垃圾填埋场周边桉树光合生理特性研究

为了解垃圾填埋场环境下植物的光合适应性,利用LI-6400便携式光合测定仪,以呼马山森林公园为对照,对位于昆明市东郊垃圾填埋场和对照区的直杆桉Eucalyptus maideni进行了光响应与光合日进程的测定。结果表明:填埋场直杆桉的净光合速率随光强的增加先增加后稍有下降并趋于稳定,光抑制不明显;对照的净光合速率随光强的增加先增加后缓慢下降;在相同光照强度下,填埋场直杆桉的净光合速率、蒸腾速率始终高于呼马山对照的,说明直杆桉可通过提高自身的光合能力和蒸腾速率来适应填埋场的特定环境。胞间CO2浓度随光强的增加先下降后上升,与净光合速率大体呈相反变化;蒸腾速率随光强变化的趋势与气孔导度变化相一致。另外,填埋场直杆桉净光合速率日变化呈单峰曲线,无明显"午休"现象,其变化趋势与蒸腾速率、气孔导度的大体相同。对照的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率与填埋场的变化趋势相似,但变化幅度较少。在自然条件下,填埋场直杆桉的净光合速率和蒸腾速率仍明显高于呼马山对照的。     

两种园林植物断根和剪枝后蒸腾和光合特性的变化研究

选择移栽难易程度差异很大的两种园林树木(小叶榕Ficusmicrocarpa和拟单性木兰parakmeriaomeiensis)进行断根和不同程度的剪枝,模拟移栽,形成不同的成活水平个体,比较不同成活水平下蒸腾、光合等生理机能的差异,以期从生理生态角度了解影响成活的关键因子。结果表明,①小叶榕相对拟单性木兰移栽成活率高,主要是处理后,小叶榕气孔导度能很快降低,导致蒸腾速率降低,耗水量显著减小;而拟单性木兰处理后气孔导度和蒸腾速率都升高,主要依靠剪枝来降低植株蒸腾耗水,降低幅度不大。小叶榕日平均蒸腾速率显著高于拟单性木兰,两者日平均耗水量都随剪枝程度的增加而减少,即重度剪枝最容易成活。②拟单性木兰净光合速率与气孔导度都显著相关,而小叶榕净光合速率与气孔导度的相关性较差。小叶榕日平均光合速率显著高于拟单性木兰,种或处理间日变化趋势也都存在差异。③小叶榕处理后水分利用效率变化趋势不同于对照,但处理之间日变化趋势类似,随处理的增加日平均值降低;拟单性木兰处理以及对照间变化趋势有很大差异,但日平均值相差不大,都显著高于对照。仍需进一步研究内部机理,找到解决成活的更有效措施。     

锰和亚铁喷施对石门早硕板栗光合特性的影响

以3a生石门早硕板栗为试材,研究叶面分别喷施w=0.3%的硫酸锰和硫酸亚铁溶液对其叶光合特性的影响。结果表明,喷施硫酸锰和硫酸亚铁2种溶液均明显提高了板栗幼树叶片的叶绿素含量﹑净光合速率和水分利用率等光合指标,硫酸亚铁处理幼树叶片的气孔导度和蒸腾速率也显著高于对照。分析各光合指标的日变化发现,板栗幼树叶片的净光合速率呈抛物线状,13:00时达到高峰值;对照幼树叶片的气孔导度及蒸腾速率值呈"M"型,而2种溶液处理均呈抛物线状。上述结果表明板栗幼树叶面喷施锰和亚铁溶液有助于增强其光合能力。     

水分条件对中山杉406光合特性的影响

采用室内盆栽方式,以两年生落羽杉属杂交树种中山杉406(Taxodium‘Zhongshanshan 406’)为试验材料,设置对照、渍水和淹水3种处理,研究了水分条件对中山杉406叶片的叶绿体色素、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2摩尔分数(Ci)等光合特性的影响。结果表明,中山杉406的叶绿素a、叶绿素a+b和类胡萝卜素质量分数随土壤水分增加而逐渐降低,但处理间均无显著差异。同样,不同处理间的Tr、Gs和Ci等光合参数无明显规律。光合-光强响应曲线表现出明显的光饱和限制。不同光强下,对照与淹水处理的中山杉406叶片净光合速率高于渍水处理,但处理间没有显著差异。而光饱和在对照处理显著(P<0.05)高于渍水和淹水处理。在渍水和淹水下,中山杉406的光合特性没有发生明显变化,表明其具有良好的耐湿耐水特性,在湿地的恢复与构建方面有广阔的应用前景。     

