光合作用对光响应的直角双曲线修正模型和非直角双曲线模型的对比研究

利用直角双曲线修正模型和非直角双曲线模型拟合了三叶鬼针草、水稻和冬小麦的光响应曲线并进行了对比研究。拟合结果表明:非直角双曲线模型可以很好地拟合植物不出现净光合速率随光强增加而降低的光响应曲线,但得到的最大净光合速率大于实测值。此外,该模型不能很好地拟合植物净光合速率随光强的增加而降低的光响应曲线,且最大净光合速率低于实测值。直角双曲线修正模型则可以拟合植物在不同生境下的光响应曲线,且拟合得到的光合参数与实测值符合,这为研究植物在不同生境下的光合特性提供了一个更有效的工具。

干旱胁迫下3种玉米光响应曲线模型的比较

研究了不同土壤水分条件下玉米的光合作用,对光响应曲线进行拟合,比较3种不同拟合方法的优劣,优选出干旱胁迫下最优的光合作用光响应模型。利用玉米穗位叶光合数据,用直角双曲线模型、非直角双曲线模型以及直角双曲线修正模型对适宜土壤水分条件及中度干旱胁迫下玉米光响应进行拟合。从拟合的相关参数看,对照(CK)的拟合结果中,直角双曲线模型整体高于非直角双曲线模型,其中表观量子效率与最大净光合速率均提高33%,光补偿点提高10%,暗呼吸速率提高40%,直角双曲线修正模型得到的最大净光合速率低于非直角双曲线模型,其余参数差别很小。在对水分胁迫(MS)的拟合中,3种曲线所得参数的差异与CK一致。直角双曲线修正模型可以直接得到饱和光强与最大净光合速率,得到的光合参数比另外2种模型更接近实测值,因此该模型可以更好的拟合适宜土壤水分和中度干旱胁迫下的玉米光响应曲线。

3种专用型甘薯光合光响应曲线及其模型拟合研究

为了揭示甘薯光合光响应特性,并为其筛选出最佳的光合响应曲线拟合模型,准确求得光合主要参数,运用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数函数模型以及直角双曲线修正模型的方法分别对3种专用型甘薯(鲜食型甘薯、淀粉型甘薯和花青素型甘薯)叶片的光合光响应曲线进行拟合。直角双曲线模型拟合的最大净光合速率(Pnmax)和暗呼吸速率(Rd)远大与实测值,光饱和点(Isat)小于实测值,非直角双曲线模型拟合的Pnmax大于实测值,Isat则远小于实测值,而指数函数模型拟合的Isat、Rd和光补偿点(Ic)均远小于实测值;只有经直角双曲线修正模型拟合所得的光合参数值最接近实测值,且能拟合甘薯光合光响应曲线的光抑制部分。通过比较3种类型甘薯光合特性可知,鲜食型甘薯和淀粉型甘薯的Pnmax和Isat均高于花青素型甘薯,但各类型甘薯的Ic和Rd无明显差异。直角双曲线修正模型所求得光合参数值最接近实测值,日后可运用该模型准确、高效地研究甘薯光合特性;鲜食型甘薯和淀粉型甘薯具有更大的光强适应范围和光合产物的积累潜力。

3种模型对毛竹快速生长期冠层叶片叶绿素荧光—快速光响应曲线(RLC_S)拟合的比较

为定量研究亚热带经济竹种毛竹(Phyllostachys edulis)在大小年快速生长期的叶绿素荧光特性及其光响应规律.以2龄竹、4龄竹和6龄竹的3个竹龄毛竹为材料,采用便携式调制式叶绿素荧光仪测定各竹龄毛竹出笋前期(4月)冠层叶片叶绿素荧光快速响应曲线(RLC_S),应用直角双曲线修正模型、双指数方程、非直角双曲线模型拟合,计算对应参数,筛选出最佳的光合响应曲线拟合模型,并进一步测定拟合整个快速生长期(4-7月)3个竹龄的快速响应曲线参数变化.结果表明:直角双曲线修正模型在最大电子(J_(max))、饱和光强(PAR_(sat))、初始斜率(α)及拟合系数(R^2)均优于传统双指数方程和非直角双曲线模型,为拟合毛竹叶绿素荧光快速响应曲线(RLC_S)最优模型;毛竹叶片光合机制大小年差异显著,大年与小年的光合高峰分别出现在6月和5月,快速生长期内的光合响应能力总体表现为Ⅱ度竹>Ⅰ度竹>Ⅲ度竹.因此,建议在竹林经营中,应集中在大小年光合高峰期间追施肥料,并且注意维持各竹龄的适当立竹结构,以促进毛竹林整体可持续发展.

