果厚壳桂为耐阴树种，在全光下仍然比遮光条件下生长较快．

浅析植物对太阳紫外线-B辐射的适应

浅析植物对太阳紫外线－Ｂ辐射的适应＊侯扶江（甘肃草原生态研究所，兰州７３００２０）贲桂英韩发师生波魏捷（中国科学院西北高原生物研究所，西宁８１０００１）ＰｒｅｌｉｍｉｎａｒｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰｌａｎｔＡｄａｐｔａｔｉｏｎｔｏＳｏｌａｒＵｌｔｒａｖ...

林隙光照对广州市风景林林下植物分布的影响

以广州市3个地点合计3 hm2的风景林样地调查数据为基础,对林隙光照与林下植物分布的关系进行了研究.多响应置换过程(MRPP)分析揭示了林下植物与林冠开度、林下直射光、林下散射光和林下总光照4种林隙光照都密切相关(P<0.01).指示种分析(ISA)表明了林冠开度的指示种为15种,林下总光照的指示种为9种,林下直射光和林下散射光的指示种各5种.通过典范对应分析(CCA)也进一步说明了林冠开度、林下总光照、林下直射光和林下散射光均对林下植物分布有重要的影响.研究结果对今后研究林隙光照与林下植被分布有重要的理论意义.

玉米和大豆光合有效辐射吸收比例与植被指数和叶面积指数的关系

基于东北典型黑土区的玉米和大豆的实测光谱反射率、光合有效辐射及叶面积数据,选取常用的9种植被指数,并根据光谱曲线特征和植被指数结构建立了两种新的植被指数,对其估算玉米和大豆冠层FPAR效果进行了对比分析。结果表明,各植被指数与冠层光合有效辐射吸收比例(FPAR)的关系因植被类型而异。以近、短波红外波段较以可见光、近红外波段计算植被指数的估算效果好。NDVI、RVI在可见光、近红外波段计算的植被指数中估算FPAR效果较好,玉米估算模型R2分别为0.81和0.82,大豆估算模型R2均为0.81;NDSI、RSI在近、短波红外波段计算的植被指数中较好,玉米估算模型R2均为0.86,大豆估算模型R2均为0.84,优于NDVI和RVI。试验表明,利用近、短波红外波段估算FPAR是可行的;冠层含水量较土壤背景对FPAR影响更大;玉米和大豆冠层FPAR与叶面积指数(LAI)呈较好的对数关系,估算模型R2分别为0.75和0.70;但用植被指数估算FPAR效果要优于用叶面积指数。

GIS和RS支持下广东省植被吸收PAR的估算及其时空分布

在 Ｇ Ｉ Ｓ和 Ｒ Ｓ支持下，利用地面气象数据和 Ｎ Ｏ Ａ Ａ－ Ａ Ｖ Ｈ Ｒ Ｒ Ｎ Ｄ Ｖ Ｉ数据估计了广东省植被在 １９９２０４～１９９３０３间吸收的 Ｐ Ａ Ｒ，并分析了其时空分布特征以及不同类型植被对 Ｐ Ａ Ｒ 的吸收特征。结果表明：在此期间，广东省植被年 Ａ Ｐ Ａ Ｒ介于 ０～１５７５ Ｍ Ｊ／ｍ ２ａ 之间，其最大 Ｎ Ｐ Ｐ不及全球最高值的一半；并且，广东省年 Ａ Ｐ Ａ Ｒ 的时空变化显著，这主要与植被自身性质和太阳辐射的时空变化有关；即使是常绿阔叶林，其年 Ａ Ｐ Ａ Ｒ 也有显著差异，并且吸收 Ｐ Ａ Ｒ 的年变化显著，全年以 ７、１０ 月份吸收的 Ｐ Ａ Ｒ 量最高。

