检索结果-内蒙古大学图书馆

中国生态农业学报（中英文） 2021年第3期29卷 540-548页

作者：王文静麻冬梅蔡进军黄婷马巧利赵丽娟张莹宁夏大学西北土地退化与生态系统恢复省部共建国家重点实验室培育基地/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021 宁夏大学农学院银川750021 宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川750021 宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室银川750021

探讨盐胁迫下紫花苜蓿幼苗叶片光合生理特性,可为改善紫花苜蓿生长,修复生态环境,推动牧草产业快速发展奠定基础。本研究以‘阿迪娜’为试验材料,设0 mmol·L^(-1)(CK)、40 mmol·L^(-1)、80 mmol·L^(-1)、120 mmol·L... 详细信息

探讨盐胁迫下紫花苜蓿幼苗叶片光合生理特性,可为改善紫花苜蓿生长,修复生态环境,推动牧草产业快速发展奠定基础。本研究以‘阿迪娜’为试验材料,设0 mmol·L^(-1)(CK)、40 mmol·L^(-1)、80 mmol·L^(-1)、120 mmol·L^(-1)和160 mmol·L^(-1)共5个NaCl水平,使用Li-6400XT光合仪测定不同盐胁迫下紫花苜蓿幼苗光响应-CO2曲线,利用fvcb模型分析盐胁迫对紫花苜蓿幼苗光合特性的影响。结果表明:1)不同NaCl胁迫下叶片净光合速率(Pn)随NaCl浓度的增加而降低,与CK相比,4个NaCl胁迫下分别降低1.44%、3.85%、7.21%和7.90%,均达显著性水平(P<0.05);随光合有效辐射的增加均呈迅速上升趋势,CK的Pn增长速度显著高于其他处理。2)与CK相比,40 mmol·L^(-1)和80 mmol·L^(-1)NaCl胁迫增加了紫花苜蓿幼苗叶片的最大羧化速率(Vcmax)和最大电子传递速率(Jmax),但120 mmol·L^(-1)和160 mmol·L^(-1)NaCl胁迫显著降低了Vcmax和Jmax。3)叶肉导度(gm)和暗呼吸速率(Rd)随NaCl胁迫水平的增加呈降低趋势;与CK相比,40 mmol·L^(-1)和80 mmol·L^(-1)NaCl胁迫的gm变化不显著,但Rd显著降低。120 mmol·L^(-1)和160 mmol·L^(-1)NaCl胁迫显著降低了gm和Rd,且与CK、40 mmol·L^(-1)和80 mmol·L^(-1)NaCl胁迫间呈显著性差异。4)验证fvcb模型中子模型估算植物叶片光合的精确度,发现fvcb模型对不同胁迫处理下Pn拟合时,引入gm模型模拟精度高,平均绝对误差低。5)紫花苜蓿幼苗耐盐临界值为80~120 mmol·L^(-1),随NaCl浓度的增加,光合限制因素由叶肉因素转变为光合机构受损。该研究可为我国西北地区盐碱地制定有效的调控措施以提高植物耐盐能力提供科学参考。

关键词：紫花苜蓿盐胁迫 fvcb模型最大羧化速率最大电子传递速率

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基于fvcb模型分析盐分胁迫对棉花叶片光合作用的影响

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应用生态学报 2020年第5期31卷 1653-1659页

作者：江晓慧高阳王广帅周爽张俊鹏山东农业大学水利土木工程学院山东泰安271018 中国农业科学农田灌溉研究所河南新乡453003

为深入理解叶片光合特性对盐胁迫的响应机理,以棉花为试验材料,设置5个盐分(NaCl)浓度处理:0(CK)、50、100、150和200 mmol·L-1,利用fvcb模型分析盐胁迫对棉花幼苗叶片光合特性的影响。结果表明:与CK相比,50和100 mmol·L-1盐... 详细信息

