C3和C4植物光能利用效率和水分利用效率的比较研究

Processing math: 100%

引用本文

叶子飘, 杨小龙, 康华靖. C3和C4植物光能利用效率和水分利用效率的比较研究[J].浙江农业学报, 2016,28(11): 1867-1873
YE Zi-piao, YANG Xiao-long, KANG Hua-jing. Comparison of light-use and water-use efficiency for C3 and C4 species[J]. ACTA AGRICULTURAE ZHEJIANGENSIS, 2016,28(11): 1867-1873 复制到剪切板

DOI:10.3969/j.issn.1004-1524.2016.11.10

Permissions

C3和C4植物光能利用效率和水分利用效率的比较研究

叶子飘¹, 杨小龙¹, 康华靖²

1.井冈山大学数理学院,江西吉安 343009

2.温州科技职业学院,浙江温州 325006

作者简介:叶子飘(1964—),男,江西永新人,博士、教授,主要从事植物光合作用对光响应模型研究。E-mail:yezp@igsu.edu.cn

收稿日期: 2016-03-16

基金: 国家自然科学基金(31560069); 江西省自然科学基金(20142BAB20402)

摘要

了解C3和C4植物光能利用效率(LUE)和水分利用效率(WUE)对光的响应关系,对揭示植物的光能利用与需水规律具有重要意义。以栾树( Koelreuteria paniculata)、辣椒( Capsicum annuum)、高粱( Sorghum bicolor)和玉米( Zea mays)为研究对象,用LI-6400光合仪测量了这4种植物的气体交换参数,并利用光响应机理模型所构建的叶片光能和水分利用效率对光的响应模型分别研究了它们的光能和水分利用效率的变化规律。结果表明:(1)栾树和辣椒的最大光能利用效率(LUE_max)和最大水分利用效率(WUE_max)比高粱和玉米低,所对应的饱和光强( I_L-sat)也小于高粱和玉米;(2)高粱的最大净光合速率( P_nmax)和饱和光强( I_sat)均比玉米小,但它的LUE_max和WUE_max却比玉米大。由此可知,C3植物的栾树和辣椒LUE_max和WUE_max比C4植物的高粱和玉米低,而相应的饱和光强( I_L-sat和 I_W-sat)则没有这种趋势。

关键词: C3植物; C4植物; 光能利用效率; 水分利用效率

中图分类号:Q945.78 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2016)11-1867-07

Comparison of light-use and water-use efficiency for C3 and C4 species

YE Zi-piao¹, YANG Xiao-long¹, KANG Hua-jing²

1. Maths & Physics College, Jinggangshan University, Ji’an 343009, China

2. Wenzhou Vocational College of Science & Technology, Wenzhou 325006, China

Abstract

This study aims to investigate the response relationship between light-use efficiency (LUE), water-use efficiency (WUE) and light intensity for C3 and C4 plants species. It is an important significance to reveal light-use and water consume of plants. We used LI-6400 Portable Photosynthetic System to measure the leaf gas exchange data of Koelreuteria paniculata, Capsicum annuum, Sorghum bicolor and Zea mays. Then these data were simulated by a light-response model of LUE and WUE which were developed by a mechanistic model of light-response of photosynthesis. These results showed that: (1) the maximum light-use efficiency (LUE_max), maximum water-use efficiency (WUE_max) and the corresponding saturation irradiance ( I_L-sat for LUE_max) of K. paniculata and C. annuum were less than that of Z. mays and S. bicolor; (2) the maximum net photosynthetic rate ( P_nmax) and saturation irradiance ( I_sat for P_nmax) of S. bicolor were less than that of Z. mays, but its LUE_max and WUE_max were more than that of Z. mays. Therefore, LUE_max and WUE_max of K. paniculata and C. annuum for C3 plants are less than that of S. bicolor and Z. mays for C4 plants. However, there is no such tendency in their corresponding saturation irradiances (i.e. I_L-sat and I_W-sat) for four plants.

Key words: C3 plant; C4 plant; light-use efficiency; water-use efficiency

Show Figures

光能利用效率(light-use efficiency, LUE)是植物光合作用量子效率的固定参数, 被定义为叶片的净光合速率(P_n)与其所吸收光合光量子通量密度(photosynthetic photon flux density, PPFD)的比值^{[1, 2, 3]}, 其数学表达式为LUE=P_n/PPFD, 单位为mol· mol^-1或μ mol· μ mol^-1。如今, 光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]}。与光能利用效率相对应的另一个重要参数是水分利用效率(water-use efficiency, WUE), 它是耦合植物叶片光合与水分生理过程的重要指标, 是表征植物在等量水分消耗情况下, 固定CO₂的能力, 是植物叶片水分利用特征的基本生理参数^[11], 其数学表达式为WUE=P_n/T_r, 单位为μ mol· mmol^-1。植物叶片水平的WUE研究不仅可揭示植物叶片内在的耗水机制, 明确植物自身光合能力大小, 还能反映植物有效利用水分的能力, 为人们了解植物水分利用特征提供有用的信息, 因而具有重要的指导应用价值。

人们进行了大量的C3和C4植物光合作用和蒸腾作用对不同生境响应的对比实验研究^{[12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]}, 试图揭示这些植物的光合特性、光能利用效率和水分利用效率对物种分布的影响。绝大多数关于C3和C4植物生理生态的研究表明, 两者的光合特性存在较大的差异^{[12, 13, 14, 15, 16]}。相对于C3植物, C4植物的光能利用效率高, 这是因为C4植物光合作用是由维管束鞘细胞和叶肉细胞两种细胞联合起来共同完成的, C4植物CO₂同化率高, 而气孔对水蒸气导度较小, 蒸腾失水较少, 因而具有更高的水分利用效率^{[12, 15, 18]}和光能利用效率^{[14, 15, 16, 18]}。关于C3植物和C4植物叶片LUE和WUE对光强的响应规律尚不明晰, 也不清楚在一定环境条件下照射到植物叶片的光合光量子通量密度多大时它们的LUE和WUE能达到最大值。此外, 对C3和C4植物光能利用和水分效率的变化规律是否相同, 是否存在差异等问题也不了解。而这些问题的探索对正确评价不同环境下植物叶片的光能和水分利用效率是非常重要的。

本研究将首先以Ye等^[19]的机理模型为基础构建叶片的光能利用效率和水分利用效率与光强之间的关系式(简称为光能利用效率模型:LUE-I模型; 水分利用效率模型:WUE-I模型); 其次, 分别利用叶片的LUE-I和WUE-I模型得到植物叶片的最大光能利用效率(LUE_max)和水分利用效率(WUE_max)及与之对应的饱和光强(I_L-sat是与LUE_max相对应, I_W-sat是与WUE_max相对应); 最后, 以栾树(Koelreuteria paniculata)、辣椒(Capsicum annuum)、高粱(Sorghum bicolor)和玉米(Zea mays)为研究对象, 利用所构建叶片的LUE-I和WUE-I模型研究这4种植物叶片的光能利用效率和水分利用效率的变化规律, 以期为比较研究C3和C4植物的光能利用效率和水分利用效率等提供数学工具和理论依据。