光强对入侵植物加拿大一枝黄花光合指标与克隆生长的影响

对入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)在不同光强下的光合作用特性和克隆生长规律进行了研究。结果表明:(1)随着光强的降低,加拿大一枝黄花叶片净光合速率(Pn)、最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)和表观量子效率(AQY)均下降,但Pn、Pmax和LSP在高光照(lx:50 000)和中光照(lx:30 000)下差异不显著;(2)虽然生长在低、弱光照条件下的加拿大一枝黄花克隆生长明显受到抑制,克隆分株数(<2)、根茎数(<4)、分枝强度(<6)、根茎平均长度(<17 cm)、根茎直径(<0.33 cm)均显著降低,但克隆生长主要指标[克隆分株数(>15)、根茎数(>7)、分枝强度(>30)、根茎平均长度(>64 cm)、根茎直径(>0.59 cm)]在高、中光照条件下差异不显著。研究结果证明,高光照生境对加拿大一枝黄花的生长最为有利,虽然在弱光下光合和克隆生长受到一定抑制,但能通过较强的可塑性适应不同强度的光照条件,这可能是其广泛成功入侵的一个原因。

光胁迫下银杏光合作用的光抑制

自然条件下晴天银杏叶片光系统Ⅱ光化学效率（ Ｆｖ／ Ｆｍ ）表现明显日变化。上午 Ｆｖ／ Ｆｍ 随光照的增强而降低，至 １４：００ 左右达最低值。其后随着光强的减弱 Ｆｖ／ Ｆｍ 缓慢恢复。一天中叶黄素循环关键组分玉米黄质（ Ｚ）含量与 Ｆｖ／ Ｆｍ 呈负相关。用二硫苏糖醇（ Ｄ Ｔ Ｔ）阻断 Ｚ的形成后，光抑制程度大大加深。结果表明与叶黄素循环有关的非辐射能量耗散的增加是产生光抑制的原因之一。强光处理前饲喂 Ｄ１ 蛋白合成抑制剂林可霉素（ Ｌ Ｍ ）， Ｆｖ／ Ｆｍ 下降幅度增加，而且在暗中与弱光下的恢复出现差异，但强光处理后再引入 Ｌ Ｍ ，则对 Ｆｖ／ Ｆｍ 两种恢复无明显影响。这表明强光可引起银杏叶片 Ｄ１ 蛋白的快速周转而植物体内这种 Ｄ１ 蛋白钝化、复活之间的动态平衡可能是避免强光损伤的保护性反应。自然条件下强光胁迫并不能导致银杏叶片 Ｄ１ 蛋白的净损失。

醉马草内生真菌对3种草坪草种子与种苗的化感效应

于2008年通过种子萌发法和盆栽法研究了醉马草(Achnatherum inebriansKeng.)内生真菌(NeotyphodiumgansuenseLi&Nan)对多年生黑麦草(Lolium perenneL.)、高羊茅(Festuca arundinaceaSchreb.)和草地早熟禾(Poa pratensisL.)3种草坪草化感作用的影响。结果表明:在种子萌发试验中,醉马草草粉对3种草坪草的生长均有一定的抑制作用,而且内生真菌显著增强了醉马草草粉对多年生黑麦草发芽率和对草地早熟禾发芽率、芽长的抑制作用(P<0.05);显著降低了醉马草对多年生黑麦草的胚根长、芽长、芽重和对高羊茅的发芽率、芽长的抑制作用(P<0.05)。在盆栽试验中,醉马草草粉对3种草坪草的生长均有一定的促进作用,而且内生真菌显著增强了醉马草对多年生黑麦草的初期出苗率,对高羊茅的初期出苗率、苗长和对草地早熟禾的出苗率的促进作用(P<0.05)。因此,内生真菌增强了醉马草对3种草坪草的化感效应。

枣麦间作系统中光能在作物群体内分布的数值模拟

应用农业气象学原理和方法 ,依据实测资料 ,分析了枣麦间作系统中枣树带遮荫宽度及阴影内的相对光照度的时空变化规律 ,以及遮荫区、非遮荫区内小麦群体的光能垂直分布特点 ;应用数理方法 ,模拟了遮荫区及非遮荫区内小麦群体光能垂直分布曲线 .结果表明 ,南北走向的枣树带每天早、晚其遮荫区域较宽 ,相对光照度较大 ;中午前后 ,遮荫区域宽度较窄 ,相对光照度较小 .尽管遮荫区与非遮荫区内小麦群体的光能垂直分布有明显的差异 。

