叶片上下表面的光谱特性

绿色植物的光合作用、生产量及能量关系受叶片及整个群落的光学特性的强烈制约。叶片的光谱特性包括对光的吸收、反射和透过等几个方面。对光合作用有效辐射[400—700nm(纳诺米),可见光区域]的吸收是光合作用的第一个步骤。叶片对光的反射可以降低叶温、减少叶片的水分丧失,在一个植株或植物群落中,上部叶片对光的反射和透过通常可以调节群落中的光能利用。一般而言,绿色植物的上表面吸收太阳可见辐射能的80—85%,反射约10%,透过5—     

不同品种甜瓜叶片叶绿素含量与光谱的特征分析

本试验以34份有代表性的甜瓜种质为实验材料,分别测定了不同品种的甜瓜叶片在坐果期的反射光谱以及叶绿素的含量。用叶绿素仪测得的数据表明:不同种质的甜瓜在坐果期的叶绿素含量具有差异性,其中新蜜11号的叶绿素含量将近灰鼠子的1.4倍,以光谱分析仪所测得的数据图谱反映:在510 nm到660 nm的波段内出现了一个反射吸收峰。根据所有的数据进行分析显示:甜瓜坐果期叶片叶绿素含量与光谱植被指数mSR_(705)、mND_(705)和PSSRb之间都有着较强程度的线性相关性。表明可以通过相关的植被指数来初步估计甜瓜叶片的叶绿素含量。     

土壤镉污染对水稻叶片光谱反射特性的影响

水稻移栽于添加不同量镉(50、100、200和400 ppm)的土壤上,叶片反射光谱特性发生变化:可见光区反射率增加,其中550—680nm波段反射率的增加更突出;反射光谱的一次微分图和二次微分图上叶绿素吸收边缘明显蓝移。这些变化以分蘖期最为显著。镉害水稻可见光区反射特性的变化与叶片中叶绿素含量的降低相一致。初步确定几个波段可用于区分镉毒害的和正常的水稻的光谱反射特性。     

冠层部位对金叶女贞叶片结构的影响

金叶女贞是一种在园林绿化上广泛应用的彩叶植物,上层叶金黄色,下层叶深绿色。本文利用常规植物制片技术,研究了叶绿素缺少的金叶女贞上层金叶和下层绿叶的解剖结构。结果表明:(1)金叶女贞上层金叶和下层绿叶的上表皮无显著差异,但是下层绿叶的下表皮细胞较小,气孔密度较低;(2)下层绿叶的叶肉组织较薄,细胞较大,排列疏松;(3)在下层绿叶中叶绿体类囊体片层排列密集,叶肉组织内单位体积叶绿体数量较少;(4)冠层部位对光合色素的积累有明显影响。叶绿素缺少的金叶女贞叶片结构显著受到冠层部位的影响,光合色素的变化幅度较一般植物更大,不同冠层部位叶片叶色有明显差异,可以作为研究植物冠层部位对叶形态、结构和生理生化影响的好材料。     

基于高光谱的苹果果期冠层光谱特征及其果量估测

苹果冠层光谱特征是苹果树遥感生理监测和生产管理的重要依据。对栖霞市苹果果期的冠层反射光谱进行实测,结合数码照相技术探明了苹果果期的反射光谱特性和敏感波段,并通过敏感波段与果树比指标建立回归模型,实现了对苹果冠层果量(果树比)的无损估测。结果表明:苹果树果期冠层光谱曲线总体表现为对蓝光和红光的吸收及对绿光的反射,在近红外750—1300nm之间表现为强烈的反射,且在1650nm和2200nm附近呈现两个反射峰。选择435、670、730、940、1140nm和1480nm等6个波段为苹果果期的敏感波段。利用这些波段分别构建了差值、比值及归一化植被指数,筛选了最佳光谱参数,进而构建了果量(果树比)估测模型,经筛选验证确定苹果果量的最佳估测模型为:y=0.0086[NDVI(940,730)]2-1.0934NDVI(940,730)+0.3209。模型为苹果果期果量的精确估测提供了比较快捷的方法途径。     

