植物生理生态学复习题

植物生理生态学复习题

1、解释下列缩写

SPAC 土壤-植物-大气连续体；

WUE 水分利用效率；

RuBP 核酮糖二磷酸；

Rubisco 1,5-核酮糖二磷酸羧化酶；

LSP 光饱和点；LCP 光补偿点；PAR 光合有效辐射；

P n 净光合速率；P max 最大净光合效率；

C 3植物：在光合作用碳固定过程中，最初固定的有机分子均含有3个碳原子，称之为

CO 2同化的C 3途径，而具有C 3途径的植物称为C 3植物；

C 4植物：在光合作用碳固定过程中，所固定的最初产物是4碳化合物（草酰乙酸），

故称C 4途径，具有C 4途径或以此途径为主的植物称为C 4植物。

2、植物气体交换的测定主要能解决什么生态问题？

气体交换参数包括光合速率、暗呼吸速率、蒸腾速率与气孔导度，测定这些参数主要能解决以下生态问题：1）研究植物的进化与生态适应。植物的光合作用等是植物种的特征，更是植物功能型的特征，不同的植物以及不同生境下生长的同种植物具有不同的气体交换特征；2）判断植物的光合碳同化途径。植物进行光合作用固定CO 2的途径主要有C 3、C 4和CAM ，它们在P max 、C i (胞间CO 2浓度）、光呼吸（C 4和CAM 植物无）、光合CO 2补偿点和饱和点等光合特征上明显不同。通过它们的气体交换特征研究及建立判别模型，可以鉴别三类不同光合功能型的植物；3）研究植物的抗逆性及污染物对植物的危害，如盐害、冻害、旱害等引起植物的生长发育受阻；另外，大气中的一些污染物质等会引起植物的伤害反应，可通过气体交换研究做出及时诊断；4）遗传育种和退化生态系统恢复中的先锋植物筛选。作物在选种时，那些高光合、低光呼吸、低CO 2补偿点和光补偿点

的植物更能够适应不良环境，具有高的生产潜力。同时相关的蒸腾作用、水分利用效率、气孔导度等也表现出变化，在遗传育种或在退化生态系统恢复的先锋树种选择时，筛选那些具有高光合潜力的植物无疑是十分有力的，对一些特征值的获得需要进行光合作用的研究；5）全球变化中的植物生态学研究。全球变化主要是由CO 2增加引起的温室效应，

植物对于CO 2和温度响应就变得十分重要。而要研究这些反应，就要进行不同的CO 2和温度下气体交换能力的测定，这方面的研究得到了国内外学者的普遍重视。

3、请简述你知道的植物生理生态分析技术及其生态应用？

1） 叶绿素荧光分析技术： 将绿色植物或含叶绿素的部分组织, 如叶片、芽、嫩枝条、茎或单细胞藻类悬液放在暗中适应片刻, 或用近红外光预照射, 然后在可见光下激发, 并用荧光计检测, 就会发现植物绿色组织会发出一种微弱的暗红色、强度随时间不断变化的荧光信号, 这一过程称为植物体内叶绿素a 荧光诱导动力学, 简称为叶绿素荧光动力学.

生态应用：植物体内叶绿素荧光动力学是以光合作用理论为基础, 利用体内叶绿素发射的荧光为天然探针, 来研究和探测植物光合生理状况及各种外界因子对其细微结构与功能影响的一种新型植物活体测量和诊断技术. 利用荧光仪测得的数据和破坏性取样获得的数据进行统计分析, 可以探求荧光参数随外界环境条件( 光、温、水、盐、养分等) 的变化关系及其机理, 为快速监测植物健康状况提供了更直接的理论依据. 综上所述, 叶绿素荧光动力学技术实现了在现场或自然条件下, 以完整植株或含有叶绿素的部分器官为材料, 精确测定和研究光合作用动态变化的可能性, 以及灵敏地探测各种外界因子对植物细微的影响. 同时, 该技术具有灵敏、简便、快速和无损伤检测等优点, 在测定叶片光合作用过程及动态上, 叶绿素荧光参数更具有反映÷内在性" 特点, 使它迅速在植物各种抗性生理、高产生理、作物育种栽培、植物生态、甚至植物遥感遥测等不同植物学分支和农学中得到广泛的应用

1、在鉴定植物抗寒性和抗热性中的应用；2、在检测植物抗寒性和抗盐性中的应用；

3、在筛选抗除草剂植物遗传工程的应用；4、在水果蔬菜贮藏保鲜中的应用；5、在监测植物对环境污染反应中的应用；6. 在苗期预测作物增产潜力中的应用；7、在遥感遥测海洋和陆地植物中的应用；8. 在作物光合功能研究中的应用；