为深入理解叶片光合特性对盐胁迫的响应机理,以棉花为试验材料,设置5个盐分(NaCl)浓度处理:0(CK)、50、100、150和200 mmol·L-1,利用fvcb模型分析盐胁迫对棉花幼苗叶片光合特性的影响。结果表明:与CK相比,50和100 mmol·L-1盐分处理增加了棉花叶片的最大羧化速率(Vc max)和最大电子传递速率(Jmax),但150和200 mmol·L-1盐分处理显著降低了Vc max和Jmax。叶片净光合速率(Pn)、叶肉导度(gm)和暗呼吸速率(Rd)随盐分浓度升高而下降;与CK相比,50和100 mmol·L-1盐分处理对gm无显著影响,但Pn和Rd显著降低。150和200 mmol·L-1盐分处理明显降低了Pn、gm和Rd,且与0、50和100 mmol·L-1盐分处理间存在显著差异;利用fvcb模型模拟了不同盐分胁迫下叶片净光合速率。与不考虑gm的模拟结果相比,考虑gm提高模拟值和实测值间的决定系数,并降低了平均绝对误差。棉花幼苗耐盐阈值为100~150 mmol·L-1,随盐分浓度的增加,光合限制因素由叶肉因素转变为光合机构受损;引入gm可以提高fvcb模型的模拟精度。

关键词：盐胁迫 fvcb模型叶肉导度最大羧化速率最大电子传递速率

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基于fvcb模型的几种草本和木本植物光合生理生化特性

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应用生态学报 2017年第5期28卷 1482-1488页

作者：唐星林周本智周燕倪霞曹永慧顾连宏中国林业科学研究院亚热带林业研究所杭州311400 国家林业局钱江源森林生态系统定位观测研究站杭州311400 新安江林场浙江建德311600 南京林业大学生物与环境学院南京210037 美国橡树岭国家实验室气候变化研究所美国田纳西州橡树岭37831

为研究不同生活型植物的光合能力及其叶片光合机构,采用直角双曲线修正模型和C3植物fvcb模型对7种木本植物和4种草本植物的CO_2响应曲线进行拟合,并对不同木本植物、不同草本植物和2种生活型植物的最大净光合速率(P_(n max))、Rubisco... 详细信息

为研究不同生活型植物的光合能力及其叶片光合机构,采用直角双曲线修正模型和C3植物fvcb模型对7种木本植物和4种草本植物的CO_2响应曲线进行拟合,并对不同木本植物、不同草本植物和2种生活型植物的最大净光合速率(P_(n max))、Rubisco酶最大羧化速率(V_(c max))、最大电子传递速率(J_(max))、光合暗呼吸速率(R_d)和叶肉阻力(r_m)等参数进行比较.结果表明:7种木本植物P_(n max)大小顺序为乌桕、苎麻>润楠、海桐>青冈、苦槠、娜塔栎;乌桕、苎麻、润楠和海桐的V_(c max)显著大于青冈和苦槠;J_(max)大小顺序为乌桕>苎麻、海桐>娜塔栎、苦槠和青冈;润楠和苦槠的r_m显著大于乌桕、海桐和苎麻.商陆的P_(n max)显著大于藿香蓟和土牛膝;4种草本植物的V_(c max)无显著差异;商陆的J_(max)显著大于藿香蓟;龙葵和土牛膝的r_m显著大于藿香蓟;商陆的R_d显著大于藿香蓟和土牛膝.木本植物的P_(n max)、V_(c max)、J_(max)和r_m光合参数均显著大于草本植物,但二者的R_d无显著差异.不同物种之间以及2种生活型植物光合能力的差异主要是由叶片内部Rubisco酶羧化能力、电子传递能力和叶肉阻力等差异引起的.

关键词： fvcb模型木本植物草本植物生理生化特性光合能力

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基于fvcb模型估算小麦的最大电子传递速率

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麦类作物学报 2019年第11期39卷 1377-1384页

作者：康华靖段世华安婷叶子飘温州市农业科学研究院浙江温州325006 浙南作物育种重点实验室浙江温州325001 井冈山大学生命科学学院江西吉安343009 井冈山大学数理学院江西吉安343009

在Farquhar、von Caemermer和Berry模型(以下简称fvcb生化模型)中有2个子模型,即非直角双曲线模型和核酮糖-1,5-双磷酸(RuBP)再生速率限制模型,用其可以估算C3植物叶片的最大电子传递速率(Jmax)。为了严格验证由这2个子模型估算植物叶片... 详细信息