橡胶树叶片高光谱特征分析

从光谱曲线特征和光谱变换特征分析橡胶树(Hevea brasiliensis)叶片反射曲线特征.结果表明,蓝边、红边、黄边位置特征分别出现于525 nm、725 nm、550 nm波段附近,红谷位置特征变化较大,并提取了红边积分面积等重要光谱变量特征.叶片氮含量与反射光谱的相关分析表明橡胶树叶片氮素敏感波段为700～1300 nm,其中730 nm处相关性最好,达到0.8422的极显著水平,以730 nm处的反射率与叶片氮含量建立线性模型,其复相关系数R2达到0.7094.     

多花黄精和安徽黄精叶片发育的比较解剖学研究

对多花黄精(Polygonatum cyrtonema)和安徽黄精(P.anhuiense)不同发育时期的叶片进行了比较解剖学研究。结果表明:(1)在叶片发育过程中,气孔器指数都是由低到高,达到最高值后再逐渐降低并趋于稳定;(2)叶片长宽比在发育过程中都呈上升趋势,且与叶片形状之间有一定的相关性,叶片长宽比与表皮细胞长宽比之间没有明显的相关性;(3)两者叶片的上下表皮细胞的发育方式基本一致,都是由表皮细胞进行横向和径向生长的过程;(4)在叶片的分化过程中,首先分化出来的是表皮,其次是叶肉,最后是叶脉;(5)多花黄精的叶缘在发育早期叶肉中有大型薄壁细胞出现,但叶片成熟时,大型薄壁细胞消失或继续保存,而安徽黄精在整个发育过程中,叶肉中都未见大型薄壁细胞出现。该研究为黄精属互生叶类和轮生叶类植物的叶片发育研究积累了实验资料。     

四翅滨藜叶片C、N、P生态化学计量特征对N添加的响应

以宁夏平罗西大滩四翅滨藜人工林为研究对象,通过设置N添加的野外实验,研究四翅滨藜叶片C、N、P化学计量比的季节动态及其对N添加的响应特征。结果显示:(1)四翅滨藜叶片C、N、P化学计量比在生长季初期和末期较高,在生长季旺期(8～9月)较低。(2)N添加提高了绿叶N浓度和N∶P比,降低了绿叶C∶N、N回收度(NRP)和P回收度(PRP),对其他指标的影响无明显的规律性。(3)N回收效率(NRE)和NRP均与枯叶C∶N比显著正相关;P回收效率(PRE)与绿叶P浓度显著正相关,与枯叶P浓度显著负相关;PRP分别与绿叶P浓度和枯叶C、N、P化学计量比显著正相关,与枯叶C浓度显著负相关。研究表明,N添加促进了四翅滨藜绿叶N摄取,降低了叶片从枯叶中回收N和P的能力,改善了枯叶N分解质量;未来大气N沉降增加会改变干旱半干旱区植物N吸收、分配和回收等策略,促进枯叶中N的释放速率,直接影响N循环,进而间接影响到植被-土壤系统C和P的循环过程。     

几种植物细胞表面糖蛋白的电镜细胞化学及其与植物抗逆性的关系

1.无论是小麦、玉米或长豇豆的叶片组织,经钌红染色显示的糖蛋白均明显地定位于细胞间隙周围游离的细胞表面上,在细胞壁的外部形成一个糖蛋白层,厚度一般为50—100nm之间。紧贴细胞壁的部分比较致密,外部边缘比较松散,有些呈现为丝状。2.抗寒性强的冬小麦幼苗叶片细胞表面的糖蛋白比不抗寒的春小麦品种显得丰富;并且在低温锻炼中,前者细胞表面的糖蛋白层有增厚的趋势,而后者的糖蛋白层明显变薄、甚至完全消失。3.当长豇豆叶片感染花叶病或玉米叶片感染小斑病后,黄色病斑组织的细胞表面的糖蛋白向细胞间隙中脱落,直至糖蛋白层完全消失。病斑周围的绿色组织细胞表面的糖蛋白层,有些也发生减少,甚至完全消失;有些则增厚。抗小斑病的玉米品种的细胞表面的糖蛋白比不抗品种显得丰富。以上情况表明,细胞表面的糖蛋白与植物的抗病性和抗寒性存在密切关系。     

