原文以Photosynthetic and Growth Responses in a Pioneer Tree (Japanese White Birch) and Competitive Perennial Weeds (Eupatorium sp.) Grown Under Different Regimes With Limited Water Supply to Waterlogging 為標題發(fā)表在Frontiers in Plant Science上

作者 | Mitsutoshi Kitao等

翻譯 | 祝介東、劉美玲

校對 | 子毅

為了確保日本白樺樹（Betula platyphylla var. japonica）能夠自然更新，需要對其競爭性植被進行管理。

基于植物生理生態(tài)學的研究方法，研究者們對日本白樺樹和澤蘭屬植物做了室內(nèi)實驗和野外調(diào)查，闡述了土壤水分條件如何影響兩者的競爭力。

研究者們模擬了多個土壤水分梯度：一周2次灌溉、一周3次灌溉、半積水和完全積水。調(diào)查了盆栽日本白樺幼苗和競爭性草本植物（Eupatorium makinoi）的光合和生長，對不同水分梯度的響應。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著灌溉的增加，日本白樺幼苗與E. makinoi植株高度的比值呈下降趨勢。表明隨著土壤濕度增加，日本白樺對光能的競爭力在下降。

和一周2次以及一周3次的灌溉處理相比，積水處理使得日本白樺Rubisco最大羧化速率（Vc,max）（基于單位N）降低，而E. makinoi的表現(xiàn)則相反。

這表明日本白樺在土壤水分增加的過程中，N分配到Rubisco和/或Rubisco活化酶過程可能受到了抑制，而E. makinoi則會得到增強。

積水處理組，日本白樺葉片的光系統(tǒng)II的潛在光化學量子效率Fv/Fm較低。

在砍伐5年后，研究者們在積水條件下，對自然生長的日本白樺幼苗和E. glehnii（與E. makinoi密切相關）的Fv/Fm、地形濕度指數(shù)(TWI)之間的關系進行了野外調(diào)查。

隨著地形濕度指數(shù)(TWI)增加，日本白樺幼苗的Fv/Fm降低；但對E. glehnii而言，則沒有觀測到這一趨勢，這與在室內(nèi)盆栽的實驗數(shù)據(jù)一致。因此，確保土壤不要一直濕潤，日本白樺幼苗對澤蘭屬植物的光合生長就會具備競爭優(yōu)勢。

LI-6800高級光合-熒光測量系統(tǒng)在此研究中的作用

LI-6800高級光合-熒光測量系統(tǒng)

使用LI-COR制造的LI-6800高級光合-熒光測量系統(tǒng)，測量了日本白樺和E. makinoi的凈光合速率（A）、氣孔導度（gsw）、胞間CO₂濃度（Ci）以及葉綠素熒光參數(shù)。

設置CO₂濃度400 μmol mol^-1，光強1000 μmol m^-2 s^-1，葉片溫度25℃，相對濕度約為70%。

對于每周2次到3次灌溉處理的植物樣品，在測量前一天夜間進行充分灌溉?；贏和Ci，，使用25℃葉溫的Rubisco動力學參數(shù)，利用“單點”法對Rubisco的最大羧化速率（Vc,max）進行計算。

經(jīng)過整夜暗適應后，黎明前對葉綠素熒光參數(shù)Fm（暗適應下最大熒光值）和Fo（暗適應下最小熒光值）進行測量。

使用1000 μmol m^-2 s^-1的光強，葉片達到光合穩(wěn)定后，測定Fs（穩(wěn)態(tài)熒光值）和Fm’ （光下最大熒光值）和Fo’（ 光下最小熒光值）。

計算得到光系統(tǒng)II的潛在最大光化學量子效率Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm和實際光化學量子效率φPSII= (Fm’-Fs)/Fm’；計算ETR（電子傳遞速率），ETR=ABS×PAR×φPSII×0.5。

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原文中的主要數(shù)據(jù)圖