本书系统阐述了植物生理生态学的基本理论、研究方法和前沿进展，旨在揭示植物如何通过生理过程适应环境变化并发挥生态系统功能，为读者构建从微观机制到宏观响应的完整知识体系。全书共13章，分三部分展开：基础生理过程部分（第1～8章）涵盖光合与呼吸、有机物代谢、水分生理与矿质营养、生命周期调控及次生代谢防御等核心内容；生态互作与宏观拓展部分（第9～12章）聚焦植物与微生物、动物及其他植物的协同进化，并阐述种群、群落与生态系统的结构功能及全球变化应对；前沿方法与展望部分（第13章）则介绍气孔模型、合成生物技术、单细胞测序、新型人工智能技术的应用。
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目录
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第1章 植物生理生态学概述 1
1.1 植物生理生态学的概念和研究内容 1
1.1.1 植物生理生态学的定义和研究范围 1
1.1.2 植物生理生态学与其他学科的关系 3
1.2 植物生理生态学的发展历程与展望 4
1.2.1 植物生理生态学的发展历程 4
1.2.2 植物生理生态学的展望 5
主要参考文献 6
复习思考题 7
第2章 植物的光合作用 8
2.1 光合作用的概念和意义 8
2.1.1 光合作用的基本过程 8
2.1.2 光合作用在植物生长发育中的作用 10
2.2 光合器官与光合色素 11
2.2.1 叶绿体 11
2.2.2 光合色素 15
2.3 光反应与碳同化 17
2.3.1 光反应 18
2.3.2 碳同化 22
2.4 植物的光呼吸 26
2.4.1 光呼吸的过程和生理意义 26
2.4.2 光呼吸的调控 28
2.5 光合效率与光合作用的影响因素 29
2.5.1 光合作用水平的衡量 29
2.5.2 影响光合作用的因素 30
2.5.3 光合作用的调控 32
2.5.4 植物的光合作用与环境 35
主要参考文献 36
复习思考题 37
第3章 植物的呼吸作用 38
3.1 呼吸作用的概念和意义 38
3.1.1 呼吸作用的基本过程 38
3.1.2 呼吸作用的生理意义 39
3.2 呼吸作用的类型和过程 40
3.2.1 糖酵解 40
3.2.2 戊糖磷酸途径 45
3.2.3 柠檬酸循环 46
3.3 电子传递与氧化磷酸化 49
3.3.1 呼吸电子传递 49
3.3.2 ATP合成的底物（ADP和Pi）和产物（ATP）的跨膜转运 54
3.3.3 蔗糖有氧呼吸的ATP产率 56
3.3.4 氧化磷酸化 56
3.4 呼吸作用的衡量及其影响因素 57
3.4.1 呼吸速率和呼吸商 57
3.4.2 呼吸速率的影响因素 58
3.5 呼吸作用与植物能量代谢的关系 59
3.5.1 植株能量平衡 59
3.5.2 植株呼吸代谢能量的储存和利用 65
3.6 呼吸作用与其他物质代谢 66
3.6.1 呼吸作用与其他物质代谢的关系 66
3.6.2 呼吸作用在植物生长和发育中的贡献 67
主要参考文献 70
复习思考题 71
第4章 同化物的转运与分配 72
4.1 韧皮部的转运 72
4.1.1 韧皮部的结构与功能 72
4.1.2 韧皮部转运途径 76
4.1.3 韧皮部转运模式 76
4.1.4 长距离运输机制：压力流动假说 78
4.1.5 韧皮部转运物质 79
4.1.6 韧皮部转运速率 81
4.2 韧皮部的装载与卸出 83
4.2.1 韧皮部的装载 83
4.2.2 韧皮部的卸出 86
4.3 同化物的分布 92
4.3.1 同化物的分配 92
4.3.2 同化物间的相互转化 95
4.3.3 同化物的再分配 99
4.4 同化物运输的影响因素和调控 101
4.4.1 同化物运输的影响因素 101
4.4.2 同化物运输的调控 103
主要参考文献 108
复习思考题 109
第5章 植物的水分生理 110
5.1 水分生理的研究意义 110
5.1.1 植物中水的存在形式 110
5.1.2 水对植物的作用 112
5.2 植物细胞的水分关系 113
5.2.1 水势 113
5.2.2 渗透调节 114
5.2.3 细胞壁弹性 115
5.2.4 与水分有关的进化问题 115
5.3 植物根系对水分的吸收 116