基于光谱参数对小白菜叶片镉含量的高光谱估算

为实现利用高光谱技术快速、准确、无损地检测叶类蔬菜叶片重金属镉污染情况,通过采用室内盆栽试验,检测了小白菜在6个不同的镉浓度梯度0 mg/kg(CK)、0.5 mg/kg(T1)、1 mg/kg(T2)、5 mg/kg(T3)、10 mg/kg(T4)和20 mg/kg(T5)下的叶片高光谱反射率及其镉含量。利用相关分析和逐步回归的统计方法对叶片原光谱、一阶导数光谱和光谱参数与镉含量进行统计分析,确定了反演叶片镉含量的敏感光谱参数,并建立了估算叶片镉含量的参数模型。结果表明:(1)在540 nm附近和红外区域,叶片光谱反射率随着处理浓度的增加呈下降趋势。T1组叶片光谱与对照组的光谱没有明显的变化差异;(2)原光谱与镉含量的敏感波段主要在690—1300 nm,相关系数最高的波段是782 nm。一阶微分光谱与镉含量的敏感波段在黄边、红外、近红外和远红外范围均有分布;(3)反映植物色素、水含量和细胞结构的参数MCARI(叶绿素吸收反射修正指数Modified Chlorophyll Absorption Reflectance Index),SDy(黄边面积Yellow Edge Area),WI(水质指数Water Index),DCWI(病态水分胁迫指数Disease Water Stress Index),SDr(红边面积Red Edge Area)和Dr(红边幅值The Amplitude of the Red Edge)可分别作为反演镉含量的敏感光谱参数,其倒数回归模型能够较好地反演镉污染下小白菜叶片的镉含量;(4)镉胁迫处理15 d时,建立的SDr的倒数模型估算处理30 d时小白菜叶片镉含量的效果最优。研究表明红边面积参数可以用于估算小白菜叶片的镉含量,可为评价小白菜的食用安全提供科学方法。     

人工高温下苋菜叶的抗热特征和光合性能

研究了连续6昼夜人工热胁迫(40℃/35℃)对苋菜(Amaranthus tricolor)两个栽培品种绿叶苋和花红苋叶片的组织结构、苋菜红素和热稳定蛋白含量及光合特性的影响。结果表明:6昼夜高温胁迫后,花红苋叶中苋菜红素大量积累,第6天时的含量是绿叶苋的1.81倍。苋菜红素在花红苋叶片下表皮、维管束细胞和上表皮中积累,但绿叶苋则不明显。花红苋栅栏组织结构正常,但绿叶苋出现部分断裂,叶绿体受损较为严重。花红苋叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量降幅较绿叶苋低,热稳定蛋白含量轻微上升,其光补偿点和饱和光强比绿叶苋明显滞后。高温胁迫6 d后,绿叶苋的光合速率、胞间CO2浓度和气孔导度等光合参数均显著低于花红苋(P<0.01)。可见,高温下苋菜红素在组织或细胞中的积累与花红苋的耐热性密切相关,较好地维持了花红苋叶片相对稳定的光合性能。     