1 叶片光能和水分利用效率的模型推导

植物叶片的光能利用效率是由植物光合作用对光响应的机理模型^[19]得到的。而光响应机理模型的简化模型就是作者在2007年^[20]构建的光响应新模型, 即:

P_n=α $\begin{matrix} \frac{1 - βI}{1 + γI} \end{matrix}$ I-R_d。(1)

式(1)中, α 是光响应曲线的初始斜率, β 和γ 分别为抑制系数和饱和系数, α , β 和γ 三个系数的具体表达形式见文献[19], I为光合光量子通量密度, R_d为暗呼吸速率。而植物叶片的饱和光强(I_sat)和最大净光合速率(P_nmax)可以分别由I_sat= $\begin{matrix} \frac{\sqrt[]{(β + γ) / β} - 1}{γ} \end{matrix}$ 和P_nmax=α $\begin{matrix} {(\frac{\sqrt[]{β + γ} - \sqrt[]{β}}{γ})}^{2} \end{matrix}$ -R_d求得。

由LUE的定义, 利用式(1)就可以得到植物叶片的LUE为:

LUE= $\begin{matrix} \frac{P_{n}}{I} \end{matrix}$ =α $\begin{matrix} \frac{1 - βI}{1 + γI} \end{matrix}$ - $\begin{matrix} \frac{R_{d}}{I} \end{matrix}$ 。 (2)

如果用I_L-sat表示与叶片最大光能利用效率(LUE_max)相对应的饱和光强, 那么它可以由式(3)得到, 即:

I_L-sat= $\begin{matrix} \frac{1}{\sqrt[]{\frac{α (β + γ)}{R_{d}}} - γ} \end{matrix}$ 。 (3)

把式(3)代入式(2)就可以得到

LUE_max=α $\begin{matrix} \frac{1 - β I_{L - sat}}{1 + γ I_{L - sat}} \end{matrix}$ - $\begin{matrix} \frac{R_{d}}{I_{L - sat}} \end{matrix}$ 。 (4)

此外, 利用式(1)还可以得到植物叶片的水分利用效率为:

WUE= $\begin{matrix} \frac{P_{n}}{T_{r}} \end{matrix}$ = $\begin{matrix} \frac{1}{T_{r}} \end{matrix} \begin{matrix} (α \frac{1 - βI}{1 + γI} I - R_{d}) \end{matrix}$ =α ₁ $\begin{matrix} \frac{1 - β_{1} I}{1 + γ_{1} I} \end{matrix}$ I-K_W。 (5)

式(5)中的K_W=R_d/T_r。如果用I_W-sat表示与叶片最大水分利用效率相对应的饱和光强, 那么它可以由式(6)得到, 即:

$\begin{matrix} {I_{W -}}_{sat} \end{matrix}$ = $\begin{matrix} \frac{\sqrt[]{(β_{1} + γ_{1}) / β_{1}} - 1}{γ_{1}} \end{matrix}$ 。 (6)

如果用WUE_max表示叶片的最大水分利用效率, 则把式(6)代入式(5)就可以得到WUE_max为:

WUE_max=α ₁ $\begin{matrix} {(\frac{\sqrt[]{β_{1} + γ_{1}} - \sqrt[]{β_{1}}}{γ_{1}})}^{2} \end{matrix}$ -K_W。 (7)

2 材料与方法

2.1 供试材料

栾树(Koelreuteria paniculata Laxm.)于2010年3月从温州泰顺白云园艺种苗场移植到温州职业科技学院校园的实验地; 辣椒(Capsicum annuum L.) 品种都椒1号种子购于温州田园种子公司, 于2010年3月17日播种, 4月下旬移栽; 玉米和高粱种子则于2010年3月直接撒播于温州职业科技学院校园的实验地。进行常规管理。于2010年6月份的晴天(此时植株处于旺盛生长期), 随机选择5株长势较为一致的健壮植株, 对4种植物叶片的光响应曲线进行测量, 测量结果取平均值, 详细的管理和实验见文献[19]。

2.2 气体交换数据的测量

自然光诱导1.0~1.5 h后, 采用开放式气路, 设定温度为30 ℃, 空气相对湿度为50%~70%, 应用LI-6400-40B提供不同的光合光量子通量密度(PPFD, μ mol· m^-2· s^-1), 分别在PPFD为2 000、1 800、1 600、1 400、1 200、1 000、800、600、400、200、150、100、50和0 μ mol· m^-2· s^-1和CO₂浓度为380 μ mol· mol^-1时测定这4种植物的光响应曲线。然后用光响应机理模型^[19]拟合光响应曲线, 由此得到植物叶片的光合参数, 如P_nmax(最大净光合速率)、α (初始量子效率)、R_d (暗呼吸速率)、I_c (光补偿点) 、I_sat (饱和光强)、β (抑制系数)和γ (饱和系数)。然后用式(3)和式(4)分别得到I_L-sat和LUE_max; 用式(6)和式(7)分别得到I_W-sat和WUE_max。

2.3 数据处理

光合作用对光响应曲线的实验数据用由叶子飘提供的光合计算软件(光合计算软件4.1.1版本)处理, 叶片的光能利用效率对光响应曲线的实验数据处理用SPSS12.5版本(SPSS, Chicago, IL)处理; 作图由Origin7.0完成, 然后用Adobe Illustrator CS5进行图形处理, 采用SPSS 12.5做方差差异显著性分析。

3 结果与分析

3.1 光响应曲线

图1为栾树、辣椒、高粱和玉米的光响应曲线。由图1-a可知, 栾树在750 μ mol· m^-2· s^-1左右就到达一个平台区, 然后随光强的增加净光合速率几乎不增加; 而辣椒则随光强的增加, 其净光合速率持续增加, 在所设定的测量光强范围之内尚没有光饱和现象出现(图1-b); 由图1-c可知, 高粱在高光强时其净光合速率随光强的增加而下降, 出现光抑制现象; 而玉米在高光强时其净光合速率略有下降(图1-d)。此外, 在光强小于1 000 μ mol· m^-2· s^-1时高粱的净光合速率与玉米几乎遵循相同的响应规律, 但在光强超过1 000 μ mol· m^-2· s^-1时, 其净光合速率随光强的增加而下降(图1-c), 而玉米则随光强的增加而增加(图1-d)。

	Figure Option View Download New Window
	图1 栾树(a)、辣椒(b)、高粱(c)和玉米(d)的光响应曲线^[19]Fig.1 P_n-I curves for Koelreuteria paniculata(a), Capsicum annuum(b), Sorghum bicolor(c) and Zea mays(d)

表1给出了用公式(1)拟合栾树、辣椒、高粱和玉米的光响应曲线所得到的主要光合参数。由表1可知, C4植物的最大净光合速率远大于C3植物, 最小是栾树为10.36 μ mol· m^-2· s^-1, 最大是玉米为42.81 μ mol· m^-2· s^-1。但在本试验中, 高粱和玉米的饱和光强却比辣椒低, 且高粱出现明显的光抑制现象。

表1 栾树、辣椒、高粱和玉米的光合参数^[19] Table 1 Photosynthetic parameters of Koelreuteria paniculata, Capsicum annuum, Sorghum bicolor and Zea mays