2） 野外气体分析技术 在生态系统对CO 2升高的响应研究，利用FACE(自由CO 2施肥实验) 技术处理天然群落，获取植物对CO 2升高响应的生理、生态、形态以及群

落学的参数。使用这种方法，除CO 2外，其它环境条件如温度、湿度、风速、光

照等很少发生变化；植物的生长空间也可以不受明显的限制，是目前研究在自然状态下植物群落对高CO 2浓度响应的最理想手段

3） P-V 分析技术 P —V 曲线技术也叫P —V 技术，是压力

差异。

生态应用：通过这些水分生理参数，可解释许多植物体内水分状况的理论问题和生产中的实际问题。特别对干旱半干旱地区研究水分循环规律，水分利用效率及不同立地上的树种选择等方 面，提供了一个重要手段。

4、 LI-640 0光合作用测定仪能测定哪些参数？写出其缩写和单位。

LI-6400能够测定的植物光合与水分生理指标有：

净光合速率----真正光合作用所同化的CO 2的量，减去因呼吸作用而释放的CO 2的量（P n ，umol ·m -2·s -1）净呼吸速率（R n ，umol ·m -2·s -1）、蒸腾速率（Tr ，g ·m -2·h -1）、气孔导

度或气孔阻力-----气孔张开的程度 （g s ，mmol·m-2·s-1 ）、胞间CO 2浓度（C i ，umol ·m -2·s -1）

等。另外，叶室内装有温度与湿度探头；外有光照强度探头，在测定过程中能够自动记录的重要环境参数有：大气CO 2浓度（ppm ）、大气湿度、叶面温度、大气温度(C0) 、光照

强度(lux)等，上述植物生理指标与环境参数测定可在数秒内完成。

5、LI-6400光合作用测定仪中，下列参数表示什么意义？

Photo 光合速率, Cond 气孔导度, Trmmol 蒸腾速率, C i 胞间CO 2浓度, C i /Ca 胞间CO 2浓度∕大气CO 2浓度, ParIn内部光合有效辐射, ParOut 外部光合有效辐射, Tblock 空

调温度, Tleaf 叶面温度, Tair 气温, RHS 样本相对湿度, RHR 参照相对湿度, IRGA CO 2的远红外分析器, Light Curve光响应曲线, A-Ci Curve CO 2-光合作用曲线, Match匹

配（调零）, CO 2R CO 2参考时的浓度, H 2OS H 2O 参考时的浓度，Scrub 开启, By pass关

闭

6、请画出阳性植物和阴性植物的光响应曲线的模式图，标出LSP 与LCP.

两条曲线中，顶点较低的一条是阴性植物的，顶点较高的一条是阳性植物的。

7、叶绿素荧光测定中，下列参数表示什么意义？

Fo 最小荧光值（固定荧光或初始荧光产量），Fm 荧光峰值（Fm=Fo+Fv）；

Fv 可变荧光产量，Fv/Fm PS Ⅱ的最大量子产量，反应了植物的潜在最大光合能力； Yield 光量子产量；qP 光化学淬灭； qN 非光化学淬灭； NPQ非光化学淬灭；ETR 相对电子传递速率

8、叶绿素荧光测定主要能解决什么生态问题？

1）植物生理生态学研究。在盐渍环境下，通过测定植物不同盐分浓度下的叶绿素荧光量，可以揭示与之相应的光合作用变化；在其他逆境条件（如干旱、低温、高温、风暴等）下，也可以利用该技术进行相应的生理生态学研究。

2）农业科学研究 通过植物叶绿素荧光测定，选择植物适宜的生长环境，排除可能对植物光合作用产生抑制的环境条件，从而达到提高产量的目的。在农业化学方面，运用该项技术筛选对植物光合作用系统破坏最有效的除草剂；在遗传育种方面，筛选某些除草剂具抗性的作物品种；在农学方面，早起预报环境压力及养分的缺乏状况。

3）森林科学研究。用叶绿素荧光研究森林生态系统中优势树种光合作用的变化，从而预报虫害、干旱气候及火灾等引起的森林衰退，便于及早采取措施。

4）大气污染及全球变化研究。环境中的大气污染如SO 2、NO x 、O 3、HF 、Cl 2等对植物的叶

绿素成分产生破坏，使PS Ⅱ中电子受体受损，电子传递因此受阻，光合作用下降，从而使植物释放荧光强度发生变化；另外，叶绿素的破坏可造成植物释放荧光的实际面积减少，测定该面积的叶绿素荧光变化可以用来有效地指示大气污染对植物的危害程度。在全球变化生态研究方面，测定高CO2浓度及温度上升植物叶绿素荧光的变化，还可以探讨植物对全球变化光能利用方面的特点。