美洲商陆光合光响应曲线及其模型拟合

为探讨不同光响应模型对美洲商陆光合特性的适用性,利用4种典型的光响应模型拟合了美洲商陆的光响应曲线,通过分析光合参数模拟值与实测值的拟合相似度,在4个模型中筛选最佳美洲商陆光响应模型。结果表明,直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数方程以及修正的直角双曲线模型对美洲商陆的光合光响应曲线都可以进行拟合,决定系数均为R2>0.99,但只有修正的直角双曲线模型可以计算它们的饱和光强。由各模型计算的光合参数可知,非直角双曲线模型求得的Pnmax远高于实测值,指数方程与修正的直角双曲线模型求得的Pnmax与实测值最为接近。直角双曲线、非直角双曲线模型以及指数方程求得的Isat均远低于实测值,唯有修正的直角双曲线模型求得的Isat与实测值最为相符。因此,修正的直角双曲线模型对于美洲商陆的光合光响应曲线的拟合以及各光合参数的求取最为适合。由修正的直角双曲线模型计算得到的美洲商陆的光合参数可知,美洲商陆的Pnmax为16.98μmol·m-2·s-1,Isat为1614.54μmol·m-2·s-1,Ic为14.14μmol·m-2·s-1,表明美洲商陆对光强具有较大的适应范围。

多级荷载下耦合流变的双曲线沉降预测模型

针对沉降预测中双曲线公式存在的不足,对其进行修正,提出了修正的双曲线沉降预测模型,并通过工程实例验证,证明其预测结果更接近实际,具有一定的参考和使用价值。

根式基础极限承载力预测的修正双曲线法

为了研究根式基础的承载性能和预测其极限承载力,在传统桩基础的双曲线模型基础上,文章提出适用于根式基础承载力预测的修正双曲线模型,对实际工程中根式基础的实测荷载-沉降曲线进行拟合以及极限承载力预测,并与传统的双曲线模型、完整指数模型及实测结果进行比较分析。结果表明:修正后的双曲线模型对根桩荷载-沉降曲线拟合精度更高,平均相关系数达0.9985,特别是曲线尾部(非线性阶段)与实测结果吻合更好,可用来预测根式基础的极限承载力;根键的存在大大提高了根式基础的竖向极限承载力,受到现场试桩条件的限制,现场实测承载力小于其真实极限承载力,具有较高的安全储备。

东兴金花茶和长尾毛蕊茶光合响应曲线拟合模型比较研究

为探索东兴金花茶和长尾毛蕊茶最佳的光合响应曲线拟合模型,用直角双曲线模型、非直角双曲线、直角双曲线修正模型和指数方程模型对2种植物的光合响应曲线进行拟合,以期为东兴金花茶和长尾毛蕊茶的生理生态和栽培技术研究提供技术支撑,以及为濒危植物东兴金花茶的保护研究提供理论基础。结果表明,4种拟合模型中,直角双曲线模型拟合得到的最大净光合速率、表观量子效率、光饱和点、光补偿点和决定系数与测量值差异最大,非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型的这5个值与测量值较接近,但非直角双曲线模型无法拟合出光饱和点和光补偿点。说明东兴金花茶和长尾毛蕊茶最佳的光响应曲线拟合模型为直角双曲线修正模型。

成龄枣树光合特性与光响应曲线模型

【目的】不同灌溉定额条件下,研究红枣光合特性变化规律及适用于滴灌模式下红枣的光响应曲线模型,为红枣滴灌决策提供数据支撑和理论依据。【方法】以新疆南疆阿克苏地区进行地表滴灌的6年生红枣树为研究对象,通过田间试验测定不同水分处理条件下的光合-光响应曲线。【结果】6年生红枣在20、30 m 3667 m^2灌溉水量区间内,最大净光合速率呈递减趋势。拟合模型针对新疆南疆成龄枣树叶片适用性排序为直角双曲线修正模型>非直角双曲线模型>指数模型>直角双曲线模型。通过对比分析4种不同模拟机制的模型。【结论】在轻度水分胁迫条件下有利于提高净光合速率及水分利用效率;直角双曲线修正模型对于南疆成龄枣树叶片的适用性最好。