3.2 光能利用效率曲线

图2是栾树、辣椒、高粱和玉米的光能利用效率的光响应曲线。由图2-a和2-b可知, C3植物栾树和辣椒的光能利用效率的光响应曲线相似。在低光强处, 其光能利用效率随光强的增加而增加, 并且很快就达到了最大值, 随后随光强的增加呈非线性下降; 由图2-c和2-d可知, C4植物高粱和玉米在低光强时光能利用效率的行为与栾树和辣椒的相似, 但在高光强处其光能利用效率随光强的增加呈近似直线下降, 且在较低光强时高粱的光能利用效率比玉米大, 但在高光强时(大约光强在1 000 μ mol· m^-2· s^-1)其光能利用效率却比玉米的小。

表2给出了4种植物的最大光能利用效率和对应的饱和光强。由表2可知, 栾树的最大光能利用效率最小, 为0.025 6 mol· mol^-1, 高粱的最大光能利用效率最大, 为0.048 6 mol· mol^-1。此外, 辣椒的光能利用效率在较高光强时明显大于栾树; 高粱和玉米的光能利用效率则差异较小。与最大光能利用效率相对应的饱和光强最高的是玉米为391.82 μ mol· m^-2· s^-1, 其次是高粱为338.02 μ mol· m^-2· s^-1, 最小的是栾树为148.25 μ mol· m^-2· s^-1。

	Figure Option View Download New Window
	图2 栾树(a)、辣椒(b)、高粱(c)和玉米(d)光能利用效率的光响应曲线Fig.2 Light-response curves of light-use efficiency for Koelreuteria paniculata(a), Capsicum annuum(b), Sorghum bicolor(c) and Zea mays(d)

表2 栾树、辣椒、高粱和玉米的最大光能利用效率和饱和光强 Table 2 The maximum light use efficiency and saturation irradiance for Koelreuteria paniculata, Capsicum annuum, Sorghum bicolor and Zea mays

3.3 水分利用效率曲线

图3为4种植物的水分利用效率的光响应曲线。对比图3-a和3-b可知, 光强低于800 μ mol· m^-2· s^-1时栾树的水分利用效率比辣椒高, 光强高于800 μ mol· m^-2· s^-1时栾树的水分利用效率却比辣椒低, 且2种植物的水分利用效率差异不大; 对比图3-c和3-d可知, 在低光强(低于250 μ mol· m^-2· s^-1)时, 高粱和玉米的水分利用效率几乎相同, 但在高光强处高粱的水分利用效率明显高于玉米。

表3给出了4种植物的最大水分利用效率和对应的饱和光强。由表3的数据可知, 高粱的最大水分利用效率为6.36 μ mol· mmol^-1, 其次是玉米为4.79 μ mol· mmol^-1, 最小的是栾树为3.07μ mol· mmol^-1。与最大水分利用效率对应的饱和光强, 最大的是辣椒为1 631.96 μ mol· m^-2· s^-1, 其次是高粱为1 109.25 μ mol· m^-2· s^-1, 最小是栾树为671.80 μ mol· m^-2· s^-1。

	Figure Option View Download New Window
	图3 栾树(a)、辣椒(b)、高粱(c)和玉米(d)水分利用效率的光响应曲线Fig.3 Light-response curves of water-use efficiency for Koelreuteria paniculata(a), Capsicum annuum(b), Sorghum bicolor(c) and Zea mays(d)

表3 栾树、辣椒、高粱和玉米的最大水分利用效率和饱和光强 Table 3 The maximum water use efficiency and saturation irradiance for Koelreuteria paniculata, Capsicum annuum, Sorghum bicolor and Zea mays

4 结论与讨论

4.1 C3植物和C4植物光能利用效率的差异

光能利用效率被用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力^{[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]}, 其值越大, 表明其利用光能的能力就越强。由表2的数据可知, 高粱和玉米的最大光能利用效率明显比栾树和辣椒的大, 表明高粱和玉米的光能利用效率较高, 同化CO₂能力就更强, 即其净光合速率更大(表1)。由图2可知, 4种植物叶片的LUE在低光强时随光强的增加而快速增加至LUE_max; 当超过饱和光强之后光能利用效率的值随光强的增加而下降。但栾树和辣椒的光能利用效率的光响应曲线与高粱和玉米的略有差异, 在饱和光强之后高粱与玉米的光能利用效率随光强的增加几乎直线下降(图2), 而栾树和辣椒的光能利用效率在饱和光强之后随光强的增加而非线性下降, 与已有的研究结果类似^{[4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]}, 不同之处表现在与LUE_max和相对应的饱和光强数值上的差异以及光能利用效率下降速率的不同。这种现象在其他植物中也存在, 例如, 于显枫等^[21]发现, 高大气 CO₂浓度(760 μ mol· mol^-1)遮阴处理小麦叶片的最大LUE(LUE_max)大于正常大气CO₂浓度(400 μ mol· mol^-1)生长的小麦叶片, 且与LUE_max对应的饱和光强(I_L-sat)也大于正常大气 CO₂浓度生长的小麦; 王凯等^[8]发现自然光和遮阴环境下黄波罗幼苗叶片在春节、夏季和秋季时I_L-sat约在100 μ mol· m^-2· s^-1时叶片的LUE就达到最大值。孙景宽等^[9]发现不同浓度盐分胁迫下二色补血草的光能利用效率达到最大值的I_L-sat不同(约为200 μ mol· m^-2· s^-1)。在本研究中, 对比表1和表2的数据可知, 辣椒的净光合速率在光强在2 000 μ mol· m^-2· s^-1时尚没有达到最大值, 但它的LUE却在299.71 μ mol· m^-2· s^-1处就达到了最大值。玉米的最大净光合速率(P_nmax)和饱和光强(I_sat)比高粱的值都大, 然而在光强小于1 000 μ mol· m^-2· s^-1时其LUE却比玉米大。由图1-c和1-d与图2-c和2-d可知, 光强为1 000 μ mol· m^-2· s^-1时是高粱和玉米两种植物利用光能能力出现差异的一个节点。