9、简述LI-6400光合作用测定仪的原理。

“Li-6400光合作用测定仪”是通过测量参比室和样品室的气体浓度差异来测量光合速率和蒸腾速率的。具体原理：CO 2可以吸收特定波段的红外辐射（IR ），不同浓度的CO 2和H 2O 红外线的吸收强度不同，红外线通过CO 2和H 2O 后能量会发生损耗，其能量的损耗多

少与CO 2和H 2O 变化紧密相关，经电容器接受后，能转变为可以反映CO 2和H 2O 变化的电信号，

进而根据仪器的气体流速、叶面积等计算光合速率（暗呼吸速率）与蒸腾速率，气孔导度和胞间CO 2浓度等则可通过对蒸腾速率的计算获得。

10、请你设计一个植物生理生态学的实验，说明实验目的、实验方法、测定项目、预期

结果。

实验目的：利用叶绿素荧光技术，跟踪芒果在贮藏过程中的生理变化，以帮助人们选择最佳的贮藏保鲜条件。

实验方法：将产地相同大小基本一致的芒果分为4组，分别置于0℃、6℃、12℃、20℃温度条件下，每天监测芒果果皮的叶绿色荧光动力学，并记录其果皮外表的变化，找出之间的相关性。

测定项目：芒果果皮的叶绿色荧光动力曲线

预期结果：在某一温度将会有正常的荧光动力曲线，说明该温度是适宜芒果保鲜贮藏的温度。

11. 植物水势测定能解决什么生态问题？

植物一生中不断地与环境进行水分交换。植物细胞之间、组织之间以及植物与外界环境的水分移动均由水势大小决定，植物的水势因植物类型、植物种、植物的组织和器官的不同而变化很大，也与植物的发育状况以及环境条件的影响有关，因此，通过测定植物的水势，可以研究植物体内、植物之间、植物与环境之间的水分关系，进一步了解植物的对于水分的需求状况以及水分胁迫的程度，从而对干旱区抗旱树种的选择具有一定的指导意义；可利用水势指标来确定作物的灌溉、施肥的适宜时期；植物水势的测定有助于我们深入了解土壤-植物-大气系统的水势，也可用于确定植物-环境体系中水分的能量分布状态。

12. 简述用压力室测定小枝水势的原理。 植物叶片通过蒸腾作用不断地向周围环境散失水分，产生蒸腾拉力。导管中的水分由于内聚力的作用而形成连续的水柱。因此，对于蒸腾着的植物，其导管中的水柱由于蒸腾拉力的作用，承受着一定的张力或负压，使水分连贯地向上运输。当叶片或枝条被切断时，木质部中的液流由于张力解除迅速缩回木质部。将叶片装入压力室钢筒，叶柄切口朝外，逐渐加压，直到导管中的液流恰好在切口处显露时，所施加的压力正好抵偿了完整植株导管中的原始负压。这时所施加的压力值（通常称为平衡压）将叶片中的水势提高到相当于开放大气中的导管中液体渗透势ψs 的水分。由于通过导管周围完整活细胞半透膜进入木质部导管的汁液，其渗透势常接近于零（活性溶质含量很低），因此，有下式成立：

P+ψW=ψs≈0 则 ψW=-P 式中P ：平衡压（正值）；

ψW ：叶片或枝条的水势（负值）； ψs ：木质部汁液的渗透势。

13. 用P-V 分析技术能测定植物的哪些水分特性指标？说明其生态意义。

P —V 曲线技术也叫P —V 技术，是压力

可测定出植物从饱水状态下直至脱水萎蔫各失水阶段体内的水势，渗透压，共质体水含量以及质壁分离时的水分状况。并通过数学的方法，科学地计算 等诸多水分生理参数。

1、 π。和πp π。为植物细胞总体渗透压；πp 代表初始质壁分离时的总体渗透压，高的π。值，说明植物从土壤中吸收水分的潜势大，而高的πp 值，说明了植物忍耐干旱的能力， 它可帮助植物渡过干旱季节-所以，在水分逆境条件下，选择较高π。和πp 值的树种较为有利。

2、Vo 和Vp Vo是饱水状态下细胞中共质体水的体积，也叫自由水，V p表示初始质壁分离时的共质体水体积。V 0 ／Vp 的比值愈大，说明在失水状况下质壁不容易发生分离，

