陇中半干旱区玉米对光和CO_2浓度的响应模型

为挑选出最适合陇中半干旱区玉米的光响应和CO_2响应模型,以甘肃省白银市会宁县种植的玉米为试验材料,使用Li-6400型便携式光合仪测定玉米在不同光合有效辐射和CO_2浓度下的光合数据,采用应用较多的非直角双曲线模型、直角双曲线模型、指数模型、M-M模型以及叶子飘建立的光响应模型(以下简称叶子飘模型)与CO_2响应模型对光响应数据和CO_2响应数据进行拟合。结果表明,无论是光响应还是CO_2响应,叶子飘模型均能较好地拟合玉米的光响应和CO_2响应数据,可以较准确地描述玉米的光响应和CO_2响应曲线,并且对光响应过程中的最大净光合速率(P_(n,max))、光补偿点(I_c)、光饱和点(I_(sat))、暗呼吸速率(R_d)、CO_2响应过程中的光合能力(P_(n,max))、CO_2补偿点(C_(ic))、CO_2饱和点(C_(isat))、光呼吸速率(R_p)等光合参数的计算也较可靠。

两种光响应及CO_2响应模型在喀斯特树种中的应用

为了找到光及CO2响应曲线最优拟合模型,采用目前应用最广泛的非直角双曲线模型和叶子飘新模型对4种喀斯特森林树种的光响应数据及CO2响应数据进行了拟合。结果表明,光合作用对光及CO2响应的叶子飘新模型能很好地拟合4个树种的光及CO2响应数据,且可以直接计算出其主要光合参数。4个树种光合特性由强到弱为:翅荚香槐>光皮树≈黄连木>椤木石楠。

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32.4±4.5μmol·m^-2·s^-1,η平均值为0.128±0.060,CSP平均值为1152±77μmol·m.^-2·s^-1,CCP平均值为8.5±5.5μmol·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。

果林下6种牧草的光响应特性与地上生物量关系的研究

在果林下间作菊苣、紫花苜蓿(新疆大叶)、紫花苜蓿(驯鹿)、红三叶、鸭茅、无芒雀麦,对6种牧草的产量和光响应特性进行测定分析,研究不同牧草在果林的生长状况。结果表明:6种牧草产量的高低依次为菊苣>驯鹿苜蓿>新疆大叶>鸭茅>红三叶>无芒雀麦。利用叶子飘新模型,对6种牧草的光响应曲线拟合表明菊苣、紫花苜蓿(新疆大叶)、紫花苜蓿(驯鹿)的光合能力较强,最大净光合速率均大于15μmolCO2/(m2·s)。6种牧草的光补偿点的大小为鸭茅<菊苣<新疆大叶<驯鹿苜蓿<无芒雀麦<红三叶,光饱和点为驯鹿苜蓿>新疆大叶>无芒雀麦>鸭茅>红三叶>菊苣;6种牧草在光量子小于400μmol/(m2·s)时Pn均值与第1茬鲜草产量存在显著相关关系。

夏玉米光合特性及光响应曲线拟合

通过对光合-光响应曲线的研究来探索光合有效辐射与净光合速率的关系是一种非常重要的手段。合适的模型才能较好地反映植株的光合特性。分析由于生育期与叶位的不同而导致各模型拟合值与实测值差异的变化性以及不同光合有效辐射强度下各模型的适用性,可为夏玉米(Zea mays)光合模型的选择和光合-光响应曲线模型的进一步优化提供参考。该研究运用3种典型的光合模型对夏玉米大喇叭口期与乳熟期上部叶、穗位叶与下部叶做光合-光响应曲线拟合,对比各模型的拟合度以及对实测数据的反映情况,并将光合有效辐射分为3段,分析3种模型在每段的拟合残差。结果表明:最大净光合速率(P_(nmax))、饱和光强(I_(sat))、暗呼吸速率(R_d)等光合特征参数值随叶位由上而下呈降低趋势,乳熟期普遍小于大喇叭口期;不同生育期和叶位3种模型均可以拟合,直角双曲线模型、非直角双曲线模型对P_(nmax)、I_(sat)的拟合值与实测值有一定的偏差;通过残差分析表明叶子飘模型的拟合值与实测值最为相符,尤其对高光部分的拟合表现出独有的优越性。

黄河小浪底栓皮栎、刺槐叶片电子传递速率-光响应的模拟

为了比较直角双曲线模型、非直角双曲线模型与叶子飘模型的优缺点,研究阴生叶和阳生叶电子传递速率的差异,探讨环境/生物因素对电子传递速率等参数的影响,该文采用LI-6400XT荧光测定系统对黄河小浪底栓皮栎(Quercusvariabilis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)叶片电子传递速率-光响应(J-I)曲线进行了测定,利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和叶子飘模型对J-I曲线进行了拟合。结果表明,3种模型对叶片J-I曲线拟合的决定系数(R2)在0.96以上,叶子飘模型的R2最高(> 0.99)。直角双曲线模型和非直角双曲线模型无法模拟植物叶片光系统II动力学下调现象,且不能得出饱和光强(Isat);直角双曲线模型对最大电子传递速率(Jmax)的模拟明显大于实测值;叶子飘模型能很好地模拟光系统II动力学下调现象,得出的Jmax和Isat均最接近实测值。对阴生叶和阳生叶J-I曲线研究发现,栓皮栎、刺槐阴生叶的Jmax分别低于阳生叶25.0%和18.0%,阳生叶的Isat分别高于阴生叶26.0%和10.1%。栓皮栎和刺槐Jmax与气温显著正相关;刺槐Isat与气温、土壤水分含量和净光合速率具有显著的正相关关系;栓皮栎和刺槐J-I曲线初始斜率α均与净光合速率呈显著负相关关系。