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温室茄子(Solanum melongena L.)光合数学模型与光合生化模型模拟分析

生态学报 2007年第6期27卷 2265-2271页

作者：高志奎高荣孚何俊萍王梅钟传飞河北农业大学保定071001 北京林业大学北京100083

针对植物光合与内外环境因子间的关系以及光合“午睡”现象中的气孔限制与非气孔限制问题,以温室茄子‘茄杂一号’为试材,对叶室温光组合方式下测定的净光合速率Pn对胞间CO2浓度Ci响应曲线,和人工增施CO2处理下测定的Pn日变化进程,进行... 详细信息

针对植物光合与内外环境因子间的关系以及光合“午睡”现象中的气孔限制与非气孔限制问题,以温室茄子‘茄杂一号’为试材,对叶室温光组合方式下测定的净光合速率Pn对胞间CO2浓度Ci响应曲线,和人工增施CO2处理下测定的Pn日变化进程,进行了光合数学模型和Farquhar、von Caemmerer和Berry的光合生化动力学模型(简称为FvCB模型)模拟分析。采用美国思爱迪生态仪器有限公司的CI-301PS光合作用测定仪进行净光合速率(Pn)、光合有效辐射(PAR)、气温(Ta)、叶温(Tl)、环境二氧化碳浓度(Ca)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和空气相对湿度(Hr)参数测定。其结果表明,无论是Pn对Ci的响应曲线还是光合日进程中,数学模型对Pn的拟合度明显优于为FvCB模型。因此,通过数学模型可以解析出光合日进程受单一环境因子(PAR、Ta、Ca、Hr)及其复合环境因子的综合影响。然而,FvCB模型模拟结果显示出,温光组合下受Rubisco(即RuBP羧化/加氧酶)数量与活性及动力学特性限制的羧化速率Ac、受RuBP(1,5-二磷酸核酮糖)再生限制的羧化速率Aj以及受TPU(磷酸丙糖)可利用量限制的羧化速率Ap对Ci响应的主控作用呈现交替变化趋势。其交替变化转折点胞间二氧化碳浓度Cicj在强光高温组合中较高,而在弱光低温组合中较低;同时还发现,Cicj和Cijp受叶温的影响强于光照。光合日进程中的FvCB模型模拟分析揭示出,早晨和傍晚弱光下为Aj限制时段;晴天上午和中午前后的充足日照下为Ac限制时段。多云和阴天下Aj的限制时段延长。增施CO2会延长Aj的限制时段,同时相应缩短Ac的限制时段;冬季2次增施CO2的出现了Ap限制时段。

关键词：日光温室茄子 CO2施肥光合日变化光合生化模型

来源：评论

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氧对茄子光合特性的影响及其光合生化模型模拟研究

氧对茄子光合特性的影响及其光合生化模型模拟研究

引用

作者：赵弢河北农业大学

学位级别：硕士

针对目前光合生化模型的缺乏实测参数的问题,该试验以茄子（Solanum melongena L.）为试材,设计在不同O2浓度下,测定了茄子光合特性参数,包括CSP、CCP、CE、CUE、Topt等,并测定了在不同O2浓度、温度、光强和CO2阶梯式变化下,光合的瞬态... 详细信息