植物遮荫效应的研究进展

植物为了适应遮荫的环境,改变自身的生理生化特性,如叶绿素含量、光合特性、蒸腾特性、气孔导度、与光合作用相关的酶、膜脂过氧化物酶、膜保护酶活性、内源激素含量、游离脯氨酸含量及花色素苷含量等,从而保证植物体自身能在遮荫的条件下充分利用光能进行正常的生命活动。现从遮荫对植物生长环境、生长发育、生理生化特性等方面的影响介绍目前的研究进展。

遮荫处理对温室四种蔬菜生长及光合作用日变化的影响

研究了温室中不同遮荫处理(温室自然光、一层遮阳网遮荫、二层遮阳网遮荫)对黄瓜、辣椒、番茄、茄子生长及光合作用日变化的影响。结果表明,两种遮荫均显著降低了四种蔬菜干物质的积累量,并且以二层遮荫处理条件下减少的最多。在温室自然光条件下,黄瓜、辣椒、番茄在9:00均出现了较为明显的光合作用下降的现象,其全天的净光合速率以一层遮荫处理的最大,温室自然光处理居中,二层遮荫处理最小,而茄子的净光合速率表现为温室自然光>一层遮荫处理>二层遮荫处理;四种蔬菜的胞间CO2浓度均为二层遮荫处理>一层遮阴处理>温室自然光。因此气孔限制可能是导致蔬菜在温室自然光条件下出现光合作用降低的主要原因,而整个植株叶肉细胞利用CO2能力降低的非气孔因素,可能是二层遮荫处理后蔬菜光合作用较低的主要原因,由此看出茄子对强光、高温的抗性较强。

不同遮光处理对川西柳叶菜部分形态、生长和生理指标的影响

以自然光照为对照,对轻度、中度和重度遮光条件下(遮光率分别为24%、48%和72%)川西柳叶菜(Epilobium fangii C.J.Chen et al.)的部分形态、生长和生理指标进行比较分析。分析结果显示:遮光处理对川西柳叶菜的MDA含量无显著影响,对叶长、花冠宽、叶干质量分配比例以及叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和类胡萝卜素(Car)含量及Chla/Chlb值有显著影响(P<0.05),对其余指标有极显著影响(P<0.01)。与对照相比,3个遮光处理组的单株根数、株高、主茎长和基径总体上显著下降,根长在轻度和中度遮光条件下略升高、在重度遮光条件下显著升高;3个遮光处理组的单株叶片数和叶长总体上显著下降,叶宽在轻度和中度遮光条件下略下降、在重度遮光条件下显著升高,叶厚在轻度遮光条件下显著升高、在中度遮光条件下略下降、在重度遮光条件下显著下降;3个遮光处理组的花柄长、花管长和花冠高显著升高,单株开花数在轻度遮光条件下略下降、在中度遮光条件下显著升高、在重度遮光条件下显著下降,花冠宽在轻度和中度遮光条件下略升高、在重度遮光条件下显著升高。与对照相比,3个遮光处理组的全株干质量和茎干质量分配比例均显著下降;根干质量分配比例和根冠比在轻度遮光条件下显著升高、在中度和重度遮光条件下略下降;地上部干质量分配比例在轻度遮光条件下显著下降、在中度和重度遮光条件下略升高;叶干质量分配比例在轻度和中度遮光条件下略下降、在重度遮光条件下略升高。在轻度和中度遮光条件下,叶片的Chla、Chlb和Car含量基本上显著高于对照,Chla/Chlb值分别略低于或显著低于对照;而在重度遮光条件下这4个指标均略高于对照。与对照相比,轻度和中度遮光条件下叶片的H2O2含量和SOD活性略升高,MDA含量和总抗氧化能力略下降;总酚含量在轻度遮光条件下略下降、在中度遮光条件下略升高;重度遮光条件下这5个指标均显著升高。随着遮光程度的增强,川西柳叶菜的单株根数、株高、主茎长、基径和叶厚逐渐下降,而叶宽、全株干质量、叶干质量分配比例、H2O2含量、SOD活性和总酚含量逐渐升高;其中,在中度遮光条件下,其单株开花数、花柄长、花管长、花冠高、花冠宽和花干质量分配比例最高。结果表明:在遮光条件下,川西柳叶菜可在形态、生长和生理上调整生长策略,完成发育过程;并且,中度遮光有利于其生殖分配,提高其观赏价值。