水分条件对中山杉406光合特性的影响

采用室内盆栽方式,以两年生落羽杉属杂交树种＂中山杉406＂（Taxodium‘Zhongshanshan 406’）为试验材料,设置对照、渍水和淹水3种处理,研究了水分条件对中山杉406叶片的叶绿体色素、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间CO2摩尔分数（Ci）等光合特性的影响。结果表明,中山杉406的叶绿素a、叶绿素a＋b和类胡萝卜素质量分数随土壤水分增加而逐渐降低,但处理间均无显著差异。同样,不同处理间的Tr、Gs和Ci等光合参数无明显规律。光合-光强响应曲线表现出明显的光饱和限制。不同光强下,对照与淹水处理的中山杉406叶片净光合速率高于渍水处理,但处理间没有显著差异。而光饱和在对照处理显著（P〈0.05）高于渍水和淹水处理。在渍水和淹水下,中山杉406的光合特性没有发生明显变化,表明其具有良好的耐湿耐水特性,在湿地的恢复与构建方面有广阔的应用前景。     

干旱胁迫对巨桉幼树生长及光合特性的影响

采用盆栽和持续干旱的方法,研究了干旱胁迫(以2 d为1个处理期,随干旱处理时间延长分别记为D_2,D_4,D_6,D_8,D_(10),D_(12),D_(14),正常浇水记为D_0)对巨桉(Eucalyptus grandis)幼树生长及光合特性的影响。结果表明:(1)在干旱胁迫6 d以内,尽管巨桉幼树地径和株高增量降低,但与D_0差异不明显;随着胁迫时间的增加(8~16 d),地径和株高增量显著降低(P0.05);(2)随着胁迫时间的增加,叶绿素a含量显著降低(P0.05),叶绿素a/b比值总体呈先升高后降低的趋势,叶绿素b和类胡萝卜素含量除D_2与D_0差异不显著外,其余各干旱处理均显著小于D0(P0.05);(3)随着胁迫时间的增加,巨桉幼树叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)均呈明显降低趋势,胞间CO_2浓度(Ci)呈先降低后升高的趋势;(4)随着胁迫时间的增加,表观量子效率(YAQ)、Ru BP羧化速率(EC)、光饱和点(Lsp)与CO_2饱和点(C_(sp))均呈下降趋势,光补偿点(L_(cp))、CO_2补偿点(C_(cp))呈上升趋势,最大净光合速率(P_(n,max))呈下降趋势。综上所述,随着干旱程度的加重,巨桉幼树叶片光合色素含量减少,气孔部分关闭,光合器官在一定程度上遭到破坏,对光与CO_2的利用能力降低,光合速率下降,最终使巨桉幼树的生长受到限制。     

盐碱地施用脱硫石膏对土壤养分及油葵光合特性的影响

通过分析宁夏平罗西大滩不同改良年份盐碱地土壤养分含量,测定油葵(Helianthus annuus)光合日变化曲线、光响应曲线和油葵产量,研究了施用脱硫石膏对盐碱地土壤改良及油葵光合特性的影响.结果表明,在盐碱土壤上施用燃煤电厂脱硫石膏后,土壤电导率、pH值随土壤改良年限增加而逐年下降,土壤有机质含量、碱解氮、有效磷和速效钾则逐年上升.随着土壤改良年限增加,油葵叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度均明显下降,气孔限制值和水分利用效率也明显下降(P<0.01).同时,随着改良年限增加,油葵叶片暗呼吸速率、光饱和点和最大净光合速率增加,而光补偿点降低.施用脱硫石膏后油葵盘径、百粒重和产量随土壤改良年限增加也显著提高(P<0.05).因此,施用燃煤电厂脱硫石膏能够显著地改良盐碱地土壤、提高油葵叶片光合能力,从而促进作物生长、提高作物产量.图2表3参29     