体内可相对保持较多的水分，持续干旱时，原生质可延迟受到水分胁迫的影响。

3、 RSW (％) 代表相对共质体水损失率。它由公式(V。一V) ／V 。求得，也就是 说，在某一水分逆境下，共质体水损失量占总体共质体水量的百分率。

4、 PVAT 代表质壁分离前，各加压阶段得到的平均膨压。

5、 这是细胞体积弹性率。它可由多种方式求得，这里的 值是从膨压的变化和体积变化的关系中求得的。即 等于P 对(V。一V 一V )／V 所绘直线的斜率。

值愈小，说明细胞壁随着水分的损失很快收缩，而体内水势却不明显降低，也就是说它的吸水能力低。

14、你为什么要选修植物生理生态学? 你的研究可能用到哪些植物生理生态分析技术？结合自己的研究方向，谈谈你学习本课程的收获与体会。

15、什么是胁迫？主要有哪些自然胁迫？如何研究植物与胁迫的关系？

在一定的范围内，植物的光合速率和生长速率随生态因子的增强而增加，当环境因子超过一定的量时则表现在对生长发育的抑制，自然界中，这种生态因子自身量或质的变化，对于植物而言，构成了一种自然环境胁迫。

自然胁迫主要有强光胁迫、植物光合作用的光抑制、温度胁迫（低温、高温）、干旱

胁迫、盐分胁迫，病虫杂草等生物逆境。理化逆境之间通常是相互联系的，例如水分亏缺通常伴随着盐碱和高温逆境，水分胁迫、低温胁迫、病虫害和大气污染等都可引起活性氧伤害。

16、浙江生态建设中，有哪些主要的环境胁迫？

洪涝、暴风、干旱、盐碱地、病虫害、酸雨

17. 利用LI6400,PAM2100, 野外测定时, 需要做好哪些准备工作?

LI6400：1）将drier 和soda lime 清理干净，并保证CO 2去除剂（碱石灰）和水分干

燥剂没有完全变色失效；2）仪器标定：LI-6400在使用前必须标定，约需1小时完成，如果一天内连续测定，早晨标定一次即可。标定需用标准CO 2气体（浓度高于被测环境CO 2浓度）和湿度发生器。3）LED 光源即红蓝光源，是“Li-

6400 光合作用测定仪”的配件之一。天气晴朗时可不用LED 光源，直接利用自然光测定自然状态下的光合速率。如果测光补偿点或在阴天或多云的日子测定时，LED 光源是不可缺少的，测前就需设置好光强，并检查光源与探头之间的连接口是否松动；若是测夜间呼吸，应关闭光源。

PAM2100：

18．如何分析毛竹快速生长与水分生理生态的关系?

植物生长首先需要一定的有机物作为建造细胞壁和原生质的材料，这些材料主要是光合作用的产物，而水是光合作用顺利进行的必要条件，同时光合作用制造的有机物质向生长部位运输也需要水分。在水分充足的情况下，植物生长很快，个大枝长，茎叶柔嫩，机械组织和保护组织不发达，植株的抗逆能力降低，易受低温、干旱和病虫的危害。

水分与毛竹光合作用的关系：

光合作用是绿色植物获能量的主要源泉。光合速率的大小与植物的水分状况密切相关。试验表明，植物组织水分接近饱和时，光合最强；水分过多，组织水分达到饱和时，气孔被动关闭，光合受到抑制。水分缺乏，光合降低；严重缺水至叶子萎蔫时，光合急剧下降，甚至停止。水对光合作用的影响往往是间接的。缺水使气孔保卫细胞压力势降低，气孔开度减小或关闭，阻碍二氧化碳的吸收，光合速率降低；缺水时叶片生长缓慢，光合面积显著减小；由于淀粉的水解作用增强，糖类积累增加，既影响光合产物的输出，

又促进呼吸作用，使净光合速率降低。水分严重亏缺时，叶绿体结构特别是光合膜系统收到损害。

水分与有机质运输的关系：

水分供应减少，叶片水势随之降低，从源叶运输到韧皮部的同化物质减少。原因一方面是叶片水势降低，光合速率降低，使叶肉细胞内可运出蔗糖浓度变低，另一方面是由于筛管内集流的纵向运动的速度降低。

水是物质转化运输的介质，同时它也直接参运某些生化反应。

水分与矿质元素吸收和运输的关系：

矿质元素必须溶解在水中才能被植物吸收。但是植物吸收水分和吸收矿质盐分的量是不成比例的，两种吸收均因环境的变化而产生很大差异。植物对水分和矿质的吸收是既有关，又无关。有关，表现在盐分一定要溶解在水中才能被植物根系吸收，并随水流进入植物的根系；无关，表现在两者的吸收机理不同。水分吸收主要是蒸腾作用引起的被动吸水，而矿质吸收主要是消耗代谢能量的主动吸收为主。