在Farquhar、von Caemermer和Berry模型(以下简称fvcb生化模型)中有2个子模型,即非直角双曲线模型和核酮糖-1,5-双磷酸(RuBP)再生速率限制模型,用其可以估算C3植物叶片的最大电子传递速率(Jmax)。为了严格验证由这2个子模型估算植物叶片Jmax的精确度,本研究用LI-6400-40光合测定仪分别测定了2%和21%O2浓度下小麦(Triticum aestivum L.)叶片的光合速率和电子传递速率对光和CO2的响应曲线,并用此2个模型分别拟合了21%O2浓度下小麦光合速率对CO2的响应曲线和电子传递速率对光的响应曲线。结果表明,由非直角双曲线模型拟合小麦电子传递速率对光的响应曲线得到的Jmax为254.86μmol·m^-2·s^-1,显著高于其观测值(236.37μmol·m^-2·s^-1)(P<0.05);由RuBP再生速率限制子模型拟合小麦光合速率对CO2的响应曲线得到的Jmax为260.58μmol·m^-2·s^-1,则显著低于其观测值(298.05μmol·m^-2·s^-1)(P<0.05)。此外,当胞间CO2浓度(Ci)为738.01μmol·mol-1时,小麦处于RuBP再生速率限制阶段,此时其净光合速率及其相应的光呼吸速率分别为61.16和8.55μmol·m^-2·s^-1。在不考虑其他路径消耗光合电子的情况下,小麦在该Ci时同化这些碳至少需要光合电子流为352.24μmol·m^-2·s^-1,这与由RuBP再生速率限制子模型估算的Jmax(260.58μmol·m^-2·s^-1)之间存在显著差异(P<0.05)。这说明非直角双曲线模型和RuBP再生速率限制子模型在估算小麦叶片Jmax上存在缺陷,有待改进。

关键词：小麦非直角双曲线模型 fvcb模型碳同化 RuBP再生速率限制模型最大电子传递速率

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基于fvcb模型的植物光合生理生态特性研究

基于FvCB模型的植物光合生理生态特性研究

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作者：唐星林中国林业科学研究院

学位级别：博士

光合作用是地球上能量、氧气和有机物的主要来源之一。目前,植物光合作用与光、CO的关系是植物生理生态研究中的重要问题。由于光合作用包括光合电子传递、光合碳同化、光呼吸和叶片内CO扩散路径等复杂的物理和化学过程,这使得光合生理... 详细信息