针对目前光合生化模型的缺乏实测参数的问题,该试验以茄子（Solanum melongena L.）为试材,设计在不同O2浓度下,测定了茄子光合特性参数,包括CSP、CCP、CE、CUE、Topt等,并测定了在不同O2浓度、温度、光强和CO2阶梯式变化下,光合的瞬态变化过程。结果表明,茄子在饱和光强(1500/μmol·m2·s-1)和光合适温（30℃）条件下,CO2饱和点在1000～1400μL·L-1之间;CO2饱和点和CO2补偿点随着O2浓度的增加而增大,羧化速率为0.1054～0.4308,随着O2浓度的增加而减小;CO2利用效率在200～400kμL·L-1范围之间,并且随着O2浓度的增加而明显降低。在不同的O2浓度与光强组合下,光合强度基本不会影响光合—温度响应曲线,低氧和高氧情况下,测得的净光合速率值均高于在大气O2浓度下的测定值,且在相同的情况下,低氧浓度下的P_n—T1响应曲线的变化最为明显。在弱光条件下,O2浓度为20、210、350μL·L-1下的光合最适温依次为25、30、20℃;在饱和光强下,光合最适温则分别为35、30、30℃。通过不同光强、温度的组合,在不同的CO2阶梯式变化的情况下,净光合速率的瞬态变化进程曲线呈现波动式变化。通过利用由近似零CO2至不同浓度的阶梯式,拟合得到不同O2浓度下的Acmax—Ca响应曲线。在近似零氧的情况下,CO2半饱和点以下,Acmax值高于在大气氧环境下,之后则明显低于在大气氧环境下。利用公式结合O2浓度变化下的测定结果,计算得到Γ*=27.407Pa CO2、Kc=473.64、Vcmax—Rd=40.92μmolL·L-1。30℃下得到零氧下Vcmax=68.973μmolL·L-1,Jmax=128.45μmolL·L-1,Vtpu=7.6526μmolL·L-1;12℃零氧下为Vcmax=18.64μmolL·L-1,Jmax=25.912μmolL·L-1,Vtpu=6.3845μmolL·L-1。将不同O2浓度下P_n对CO2浓度响应的测定结果进行FvCB模型模拟,其模拟值A与仪器的实测值P_n相关性很高,表明FvCB模型在不同的O2浓度下的拟合度较高。利用试验得到的参数代入FvCB模拟得到的结果A、与实测P_n的相关性相比较更高,说明试验所得到的参数和对于数据的计算更为有效。利用得到参数和计算得到的Ve对Ci的响应曲线,Wc与Wi的交点Ci(Cicj)随着O2浓度的增加逐渐增加,说明O2在其中同样是一个重要的限制因素。通过对比利用FvCB模型模拟得到的零氧下参数与不同O2浓度下光合生化系统对CO2的动态响应中推算得到的零氧下参数,试验所得推算值均显著高于FvCB模型模拟结果,尤其是对于Vtpu的结果两者相去甚远。此外在不同温度下参数的差异明显,说明温度是计算中一个重要的影响因素。

关键词：茄子光合特性瞬态光合光合生化模型氧气

来源：评论

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温室茄子光合特性及其生化模型模拟研究

温室茄子光合特性及其生化模型模拟研究

引用

作者：高志奎北京林业大学

学位级别：博士

本研究针对目前我国温室茄子生产力低下和温室小气候下茄子光合特性系统研究匮乏两大问题,以温室茄子‘茄杂一号’和‘黑贝一号’为试材,研究了温室茄子光合特性参数及其日进程,包括LSP、LCP、AQY、LCE、CSP、CCP、CE、CUE、Topt。结果... 详细信息

本研究针对目前我国温室茄子生产力低下和温室小气候下茄子光合特性系统研究匮乏两大问题,以温室茄子‘茄杂一号’和‘黑贝一号’为试材,研究了温室茄子光合特性参数及其日进程,包括LSP、LCP、AQY、LCE、CSP、CCP、CE、CUE、Topt。结果表明,LSP随着环境CO2浓度和气温的增加而增加;LCP随着环境CO2浓度的降低和气温的增加而增加;在饱和CO2浓度和光合适温下的AQY较高;饱和光强和光合适温下CSP较高,饱和光强与高温或低温组合下CSP降低,低温弱光下CSP更低;在饱和光强下,光合适温和低温的CCP居中,高温的CCP升高;在低光强、低温下,CCP降低;在饱和光强和光合适温下的CE较高,高温下的CE降低,低温弱光下CE最低;AQY日变化曲线呈现单谷型曲线;LCP、CCP、CE日变化曲线呈单峰型。温室茄子的光合日进程曲线类型呈现双峰型、不典型双峰型、单峰型或平峰型。其类型的转变与天气、季节、CO2喂给次数、通风管理状况等因素有关。造成光合午睡的因子中,由PAR、Ca、Ta构成的两交互复因子和三交互复因子,以及Ci·E和Gs的直接效应最大。增施CO2会增加Pn值,但是春秋两季晴天效果较大,而冬季、特别是多云天气效果较小。CO2喂给2次,会进一步提高效果。光合日进程与4个环境因子的回归模拟模型中,四元一次4互作加效应和四元积效应回归模拟方程的相关度较高。但以前者对光合日进程的拟合度更高。茄子光合系统在瞬态测定中均表现一定的非稳态性。探讨了Farquhar模型模拟茄子光合作用的有关参数,结果显示出Wc、Wj、Wp所代表的Rubisco数量与活性、用于RuBP再生的电子传递速度、磷酸丙糖利用对Ci响应的交替变化特性。Farquhar模型模拟A与光合日进程实测Pn有较好的相关性。温光组合下,Laisk模型模拟结果揭示出网络各节点间的CO2扩散阻力、各节点的CO2浓度、以及c节点的CO2通量密度。其模型参数,包括Γw、Γc、Γi-Γc、Km、Ra、Ri、Rw、Rc、ra+rs、rmd、rc,对PAR和Tl的线性依赖性均呈显著相关性。Laisk模型的拓展模拟方程对室内瞬态光合进程测试结果的模拟值J’ai与实测值Pn的趋势拟合度较好。