几种模型下砂生槐叶绿素荧光-快速光响应曲线(RLC_S)拟合的比较

以西藏砂生槐(Sophora moorcroftiana)为试材,采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、单指数方程、双指数方程和双曲线修正模型对2个种源砂生槐叶绿素荧光-快速光响应曲线进行拟合,研究了5种模型对砂生槐叶绿素荧光-快速光响应曲线的适用性,以期为筛选最优模型和深入研究砂生槐的生理生态提供参考。结果表明:直角双曲线模型、非直角双曲线模型和单指数方程无法拟合砂生槐PSⅡ动力学下调时(光抑制)的曲线,不能拟合砂生槐的饱和光强(PAR_(sat)),最大电子传递效率(J_(max))比实测值高。双指数方程和双曲线修正模型可以拟合砂生槐的主要荧光参数,但双指数方程拟合的最大电子传递效率(J_(max))低于实测值,饱和光强(PAR_(sat))高于实测值;双曲线修正模型拟合出的主要荧光参数,其拟合值与实测值相关性最强(R^2=0.998、R^2=0.994)。利用均方根误差(RMSE)、平均相对误差绝对值(MAE)和赤池信息量准则(AIC)评价5种光合模型,发现双曲线修正模型(MRH)拟合的光合参数可信性最高,显著优于其它4种光合模型。在5种光合模型中用双曲线修正模型拟合砂生槐叶绿素荧光-快速光曲线是最佳模型。

5种光合模型下巨柏叶绿素荧光—快速光响应曲线拟合的比较

以巨柏为研究材料,用Li-6400-40光合仪荧光叶室,测定4种基质苗木的叶绿素荧光——快速光响应曲线。分别用5种模型进行拟合比较主要荧光参数与实测值的接近程度,筛选最佳的巨柏叶绿素荧光——快速光响应模型。结果表明,直角双曲线模型、非直角双曲线模型和单指数方程无法拟合巨柏的PSⅡ动力学下调时的曲线,无法直接求取巨柏的饱和光强,且最大电子传递效率与实测值偏差较大;双指数方程和双曲线修正模型都可以拟合巨柏的主要荧光参数,但双指数方程给出的最大电子传递效率低于实测值;饱和光强高于实测值;采用双曲线修正模型拟合4种基质的巨柏快速光曲线的最大电子传递效率和饱和光强几乎完全与实测值符合,均达到显著水平,同时从均方根误差、平均相对误差绝对值和赤池信息量准则模型评价参数来看,双曲线修正模型的3个参数均小于其它模型,拟合程度最佳。因此双曲线修正模型为拟合巨柏叶绿素荧光——快速光曲线的最佳模型。

小叶杨的光响应曲线及其模型拟合

分别采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型、二次多项式模型及直角双曲线修正模型对小叶杨的光合光响应数据进行拟合,以确定小叶杨光响应曲线拟合的最适宜模型。结果表明:通过直角双曲线模型、非直角双曲线模型及指数模型拟合得到的最大净光合速率均大于实测值,光饱和点则远小于实测值,且不能处理光抑制部分的光响应数据;二次多项式模型能够较好的处理光抑制部分的光响应数据,但拟合得到的光合参数值与实测值不相符,甚至有悖常识;直角双曲线修正模型拟合的各项光合参数值均与实测值最相符,同时亦能很好处理光抑制部分的光响应数据,是小叶杨光响应研究的最适宜模型;利用直角双曲线修正模型拟合得到的小叶杨最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(Is)、光补偿点(Ic)、暗呼吸速率(Rd)和初始量子效率(α)分别为19.93μmol·m^(-2)s^(-1),1 680.60μmol·m^(-2)s^(-1),28.97μmol·m^(-2)s^(-1)、-1.97μmol·m^(-2)s^(-1)和0.073。

桫椤对光照和CO_2的响应曲线及其模型拟合研究

以濒危植物桫椤为研究材料,使用Li-6400便携式光合测定系统测定光合-光响应曲线,应用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和修正的直角双曲线模型3种模型进行模拟研究,并探讨不同模型对桫椤光响应及CO_2响应中的适用性。结果表明:采用修正直角双曲线模型拟合的桫椤光响应参数为0.077,Pnmax、Iisat、Ic、Rd分别为8.162、917.96、16.021、-0.975μmol/m2·s,CO_2响应参数为0.035,Cisat、Pmax、Γ、RP分别为1577.624、14.170、61.666、-2.028μmol/m2·s。修正直角双曲线模型能很好地拟合桫椤的光响应及CO_2响应数据,并能较准确地直接计算出光合参数,同时能很好地处理桫椤产生光抑制部分的光响应数据,高光强下直角双曲线模型和非直角双曲线模型不能处理光抑制问题。修正直角双曲线模型下光饱和点和CO_2饱和点高于直角双曲线模型和非直角双曲线模型,最大净光合速率表现相反。光补偿点、暗呼吸速率、光呼吸速率和CO_2补偿点介于直角双曲线和非直角双曲线模型之间,修正直角双曲线模型模拟值与实测值最接近。桫椤具有一定的耐阴性,能适应一定低光照的环境条件,对CO_2的适应范围较宽。修正直角双曲线模型是拟合桫椤光合-光响应曲线的理想模型,该模型能较好地对桫椤植物光能利用效率进行模拟,为桫椤植物的有效保护提供参考。