光合作用是地球上能量、氧气和有机物的主要来源之一。目前,植物光合作用与光、CO的关系是植物生理生态研究中的重要问题。由于光合作用包括光合电子传递、光合碳同化、光呼吸和叶片内CO扩散路径等复杂的物理和化学过程,这使得光合生理生化过程相关的叶片离体实验难以开展。因此,人们常采用光合模型对不同环境条件下植物叶片的光合特性进行研究。国内相关研究常采用光合数学模型模拟不同环境条件下植物叶片CO气体交换数据以探索植物叶片光合特性与环境因子间的关系,但这难以反映叶片内部的光合生理生化反应信息。而基于Rubisco酶羧化反应、光合电子传递、TPU转运、叶片内CO扩散等光合过程建立的fvcb模型(C植物光合生化模型)常用来研究不同环境因子对叶片活体内部光合生理生化过程的影响。尽管国外已经开展了大量fvcb模型及其应用相关研究,但国内该领域的研究还相对较少。鉴于此,本研究以亚热带地区常见植物为对象,采用fvcb模型及其扩展模型对植物叶片气体交换或(和)叶绿素荧光同步数据进行模拟,分析多相脉冲(multiphase flash,MPF)和饱和脉冲(rectangular flush,RF)等光脉冲方案对植物叶片光合生理生化参数估计的影响,以评价2个方案在亚热带森林主要树种光合作用研究中的适应性;开展光响应曲线的光合生理生化模型模拟研究,以探索光响应曲线fvcb模型参数估计的准确性;研究几种草本和木本植物的光合能力差异及其光合生理生化原因,以揭示影响不同物种和不同生活型植物光合能力的叶片内部光合生理生化特性;分析叶片光合生理对光强和CO变化的响应,以阐明CO浓度和PAR增加对叶片光合能力及光合生理生化特性的影响。最后,基于fvcb模型核心算法程序构建单叶气体交换和叶绿素荧光同步数据的光合生理生化模型在线分析平台。主要研究结果如下:1.采用MPF和RF方案分别对苦槠、青冈和乌桕3个树种叶片的气体交换和叶绿素荧光同步数据进行测量,并对两种方案估计的光下最大荧光(F′)及其计算参数PSⅡ光化学效率(ΦPSII)、PSⅡ的电子传递速率(J)、最大电子传递速率(J)、叶肉导度(gm)和叶绿体内CO浓度(Cc)等光合参数进行比较,分析两种方案对3个树种叶片6个光合参数的影响。结果表明:当光合有效辐射(PAR)<200μmol·m–2·s–1时,两种方案对苦槠、青冈和乌桕叶片F′、ΦPSII和J的估计无显著影响;当PAR>200μmol·m–2·s–1时,采用MPF方案获得的苦槠、青冈和乌桕的F′分别比RF方案获得的F′大3.5%.2%、11.7%8.0%和3.2%.1%;当PAR>200μmol·m–2·s–1时,采用MPF方案获得的ΦPSII、J和J分别不同程度大于RF方案获得的参数,gm和Cc分别不同程度小于RF方案获得的参数。由此可知,当PAR较低(<200μmol·m–2·s–1)时,MPF与RF方案对植物叶片F′、ΦPSII、J的估计没有显著影响;当PAR较高(≥200μmol·m–2·s–1)时,MPF与RF方案对植物叶片F′、ΦPSII、J、J、gm和Cc的估计有显著影响;RF方案对植物叶片的F′、ΦPSII、J和J比MPF方案分别有不同程度的低估、对gm和Cc则有不同程度的高估。2.采用fvcb模型及其扩展模型对5种植物的光响应曲线(A/PAR曲线)、CO响应曲线(A/Ci曲线)、A/PAR和A/Ci结合曲线(A/PAR-A/Ci曲线)、荧光A/PAR曲线、荧光A/Ci曲线、荧光A/PAR和A/Ci结合曲线(荧光A/PAR-A/Ci曲线)等分别进行模拟分析,并对6种曲线获得的Rubisco酶最大羧化速率(V)、J和gm等主要光合参数进行比较。结果表明:随PAR的增大,植物叶片光合作用先受RuBP再生速率限制,再受Rubisco酶活性限制,未出现TPU限制。部分A/PAR曲线和荧光A/PAR曲线的数据点均属于RuBP再生限制阶段,不能获得V参数。在30条A/PAR曲线中,有12条A/PAR曲线能获得V,所有曲线均能获得J和gm。在30条荧光A/PAR曲线中,有20条能获得V,所有曲线均能获得参数J和参数gm。A/PAR曲线、荧光A/PAR曲线获得的V、J和gm参数分别与A/PAR-A/Ci曲线、荧光A/PAR-A/Ci曲线获得的参数有很好的一致性。由此可知,A/PAR曲线或荧光A/PAR曲线也可以进行fvcb模型模拟,并获得准确的参数估计。3.采用直角双曲线修正模型和fvcb模型对7种木本植物和4种草本植物的CO响应曲线进行拟合,并对不同木本植物、不同草本植物和2种生活型植物的光合能力(Pnmax)、V、J、gm和光下暗呼吸速率(Rd)等参数进行比较。结果表明:7种木本植物Pnmax大小顺序为乌桕、苎麻>润楠、海桐>青冈、苦槠、娜塔栎;乌桕、苎麻、

关键词： fvcb模型气体交换数据叶绿素荧光光合生理生化参数不同物种环境因子

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基于fvcb模型分析盐胁迫对棉花光合特性的影响

基于FvCB模型分析盐胁迫对棉花光合特性的影响

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作者：江晓慧山东农业大学

学位级别：硕士

棉花是重要的经济作物,也是盐碱地种植的先锋作物,但其生长发育与产量形成常受到水盐胁迫的抑制。因此,研究盐胁迫下棉花叶片的光合生理过程,对于揭示棉花耐盐机制、确保棉花高产稳产都具有重要意义。本文通过人工气候室盆栽试验与防雨... 详细信息