干旱胁迫对红松幼苗针叶超微结构的影响

在土壤逐渐失水和PEG溶液模拟的两种不同形式的干旱胁迫下 ,红松幼苗针叶细胞中叶绿体和线粒体超微结构的变化呈现出显著的差异。在土壤干旱胁迫下 ,叶绿体的片层结构发生严重的扭曲并在中央部分形成电子密度较高的黑色团块物质。PEG模拟的干旱胁迫下 ,叶绿体肿胀 ,空泡化明显 ,但在叶绿体的中央没有黑色团块物质的形成。在土壤干旱胁迫后 ,线粒体的膜结构仍然完整清晰 ,基质比胁迫前更为浓厚 ,而PEG溶液的干旱胁迫下 ,线粒体的数量增多 ,嵴明显减少 ,基质变得十分稀薄。可见两种不同方式的干旱胁迫处理下 ,细胞结构的损伤机制及损伤后产生的生理意义并不完全相同。

遮光对桃幼树形态及一些生理指标的影响

对不同遮光条件下,桃(Prunus persicaL.)不同品种(‘朝晖’、‘早露蟠桃’和‘南方早红’)1年生幼树的形态和生理反应进行了研究。结果表明,在中度遮光条件下,品种‘朝晖’和‘南方早红’的叶面积增大;在重度遮光条件下,3个供试品种的新梢直径、新梢长度、叶面积、比叶鲜重和比叶干重均减小,且不同品种的变化幅度不同。以干物质增加量为耐弱光能力的判定指标,可以看出品种‘朝晖’较耐弱光,‘南方早红’耐弱光能力差。遮光能引起3个品种可溶性糖含量的下降。叶绿素a/b值的变化可用于判定桃品种的耐弱光能力。

杂花苜蓿与无芒雀麦混播群落种间竞争及稳定性

苜蓿(M ed icag o sa tiva)与无芒雀麦(B rom us innerm is)以0.3:0.7的播种量进行混播试验,测定组分种绝对生长率(AGR)、相对生长率(RGR)、相对产量总和(RYT)以及种间竞争率(CR),探讨不同苜蓿品种+无芒雀麦混播群落种间竞争及稳定性。结果表明:草地生物量的净积累主要在生育前期,单播和混播草地中杂花苜蓿的AGR和RGR平均值高于敖汉苜蓿(M.sa tiva CV.A ohan);同种苜蓿混播与单播草地生物量快速积累期相同,但不同品种间有所差异,敖汉苜蓿早于杂花苜蓿(M.varia M artin.CV.C aoyuan);苜蓿在孕蕾至初花期、无芒雀麦在拔节至抽穗期AGR和RGR最高,混播降低了苜蓿的AGR和RGR值;在组分频率下,春秋二季种间竞争小于种内竞争(RYT>1),而夏季种间竞争大于种内竞争(RYT<1),苜蓿的竞争力大于无芒雀麦(苜蓿的CR>1);甘农1号杂花苜蓿(M.variaM artin.CV.G annong N o.1)与无芒雀麦混播群落稳定性较好;在苜蓿+无芒雀麦混播群落中,光资源竞争是种间竞争的关键,温度对种间竞争有明显影响,夏季较高的温度减弱了无芒雀麦的竞争力,增强了苜蓿的竞争力;夏季是混播草地中无芒雀麦种群衰退的关键时期。

增强紫外-B对反枝苋的形态、生理及异速生长的影响

在田间条件下,模拟西安地区21.6%的臭氧层减薄,研究增强紫外-B辐射 280～320nm,3.18kJ·m-2·d-1 对双子叶阔叶杂草反枝苋 Amaranthusretroflexus 生理、形态及异速生长的影响.结果表明: 1 与对照相比,处理组的叶绿素、类胡萝卜素含量降低,但叶片紫外吸收物质的含量增加; 2 处理组的株高、叶数及单株重有明显降低; 3 株高与单株重的线性关系有较大的偏离,表现在同等株高下处理组的生物量低于对照.这些表明在补充的紫外-B条件下,反枝苋的形态有较大的可塑性,并进一步会影响该植物在群落中的竞争能力.