测量拍摄的体系结构和光合作用模拟
光捕获和光合作用在射击范围内与3 d树冠结构模型,模拟Y-plant (Pearcy和阳,1996;Pearcy et al . 2005年)。Y-plant模拟光拦截和光合作用在叶和射击水平研究叶的互动效应的地步属性和拍摄建筑植物碳排放增加和增长(例如,Pearcy Valladares, 1999;Valladares, 1999;Muraoka et al ., 2003;Pearcy et al ., 2005)。在这一章,我们利用Y-plant获得一个暗示的可能影响叶生态生理学和拍摄建筑特定于每个物种在树叶上二氧化碳的固定在夏天。光拦截和光合作用的计算包括拍摄周围环境条件的影响,叶子的地步属性特定物种和当地的光环境,和结构特征(大小、方向和位置的单一的叶子和因此相互树叶的阴影)。Y-plant需要输入角,方位角》和茎的长度(节间),叶柄,和叶,构造一个射击。在拍摄中的每个节点,节间和叶柄角和方位角》,叶表面正常的角度和方位,和中脉的方位角测量compass-protractor(诺曼和坎贝尔,1989)。叶,叶柄和节间长度测量尺子和叶柄节间直径测量与数字卡钳。坐标叶片形状是通过跟踪获得代表叶子坐标纸上,然后记录的x - y坐标点叶利润率从x - 0和y - 0点附件的叶柄。叶子形状从而确定被用来重建测量叶子,其区域被叶长度比例。测量射几何特征被阳光中拍摄的桦木属和Quercus阳光和阴影。
计算光的发病率进行假设开放天空Quercus桦木属和太阳的芽芽,而半球形照片用于Quercus的阴影芽。测量芽桦木属和Quercus的方位角旋转+ 90°,+ 180°,+ 270°Y-plant模拟整个拍摄的不同方位和治疗尽可能复制检查范围的光线拍摄的拦截。Quercus的树荫下拍摄,光线拦截和光合作用估计三个芽(非旋转)在上述12半球形照片在地面3.5米的高度。这些半球形照片与HemiView 2.1软件进行了分析。照片有160天空部分被用来估计扩散和直接PPFD Y-plant个人离开,使用SOC(标准阴天)算法来计算光的分布在天空。吸收的计算PPFD的叶子,我们假定的叶子ab-sorptance和透光率0.85和0.10,分别对桦木属和Quercus。光合作用下面的计算是基于这个PPFD吸收。
Y-plant含有光合作用的最新版本(法夸尔et al ., 1980),气孔导度对水蒸气(gsw),(球et al ., 1987)和叶子能量平衡模型计算叶二氧化碳气体交换,气孔导度、蒸腾速率,结合交互式辐照度的影响,温度和相对湿度/ VPD (Baldocchi, 1994;Valladares Pearcy, 1999)。最近的变化Y-plant涉及使用气孔导度模型球et al .(1987)和灵活的设置温度依赖性Vcmax Jmax,是不同于我们之前的研究模拟shoot-level光合作用(Muraoka和小泉,2005)。这些变化更加现实的估计photosyn-thetic率在高光照条件。光合速率的计算需要light-saturated总光合作用速率(Agmax)在370摩尔mol-1 Ca,暗呼吸(R),表观量子产率(一套,0.06)和凸性因素(6,设定在0.8)light-photosynthetic曲线,Vcmax
和Jmax最佳温度(303 K)。光合作用和气孔导度的组合模型(gsw)是用来模拟gsw和光合速率随着gsw = +兴奋/ Cs (1)
一套和g0是常数,在8.48和0.243为桦木属和Quercus的10.33和0.096,分别;根据经验数据,海关是相对湿度和Cs二氧化碳浓度在叶子表面。Y-plant、光合速率和气孔导度的above-combined模型主要用来计算光合速率在光饱和和当前细胞间隙CO2压力和叶片温度(Amax),然后应用到光响应的光合速率模型Thornley(1976)基地+ Amax - \] {al + Amax) 2 - 40 a1amax
最大PPFD开放天空(约2400摩尔在水平面m - 2 s - 1),最大和最小的空气温度和水蒸气压力模拟测定指在树冠塔获得的气象数据。在模拟,两组最小和最大气温,15 - 20°C和15-28°C的应用。环境二氧化碳浓度是370摩尔mol-1和相对湿度为80%。的光合作用和气孔导度子Y-plant输出净光合速率和气孔导度阳光和阴影部分的一个叶子,然后结合阳光和阴影叶面积的值为整个单叶片的净光合速率。拍摄的光线拦截和净光合作用获得的积分值的单一叶子,和除以总叶面积开枪。
除了这些气体交换的计算,Y-plant只能给输出的光合速率计算使用模型的光入射Thornley (1976)。比较光合碳之间的增益计算above-combined photosynthesis-stomatal电导模型和完全依赖光模型(方程(2))为我们提供了研究光合作用的气孔和温度限制。此外,最新版本的Y-plant计算的影响光抑制在光合作用(Pearcy et al . 2005;Valladares et al . 2005年)。这光抑制模型基于Ogren的发现(1990年)和沃纳和Sjostrom et al。(2001),减少光系统II光化学
(阵线/ Fm)是影响加权PPFD剂量为目标的前6小时的时间。在Y-plant阵线/ Fm估计的函数PPFD剂量,和减少的大小从黎明前的值(0.8)增加的和6光合作用的光响应曲线如图所示。因此,我们可以获得photoinhibited光合速率。比较photo-synthetic率估计的组合photosynthesis-stomatal电导模型,由这个光抑制模型提供了我们评估的photoinhibitory限制光合作用在一个阳光明媚的光环境。
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