棉花是重要的经济作物,也是盐碱地种植的先锋作物,但其生长发育与产量形成常受到水盐胁迫的抑制。因此,研究盐胁迫下棉花叶片的光合生理过程,对于揭示棉花耐盐机制、确保棉花高产稳产都具有重要意义。本文通过人工气候室盆栽试验与防雨棚下桶栽试验,设置5个盐分梯度,基于fvcb模型系统地研究了盐分胁迫对棉花叶片光合特征的影响,分析了棉花叶片Na/K离子与叶片氮含量对盐分梯度的响应规律,探讨了盐分胁迫对棉花叶片羧化速率、电子传递速率和叶肉导度等光合参数及叶绿素荧光参数的影响,建立了棉花叶片光合参数—氮含量—Na/K离子含量间的量化关系。主要研究结论如下:(1)盐胁迫下棉花叶片通过增强耗散过剩的光能来保护光系统II(PSII)活性以维持正常生长。人工气候室中棉花叶片的非光化学猝灭参数(qN、NPQ)均随盐分浓度的增加而逐渐升高,150和200 mmol·L盐分处理显著提高了NPQ值。盐分胁迫降低了棉花叶片的光化学淬灭参数(qP),100-200mmol·L处理对qP的影响达到显著水平。盐分胁迫显著降低棉花叶片光系统II的最大光合效率(F/F),150和200mmol·L盐分处理分别显著降低和增加了棉花叶片的实际光合效率(Y(II))和过剩光能参数((1-qP)/NPQ)。然而,防雨棚下桶栽棉花叶片叶绿素荧光参数对盐分胁迫的响应并不明显,这可能是由于土壤特性和小气候环境缓解了盐分对棉花的抑制作用。(2)盐分胁迫抑制棉花叶片的光合速率,但不同环境下盐胁迫对棉花叶片光合的限制因素存在差异。人工气候室棉花试验表明,棉花最大耐盐阈值介于10050mmol·L间。盐分浓度较低时,棉花叶片的光合特性受气孔限制,随着盐分浓度的增加逐渐变为受气孔限制和叶肉因素限制,最后转变为受气孔限制、叶肉因素限制和羧化限制的共同影响。防雨棚试验显示,沙培棉花叶片的净光合速率和气孔导度随盐分浓度的增加而降低,8 g·L的盐分浓度下叶片光合受气孔限制;壤土棉花叶片光合参数对盐分胁迫的响应并不明显,说明盐分胁迫对棉花的抑制效应受土壤质地的影响。(3)棉花叶片的氮含量和K和Na含量受盐胁迫的影响显著,且与叶片光合参数存在相关关系。气候室和防雨棚沙培棉花叶片氮含量随盐浓度的增加呈逐渐降低趋势,而防雨棚壤土棉花叶片氮含量则呈单峰变化趋势。与CK相比,盐分处理显著降低了气候室棉花叶片K含量,增加了叶片Na含量。桶栽壤土棉花叶片K和Na含量随盐分浓度的增加呈先升后降的变化趋势,Na和K含量分别在4 g·L和6 g·L发生变化;沙培棉花叶片K含量在盐分胁迫下无明显变化,而Na含量则在盐分胁迫下显著上升。盐胁迫条件下,不同环境条件下棉花的叶片氮含量、离子含量与光合参数(最大电子传递速率、最大羧化速率和叶肉导度)均呈二次曲线相关关系。多元回归分析表明,防雨棚沙培和气候室棉花叶片净光合速率与氮含量及K/Na之间呈线性相关关系,但K/Na因子的拟合参数不显著。防雨棚壤土棉花叶片净光合速率与叶片氮含量及K/Na间呈也存在线性相关关系,但拟合参数均不显著。

关键词：盐胁迫棉花光合特性 fvcb模型叶片离子含量荧光参数

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fvcb生物化学光合模型及A-C_i曲线测定

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植物生态学报 2017年第6期41卷 693-706页

作者：梁星云刘世荣中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091

由Farquhar、von Caemmerer和Berry提出的生物化学光合模型(以下简称fvcb模型)是一个基于光合碳反应过程的CO_2响应模型。此模型认为C3植物叶片光合速率(A)由3个生物化学过程速率中的最低者——核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco... 详细信息