4.2 C3植物和C4植物水分利用效率的差异

WUE是表征植物叶片水分利用特征的基本生理参数^[12]。由图3可知, WUE的变化规律与LUE相似, 在较低的光强时植物叶片的WUE随光强的增加而非线性增加达到最大值, 然后它的值随光强的增加而下降, 这与已有的研究结果类似 $\begin{matrix} {^{[9, }}^{10,}^{22]} \end{matrix}$ 。例如, 孙景宽等^[9]发现不同浓度盐分胁迫下二色补血草的WUE达到最大值(WUE_max)所对应的I_W-sat皆为800 μ mol· m^-2· s^-1; 孙伟等^[15]发现狗尾草的WUE达到最大值所对应的I_W-sat超过1 200 μ mol· m^-2· s^-1。孟凡超等^[23]发现东北玉米的WUE_max在I_W-sat约为400 μ mol· m^-2· s^-1时就达到最大值。在本研究中, 尽管辣椒的P_nmax和I_sat远大于栾树(表1), 但在光强低于800 μ mol· m^-2· s^-1时栾树的WUE大于辣椒的WUE, 但当光强大于800 μ mol· m^-2· s^-1时, 其WUE小于辣椒的WUE, 且此时辣椒的WUE随光强的增加几乎不增加, 而栾树的WUE随光强的增加而非线性下降(图3-a, b)。在光强小于800 μ mol· m^-2· s^-1时, 栾树的水分利用效率较辣椒高, 超过该光强则其水分利用效率较辣椒低, 表明栾树在中等光强下有利于其水分利用和光能利用。同时, 由表3的数据可知, 辣椒的水分利用效率达到最大值时所对应的I_W-sat为1 631.96 μ mol· m^-2· s^-1, 远大于栾树和玉米。此外, 由表1和表3的数据可知, 高粱的P_nmax和I_sat也比玉米小, 但在光强低于250 μ mol· m^-2· s^-1时, 两种植物叶片的WUE几乎相同, 只是当光强超过250 μ mol· m^-2· s^-1时, 高粱的WUE一直大于玉米, 不同的是高粱的WUE下降速率比玉米略大。但高粱的WUE_max比玉米的高, 且两种植物的WUE_max之间存在显著差异, 这与王建林等^[24]的实验结果不一致。他们的研究结果表明, 高粱与玉米的WUE_max没有差异。在本研究中高粱在较高光强时的水分利用效率高于玉米, 而其P_nmax和I_sat却小于玉米的原因是因为高粱的蒸腾速率比玉米低(数据没有列出), 因此, 高粱有可能是通过降低蒸腾速率这种方式提高其水分的利用效率的。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

View Option

[1]	LONG S P, BAKER N R, RAINES C A. Analysing the response of photosynthetic CO₂ assimilation to long-term elevation of atmospheric CO₂ concentration[J]. Vegetation, 1993, 104/105(1): 33-45. [本文引用:1]
[2]	SIMS D A, RAHMAN A F, CORDOVA V D, et al. Midday values of gross CO₂ flux and light use efficiency during satellite overpasses can be used to directly estimate eight-day mean flux[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2005, 131(1): 1-12. [本文引用:3]
[3]	JENKINS J P, RICHARDSON A D, BRASWELL B H, et al. Refining light-use efficiency calculations for a deciduous forest canopy using simultaneous tower-based carbon flux and radiometric measurements[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2007, 143(1/2): 64-79. [本文引用:3]
[4]	KATARIA S, GURUPRASAD K N, AHUJA S, et al. Enhancement of growth, photosynthetic performance and yield by exclusion of ambient UV components in C3 and C4 plants[J]. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2013, 127(19): 140-152. [本文引用:3]
[5]	YAMORI W, HIKOSAKA K, WAY DA. Temperature response of photosynthesis in C3, C4, and CAM plants: temperature acclimation and temperature adaptation[J]. Photosynthesis Research, 2014, 119(1/2): 101-117. [本文引用:3]
[6]	GITELSON A A, PENG Y, ARKEBAUEr T J, et al. Productivity, absorbed photosynthetically active radiation, and light use efficiency in crops: Implications for remote sensing of crop primary production[J]. Journal of Plant Physiology, 2015, 177: 100-109. [本文引用:3]
[7]	PLENET D, MOLLIER A, PELLERIN S. Growth analysis of maize field crops under phosphorus deficiency. II Radiation-use efficiency, biomass accumulation and yield components[J]. Plant and Soil, 2000, 224(1/2): 259-272. [本文引用:3]
[8]	王凯, 朱教君, 于立忠, 等. 遮阴对黄波罗幼苗的光合特性及光能利用效率的影响[J]. 植物生态学报, 2009, 33(5): 1003-1012. WANG K, ZHU J J, YU L Z, et al. Effects of shading on the photosynthetic characteristics and light use efficiency of Phellodendron amuense seedlings[J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 2009, 33(5): 1003-1012. (in Chinese with English abstract) [本文引用:4]
[9]	孙景宽, 陆兆华, 夏江宝, 等. 盐胁迫对二色补血草光合生理生态特性的影响[J]. 西北植物学报, 2013, 35(5): 992-997. SUN J K, LU Z H, XIA J B, et al. Photosynthetic characteristics of limonium bicolor under salt stress[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2013, 35(5): 992-997. (in Chinese with English abstract) [本文引用:4]
[10]	SCHULL M A, ANDERSON M C, HOUBORG R, et al. Thermal-based modeling of coupled carbon, water, and energy fluxes using nominal light use efficiencies constrained by leaf chlorophyll observations[J]. Biogeosciences, 2015, 12(5): 1511-1523. [本文引用:2]
[11]	OGUTU B O, DASH J, DAWSON T P. Developing a diagnostic model for estimating terrestrial vegetation gross primary productivity using the photosynthetic quantum yield and Earth Observation data[J]. Global Change Biology, 2013, 19(9): 2878-2892. [本文引用:1]
[12]	PEARCY R W, EHLERINGER J. Comparative eco-physiology of C3 and C4 plants[J]. Plant, Cell and Environment, 1984, 7(1): 1-13. [本文引用:4]
[13]	BUNCE JA. Differential sensitivity to humidity of daily photosynthesis in the field in C3 and C4 species[J]. Oecologica, 1983, 57(1): 262-265. [本文引用:2]
[14]	HICK S R A, BRISK D D, CALL C A, et al. Co-existence of a perennial C3 bunchgrass in a C4 dominated grassland : an evaluation of gas ex change characteristics[J]. Photosynthetica, 1990, 24: 63-74. [本文引用:3]
[15]	孙伟, 王德利, 王立, 等. 模拟光条件下禾本科植物和藜科植物蒸腾特性与水分利用效率比较[J]. 生态学报, 2003, 23(4): 814-819. SUN W, WANG D L, WANG L, et al. A comparison of transpiration characteristics and water use efficiency between poaceae plants and chenopodiaceae plants under the simulated light source[J]. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(4): 814-819. (in Chinese with English abstract) [本文引用:5]
[16]	闫海龙, 张希明, 许浩, 等. 塔里木沙漠公路防护林3种植物光合特性对干旱胁迫的响应[J]. 生态学报, 2010, 30(10): 2519-2528. YAN H L, ZHANG X M, XU H, et al. Photosynthetic characteristics responses of three plants to drought stress in Tarim Desert Highway shelterbelt[J]. Acta Ecologica Sinica, 2010, 30(10): 2519-2528. (in Chinese with English abstract) [本文引用:3]
[17]	时慧君, 杜峰, 张兴昌. 毛乌素沙地几种主要植物的光合特性[J]. 西北林学院学报, 2010, 25(4): 29-34, 39. SHI H J, DU F, ZHANG X C. Photosynthetic characteristics of some plant species in the Mu Us Desert[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2010, 25(4): 29-34, 39. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[18]	李冬梅, 赵奎华, 王延波, 等. 不同耐密性玉米品种光合特性对弱光响应的差异[J]. 玉米科学, 2013, 21(5): 52-56. LI D M, ZHAO K H, WANG Y B, et al. Responses of photosynthesis characters to low-light stress for maize hybrids with different density tolerances[J]. Journal of Maize Sciences, 2013, 21(5): 52-56. (in Chinese with English abstract) [本文引用:3]
[19]	YE Z P, SUGGETT J D, ROBAKOWSKI P, et al. A mechanistic model for the photosynthesis-light response based on the photosynthetic electron transport of photosystem II in C3 and C4 species[J]. New Phytologist, 2013, 199(1): 110-120. [本文引用:3]
[20]	YE Z P. A new model for relationship between light intensity and the rate of photosynthesis in Oryza sativa[J]. Photosynthetica, 2007, 45(4): 637-640. [本文引用:1]
[21]	于显枫, 张绪成. 高CO₂浓度和遮荫对小麦叶片光能利用特性及产量构成因子的影响[J]. 中国生态农业学报, 2012, 20(7): 895-900. YU X F, ZHANG X C. Effects of elevated atmospheric CO₂ concentration and shading on leaf light utilization and yield of wheat[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2012, 20(7): 895-900. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[22]	高照全, 李天红, 冯社章, 等. 苹果叶片的净光合速率和光能利用效率的动态模拟[J]. 植物生理学通讯, 2010, 46(5): 487-492. GAO Z Q, LI T H, FENG S Z, et al. Dynamic simulation of photosynthetic rate and light use efficiency of apple leaves[J]. Plant Physiology Communications, 2010, 46(5): 487-492. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[23]	孟凡超, 张佳华, 郝翠, 等. CO₂浓度升高和不同灌溉量对东北玉米光合特性及产量的影响[J]. 生态学报, 2015, 35(7): 2126-2135. MENG F C, ZHANG J H, HAO C, et al. Effects of elevated CO₂ and different irrigation on photosynthetic parameters and yield of maize in Northeast China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(7): 2126-2135. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[24]	王建林, 于贵瑞, 房全孝, 等. 不同植物叶片水分利用效率对光和CO₂的响应与模拟[J]. 生态学报, 2008, 28(2): 525-533. WANG J L, YU G R, FANG Q X, et al. Responses of water use efficiency of nine plant species to light and CO₂ and it’s modeling[J]. Acta Ecologica Sinica, 2008, 28(2): 525-533. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]