亚热带红壤侵蚀区马尾松针叶养分含量及再吸收特征

叶片衰老过程中的养分再吸收是植物适应养分贫瘠生境的一种重要策略,一直是生态学领域的研究热点。以亚热带红壤侵蚀区生态恢复先锋树种马尾松为研究对象,分析4种不同恢复水平下马尾松叶片养分含量随叶龄的变化情况及养分再吸收特征。结果表明:(1)叶片中N、P、K含量变化范围分别在(6.10±0.52)—(12.02±0.85)mg/g、(0.17±0.03)—(1.02±0.01)mg/g、(1.58±0.49)—(9.46±0.90)mg/g,随叶龄增长整体呈先增加后降低的趋势,具有一个快速积累期和一个相对漫长衰减期的动态特征,这表明叶龄也是影响叶片养分含量的重要因素;(2)叶片N、P、K含量随生境恢复水平的提高而增加,且N、P含量在除凋落叶外的叶龄阶段均表现出显著正相关,表明叶片中这两种营养元素在动态变化上存在协同性;(3)在叶片N、P、K再吸收效率中,P、K再吸收效率较高,而N相对较低。养分再吸收受生境中营养元素的含量水平、循环方式等因素的综合影响表现出一定选择性,对生境中较为贫瘠或使其生长受到限制的元素具有较高的再吸收效率。这不仅可以减小植物对外源养分的依赖性,同时也维持了体内重要营养元素的平衡。随叶龄增长叶片中N/P逐渐增大,反映出在叶片衰老过程中对限制元素P具有较强的再吸收能力,这种反馈调节提高了马尾松对养分贫瘠环境的适应性。本文的研究结果可为亚热带红壤侵蚀退化区先锋物种在贫瘠生境条件下的养分利用机制与适应对策方面的研究提供理论依据。     

NaCl胁迫对菊芋幼苗生长及其离子吸收运输的影响

在温室采用砂培试验,比较研究了NaCl胁迫对2个菊芋(Helianthus tuberosusL.)品种‘南芋8号’(Ht 1,耐盐性较强)和‘南芋1号’(Ht 2,耐盐性较弱)幼苗生长及其离子吸收运输的影响。结果表明:(1)与对照相比,低浓度NaCl处理(255、0 mmol.L-1)促进了Ht 1根干物质积累和根冠比增加,有利于其养分吸收;较高浓度NaCl处理(1002、00 mmol.L-1)均显著降低2个品种的总干物质重以及叶片、茎、根干物质重,且Ht 2降幅较Ht 1大;(2)NaCl处理对菊芋幼苗根部相对含水量(RWC)没有显著影响,但对叶片和茎部RWC的影响较大,而且高浓度盐胁迫(200 mmol.L-1)下,耐盐品种Ht 1较Ht 2叶片能够保持较高的RWC;(3)NaCl处理下,Ht 1比Ht 2根部对K 的选择性较强,且由根部吸收的大量Na 和Cl-在运输过程中被区域化在茎部,因而向代谢活性较高的叶片运输量相对较少,这是Ht 1耐盐能力较强的一个重要原因。     

广西弄拉几种适生药材叶片对岩溶环境的生态适应

目的:探讨植物微形态结构与岩溶生态环境的关系.方法:利用光学显微镜对常规石蜡切片法处理的生长于广西弄拉适生药材忍冬(Lonicera Japonica Thunb)、华南忍冬(Lonicera confuse)、瓜子金(Polygala japonica Houtt)、黄花草(Solidago decurrensLour)的解剖结构进行了观察,并利用扫描电镜技术对四种灌木叶片表皮形态进行研究.结果:(1)忍冬、华南忍冬、黄花草下表皮均分布浓密的表皮毛,忍冬上表面中脉有少量表皮毛,黄花草上表皮分布有稀疏的星状表皮毛,忍冬、华南忍冬和黄花草的气孔位于下表皮毛间隙,这种结构可反射阳光和阻止水分蒸发,从而适应强光和水分不足的环境;(2)瓜子金叶片为肉质叶,上下表面均有气孔分布,并出现明显的下陷.气孔主要分布在叶片表面凹陷处,这种局部微环境有利于水分的保持;(3)四种植物叶片表面均出现表皮细胞外壁加厚或角质化,这种结构有利于减少水分蒸腾.结论:几种植物叶片结构特征是其长期在岩溶区干旱环境条件下形成的适应性变化,适应方式有一定的趋同.     