由Farquhar、von Caemmerer和Berry提出的生物化学光合模型(以下简称fvcb模型)是一个基于光合碳反应过程的CO_2响应模型。此模型认为C3植物叶片光合速率(A)由3个生物化学过程速率中的最低者——核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)所能支持的羧化速率、电子传递所能支持的核酮糖-1,5-双磷酸(Ru BP)再生速率和磷酸丙糖(TP)利用速率决定。利用改进的fvcb模型对光合速率-胞间CO_2浓度(A-C_i)曲线进行拟合,能有效地估计最大羧化速率、最大电子传递速率、TP利用速率、明呼吸速率、叶肉细胞导度等生化参数,促进我们对植物光合生理及其响应环境变化的理解和预测。该文首先详细地描述了fvcb模型,并分析了此模型分段性和过参数化的特点。然后介绍利用fvcb模型对A-C_i曲线进行拟合,从而估计叶片光合生化参数的研究进展。光合生化参数估计经历了主观分段、分段拟合到客观分段、整体拟合几个阶段,目标函数的最小化方法也从传统的最小二乘法为主转向基于现代计算机技术的迭代算法(如遗传算法、模拟退火算法)。然而,如要进一步提高参数估计的可靠性和精确性,还需加强Rubisco动力学属性和温度依赖性方面的研究。最后,为了获取能更有效地进行参数估计的光合数据,根据目前对fvcb模型拟合的认知,整合并改进了A-C_i曲线的测定方法。

关键词： fvcb模型生化参数估计叶肉导度 Rubisco 温度依赖性 A-Ci曲线

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南移后不同种源栓皮栎幼苗光合生理性状的比较

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林业科学研究 2019年第5期32卷 51-57页

作者：黄跃宁倪妍妍刘建锋林永标张玉婷姚宁江泽平中国林业科学研究院林业研究所国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091 中国科学院华南植物园中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广东广州510650

[目的]探讨水热条件变化后不同种源栓皮栎幼苗光合生理性状的差异,为栓皮栎优良种源的引种栽培提供理论参考。[方法]收集5个地理种源(北京平谷PG、河南内乡NX、湖北秭归ZG、江西永修YX和湖南城步CB)的栓皮栎种子,选择在其自然分布南缘... 详细信息

[目的]探讨水热条件变化后不同种源栓皮栎幼苗光合生理性状的差异,为栓皮栎优良种源的引种栽培提供理论参考。[方法]收集5个地理种源(北京平谷PG、河南内乡NX、湖北秭归ZG、江西永修YX和湖南城步CB)的栓皮栎种子,选择在其自然分布南缘以南的生境(广东鹤山,HS)下进行培育,测定不同种源栓皮栎的光合生理指标。[结果]表明:低纬度CB种源栓皮栎的潜在最大净光合速率(Pmax)显著高于中高纬的ZG和PG种源(P<0.05);YX种源的表观量子效率(AQY)最高,而ZG种源的最低;NX和CB种源的叶绿素相对含量(SPAD)显著高于YX种源。PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)在各种源间均差异不显著,表明各种源栓皮栎均能较好地适应水热丰沛的新生境。同时,各种源栓皮栎在暗呼吸速率(Rd)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、Rubisco酶最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、光呼吸速率(Rp)、生长参数以及叶绿素荧光参数如电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)等均差异不显著。[结论]各种源栓皮栎光合生理性状的异同与其自身遗传因素和较强的生态适应性有关。

关键词：栓皮栎幼苗地理种源光合荧光特性 fvcb模型

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施氮和短时光辐射变化条件下毛竹幼苗光合限速因子分析

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广西植物 2022年第3期42卷 406-412页

作者：黄润霞孟金柳周本智程信金羊美娟汤丽萍王利仙羊荣富中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江钱江源森林生态系统国家定位观测研究站杭州311400 浙江省建德市新安江林场浙江建德311600