1993

0.0

... 光能利用效率(light-use efficiency, LUE)是植物光合作用量子效率的固定参数,被定义为叶片的净光合速率(P_n)与其所吸收光合光量子通量密度(photosynthetic photon flux density, PPFD)的比值^[1,2,3],其数学表达式为LUE=P_n/PPFD,单位为mol#cod#x000b7 ...

2005

0.0

... 如今,光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]} ...

... 1 C3植物和C4植物光能利用效率的差异光能利用效率被用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力^{[2,3,4,5,6,7,8]},其值越大,表明其利用光能的能力就越强 ...

2007

0.0

... 如今,光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]} ...

2013

0.0

... 如今,光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]} ...

... 但栾树和辣椒的光能利用效率的光响应曲线与高粱和玉米的略有差异,在饱和光强之后高粱与玉米的光能利用效率随光强的增加几乎直线下降(图2),而栾树和辣椒的光能利用效率在饱和光强之后随光强的增加而非线性下降,与已有的研究结果类似^{[4,5,6,7,8,9,10]},不同之处表现在与LUE_max和相对应的饱和光强数值上的差异以及光能利用效率下降速率的不同 ...

2014

0.0

... 如今,光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]} ...

2015

0.0

... 如今,光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]} ...

2000

0.0

... 如今,光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]} ...

2009

0.0

王凯, 朱教君, 于立忠, 等. 遮阴对黄波罗幼苗的光合特性及光能利用效率的影响[J]. 植物生态学报, 2009, 33(5): 1003-1012.

WANG

, ZHU J

, YU L

, et al. Effects of shading on the photosynthetic characteristics and light use efficiency of Phellodendron amuense seedlings[J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 2009, 33(5): 1003-1012. (in Chinese with English abstract)

Aims Although Phellodendron amurense is generally recognized as a shade-intolerant tree species, it has been reported to have some shade tolerance and be able to regenerate in both full sunshine and shade in New York, USA, where it is invasive. Our objective was to investigate shade tolerance of P. amurense . Methods We planted 2-year-old P. amurense seedlings in two plantation plots, one with full natural light and the other with 15% of full natural light. After one year we observed the parameters of gas ex-chang, including maximum net photosynthetic rate ( P max ), apparent quantum yield ( AQY ), dark respira-tion rate ( R d ), light compensation point ( LCP ) and light use efficiency ( LUE ), using a Li-6400 (Li-Cor, USA). We also determined chlorophyll ( Chl ) contents per unit leaf area and per unit mass and specific leaf weight ( SLW ). Important findings There were no significant differences ( p >0.05) between sun and shade treatments for P max , AQY and R d . However, plants in the shade treatment had significantly lower LCP and SLW , but higher Chl content per unit mass and leaf area. These results indicated that P. amurense seedlings effectively used weak light by decreasing LCP and R d , and enhanced the ability of capturing light by de-creasing SLW and increasing leaf area and relative content of chlorophyll b, which made LUE increase in weak light condition. Therefore, P. amurense seedlings are shade tolerant.

一直以来黄波罗( Phellodendron amurense )被认为是不耐阴树种, 然而引入美国纽约后, 发现它具有一定的耐阴性, 在全光和林下均能更新, 在纽约已经成为生物入侵种。为了探讨黄波罗的耐阴性问题, 通过设置自然光与遮阴(15%自然光)两种光环境, 观测了三年生黄波罗幼苗(遮阴1 a后)光合生理参数、光能利用效率、叶绿素和比叶重的变化。结果表明, 与自然光处理相比, 遮阴处理的黄波罗幼苗最大光合速率、表观量子效率和暗呼吸速率略有下降, 但差异不显著( p >0.05), 光补偿点下降显著( p p >0.05), 而单位干重叶绿素含量显著升高, 比叶重显著下降, 叶面积显著增大( p <0.05)。上述结果说明: 遮阴的黄波罗幼苗通过降低光补偿点和暗呼吸速率利用环境中的弱光, 同时通过减小比叶重、增大叶面积和提高叶绿素b相对含量来增强对光的捕获, 使其在弱光时的光能利用效率提高。由此推断, 黄波罗幼苗能适应一定程度的遮阴。

... 如今,光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]} ...

... 王凯等^[8]发现自然光和遮阴环境下黄波罗幼苗叶片在春节、夏季和秋季时I_L-sat约在100 #cod#x003bc ...

2013

0.0

孙景宽, 陆兆华, 夏江宝, 等. 盐胁迫对二色补血草光合生理生态特性的影响[J]. 西北植物学报, 2013, 35(5): 992-997.

SUN J

, LU Z

, XIA J

, et al. Photosynthetic characteristics of limonium bicolor under salt stress[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2013, 35(5): 992-997. (in Chinese with English abstract)

An experiment with shell sand was carried out to study the effects of NaCl stress on the characteristics of photosynthesis in Limonium bicolor .Five different concentrations of NaCl were applied:0,50,100,200,300 mmol/L for 30 d.The results showed as follows:(1)Under 50,100 mmol/L NaCl stress,the net photosynthesis rate ( P n ),instantaneous water use efficiency ( WUE ),apparent light use efficiency ( LUE ),carboxylation efficiency ( CE ),light saturation point ( LSP ),apparent quantum efficiency ( AQY ) all reached maximum value,which showed Limonium bicolor has a strong ability to adapt to salt stress and light intensity.The most wide ecological amplitude of light was observed.The minimum of light compensation point ( LCP ) was observed.(2) P n , WUE , LUE , CE , LSP and AQY decreased,but LCP increased with NaCl stress being 300 mmol/L.The light response curves of P n , T r , G s , WUE , LUE , CE were different from control significantly,which showed that the higher the NaCl stress was,the more sensitive of characteristics of photosynthesis in L.bicolor were about light density.Its ability to use light intensity decreased.The ecological amplitude of light became narrow.The optimal range of PAR for WUE , LUE , CE is different,which is low PAR ,middle PAR ,high PAR . WUE has the maximum ability to adapt to salt stress, CE second, LUE minimum.