不同温度下灰胡杨叶片气孔导度对光强响应的模型分析

气孔通过调节植物体水分散失和CO2吸收在植物适应环境变化中发挥重要作用,而气孔导度模型是评价植物叶片气孔调节的重要工具。利用LI-6400光合仪测定了灰胡杨(Populus prunisoa Schrenk)在不同温度下的气孔导度响应曲线,采用几种常用的气孔导度模型对灰胡杨气孔导度进行拟合和比较,并将气孔导度模型与光响应修正模型进行耦合(耦合模型)分析了灰胡杨气孔导度的光响应特征。结果表明:灰胡杨净光合速率随气孔导度的增大而升高,但当气孔导度增大到0.397mol·m-2·s-1以上,光合速率逐渐下降。Ball-Berry模型(BB)决定系数最大(0.937)、根均方差最小(0.013 7),较Leuning修正模型(BBL)、气孔导度机理模型(BBY)和Jarvis模型(JA)能更好地描述灰胡杨气孔导度与光合速率之间的关系及拟合气孔导度对光合有效辐射的响应曲线;直角双曲线修正模型与非直角双曲线模型均能较好地描述灰胡杨光合速率与光合有效辐射之间的关系,但直角双曲线修正模型拟合的光饱和点、最大光合速率、光补偿点和暗呼吸速率与实测值更吻合,拟合效果更好。构建BB模型+直角双曲线修正模型(BBP耦合模型)拟合气孔导度的光响应曲线,并与气孔导度机理模型+直角双曲线修正模型(BBYP耦合模型)进行比较与验证,BBP耦合模型的模拟值与观测值更接近且根均方差最小(0.009 9),其拟合效果优于BBYP耦合模型。此外,不同温度下灰胡杨最大气孔导度与最大净光合速率并不同步,最大净光合速率早于最大气孔导度。构建的BBP耦合模型较为合理,可为定量探讨荒漠植物叶片气孔调节行为,进一步估算叶片光合作用和构建适合极端干旱区的水-碳耦合循环机理模型奠定基础。     

高温和干旱对银杏光合作用、叶片中黄酮苷和萜类内酯含量的影响

为了探讨高温和干旱的相互作用对银杏(Ginkgobiloba)生长及叶内次生代谢物的影响,设干旱、高温(夜间30℃)和干旱+高温3个处理,测定了2年生银杏幼苗的生长指标、光合特性、叶片水势、气孔导度以及叶内黄酮苷和萜类内酯的含量。与对照(未经干旱或高温处理)相比,高温引起银杏叶片最大净光合速率降低,气孔导度和光补偿点增加;干旱处理后,银杏最大净光合速率、气孔导度和叶片水势均降低,但光补偿点以及叶片黄酮苷和萜类内酯含量增加,表观量子产量变化不明显。高温和干旱共同作用下,银杏光补偿点和呼吸速率增高,光饱和点显著降低,根冠干重比无统计学上显著变化,但总干重降低。上述结果说明干旱和高温降低了银杏对光的适应范围,银杏光能利用效率变低,气孔导度下降,最大净光合速率降低,呼吸作用增强,抑制了生长;干旱引起黄酮苷和萜类内酯含量增加的幅度大于高温。     

高温和干旱对银杏光合作用、叶片中黄酮苷和萜类内酯含量的影响

为了探讨高温和干旱的相互作用对银杏(Ginkgo biloba)生长及叶内次生代谢物的影响，设干旱、高温(夜间30℃)和干旱 高温3个处理，测定了2年生银杏幼苗的生长指标、光合特性、叶片水势、气孔导度以及叶内黄酮苷和萜类内酯的含量。与对照(未经干旱或高温处理)相比，高温引起银杏叶片最大净光合速率降低，气孔导度和光补偿点增加；干旱处理后，银杏最大净光合速率、气孔导度和叶片水势均降低，但光补偿点以及叶片黄酮苷和萜类内酯含量增加，表观量子产量变化不明显。高温和干旱共同作用下，银杏光补偿点和呼吸速率增高，光饱和点显著降低，根冠干重比无统计学上显著变化，但总干重降低。上述结果说明干旱和高温降低了银杏对光的适应范围，银杏光能利用效率变低，气孔导度下降，最大净光合速率降低，呼吸作用增强，抑制了生长；干旱引起黄酮苷和萜类内酯含量增加的幅度大于高温。     

