淮北棉区花铃期冠层不同高度叶片光合特性的差异

基于多层二叶模型,在自然群体条件下,将棉花冠层分为上、中、下三层,研究淮北棉花花铃期冠层上、中、下层,阴叶(无直射光照射)与阳叶(有直射光照射)的光合特性的差异。结果表明,同一高度阳叶的光量子通量密度与光合速率显著大于阴叶;不同高度叶片光量子通量密度与光合速率均表现为上层阳叶>中层阳叶>下层阳叶,上层阴叶>中层阴叶>下层阴叶;上层阳叶气孔导度大于阴叶,中、下层阴、阳叶的气孔导度无显著差异;上部叶片气孔导度>中部叶片>下部叶片;同一高度阳叶胞间二氧化碳浓度显著小于阴叶,随着冠层深度(形态学自上而下)的增加,两者差异增大;不同高度叶片胞间二氧化碳浓度随着冠层深度的增加,呈增加趋势,阳叶差异不显著,阴叶差异显著。

棉花冠层阴阳叶空间分布的日变化及其对光合作用的影响

在2007年7—8月棉花生长旺季,将冠层按高度分多层,通过简单的试验方法确定了棉冠内叶片丛聚指数(clumping index,Ω),以此区分计算出田间各层逐时阳叶(受光叶)和阴叶(被遮荫叶)叶面积指数的动态值。在8月23日用LI-6400R便携式光合测量系统分多层分别测定阴、阳叶单张叶片净光合作用的日变化,结合阴、阳叶面积权重,探讨利用Ω区分阴阳叶之后对整个冠层日总光合作用的影响。试验结果表明:(1)花铃期棉花冠层内Ω约为0.68;(2)利用Ω计算得到8月23日冠层日间(09:00—18:00)总净光合作用日平均值大约为20.3μmol·m-2·s-1,其中阳叶贡献约占总量的72%,阴叶约占总量的28%;(3)上层叶片贡献约占总量的75%,中层叶片约占总量的22%,下层叶片约占总量的3%。

成熟期芒果阴阳叶光合速率对生理生化参数响应差异研究

通过比较成熟期芒果阴阳叶生理生化参数及光合性状的差异,旨在对芒果生长过程模拟提供支持,从而为芒果产量提高提供科学的依据。采用Li6800离体测量芒果叶片光响应曲线和二氧化碳响应曲线。分光光度法测定芒果叶片叶绿素。于每天日出前分别取向阳的叶片为阳叶,取冠层底部接受太阳光较少的叶片为阴叶。采集芒果树枝条后分别标记阴阳叶。在暗室中完成光响应曲线和二氧化碳响应曲线测量后摘下叶片,测量叶片的等效水厚度(EWT)、干物质含量(LMA)等参数。之后对芒果叶片阴阳叶生理生化参数进行单因素方差分析、主成分分析。对影响芒果最大净光合速率进行通径分析。芒果阴阳叶生理生化参数单因素方差分析结果表明,芒果阴阳叶中P<0.05为LMA、叶绿素a(Chl_(a))、叶绿素b(Chl_(b))、叶绿素(Chl_(ab))。比较发现阴叶的Chl_(a)、Chl_(b)、Chl_(ab)较高,阳叶的LMA含量较高。分别对阴阳叶进行主成分分析结果表明:对阳叶的最大净光合速率(P_(nmax))的主要影响因素为LMA、最大羧化速率(V_(cmax))、最大电子传递速率(J max)、EWT。对阴叶的P_(nmax)的主要影响因素为EWT、LMA、Chl_(a)、Chl_(b)、Chl_(ab)、V_(cmax)、J max。为了进一步得出芒果阴阳叶各主要影响因素对芒果叶片P_(nmax)的影响程度和差异性。对芒果阴阳叶各主要影响因素进行通径分析结果表明:对芒果阳叶通径作用最大为EWT、LMA其总通径系数分别为0.06、0.16。而对阴叶的通径作用最大为LMA其总通径系数为0.07。芒果阴叶含有较高的叶片色素,而影响P_(nmax)主要因素且作用最大仅为LMA。芒果阳叶含叶片色素含量低于阴叶,LMA、EWT是影响P_(nmax)主要因素。LMA与芒果阴阳叶的影响作用均呈现正相关关系。