以黄河三角洲贝壳堤岛贝壳沙为基质,及该岛上生长的优势草本植物二色补血草幼苗为材料,用不同浓度的NaCl溶液（0,50,100,200,300 mmol/L）模拟盐胁迫处理30 d,探讨二色补血草光合生理生态特性对盐胁迫的响应特征。结果表明：二色补血草对盐胁迫和光合有效辐射（ PAR ）具有较强的适应能力,在盐浓度为50～100 mmol/L条件下,其净光合速率（ P n ）、瞬时水分利用效率( WUE )、表观光能利用效率( LUE )、羧化效率（ CE ）、光饱和点（ LSP ）、表观量子效率（ AQY ）均达到最高值,光补偿点（ LCP ）最低,表明其在此盐分范围内,利用光的能力较强,光照生态幅最宽。当盐分浓度为300 mmol/L时,其 P n 、 WUE 、 LUE 、 CE 、 LSP 和 AQY 显著下降, LCP 升高, P n 、 T r 、 G s 、 WUE 、 LUE 、 CE 对 PAR 的响应曲线与对照差异较大,即高盐胁迫加重了二色补血草对光的敏感性； WUE 、 LUE 、 CE 的最优 PAR 和盐分范围存在一定的差异,低 PAR 下有利于光能的利用,中 PAR 下有利于水分的利用,高 PAR 下有利于CO 2 的利用； WUE 对盐分的适应范围最大, CE 其次, LUE 最小。

... 如今,光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]} ...

... 孙景宽等^[9]发现不同浓度盐分胁迫下二色补血草的光能利用效率达到最大值的I_L-sat不同(约为200 #cod#x003bc ...

... 例如,孙景宽等^[9]发现不同浓度盐分胁迫下二色补血草的WUE达到最大值(WUE_max)所对应的I_W-sat皆为800 #cod#x003bc ...

2015

0.0

... 如今,光能利用效率这个参数被广泛用于评价植物叶片甚至整个冠层对光能的利用能力上^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]} ...

2013

0.0

... 与光能利用效率相对应的另一个重要参数是水分利用效率(water-use efficiency, WUE),它是耦合植物叶片光合与水分生理过程的重要指标,是表征植物在等量水分消耗情况下, 固定CO₂的能力,是植物叶片水分利用特征的基本生理参数^[11],其数学表达式为WUE=P_n/T_r,单位为#cod#x003bc ...

1984

0.0

... 人们进行了大量的C3和C4植物光合作用和蒸腾作用对不同生境响应的对比实验研究^{[12,13,14,15,16,17,18]},试图揭示这些植物的光合特性、光能利用效率和水分利用效率对物种分布的影响 ...

... 绝大多数关于C3和C4植物生理生态的研究表明,两者的光合特性存在较大的差异^{[12,13,14,15,16]} ...

... 相对于C3植物,C4植物的光能利用效率高,这是因为C4植物光合作用是由维管束鞘细胞和叶肉细胞两种细胞联合起来共同完成的,C4植物CO₂同化率高,而气孔对水蒸气导度较小,蒸腾失水较少,因而具有更高的水分利用效率^[12,15,18]和光能利用效率^{[14,15,16,18]} ...

... 2 C3植物和C4植物水分利用效率的差异WUE是表征植物叶片水分利用特征的基本生理参数^[12] ...

1983

0.0

... 绝大多数关于C3和C4植物生理生态的研究表明,两者的光合特性存在较大的差异^{[12,13,14,15,16]} ...

1990

0.0

... 绝大多数关于C3和C4植物生理生态的研究表明,两者的光合特性存在较大的差异^{[12,13,14,15,16]} ...

2003

0.0

孙伟, 王德利, 王立, 等. 模拟光条件下禾本科植物和藜科植物蒸腾特性与水分利用效率比较[J]. 生态学报, 2003, 23(4): 814-819.

SUN

, WANG D

, WANG

, et al. A comparison of transpiration characteristics and water use efficiency between poaceae plants and chenopodiaceae plants under the simulated light source[J]. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(4): 814-819. (in Chinese with English abstract)

A comparison of photosynthetic rate (Pn), transpiration rate (Tr), w ater use efficiency (WUE), stomatal conductance (Gs), intercellular CO 2 concentration (Ci) and vapor pressure deficit at the leaf surface (Vpdl ) between Poaceae C 4 plants (Chloris virgata and Setaria viridis) an d Chenopodiaceae C 3 plants (Chenopodium album and Chenopodium glaucum) under the simulated photosynthetic radiation (SPR) was conducted in this st udy. The experimental results summarized as followings: Net Pn rate and Tr ...

利用人工模拟光源研究了两种 C4 光合途径禾本科植物 (虎尾草、狗尾草 )和两种 C3光合途径藜科植物 (藜、绿藜 )的光合速率 ( Pn)、蒸腾速率 ( Tr)、水分利用率 ( WUE)、气孔导度 ( Gs)、胞间 CO2 浓度 ( Ci)及叶面饱和蒸气压亏缺 ( Vpdl)随模拟光辐射 ( SPR)增强的变化规律及 Gs、Ci、Vpdl对 Tr和 WUE的影响。结果表明 :( 1 ) 4种植物的 Pn和 Tr均随 SPR增强而增大 ,两种藜科植物最大净 Pn和 Tr均高于两种禾本科植物的最大净 Pn和 Tr。 ( 2 ) WUE随 SPR增强先增大后减小 ,两种禾本科植物和两种藜科植物分别在SPR为 40 0、1 2 0 0 μmol/( m2·s)时达到最大值 ,禾本科植物的最大 WUE明显高于藜科植物。 ( 3) 4种植物的 Gs、Ci均随 SPR的增强而减小 ,两种藜科植物的 Gs和 Ci均显著高于两种禾本科植物。4种植物的 Vpdl均随 SPR增强而增大 ,禾本科植物高于藜科植物。实验表明 ,在以水分为限制因素的半干旱草原区 ,禾本科植物具有更好的保水机制和更高的水分利用效率 ,与藜科植物相比 ,在水分生态上具有一定的竞争优势。

... 绝大多数关于C3和C4植物生理生态的研究表明,两者的光合特性存在较大的差异^{[12,13,14,15,16]} ...

... 孙伟等^[15]发现狗尾草的WUE达到最大值所对应的I_W-sat超过1 200 #cod#x003bc ...

2010

0.0

闫海龙, 张希明, 许浩, 等. 塔里木沙漠公路防护林3种植物光合特性对干旱胁迫的响应[J]. 生态学报, 2010, 30(10): 2519-2528.