铜胁迫对高丹草和紫花苜蓿生长和光合特性的影响

以高丹草（Sorghum×S.sudanes）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.）为试验材料,通过水培试验,研究了不同浓度Cu处理对两种牧草生长及光合特性的影响。试验结果显示,随着Cu处理浓度增加,两种牧草叶、茎、根生物量逐渐下降,并在100μmol.L-1 Cu2＋处理后达到显著水平。Cu胁迫导致两种牧草气孔导度、RuBP羧化酶的最大羧化效率、最大电子传递速率调控的RuBP再生的潜在速率和磷酸丙糖利用中有机磷的释放速率、以及叶绿素质量分数降低,最终导致净光合速率降低。Cu胁迫下,两种牧草二氧化碳饱和点和二氧化碳饱和点净光合速率降低,而二氧化碳补偿点却升高。另外,Cu处理还降低了两种牧草的蒸腾速率和日间呼吸速率。且在光合、蒸腾和呼吸作用参数的变化幅度上高丹草要大于紫花苜蓿。这些结果表明Cu胁迫抑制了两种牧草的生长、光合作用、蒸腾作用和呼吸作用,而且对高丹草的抑制作用要强于紫花苜蓿;Cu胁迫下光合作用的下降不仅与气孔导度的下降相关,而且与光反应和暗反应的受阻有关。这些研究结果可为筛选和培育耐Cu和富集Cu的牧草品种和用牧草修复铜污染水体及土壤提供依据。     

西双版纳胶-茶群落中茶树的光合特性及其影响因子

胶-茶群落在西双版纳地区有大面积分布,研究该群落中茶树的光合特性及其影响因子,可以为胶茶间作和茶树种植的实践提供理论依据.在自然条件下使用Li-6400便携式光合系统测定了西双版纳低(570 m)、高(870 m)两个不同海拔高度的胶-茶群落中茶树连体叶片的光合日进程,并对比研究了群落和纯林中茶树叶片的光响应.结果表明,两个群落中茶树叶片的最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点和光饱和点均显著低于茶树纯林.两个群落中茶树的净光合速率日进程曲线均为"单峰"型,高海拔茶树的光量子通量密度、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均显著高于低海拔茶树的.相关性分析表明,光量子通量密度是引起群落中茶树光合差异的主要因素.群落林下光照的增强提高了茶树的净光合积累.在高海拔地区采用以茶树为主的胶茶种植结构将促进经济效益的提高.图3表3参24     

濒危植物长序榆（Ulmus elongata）幼苗光合特性的初步研究

用Li-6400XT便携式光合作用仪对一年生和当年生濒危植物长序榆幼苗的光合日变化进行了观测,为科学保护提供理论依据和技术途径。结果发现,一年生和当年生长序榆幼苗的光合日变化均为单峰曲线,无＂午休＂现象。当年生的平均净光合累积量（5.64μmol.m-2.s-1）大于一年生的净光合累计量（5.05μmol.m-2.s-1）。胞间二氧化碳（Ci）浓度与光合日变化基本上是相反的。气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）没有明显的变化规律。光能利用率（LUE）中午12？00最低,水分利用率（WUE）13？00最高。一年生和当年生的光饱和点（LSP）分别为1 620.75μmol.m-2.s-1和1 123.07μmol.m-2.s-1,二者的光补偿点（LCP）均较低,分别为8.33μmol.m-2.s-1和8.89μmol.m-2.s-1,即长序榆幼苗是一光适应幅度较大的植物。偏相关分析表明光合有效辐射（PAR）和大气温度（Ta）是决定其净光合速率的主要环境因子。     

模拟增温对川西北高寒草甸两种典型植物生长和光合特征的影响

在野外自然条件下采用开顶式生长室(OTC)模拟增温的方法,研究了增温对川西北高寒草甸两种典型植物--单子叶草本植物发草(Deschampsia caespitosa)和双子叶草本植物遏蓝荣(Thlaspi arvense)生长和光合特征的影响.结果表明,增温有利于发草地上生物量的增加,其光响应曲线明显高于对照处理,净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(C_s)、最大净光合速率(P_(max))、暗呼吸速率(R_d)、表观量子效率(AQY)和光饱和点(LSP)显著高于对照处理,而光补偿点(LCP)却显著低于对照处理,并且最大光能转化效率(F_v/F_m)、光合量子产量(Yield)、光化学猝灭系数(q_p)和非光化学猝灭系数(q_N)与对照处理相比,都显著增加;增温后遏蓝菜的单株生物量积累显著下降,其光响应曲线也明显低于对照处理,P_n、T_r、C_s、P_(max)、R_d、AQY和LSP显著低于对照处理,F_v/F_m、Yield和q_p在增温后显著减少,而q_N却显著增加.图5表3参25     