为了解析施氮和短时光辐射变化下毛竹幼苗的光合限速因子,该文对毛竹幼苗进行施氮处理,并在不同光照辐射条件下(高光:1200μmol·m^(-2)·s^(-1),低光:200μmol·m^(-2)·s^(-1))测定其光响应曲线和CO_(2)响应曲线,并... 详细信息

为了解析施氮和短时光辐射变化下毛竹幼苗的光合限速因子,该文对毛竹幼苗进行施氮处理,并在不同光照辐射条件下(高光:1200μmol·m^(-2)·s^(-1),低光:200μmol·m^(-2)·s^(-1))测定其光响应曲线和CO_(2)响应曲线,并利用改进的fvcb模型研究了毛竹幼苗的光合特性。结果表明:(1)经过施氮处理的毛竹幼苗生物量显著高于对照,且光饱和最大净光合速率(P_(Lmax))、表观羧化速率(CE)、最大羧化速率(V_(cmax))和最大电子传递速率(J_(max))均显著高于对照。(2)短时的高光照条件下,毛竹幼苗的CO_(2)饱和最大净光合速率(P_(Cmax))、CE、叶肉细胞导度(g_(m))、磷酸丙糖利用率(T_(p))、CO_(2)饱和点(CSP)均显著大于低光照水平的植株。(3)施氮处理并未改变毛竹幼苗的g_(m)大小,而短时光辐射的降低则使得植株的g_(m)减少了60.31%。因此,氮素处理可以通过较高的V_(cmax)和J_(max)使得毛竹幼苗在光合作用过程中催化1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/氧化酶(Rubisco)蛋白酶的数量和活性较高,促进了光合磷酸化和NADPH的合成,提高了1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的再生速率,促使毛竹幼苗能够充分进行光合碳同化,促进毛竹的高生长以及生物量积累。可以推断对未添加氮素的植株来说,Rubisco的含量、活性和RuBP的再生能力是其光合限速因子。综上所述,光照异质性影响了毛竹叶片内部的光合生理生化变化,光照强度的降低能够有效地调控g_(m)和T_(p)的变化,毛竹幼苗的光合作用主要受到g_(m)和T_(p)的限制。该研究表明,施氮和短时光辐射的改变影响了毛竹幼苗的光合作用和碳获取,同时对毛竹幼苗的生长和更新造成了影响。

关键词：毛竹氮处理光辐射变化光合限速因子 fvcb模型

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干旱胁迫下多尺度基于叶绿素荧光的最大羧化速率反演

干旱胁迫下多尺度基于叶绿素荧光的最大羧化速率反演

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作者：贾倩兰西北农林科技大学

学位级别：博士

最大羧化速率（Vcmax）是表征植被光合能力的重要参数，研究Vcmax对模拟植被光合作用和未来植被生产力具有重要意义。日光诱导叶绿素荧光（SIF）与植被光合作用直接相关，是被用作探测植被生理变化和环境胁迫影响的强大、无损和可靠的... 详细信息