5.3.1 土壤中的水分 116
5.3.2 吸收水分的部位 118
5.3.3 根系吸水的途径 118
5.3.4 土壤水分与根系分布 120
5.3.5 根压现象 121
5.3.6 影响根系吸水的因素 122
5.3.7 根系对水势梯度的反应及向水生长 122
5.4 植物的水分运输 123
5.4.1 木质部与水分运输 124
5.4.2 木质部分运输的机制：内聚力-张力学说 125
5.4.3 气穴和阻塞：木质部水流的阻断 127
5.4.4 茎中的水分储存 128
5.4.5 木质部的传输能力与叶面积 129
5.5 叶片水分与蒸腾作用 129
5.5.1 叶片中的水分与水流阻力 130
5.5.2 蒸腾作用的生理意义 130
5.5.3 蒸腾速率和蒸腾系数及其测定方法 131
5.5.4 气孔运动与蒸腾作用 133
5.5.5 土壤干旱对叶片气孔导度的影响 136
5.5.6 叶片吸收水分 137
5.5.7 水生植物 138
5.6 水分利用效率 138
5.6.1 内在因素 138
5.6.2 环境因素 139
5.7 植物的水分胁迫和抗旱性 140
5.7.1 水分胁迫对植物生长发育的影响 140
5.7.2 植物抗旱性的形成和机制 141
主要参考文献 143
复习思考题 145
第6章 植物的矿质营养 146
6.1 植物矿质养分 146
6.1.1 植物必需的矿质元素 146
6.1.2 土壤养分的类型与形态 149
6.1.3 矿质元素的生理功能 153
6.2 植物对矿质元素的获取 154
6.2.1 植物细胞对矿质元素的吸收 154
6.2.2 植物根际效应 157
6.2.3 根系对养分的吸收 158
6.2.4 叶片对养分的吸收 161
6.2.5 养分在植物体内的运输 162
6.3 矿质养分的同化 164
6.3.1 氮的同化及生物固氮 164
6.3.2 硫的吸收和同化 167
6.3.3 磷的同化 169
6.4 植物养分利用效率 172
6.4.1 植物体内养分的含量变化 172
6.4.2 养分利用效率（NUE）的概念 173
6.4.3 提高养分利用效率的途径 173
6.5 土壤有害物质对养分获取的影响 174
6.5.1 酸性土 174
6.5.2 重金属污染 175
6.5.3 盐碱土 177
主要参考文献 179
复习思考题 180
第7章 植物的生长发育 181
7.1 植物的生长、分化和发育 181
7.1.1 植物生长、分化和发育的概念 181
7.1.2 植物细胞的生长、分化 181
7.1.3 植物生长发育在植物生命周期中的作用 184
7.2 种子的萌发和休眠 184
7.2.1 种子萌发的特点与调节 184
7.2.2 影响种子萌发的因素 186
7.2.3 种子休眠 189
7.3 植物的营养生长 191
7.3.1 光形态建成 191
7.3.2 地上部的生长发育 192
7.3.3 地下部的生长发育 193
7.4 植物的生殖生长 194
7.4.1 春化作用 195
7.4.2 光周期现象 197
7.4.3 其他成花途径与花器官分化 199
7.5 植物的生殖和果实发育 200
7.5.1 受精生理 200
7.5.2 花粉的萌发和生长 201
7.5.3 果实的生长发育 202
7.6 植物的衰老 203
7.6.1 植物衰老的进程 203
7.6.2 衰老的机制 204
7.6.3 影响衰老的因素 204
主要参考文献 205
复习思考题 207
第8章 植物的次生代谢 208
8.1 植物次生代谢的概念 208
8.1.1 植物次生代谢的意义 208
8.1.2 植物次生代谢物的类型 208
8.1.3 植物次生代谢物的价值与利用 209
8.2 萜类化合物 211
8.2.1 萜类化合物的种类 212
8.2.2 萜类化合物的代谢途径 213
8.2.3 萜类化合物的生理作用 216
8.3 酚类化合物 217
8.3.1 酚类化合物的种类 218
8.3.2 酚类化合物的代谢途径 218
8.3.3 酚类化合物的生理作用 222
8.4 含氮化合物 223
8.4.1 生物碱（alkaloid） 223
8.4.2 氰苷（cyanogenic glycoside） 225
8.4.3 芥子油苷（glucosinolate） 227