城市土壤压实对树木叶片叶绿素及光合生理特性的影响

由于机械碾压、人为践踏等原因,城市土壤压实严重。由于压实,土壤物理性状发生改变:土壤容重增大、孔隙度降低及结构性变差等。这些改变影响土壤性质的同时影响树木的生长。以乐昌含笑Michelia chapensis、深山含笑Michelia maudiae和大叶冬青Ilexlatifola为实验材料,参照南京市土壤压实现状模拟不同程度的土壤压实环境,研究了土壤压实下乐昌含笑、深山含笑和大叶冬青3种幼树叶片叶绿素含量、光合生理特性等的变化情况。采用乙醇萃取法测定树木叶片叶绿素含量,用美国Li-COR公司生产的Li-6400光合仪测定树木叶片光合生理特性,测定参数包括净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2摩尔分数(Ci)等。并分析树木叶绿素含量在不同土壤压实环境下变化差异性,及各光合生理参数之间相关性。结果表明,随着压实强度的增强,3种树种叶绿素含量逐渐降低;与对照相比,不同压实处理下,叶片叶绿素含量均不同程度下降,且在重度压实下各树种叶片叶绿素含量降低幅度均最大,分别达到41.87%、29.36%及27.66%;方差分析表明,各土壤压实处理下叶绿素含量与对照之间存在显著性差异;在压实环境下,光合生理特性参数值净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)与对照下各参数数值相比也呈下降趋势。皮尔森相关性分析发现,各光合生理特性参数之间相关性显著。但不同压实处理下,各树木胞间CO2浓度(Ci)变化趋势不一致。     

东江中上游主要造林树种光合生理特征

在东江中上游,以6年生造林树种木荷Schima superba、红锥Castanopsis hystrix、火力楠Michelia macclurei和藜蒴Castanopsis fissa为材料,利用Li-6400光合作用测定系统,对东江中上游水源林主要造林树种木荷、红锥、火力楠和藜蒴叶片光合日变化和光响应进行了测定,探讨了4种树种在当地自然生境下的光合生理特征。结果表明：木荷和藜蒴净光合速率（Pn）日变化呈＂单峰＂曲线,火力楠和红锥净光合速率（Pn）日变化呈＂双峰＂曲线,4种树种净光合速率（Pn）最大值均出现在10：00左右,分别为8.73、6.00、6.68和7.91μmol.m-1.s-1;4种树种净光合速率（Pn）日均值表现为木荷〉火力楠〉红锥〉藜蒴,蒸腾速率（Tr）日均值表现为红锥〉木荷〉火力楠〉藜蒴,水分利用效率（WUE）日均值表现为木荷〉藜蒴〉火力楠〉红锥,木荷具有高光合、高水分利用效率的生理特性,对环境适应能力强。4种树种光响应曲线均符合非直角双曲线模型（R2〉0.98）和指数模型（R2〉0.98）,采用非直角双曲线模型拟合的4种树种最大净光合速率（P,max）、暗呼吸速率（Rd）和表观量子效率（a）基本高于指数模型相应拟合值,且接近实测值,但2种模型拟合的光饱和点低于实际观测值。在中幼龄阶段,木荷、红锥、火力楠和藜蒴表现出较高的光饱和点（LSP）、较低的光补偿点（LCP）和较低表观量子效率,具有较强的耐阴喜光特性,对光照强度表现出一定的适应性和可塑性,对弱光与强光的利用能力较高。这些研究结果为东江流域水源林造林设计、树种筛选和抚育提供理论参考。     

Impact of photosynthesis and transpiration on nitrogen removal in constructed wetlands

To determine the impact of photosynthesis and transpiration on nitrogen removal in wetlands, an artificial wetland planted with reeds was constructed to treat highly concentrated domestic wastewater. Under different meteorological and hydraulic conditions, the daily changes of photosynthesis and transpiration of reeds, as well as nitrogen removal efficiency were measured. It was found that net photosynthesis rate per unit leaf area was maintained on a high level (average 19.0 μmol CO₂/(m²·s)) from 10:00 to 14:00 in July 2004 and reached a peak of 21.1 μmol CO₂/(m²·s) when Photon Flux Density was high during the day. Meanwhile, TN and NH₄ ⁺-N removal efficiency rose to 79.6% and 89.6%, respectively—the maximum values observed in the test. Correlation coefficient analysis demonstrated a positive correlation among photon flux density, net photosynthetic rate, transpiration rate, and TN and NH₄ ⁺-N removal efficiency. In contrast, there was a negative correlation between stomatal conductance and TN and NH₄ ⁺-N removal efficiency. Results suggest that the photosynthesis and transpiration of wetland plants have a great impact on nitrogen removal efficiency of wetlands, which can be enhanced by an increase in the photosynthesis and transpiration rate. In addition, the efficiency of water usage by reeds and nitrogen removal efficiency could be affected by the water level in wetlands; a higher level boosts nitrogen removal efficiency.