不同水肥条件下达乌里胡枝子的光合-光响应曲线特征

为揭示黄土丘陵区达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)在不同土壤水分与养分供应条件下的光合生理特征,采用盆栽控制试验,比较研究了在3种水分水平(高水HW,80±5%田间持水量FC;中水MW,60±5%FC和低水Lw,40±5%FC)与4种养分处理(CK,N,P和NP)下达乌里胡枝子生长旺期的叶片光合-光响应曲线特征。结果表明:直角双曲线修正模型比非直角双曲线模型更准确地拟合了不同水肥条件下达乌里胡枝子的光合一光响应曲线。HW水平下,P处理显著提高达乌里胡枝子的最大净光合速率(P_(nmax),表观量子效率(AQY)与光饱和点(LSP);施磷肥有利于提高充分供水条件下达乌里胡枝子的光合能力,单施磷肥可以改善其在水分胁迫条件下叶片光合作用,以及提高达乌里胡枝子对光能的广幅利用能力。

不同派系引种杨树品种(系)光合-光响应曲线

采用直角双曲线修正模型对白杨派、黑杨派、青杨派杨树品种(系)的光合-光响应曲线进行了拟合。结果表明,84-I-101、银×新4#、银×新6#、银×新192、03-04-156、014、171、174、178-2-19、中至1#、I-262的最大光合能力强,最大净光合速率(Pnmax)均超过了35.00μmol/(m^2·s);参试杨树品种(系)表现量子效率(AQE)在0.053~0.066μmol/(m^2·s),处于中上水平;3个派系中,黑杨派品种(系)的光补偿点(LCP)低于其他2个派系;白杨派树种的暗呼吸速率(Rd)整体上大于黑杨派和青杨派;LCP越高,Rd越大;白杨派杨树品种光能转化效率及生理活性优于黑杨派、青杨派杨树品种(系),黑杨派杨树品种(系)在弱光条件下的光能利用能力强。

石漠化区6种退耕树种光响应曲线研究

以桂西南石漠化山地6种退耕林为对象,采用修正直角双曲线光响应曲线模型比较不同林分光响应曲线及最大净光合速率(Pmax)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(Lcp)、光饱和点(Lsp)等光合生理指标的差异。结果表明:任豆Zenia insignis、柚木Tectona grandis、樟树Cinnamomum camphora光响应曲线存在光抑制现象,其他树种则无该现象。修正直角双曲线模型对6种树种光响应曲线拥有良好的拟合效果,对主要生理指标的预测与实测值相近。弱光下净光合速率与叶片中叶绿素含量间存在显著相关性,但与树木胸径、树高间无显著相关性。

DPS软件在中绥12杨光响应曲线拟合中的应用

采用Li-6400光合仪测定了中绥12杨的光响应数据。分别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及指数模型对光响应曲线进行拟合,以探讨几种模型对中绥12杨的适用性并介绍在DPS数据处理系统中的操作步骤。结果表明,直角双曲线、非直角双曲线及指数模型得到的最大净光合速率大于实测值;直角双曲线和非直角双曲线模型得到的光饱和点远小于实测值;应用指数模型时(假设0.9Pn max或0.99Pn max所对应的光强为Isat)则无法求解光饱和点;直角双曲线修正模型拟合得到的各项光合参数均与实际相符,是中绥12杨光合光响应的最适宜模型。