小麦生育前期POD同工酶的动态变化

利用复性电泳技术 ,对 2个小麦品种 (冬性品种、春性品种 )从出苗到拔节初期绿叶中的POD酶谱进行分析 ,结果表明 :( 1)小麦从出苗到拔节初期 POD的分子量均在 35k D以上 (含 35k D) ;( 2 )三叶期以前叶片中 POD活性比三叶期以后的弱 ;( 3)小麦叶片中 POD酶带变化主要集中在 52～ 146k D间 ;( 4 )从出苗到拔节初期小麦绿叶中始终含有 30 0、 52、 39、 37k D4条活性较强的过氧化物酶 ;( 5)在不同的生育阶段和环境条件下 ,绿叶中 POD的种类和活性均有显著变化。     

基于光谱指数的植物叶片叶绿素含量的估算模型

叶绿素是光合作用能力和植被发育阶段的指示器,是监测湿地植被生长健康状况的重要指标之一;高光谱遥感技术可以为植物叶绿素含量的定量化诊断提供简便有效、非破坏性的数据采集和处理方法。为保证被探测叶片面积相同,消除背景反射、叶片表面弯曲造成的光谱波动及叶片内部变异造成的影响,研究采用Field Spec 3光谱仪加载手持叶夹式叶片光谱探测器,测定野鸭湖湿地典型植物的叶片高光谱反射率数据,同时通过分光光度计室内测定相应叶片的叶绿素含量。采用相关性及单变量线性拟合分析技术,建立二者的关系模型,包括叶绿素含量与"三边"参数的相关模型以及比值光谱指数(SR)模型和归一化差值光谱指数(ND)模型,并采用交叉检验中的3K-CV方法对估算模型进行模型精度检验。结果表明:植物叶片叶绿素含量与"三边"参数大多都呈极显著相关,相关系数最大达到0.867;计算光谱反射率组成的比值(SR)和归一化(ND)光谱指数与叶绿素含量的决定系数,总体相关性比较高,较好的波段组合均为550—700nm与700—1400nm以及550—700nm与1600—1900nm,与叶绿素含量相关性最好的指数分别是SR(565nm,740nm)和ND(565nm,735nm)。并通过选取相关性最佳的光谱特征参数,分别基于"三边"参数和ND模型指数构建了植物叶片叶绿素含量的估算模型。其中,基于红边位置(WP_r)光谱特征参数和ND(565nm,735nm)光谱指数建立的叶绿素含量估算模型,取得了较好的测试效果,检验拟合方程的决定系数(R2)都达到0.8以上,估算模型分别为y=0.113x-78.74,y=5.5762x+4.4828。通过3K-CV方法进行测试和检验,植物叶绿素含量估算模型均取得了较为理想的预测精度,预测精度的分别为93.9%及90.7%。高光谱遥感技术对植被进行微弱光谱差异的定量分析,在植被遥感研究与应用中表现出强大优势,为植物叶绿素含量诊断中的实际应用提供了重要的理论依据和技术支持。     

青葙对土壤锰的耐性和富集特征

通过盆栽试验,研究了青葙(Celosia argentea Linn.)对不同浓度(0、50、100、200、300、500 mg/kg)锰(Mn)污染土壤的吸收和积累特性。结果表明,青葙的锰含量、生物富集系数和生物量均随着土壤锰浓度的增加而增加。当土壤锰含量为300 mg/kg时,青葙生长良好。在锰浓度500 mg/kg时,青葙叶片边缘出现轻微褪绿现象,但是植株的生长未受到抑制,并且叶片生物量显著增加(P0.05)。此时,叶片中锰含量达到最大值42927 mg/kg,生物富集系数为69.20。青葙吸收的锰有95%—97%被转移到地上部分,表明该植物对锰具有很强转运能力。本研究的结果为利用青葙修复锰污染土壤提供了有力证据。     

