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光合作用对光和CO2响应模型的研究进展
叶子飘
植物生态学报    2010, 34 (6): 727-740.   DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.06.012
摘要   (3854 HTML41 PDF(pc) (538KB)(5527)  

光合作用对光和CO2响应模型是研究植物生理和植物生态学的重要工具, 可为植物光合特性对主要环境因子的响应提供科学依据。该文综述了当前光合作用对光和CO2响应模型的研究进展和存在的问题, 并在此基础上探讨了这些模型的可能发展趋势。光合作用涉及光能的吸收、能量转换、电子传递、ATP合成、CO2固定等一系列复杂的物理和化学反应过程。光合作用由原初反应、同化力形成和碳同化3个基本过程构成, 任一个过程均可对光合作用速率产生直接的影响。光合作用对光响应模型只涉及光能的转换, 而光合作用的生化模型包含了同化力形成和碳同化这两个基本过程。把光合作用的原初反应, 即把参与光能吸收、传递和转换的捕光色素分子的物理参数(如捕光色素分子数、捕光色素分子光能吸收截面、捕光色素分子处于激发态的平均寿命等)结合到生化模型中, 可能是今后光合作用对光响应机理模型的发展方向。



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图1 冬小麦的光响应曲线(引自文献Yu et al., 2004)。
A, 4个光合作用对光响应模型拟合华北平原冬小麦的光响应曲线。○, 测量点; —, 修正模型的拟合点; ☆, 直角双曲线的拟合点; ┅, 非直角双曲线的拟合点; ▽, 指数方程的拟合点。B, 4个光合作用对光响应模型估算饱和光强的方法。a, 由直线方程结合非直角双曲线得到的饱和光强; b, 由直线方程结合直角双曲线得到的饱和光强; c, 净光合速率为0.9Pnmax所对应光强为饱和光强; d, 由修正模型得到的饱和光强。
正文中引用本图/表的段落
图1A给出了直角双曲线、非直角双曲线模型、指数方程和直角双曲线的修正模型拟合温度为20 ℃、CO2浓度为365 μmol·mol-1条件下华北平原冬小麦(Triticum aestivum)的光响应曲线(Yu et al., 2004), 从中可以看出: 除了直角双曲线模型拟合的点在高光强时与实测曲线稍微有差异外, 其他几个模型的拟合曲线与实测点符合得很好。但同时应该看到, 由这4个光响应模型估算冬小麦饱和光强的方法不同, 所得到的饱和光强也完全不同(图1B)。其中, 由直角双曲线和非直角双曲线模型并结合直线方法得到的饱和光强远小于实测值; 对指数方程而言, 需要假设光合速率为0.9Pnmax所对应的光强为饱和光强, 但得到的饱和光强同样远小于实测值(表1)。如果是假定植物的光合速率为0.99Pnmax所对应的光强为饱和光强, 则无法用此方法估算该条件下冬小麦的饱和光强。
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