8.4.4 非蛋白质氨基酸（non-protein amino acid） 229
8.5 次生代谢的调控及影响因素 230
8.5.1 次生代谢的调控 230
8.5.2 次生代谢的影响因素 231
主要参考文献 232
复习思考题 233
第9章 植物的生物因子 234
9.1 植物与微生物 234
9.1.1 植物根际微生物群落 234
9.1.2 植物的共生菌 236
9.1.3 植物与病原微生物 239
9.2 植物与动物 242
9.2.1 植物-传粉者 242
9.2.2 植物-植食者-天敌生物 243
9.3 植物与植物 249
9.3.1 寄生植物与寄主 249
9.3.2 植物间化感作用 251
主要参考文献 254
复习思考题 255
第10章 植物种群生态学 256
10.1 种群的概念与分类 256
10.1.1 种群的概念 256
10.1.2 种群的分类 256
10.1.3 种群生态学 256
10.2 种群的结构与动态 257
10.2.1 空间结构 257
10.2.2 年龄结构 259
10.2.3 遗传结构 260
10.2.4 性比 261
10.3 种群密度 261
10.4 种群的生活史与策略 262
10.4.1 种群的生活史特征 262
10.4.2 种群的生活史策略 263
10.4.3 种群生活史与环境因子的关系 263
10.5 植物种群的相互作用和竞争 264
10.5.1 种群间竞争 265
10.5.2 种群间共生关系 267
10.6 植物种群的遗传结构和进化 271
10.6.1 种群的遗传结构 271
10.6.2 种群的适应性 273
10.7 种群过程与维持 275
10.7.1 种群过程 275
10.7.2 种群维持的机制 275
主要参考文献 277
复习思考题 278
第11章 植物群落生态学 279
11.1 植物群落的概念和特征 279
11.1.1 植物群落的概念 279
11.1.2 植物群落的组成和结构 279
11.2 植物群落的类型与分布 282
11.2.1 不同生态环境下的植物群落 282
11.2.2 植物群落的垂直分布与水平分布 284
11.3 植物群落的形成和演替 288
11.3.1 植物群落的形成过程与机制 288
11.3.2 植物群落的演替类型和阶段 290
11.4 植物群落的生态功能 294
11.4.1 碳循环、水循环、氮循环等生态过程 294
11.4.2 植物群落对生态系统的影响 296
主要参考文献 298
复习思考题 299
第12章 植物生态系统生态学 300
12.1 生态系统的概念和组成 300
12.1.1 生态系统的组成与能量流动 300
12.1.2 物质循环与生态系统稳定性 301
12.2 植物生态系统的类型与特点 306
12.2.1 生态系统的特征 306
12.2.2 人类对不同生态系统的影响 307
12.3 全球变化对植物生态系统的影响 308
12.3.1 气候变化、土地利用变化对植物的影响 309
12.3.2 应对全球变化的生态系统管理策略 312
主要参考文献 313
复习思考题 314
第13章 植物生理生态学研究的新方法 315
13.1 气孔模型及其在植物生理生态学研究中的应用 315
13.1.1 研究气孔行为的意义 315
13.1.2 宏观尺度的经典气孔模型 316
13.1.3 微观尺度的气孔模型 318
13.2 合成生物技术在光合作用改良中的应用 318
13.2.1 合成生物技术改良光合作用的核心策略 319
13.2.2 挑战与展望 320
13.3 单细胞测序探寻植物生长发育 321
13.3.1 单细胞测序技术概况 321
13.3.2 单细胞组学助力植物发育研究 323
13.3.3 单细胞多组学在植物生长发育中的应用 323
13.4 新型人工智能技术在植物生理生态学中的应用 325
13.4.1 人工智能模型架构发展概况 325
13.4.2 基因组语言模型 326
13.4.3 基于核酸模型的顺式作用元件发现 327
13.4.4 基于核酸模型的有害突变预测与性状改良 327
主要参考文献 328
复习思考题 330
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