Untitled - 中国植物生理与分子生物学学会

长 白 山 色 木 槭 光 的 光 响 应 和 CO 2 响 应 曲 线 的 季 节 变 化
施 婷 婷
1, 2
关 德 新
1 **
吴 家 兵
www.cspp.cn
1
金 昌 杰
(1 中 国 科 学 院 沈 阳 应 用 生 态 研 究 所 , 沈 阳 110016;2 中 国 科 学 院 研 究 生 院 , 北 京 100049)
色 木 槭 是 长 白 山 阔 叶 红 松 林 的 主 要 树 种 之 一 , 分 布 于 我 国 东 北 、 华 北 及 长 江 流 域 各 省 ,
是 我 国 槭 树 科 中 分 布 最 广 的 一 种 , 其 种 子 、 木 材 均 有 重 要 工 业 用 途 。 本 研 究 采 用 Li-6400 光 合
仪 对 长 白 山 色 木 槭 生 长 季 (2006 年 5–9 月 ) 单 叶 不 同 光 强 和 CO 2 浓 度 下 的 光 合 作 用 速 率 进 行 了
测 定 , 并 基 于 非 直 角 双 曲 线 的 方 法 对 光 合 作 用 的 光 响 应 曲 线 和 CO 2 响 应 曲 线 进 行 拟 合 , 得 出 α、
P max 、V cmax 、J max 以 及 R d 等 植 被 光 合 特 征 参 数 , 为 变 化 环 境 下 森 林 生 态 系 统 碳 循 环 和 生 产 力 研
究 提 供 基 本 参 数 。 结 果 表 明 , 非 直 角 双 曲 线 很 好 的 反 映 了 色 木 槭 单 叶 的 光 响 应 过 程 ( 相 关 系 数
均 在 0.98 以 上 )。 当 光 合 有 效 辐 射 I 为 0 μmol·m -2·s -1 时 , 叶 片 进 行 呼 吸 作 用 释 放 CO 2 , 净 光 合
作 用 速 率 为 负 值 。 随 着 光 强 的 升 高 , 各 月 净 光 合 作 用 速 率 逐 渐 达 到 0 μmol·m -2·s -1 , 即 CO 2 收 支
平 衡 , 此 时 的 光 强 即 为 光 补 偿 点 , 本 试 验 中 光 补 偿 点 均 在 40 μmol·m -2·s -1 以 下 , 且 无 明 显 的 季
节 变 化 特 征 。 在 弱 光 阶 段 , 净 光 合 作 用 速 率 P n 随 I 的 变 化 近 乎 呈 直 线 增 加 , 表 明 此 时 光 强 是
净 光 合 作 用 速 率 的 主 要 影 响 因 子 。 当 光 强 达 到 800 μmol·m -2·s -1 以 上 时 , 色 木 槭 的 P n 均 已 达 到
各 月 最 大 净 光 合 作 用 速 率 P max 的 85% 以 上 。 当 I 从 800 μmol·m
-2·s
-1
1
增 加 到 1500 μmol·m -2·s -1 时 ,
P n 增 加 值 不 超 过 6%, 表 明 色 木 槭 对 强 光 的 利 用 效 率 要 低 于 弱 光 。 从 5 月 到 9 月 , 长 白 山 地 区
植 物 从 生 长 初 期 到 生 长 旺 盛 期 , 再 进 入 生 长 末 期 , 其 光 合 作 用 等 生 理 活 动 也 随 着 季 节 改 变 而
发 生 改 变 。 光 合 特 征 参 数 α 和 P max 的 月 变 化 趋 势 ,6 月 光 响 应 曲 线 的 起 始 斜 率 最 大 ,8 月 其 次 ,
而 5、7、9 月 的 值 则 比 较 接 近 。6、7、8 月 光 饱 和 时 的 净 光 合 速 率 最 大 且 比 较 接 近 ,5 月 其 次 ,
9 月 的 值 最 低 , 表 明 生 长 旺 季 色 木 槭 叶 片 光 合 能 力 较 强 , 而 生 长 季 初 、 末 期 的 叶 片 光 合 能 力 相
对 较 弱 。 呼 吸 作 用 在 5 月 最 强 ,6、7、8 月 呼 吸 作 用 值 接 近 且 低 于 5 月 ,9 月 的 呼 吸 作 用 最 弱 。
光 合 作 用 的 CO 2 响 应 曲 线 与 光 响 应 曲 线 有 相 似 的 变 化 趋 势 。 在 CO 2 浓 度 极 低 时 (C i < 50
μmol·mol -1 ), 叶 片 呼 吸 作 用 释 放 的 CO 2 大 于 光 合 作 用 吸 收 的 CO 2 , 因 而 净 光 合 作 用 速 率 表 现 为
负 值 。 随 着 CO 2 浓 度 的 增 加 , 净 光 合 作 用 速 率 近 似 呈 线 性 增 加 , 并 很 快 达 到 CO 2 收 支 平 衡 ,
此 时 样 品 室 内 CO 2 浓 度 即 为 CO 2 补 偿 点 。 在 低 CO 2 浓 度 条 件 下 ,CO 2 是 光 合 作 用 的 主 要 限 制
因 子 , 曲 线 的 斜 率 受 Rubisco 酶 活 性 和 量 的 限 制 。 当 CO 2 浓 度 继 续 上 升 , 光 合 速 率 增 加 变 慢 。
CO 2 浓 度 超 过 600 μmol·mol -1 时 , 光 合 作 用 的 CO 2 响 应 曲 线 趋 于 平 缓 , 光 合 速 率 接 近 最 大 值 。
当 样 品 室 的 CO 2 浓 度 达 到 400 μmol·mol -1 以 上 时 , 净 光 合 速 率 仍 有 明 显 上 升 , 表 明 大 气 中 CO 2
浓 度 增 加 具 有 促 进 色 木 槭 叶 片 光 合 的 短 时 效 应 。7 月 和 6 月 的 V cmax 较 高 , 表 明 这 两 个 月 色 木
槭 在 CO 2 浓 度 较 低 时 的 羧 化 能 力 较 强 , 因 此 光 合 能 力 在 该 条 件 下 也 较 强 。8 月 和 9 月 的 V cmax
较 低 , 表 明 这 两 个 月 色 木 槭 叶 片 对 低 浓 度 CO 2 的 利 用 能 力 较 弱 。J max 则 是 7 月 和 8 月 较 高 , 即
光 合 作 用 在 CO 2 饱 和 时 的 最 大 电 子 传 递 速 率 较 高 。 而 6 月 和 9 月 J max 较 低 , 长 白 山 地 区 植 物 6
月 刚 开 始 进 入 生 长 季 , 到 了 9 月 已 经 开 始 进 入 生 长 末 期 , 因 而 这 两 个 月 植 物 生 理 活 性 相 对 较
弱 ,CO 2 饱 和 时 的 最 大 电 子 传 递 速 率 也 较 7、8 月 低 。 各 月 的 J max 值 都 高 于 P max 值 , 表 明 在 最
适 光 照 下 , 若 增 加 大 气 中 CO 2 浓 度 , 色 木 槭 叶 片 的 净 光 合 作 用 速 率 仍 然 有 增 加 的 潜 力 。
关 键 词 : 长 白 山 色 木 槭 ; 光 合 作 用 ; 光 响 应 ;CO 2 响 应 ; 季 节 变 化
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