YAN H

, ZHANG X

, XU

, et al. Photosynthetic characteristics responses of three plants to drought stress in Tarim Desert Highway shelterbelt[J]. Acta Ecologica Sinica, 2010, 30(10): 2519-2528. (in Chinese with English abstract)

The plants growing at the Tarim Desert Highway shelterbelt has been safe-guarding the highway located in hinterland of Taklimakan Desert, by preventing sand erosion and sand intrusion. Thus, the sustainability of the green belt is vital to the maintenance of the highway. The objective of this study is on the impact of drought stress to the photosynthetic accumulation of shelterbelt plants. LI-6400 portable photosynthesis system was used to measure the photosynthetic characteristics of three plants (Haloxylon ammodendron, Tamarix ramosissima and Calligonum arborescens) under different water conditions. The results showed that: the net photosynthetic rate, transpiration rate, water use efficiency, light use efficiency and potential photosynthesis capacity of C. arborescens are most sensitive to water deficit, while T. ramosissima was the least sensitive among the three species. The differences in photosynthetic responses of these three species to drought dress indicated that the three species have different adaptive mechanisms to water deficit. In addition, under drought stress, water use efficiency of all three species did not improve and their light use efficiency was even reduced. Under drought and high temperature conditions, T. ramosissima, the only C3 species, maintained more stable photosynthetic accumulation and water use efficiency than H. ammodendron and C. arborescens, the two C4 species, which demonstrated that C3 plants also could have high ability of drought resistance than C4 plants under desert conditions. Although water deficit has inhibited, to certain degree, the photosynthesis ability of all three species, it did not have irreversible impact on their photosynthetic accumulation. Therefore, all plants have demonstrated high ability of drought tolerance, and this ability implies that there might still room for water-saving in shelterbelts irrigation.

利用Li-6400光合作用系统在沙漠腹地测定分析塔里木沙漠公路防护林植物梭梭（Haloxylon ammodendron）、多枝柽柳（Tamarix ramosissima）和乔木状沙拐枣（Calligonum arborescens）光合特性对干旱胁迫的响应，探讨了水分亏缺对防护林植物光合积累的影响作用。结果显示：沙拐枣的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、光能利用效率及潜在光合作用能力对水分亏缺最敏感，而柽柳则最不敏感；不同处理下3种植物光合特性变化的差异表明，不同植物对水分亏缺有着不同的响应变化和适应方式；此外，干旱胁迫未提高3种植物的水分利用效率，反而降低了其光能利用效率；C3植物多枝柽柳在干旱高温条件下保持着比C4植物梭梭和沙拐枣更为稳定的光合积累和水分利用效率，说明部分C3植物具备不弱于C4荒漠植物的干旱耐受适应能力；虽然水分亏缺对3种植物的光合作用能力均存在不同程度抑制作用，但未对其光合积累造成不可逆转的影响。可见3种植物都有很强的干旱适应与耐受能力，这种能力表明沙漠公路防护林的灌溉管理还有进一步的节水空间。

... 绝大多数关于C3和C4植物生理生态的研究表明,两者的光合特性存在较大的差异^{[12,13,14,15,16]} ...

2010

0.0

时慧君, 杜峰, 张兴昌. 毛乌素沙地几种主要植物的光合特性[J]. 西北林学院学报, 2010, 25(4): 29-34, 39.

SHI H

, DU

, ZHANG X

Photosynthetic characteristics of some plant species in the Mu Us Desert[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2010, 25(4): 29-34, 39. (in Chinese with English abstract)

利用Li-6400型便携式光合作用系统测定了毛乌素沙地两种主要人工栽培树种(小叶杨和紫穗槐)和4种乡土树种(沙柳、长柄扁桃、蒙古扁桃和榆叶梅)的光响应曲线和CO2响应曲线,并对2种响应曲线用非直角双曲线模型拟合.结果表明:小叶杨、1 a生沙柳、紫穗槐和榆叶梅对光能的利用效率高于4 a生沙柳、长柄扁桃和蒙古扁桃;小叶杨、沙柳、紫稳槐、长柄扁桃、榆叶梅和蒙古扁桃均为阳生植物;LCP和Rday,Pmax和LSP,Pmax和Φ显著相关;在相同的CO2浓度下,蒙古扁桃光合作用效率最低,4 a生沙柳、小叶杨、长柄扁桃、榆叶梅、1 a生沙柳和紫穗槐的光合作用效率较高.平茬可有效提高沙柳对光照的利用效率,生物量积累也较快.根据本研究,小叶杨可能为C4植物,其余6种可能为C3植物,但仍需进一步的研究才能确定.

2013

0.0

李冬梅, 赵奎华, 王延波, 等. 不同耐密性玉米品种光合特性对弱光响应的差异[J]. 玉米科学, 2013, 21(5): 52-56.

LI D

, ZHAO K

, WANG Y

, et al. Responses of photosynthesis characters to low-light stress for maize hybrids with different density tolerances[J]. Journal of Maize Sciences, 2013, 21(5): 52-56. (in Chinese with English abstract)

以郑单958、东单90为试材，研究不同耐密性玉米品种光合特性对弱光胁迫响应的差异。结果表明，正常光照条件下郑单958光合性能优于东单90。郑单958在弱光胁迫后与其正常光照(对照)相比表观量子效率 (AQY)增大，光合速率(Pn)、最大净光合速率(Pmax)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)均降低，表现出对弱光的光能利用效率明显高于对照，对强光利用效率较低。东单90在弱光胁迫后与其正常光照(对照)相比AQY降低，Pmax、LCP、LSP均升高，表现为对强光利用效率高，对弱光利用效率与对照基本相同。叶绿素荧光参数表明，郑单958弱光胁迫后PSⅡ光化学反应中心活性降低、高光强下光能利用效率降低主要是由于叶片光合活性下降；东单90弱光胁迫后对高光强的光利用效率升高的原因是叶片经弱光胁迫后减少了光合过程中的热耗散。

2013

0.0

... 本研究将首先以Ye等^[19]的机理模型为基础构建叶片的光能利用效率和水分利用效率与光强之间的关系式(简称为光能利用效率模型:LUE-I模型 ...

... 1 叶片光能和水分利用效率的模型推导植物叶片的光能利用效率是由植物光合作用对光响应的机理模型^[19]得到的 ...

... 然后用光响应机理模型^[19]拟合光响应曲线,由此得到植物叶片的光合参数,如P_nmax(最大净光合速率)、#cod#x003b1 ...

2007

0.0

... 而光响应机理模型的简化模型就是作者在2007年^[20]构建的光响应新模型,即: ...

2012

0.0

于显枫, 张绪成. 高CO₂浓度和遮荫对小麦叶片光能利用特性及产量构成因子的影响[J]. 中国生态农业学报, 2012, 20(7): 895-900.