太行山南麓栓皮栎和刺槐光合作用-CO_2响应模拟

采用便携式光合仪(Li-6400XT)对太行山南麓栓皮栎、刺槐2个树种叶片光合作用-CO_2响应曲线进行测定,利用直角双曲线模型(RH)、非直角双曲线模型(NRH)以及直角双曲线的修正模型—叶子飘模型(YZP)进行曲线拟合,并对3种光合模型的拟合参数(最大净光合能力A_(max)、初始羧化速率η、光呼吸速率R_p、CO_2补偿点CCP和CO_2饱和点CSP)进行比较.结果表明:与NRH和YZP模型相比,RH模型所得的A_(max)、η、R_p和CCP较高,分别高出实测值59.8%、128.6%、133.4%和19.8%.与RH模型和YZP模型相比,NRH模型拟合得出的A_(max)较大,高于实测值11.1%,η、R_p和CCP接近于实测值.YZP模型能较好地模拟光合作用对CO_2的饱和现象,在A_(max)和CSP的拟合效果上较好.栓皮栎阴叶的A_(max)、R_p和CCP比阳叶分别低31.3%、5.2%和14.3%.刺槐阴叶的A_(max)、R_p和CCP分别高出阳叶23.5%、11.0%和5.4%.栓皮栎、刺槐阴叶的η分别比阳叶高6.9%和7.0%.刺槐叶片的R_p和CCP与温度、光强均具有显著线性关系,η与气孔导度(gs)具有显著线性关系.栓皮栎叶片的η与光强和气孔导度具有显著线性关系,CCP主要受温度和湿度影响.栓皮栎叶片的A_(max)与相对湿度和gs具有显著的正线性相关关系.

太阳辐射变化对亚热带人工常绿针叶林总初级生产力影响的模拟分析

太阳辐射是陆地生态系统碳水循环的能量来源。太阳辐射的变化对植被吸收大气CO2具有重要影响。该文通过辐射观测数据建立散射辐射比例与晴空指数的关系,结合生态过程模型(BEPS)和通量观测数据,模拟分析了太阳辐射变化对千烟洲常绿针叶林总初级生产力(GPP)的影响。研究结果表明:千烟洲森林生态系统的阴叶对年GPP总量的贡献达67%,太阳辐射变化对阴叶光合作用的影响决定了冠层GPP的变化;太阳辐射强度和分布的年际差异导致年GPP对太阳辐射变化的响应不同,2003、2004和2005年太阳辐射分别变化–5.44%、–1.83%和6.26%,可使千烟洲生态系统当年GPP总量达到最大值;在季节上,太阳辐射的增加会导致5–6月GPP上升,7–9月GPP下降,使年GPP变化程度降低;在天尺度上,晴空指数在0.43时,太阳辐射变化对GPP的影响最小。

太行山南麓栓皮栎和刺槐叶片光合光响应模拟

植物光合作用-光响应模型研究是评价植物光合响应机制和获得光合参数的主要途径。本文以太行山南麓栓皮栎(Quercus variabilis)和刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林为研究对象,采用LI-6400XT光合测定系统测定了这两种人工林叶片光合作用-光响应曲线,利用直角双曲线模型(RH)、非直角双曲线模型(NRH)以及直角双曲线的修正模型-叶子飘模型(YZP)对光合-光响应曲线进行了拟合,对比了3种模型的最大净光合速率P_(max)、初始光能利用率α、暗呼吸速率R_d等光合参数。结果表明,RH模型的P_(max)、α和R_d均较大,并且无法直接得到光饱和点I_s。NRH模型不能很好地模拟光抑制现象,在P_(max)的模拟上明显偏大,但在α的模拟中比较接近真实值。YZP模型则具有更好的适用性,能较好地模拟光抑制现象。对栓皮栎和刺槐阴、阳叶光合作用-光响应曲线研究发现,阳叶的P_(max)大于阴叶(栓皮栎、刺槐的阳叶P_(max)分别高出阴叶的24.41%和18.28%),阴叶的α高于阳叶(栓皮栎、刺槐的阴叶α值分别平均高出阳叶的22.08%、15.41%),阴叶的R_d也高于阳叶,尤其在刺槐上表现明显(刺槐阴叶R_d高出阳叶的7.13%)。栓皮栎P_(max)、R_d和I_s主要受相对湿度和气孔导度的影响,α主要受相对湿度的影响。刺槐的P_(max)和I_s与相对湿度和气孔导度均呈显著正相关关系。

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。