CO_2浓度升高和不同灌溉量对东北玉米光合特性及产量的影响

CO2和水分是植物光合作用的重要底物,大气CO2浓度升高或水分变化影响植物光合作用。玉米是重要的C4植物,目前已成为我国第一大作物。我国东北地区的玉米产量占全国玉米产量的1/3左右,对确保国家的粮食安全具有重要作用。但是,关于CO2浓度升高或水分变化共同作用对东北玉米的光合速率、水分利用效率和产量影响的研究甚少。基于开顶式生长箱(OTCs),模拟研究了CO2浓度变化(390、450、550μmol/mol)和降水变化(0、+15%(以试验地锦州1981—2010年6、7、8月月平均降水量88.7,153.9 mm和139.8 mm为基准))共同作用对玉米光合特性及产量的影响。以玉米品种丹玉39为材料,利用直角双曲线修正模型对6个处理(C550W+15%、C550W0、C450W+15%、C450W0、C390W+15%和C390W0)的光响应曲线进行了拟合。结果表明:在CO2浓度升高和灌溉的共同作用下,玉米叶片净光合速率(Pn)升高,且灌溉作用大于高CO2浓度作用;而蒸腾速率(Tr)则下降,使水分利用效率(WUE)升高。CO2浓度升高使气孔导度(Gs)降低,灌溉则使之升高,但灌溉的作用小于高CO2浓度作用;胞间CO2浓度(Ci)随CO2浓度增加而升高,灌溉对其影响不明显。高CO2浓度和灌溉共同作用下光响应参数差异明显。CO2浓度升高增加了最大净光合速率(Pnmax)和光饱和点(LSP),灌溉亦然;CO2浓度升高使得光补偿点(LCP)、光补偿点量子效率(φc)和暗呼吸速率(Rd)的灌溉处理和自然降水处理的差距变小。390、450、550μmol/mol CO2浓度下的灌溉处理与自然降水处理相比,叶面积分别增加了11.56%、3.31%和0.45%,干物质积累量分别增加了14.69%、8.09%和1.01%,最终使产量分别增加了10.47%、12.07%和8.96%。可见,在高CO2浓度下,适量的灌溉对玉米的整个光合作用过程起到了促进作用,最终表现为籽粒产量的增加。为研究者评估气候变化对中国东北地区作物光合能力和产量的影响及决策者调整适应气候变化措施方面提供依据。

四种水稻品种的光合光响应曲线及其模型拟合

应用4种典型的光响应模型对4个水稻品种"02428"、"淦鑫688"、"JR8892-1"和"JR8892-2"叶片的光合光响应曲线进行了拟合。结果表明:直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数函数以及修正的直角双曲线模型对4个水稻品种的光合光响应曲线都可以进行拟合,决定系数均为R2>0.99。但只有修正的直角双曲线模型可以拟合发生光抑制部分的光响应曲线,且可直接计算其饱和光强(Isat);由各模型计算的光合参数可知,直角双曲线模型、非直角双曲线模型求得的最大净光合速率(Pnmax)远高于实测值,指数函数与修正的直角双曲线模型求得的Pnmax与实测值最为接近;直角双曲线、非直角双曲线模型以及指数函数求得的Isat均与实测值相差较大,除了"JR8892-1"采用指数函数求得的Isat大于实测值外,其余3个品种用上述3种模型拟合求得的Isat均小于实测值,唯有修正的直角双曲线模型求得的Isat与实测值最为相符;对于低光强部分的参数光补偿点(Ic)与暗呼吸速率(Rd),修正的直角双曲线模型最接近其测量值;不同水稻品种的光合特性,"JR8892-1"饱和光强与最大净光合速率明显高于高光效品种"02428";处于分蘖盛期的"JR8892-2"也表现出较高的饱和光强和最大净光合速率,而超级稻"淦鑫688"相对于其他品种,则具有较低的暗呼吸速率,光合产物消耗少。

不同模型对黄山栾树快速光曲线拟合效果的比较

用Li-6400光合仪同时测定了CO2浓度为380和600μmol·mol-1条件下黄山栾树的光响应曲线和快速光曲线,分别采用不同模型进行了拟合。结果表明:直角双曲线模型和双指数方程拟合得到的最大电子传递速率远大于实测值;直角双曲线模型、非直角双曲线模型、单指数方程不能拟合黄山栾树存在PSⅡ动力学下调的快速光曲线,只有双指数方程和直角双曲线修正模型可以拟合黄山栾树存在PSⅡ动力学下调的快速光曲线,且可以计算它的饱和光强。综合拟合结果可知,直角双曲线修正模型不仅可以很好地拟合黄山栾树的快速光曲线,而且得到的最大电子传递速率和饱和光强与实测值相符合。此外,通过拟合植物的快速光曲和光响应曲线,还可以判断在饱和光强时它的电子传递速率与碳同化是否同时达到最大值。