关键词：茄子 CO2施肥光合日变化瞬态光合光合生化模型

来源：评论

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四种常见树木叶片光合模型关键参数对臭氧浓度升高的响应

引用

植物生态学报 2022年第3期46卷 321-329页

作者：马艳泽杨熙来徐彦森冯兆忠南京信息工程大学应用气象学院南京210044

随着城市化进程的加快,臭氧(O_(3))已经成为中国夏季首要大气污染物。已有研究表明O_(3)通过气孔进入叶片显著抑制光合作用,影响陆地生态系统碳水循环过程。但是O_(3)浓度升高对植物光合和气孔导度模型关键参数影响的研究仍然缺乏。该... 详细信息

随着城市化进程的加快,臭氧(O_(3))已经成为中国夏季首要大气污染物。已有研究表明O_(3)通过气孔进入叶片显著抑制光合作用,影响陆地生态系统碳水循环过程。但是O_(3)浓度升高对植物光合和气孔导度模型关键参数影响的研究仍然缺乏。该研究利用开顶式气室,设置两个O_(3)处理(CF,过滤空气;E-O_(3),未过滤空气+60 nmol·mol^(-1) O_(3)),选用4种常见的树木(茶(Camellia sinensis)、复叶槭(Acer negundo)、栾树(Koelreuteria paniculata)和蒙古栎(Quercus mongolica)),通过测定叶片气体交换参数,探究O_(3)浓度升高对植物光合和气孔导度模型关键参数的影响。结果表明:O_(3)浓度升高显著降低了4种植物的饱和光合速率和光合生化模型参数叶肉导度,但是O_(3)对光合生化模型参数最大羧化速率和最大电子传递速率的负效应在不同树种间存在差异。此外,不同植物气孔导度对O_(3)的响应也存在差异。通过对最优化气孔导度模型进行参数化,结果表明O_(3)显著提高了蒙古栎和复叶槭的斜率参数(g_(1)),并显著增加了茶的气孔导度模型截距参数(g_(0)),但降低了复叶槭的g_(0)。在不同O_(3)处理下4种树木的内源水分利用效率与g_(1)呈显著线性负相关关系。综上所述,O_(3)浓度升高显著影响光合生化和气孔导度模型关键参数。

关键词：臭氧木本植物光合生化模型气孔导度模型

来源：评论

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岩溶与非岩溶区典型植物最适光合模型和光合特征研究

引用

热带亚热带植物学报 2021年第2期29卷 187-194页

作者：倪隆康何文黄科朝顾大形黄玉清广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点试验室广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所广西桂林541006 北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室广西地表过程与智能模拟重点实验室南宁师范大学南宁530001

为探讨不同生境典型植物光合特征对主要环境因子的响应,选择Ethier&Livingston、Ellsworth和Sharkey等3种光合生化模型拟合我国西南岩溶与非岩溶区8种典型植物的A-Ci曲线。结果表明,用Ethier&Livingston模型拟合的A-Ci曲线要优... 详细信息

为探讨不同生境典型植物光合特征对主要环境因子的响应,选择Ethier&Livingston、Ellsworth和Sharkey等3种光合生化模型拟合我国西南岩溶与非岩溶区8种典型植物的A-Ci曲线。结果表明,用Ethier&Livingston模型拟合的A-Ci曲线要优于Ellsworth模型和Sharkey模型,拟合方程的决定系数(R2)为0.98~0.99(P<0.01)。从Ethier&Livingston模型拟合的Vcmax和Jmax来看,岩溶区和非岩溶区乡土植物间的差异不显著,但都显著低于外来速生植物尾巨桉(Eucalyptus grandis×***)。岩溶区和非岩溶区乡土植物的光合特征参数(Vcmax,25和Jmax,25)均与空气温度和土壤水分含量呈显著相关(P<0.05)。除非岩溶区乡土植物的Jmax,25外,所有植物的光合特征参数与土壤水分拟合方程的R2均低于其与环境温度的,表明环境温度对典型植物Vcmax,25和Jmax,25的影响强于土壤含水量。

关键词：岩溶光合生化模型光合特征环境因子

来源：评论

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