最大羧化速率（Vcmax）是表征植被光合能力的重要参数，研究Vcmax对模拟植被光合作用和未来植被生产力具有重要意义。日光诱导叶绿素荧光（SIF）与植被光合作用直接相关，是被用作探测植被生理变化和环境胁迫影响的强大、无损和可靠的工具。因此，本研究基于SIF与光合作用的内在联系机制，在叶片尺度的动态环境下以及干旱胁迫条件下构建了一个由环境因子（空气温度Tair、光合有效辐射PAR和饱和水汽压差VPD等）和植物生理特征共同驱动的Vcmax估算模型，使用植被近红外反射率指数（NIRv）和光合有效辐射比例（fPAR）得到的荧光光子从叶片表面到冠层的逃逸概率（fesc_L-C）解决了从叶片到冠层的尺度转换问题。通过叶片控制实验进行叶片尺度验证，通过地面通量观测数据和SIF观测数据对基于SIF估算的Vcmax进行冠层尺度验证，通过遥感TROPOMI-SIF数据将Vcmax估算的植被荧光模型应用于美国2019年日尺度的Vcmax估算并利用其它Vcmax数据集进行区域尺度验证，探讨其时空变化特征以及评估在干旱胁迫下的模拟性能。本论文的主要研究结果和结论如下：　　（1）叶片尺度构建估算Vcmax的植被荧光模型及验证　　本研究将表征植物生理信息的SIF观测值通过改进的光反应机理（reformulatedMechanisticLightResponse，rMLR）模型，使用来自光系统II（PSII）的真实总叶绿素荧光（SIFPSII）来计算总光合速率，再与羧化限制状态下的光合作用机理模型（Farquhar，vonCaemmererandBerry，fvcb）相耦合，构建了基于SIF与环境因子的机理性Vcmax估算的植被荧光模型。在叶片尺度，通过全球十四种主要植物功能类型（PFTs）的42个物种的气体交换、被动和主动的叶绿素荧光、反射率和透射率数据，结果表明基于fvcb模型模拟的Vcmax，和ChlF估算的Vcmax两者之间存在显著线性关系（R2=0.6，RMSE=14.93μmolm-2s-1），并且单独的SIFPSII不能准确地反映Vcmax在不同植被类型之间的变化（R2=0.11，RMSE=23.41μmolm-2s-1），但是引入PSII反应中心开放程度（qL）参数后，能够强烈地预测Vcmax（R2=0.6，RMSE=15.71μmolm-2s-1），因为qL能够反映光系统II（PSII）中电子受体的氧化还原状态，包含了暗反应过程光合信息。　　（2）叶片尺度干旱胁迫下估算Vcmax以及净光合速率和气孔导度　　本研究应用一个土壤含水量响应函数（βi）来反映干旱胁迫下气孔限制和非气孔限制的影响，通过长达28天的渐进性干旱实验，揭示干旱胁迫下，土壤含水量（θSWC）从19.1%降低至7.3%过程中，叶绿素荧光与光合解耦机制并估算Vcmax以及净光合速率（Anet）和气孔导度（GS）。干旱胁迫下，仅叶绿素荧光预测干旱引起光合参数下降的能力有限，并且ChlF与光合作用之间会出现解耦现象，这主要是由于它们的关键调控因素的差异引起，ChlF主要受吸收的光合有效辐射（APAR）的影响，而光合作用主要受气孔导度控制。并且在干旱胁迫下，光合作用和荧光的能量分配发生变化，随着干旱的加剧，能量分配转变为：减少光合和增加荧光发射，将植物从非光化学淬灭（NPQ）阶段推入光化学淬灭（PQ）阶段，增强光合和荧光之间整体关系的非线性性。但是使用SIF作为一个重要的输入变量的rMLR模型，表现出令人满意的性能，可以有效的估计Vcmax以及Anet和GS（R2gt;0.79）。　　（3）冠层尺度基于叶绿素荧光的Vcmax反演　　本研究基于构建的Vcmax植被荧光模型，在冠层尺度使用荧光光子从叶片表面到冠层的逃逸概率（fesc_L-C）得到来自PSII发射的叶绿素荧光通量密度（SIFTOT_FULL_PSII）解决了从叶片到冠层估算Vcmax的尺度转换问题。结合美国农业站点以及杨凌农业试验站荧光观测系统和EC通量系统的观测数据，在非干旱胁迫和干旱胁迫下与通量数据使用单点法基于fvcb模型得到的Vcmax进行比较，在非干旱胁迫下，两者具有较好的一致性，美国非干旱胁迫下平均R2gt;0.4，杨凌非干旱胁迫下平均R2gt;0.66。在干旱胁迫下，基于TOCSIF定量化估算Vcmax具有较好的性能，是因为在冠层尺度，结构（即叶面积或叶倾角的变化）和生理这两个部分都可以调节TOCSIF。并利用TROPOMISIF数据，根据美国六种不同植被类型共27个站点：耕地（CRO，八个站点）、落叶阔叶林（DBF，五个站点）、常绿针叶林（ENF，四个站点）、草地（GRA，六个站点）、混合林地（MF，两个站点）、和灌木稀树草原（WSA，一个站点）估算2019年Vcmax的季节变化，并且与通量数据基于单点法得

关键词：最大羧化速率叶绿素荧光干旱胁迫光合作用 fvcb模型

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