YU X

, ZHANG X

Effects of elevated atmospheric CO₂ concentration and shading on leaf light utilization and yield of wheat[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2012, 20(7): 895-900. (in Chinese with English abstract)

CO2和光能是植物光合作用的动力和底物,它们的变化必然引起植物光合特性和生长的变化。研究大气CO2浓度和光强变化对植物光合生理的影响,有利于认识作物对全球生态变化的生理响应机制。试验以高大气CO2浓度和遮荫为处理手段,通过测定小麦(Triticum aestivum)旗叶的光合气体交换参数、光强光合速率响应曲线和产量构成因子,分析光强光能利用效率之间的关系,研究高大气CO2浓度(760μmol.mol 1)和遮荫对小麦叶片光合特性及产量构成因子的影响。结果表明,高大气CO2浓度下,小麦叶片的净光合速率(Pn)增加;同时最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)显著升高;遮荫处理使小麦叶片的Pnmax、LSP、LCP降低。正常光照下大气CO2浓度升高使小麦叶片呼吸速率(Rd)显著下降,遮荫后大气CO2浓度升高对Rd无显著影响。大气CO2浓度升高能显著提高小麦叶片表观量子效率(AQY),而遮荫对AQY的影响因大气CO2浓度而异,高大气CO2浓度下遮荫使AQY显著提高,正常大气CO2浓度下遮荫则使AQY明显下降。高大气CO2浓度下遮荫使小麦株高、穗长增加,而穗粒数、单株穗粒重、千粒重减小。受光合特性的变化和光强限制,高大气CO2浓度下遮荫使小麦叶片呼吸增强,导致Pn下降,不利于干物质积累和籽粒产量的形成。

... 这种现象在其他植物中也存在,例如,于显枫等^[21]发现,高大气 CO₂浓度(760 #cod#x003bc ...

2010

0.0

高照全, 李天红, 冯社章, 等. 苹果叶片的净光合速率和光能利用效率的动态模拟[J]. 植物生理学通讯, 2010, 46(5): 487-492.

GAO Z

, LI T

, FENG S

, et al. Dynamic simulation of photosynthetic rate and light use efficiency of apple leaves[J]. Plant Physiology Communications, 2010, 46(5): 487-492. (in Chinese with English abstract)

摘　要：根据构建的苹果叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和光能利用效率（LUE）的耦合模型可模拟一般小气候条件下苹果叶片的Pn和LUE变化。结果表明,小气候因子对Pn和LUE的影响不同,并且不同小气候因子之间还有明显交互作用。Pn主要由有效光合辐射（PAR）和CO2浓度决定,并随着叶片水势和空气湿度的升高而增大,正常条件下Pn的最适温度约为25℃,PAR、CO2浓度和空气湿度下降时,Pn的最适温度也随之下降。PAR值较小时,LUE与PAR正相关;在PAR达到400μmol·m-2·s-1左右时,LUE值最大,而后随着PAR的增加而减少。由于LUE是Pn和PAR的比值,所以其它小气候因子和叶片水势对LUE的影响与对Pn的影响相一致。

2015

0.0

孟凡超, 张佳华, 郝翠, 等. CO₂浓度升高和不同灌溉量对东北玉米光合特性及产量的影响[J]. 生态学报, 2015, 35(7): 2126-2135.

MENG F

, ZHANG J

, HAO

, et al. Effects of elevated CO₂ and different irrigation on photosynthetic parameters and yield of maize in Northeast China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(7): 2126-2135. (in Chinese with English abstract)

CO2和水分是植物光合作用的重要底物,大气CO2浓度升高或水分变化影响植物光合作用.玉米是重要的C4植物,目前已成为我国第一大作物.我国东北地区的玉米产量占全国玉米产量的1/3左右,对确保国家的粮食安全具有重要作用.但是,关于CO2浓度升高或水分变化共同作用对东北玉米的光合速率、水分利用效率和产量影响的研究甚少.基于开顶式生长箱(OTCs),模拟研究了CO2浓度变化(390、450、550μmol/mol)和降水变化(0、+15％(以试验地锦州1981-2010年6、7、8月月平均降水量 88.7,153.9 mm和139.8 mm为基准))共同作用对玉米光合特性及产量的影响.以玉米品种丹玉39为材料,利用直角双曲线修正模型对6个处理(C550W+15％、C550W0 、C450W+15％、C450W0 、C390W+15％和C390W0)的光响应曲线进行了拟合.结果表明:在CO2浓度升高和灌溉的共同作用下,玉米叶片净光合速率(Pn)升高,且灌溉作用大于高CO2浓度作用;而蒸腾速率(Tr)则下降,使水分利用效率(WUE)升高.CO2浓度升高使气孔导度(Gs)降低,灌溉则使之升高,但灌溉的作用小于高CO2浓度作用;胞间CO2浓度(Ci)随CO2浓度增加而升高,灌溉对其影响不明显.高CO2浓度和灌溉共同作用下光响应参数差异明显.CO2浓度升高增加了最大净光合速率(Pnmax)和光饱和点(LSP),灌溉亦然;CO2浓度升高使得光补偿点(LCP)、光补偿点量子效率(妒 c)和暗呼吸速率(Rd)的灌溉处理和自然降水处理的差距变小.390、450、550 μmol/mol CO2浓度下的灌溉处理与自然降水处理相比,叶面积分别增加了11.56％、3.31％和0.45％,干物质积累量分别增加了14.69％、8.09％和 1.01％,最终使产量分别增加了10.47％、12.07％和8.96％.可见,在高CO2浓度下,适量的灌溉对玉米的整个光合作用过程起到了促进作用,最终表现为籽粒产量的增加.为研究者评估气候变化对中国东北地区作物光合能力和产量的影响及决策者调整适应气候变化措施方面提供依据.

... 孟凡超等^[23]发现东北玉米的WUE_max在I_W-sat约为400 #cod#x003bc ...

2008

0.0

王建林, 于贵瑞, 房全孝, 等. 不同植物叶片水分利用效率对光和CO₂的响应与模拟[J]. 生态学报, 2008, 28(2): 525-533.

WANG J

, YU G

, FANG Q

, et al. Responses of water use efficiency of nine plant species to light and CO₂ and it’s modeling[J]. Acta Ecologica Sinica, 2008, 28(2): 525-533. (in Chinese with English abstract)

植物叶片水分利用效率的高低取决于气孔控制的光合作用和蒸腾作用两个相互耦合的过程,模拟水分利用效率对环境变化的响应特征和机制是理解生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础。研究通过人工控制光强和CO2浓度,对叶片水分利用效率进行了研究。提出了植物水分利用效率在光强和CO2浓度共同作用下的估算模型。数据分析表明,该模型在包括C3和C4植物、草本和木本植物在内的9种植物上能很好地模拟水分利用效率对光强和CO2浓度共同作用的响应。该模型可以用于估算CO2浓度升高条件下光合速率的提高和蒸腾速率的降低对水分利用效率提高的贡献量。CO2浓度变化条件下,水分利用效率在不同植物之间有巨大差异,研究区域尺度植物的水分利用效率时至少需要将植物区分为C4植物和C3植物,其中C3植物区分为草本和木本植物3种生态功能型才能较为准确地估算植物的整体水分利用效率。应用本研究提出的水分利用效率估算模型和植物水分利用效率生态功能型分类标准,可以为建立以植物的水分利用效率为基本参数的陆地生态系统水循环模型和陆地生态系统生产力模型提供重要依据。

... 但高粱的WUE_max比玉米的高,且两种植物的WUE_max之间存在显著差异,这与王建林等^[24]的实验结果不一致 ...