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LI-6800应用案例 |【New Phytologist】漫射光和润湿(Wetting)对热带森林叶片光合作用的影响存在差异

来源:北京力高泰科技有限公司 发布时间:2021-07-07 10:10:39 点击数:211 使用提问 咨询价格

原文以  Diffuse light and wetting differentially affect tropical tree leaf photosynthesis 为标题发表在New Phytologist(IF=8.512)上。
作者 | Z. Carter Berry和 Gregory R. Goldsmith 

翻译 | 子毅

云和降雨是常见的天气状况。在有云的条件下,叶片接受的光照以漫射光(Diffuse Light)为主;降雨会润湿叶片表面,进而影响其光合作用。

目前大部分光合作用测量实验,都是在直射光(Direct Light)下进行的,同时保持了叶片表面的干燥。

为此,研究者们在热带山地林中,选取了不同的树种,使用LI-6800光合作用气体交换测量系统,评估了漫射光和润湿(Wetting)对叶片光合作用的影响。

数据显示,不同树种的响应存在很大差异。一些树种在直射光下光合速率更高;而一些树种则不然:在漫射光条件下,光合速率能高出100%。弱光条件下,漫射光和直射光对叶片光合的作用相当。

降雨让叶片表面变湿,整体而言会降低叶片的光合速率。然而,不同树种间的差异仍然很大。

该研究结果帮助解释了有云天气条件下,观测到的生态系统NEE反而升高的现象。这还有助于改进生态系统的气候响应模型。

LI-6800高级光合-荧光测量系统在本研究中的作用


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6800-13大叶叶室

使用LI-6800高级光合-荧光测量系统,先测量叶片(表面干燥)的光响应曲线,随后测量同一叶片在表面湿润条件下的光合速率。在表面湿润条件下,只测量一个值,目的是减少高湿气流进入气路中的量。叶片选择完全展开的成熟健康叶片,在09:00-14:00间完成测量。

在测量叶片光响应曲线时,人为制造直射光和漫射光环境。叶室型号为6800-13,该叶室取样面积6cm*6cm。光质比例设置为65%红光、10%绿光、20%蓝光和5%白光。在1400μmol m-2S-1光强下进行光适应,直至数据稳定。光响应曲线的光强设置从高到低,在每个光强下至少适应2min。温度维持在22℃,CO2浓度维持在400ppm,相对湿度约70%。

为方便在直射光和漫射光之间切换,研究者们制作了一个集成式球面装置(Brodersen et al.,2008)。当光源在球面顶部,光照以直射为主,当光源在侧面,光照以漫射为主。当在顶部和侧面都有光源时,就是部分直射,部分漫射。研究者依照Brodersen等(2008)中的方法,确定直射光的角度为22°,散射光的角度为105°。建立光源的发射强度和到达叶面表面的光强之间的校准曲线,进而确定叶片表面实际接收到的光强。另外,研究者还确保了光谱没有随漫射而发生改变。

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图源/Brodersen et al.(2008)

直射光下的光响应曲线强度梯度为:1370,927,566,381,275,172,105,39(单位是μmol m-2S-1);漫射光下的光响应曲线强度梯度为:1210,858,634,397,286,206,128,53(单位是μmol m-2S-1)。

在测量完叶片(表面干燥)的光响应曲线后,叶片从叶室取出,在叶片上表面喷水直至完全润湿,轻甩去掉过多的水,之后把叶片放回叶室,确保测量部位不变。在1200μmol m-2S-1的直射光和漫射光下,分别测量其光合速率。每次都是先测叶片在表面干燥状态下的数据,然后再测量其在表面湿润状态下的数据。

在测量湿润叶片的光合作用时,确保其已经完全适应了叶室环境,有时这一过程需持续20-30min。测量时不对进气湿度做控制。如果叶片在测量时已经变干,重新取出润湿。

在测量湿润叶片时,不使用气孔导度gsw 和蒸腾速率E 这两个数值。由于叶片表面湿润,这会导致叶片表面的蒸腾作用和蒸发作用混在一起。光合速率的计算则不依赖叶片气孔导度的数据,因此只使用叶片的净光合速率进行比较。


原文中的主要数据图

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