小麦叶片氮素状况与光谱特性的相关性研究

 系统分析了不同时相下两个小麦(Triticum aestivium)品种叶片含氮量及叶片氮积累量与冠层光谱反射特征的关系。结果表明,随施氮水平的增加,小麦冠层在可见光区的反射率逐渐降低,而近红外波段的反射率逐渐升高。小麦叶片氮素状况与比值指数或归一化指数显著相关,两个品种表现极为一致,可以用一个指数方程来拟合。分阶段建模并没有提高模型的精度,因此可以建立一个适用于整个生育时期的通用氮素诊断方程。叶片含氮量同光谱指数在整个生育期内的关系要优于叶片氮积累量的,其中,与叶片含氮量关系最佳的指数为红波段(660 nm)和蓝波段(460 nm)的组合(R2>0.80);与叶片氮积累量关系最佳的光谱指数为中红外波段(1 220 nm)与红波段(660 nm)的组合(R2>0.62)。     

富含花色素苷的紫色稻叶片的抗光氧化作用

云南紫稻叶片的花色素苷(吸收峰530 nm)分布于上下表皮细胞、泡状组织和表皮刚毛细胞中. 与另一种绿叶稻(赤脚软黏)相比, 紫叶稻旗叶的最大光合放氧速率和叶绿素含量分别高出28%和23%. 较高的叶绿素含量可能是紫叶稻增强光系统天线捕光能力的一种补偿性生理适应 性. 当旗叶切段受到由甲基紫精(MV)介导的光氧化处理3天后, 紫叶稻叶片的花色素苷显著降解褪色, 对DPPH·自由基的清除能力降低而细胞膜的泄漏率增高, 但类黄酮和总酚含量几无变化. 叶绿素荧光参数F_v>/F_o, qP和φ_PSⅡ下降而NPQ和叶黄素环的DES升高. 绿叶稻叶片对光氧化作用较敏感, 其清除DPPH· 自由基能力的下降幅度与细胞膜泄漏率增高的幅度均高于紫叶稻, 并出现痕量的花色素苷. 结果表明, 花色素苷在阳生性的紫叶稻叶片中可能作为一种有效的初级抗氧化剂参与抵御不良环境诱导的胞内氧化胁迫. 光氧化作用可导致紫叶稻和绿叶稻之间花色素苷变化的不同格式.     

野鸭湖典型湿地植物光谱特征

遥感技术已成为湿地植被识别和分类的重要手段,而深入研究地面植物群落光谱特征对于利用遥感影像的湿地植被分类具有指导意义。以典型淡水湿地——野鸭湖湿地为实验区,测定其典型湿地植物群落的反射光谱,并重采样以模拟OMIS机载成像光谱仪红-近红外的50个波段。在此基础上应用二阶导数的方法得到湿地植物识别的9个最佳波段:515.3,553.1,626.5,687.5,733.9,810.6,821.1,833.0,966.8nm。这些波段可以很好的识别湿地植物类型:沉水植物在810.6,821.1,833.0nm存在独特的吸收/反射特征,与其他湿地植物类型相区别。浮水、挺水、湿生、中生植物相比,浮水植物在515.3nm的吸收特征和553.1nm的反射特征较为突出;浮水、湿生、中生植物在687.5nm的吸收特征与挺水植物相比更为显著,但挺水植物在733.9nm的反射特征尤为明显;湿生植物在626.5nm的吸收特征比浮水、挺水、中生植物更加显著;中生植物缺少在626.5nm的吸收特征,但在966.8nm的吸收特征最为明显。研究成果不仅可以为野鸭湖湿地植被的高光谱遥感数据处理及湿地植被制图提供一定的科学依据,而且可以为淡水湿地植被的遥感识别和分类提供一定的参考、借鉴。