地表蒸散的遥感估算模型及其在农业干旱监测中的应用

蒸散是地表水热交换的主要过程,其空间特征差异明显,而遥感技术的发展与应用使得区域蒸散估算成为现实.本文介绍了基于能量平衡法的单层与双层遥感蒸散模型,并对这2类遥感模型的优缺点分别进行了评述和比较.重点综述了近年来得到发展和应用的大气-陆地交换反演模型(ALEXI),阐述其主要结构、特色和过程.该模型通过耦合双层能量平衡模型(TSEB)和简化边界层模型,减少以往模型对台站气象数据的依赖,明显提高区域蒸散估算精度.研究表明,基于该模型的蒸散胁迫指数(ESI)具有很强的区域干旱监测能力.在今后研究中,多元遥感数据融合技术、陆面数据同化系统与遥感蒸散模型的结合将成为该领域的研究热点.     

甘肃兴隆山主要森林类型凋落物累积量及持水特性

2010年,采用野外实地观测与室内浸水法,对甘肃兴隆山6种主要森林类型(青杆林、青杆-白桦林、山杨-白桦林、灌丛林、落叶松林、油松林)林下凋落物的累积量、持水量、持水率和吸水速率进行了研究.结果表明:不同森林类型凋落物层累积量在13.40～46.32 t·hm-2,为油松林＞青杆-白桦林＞落叶松林＞青杆林＞灌丛林＞山杨-白桦林,且针叶林累积量高于阔叶林;半分解层累积量所占比例均高于未分解层.凋落物最大持水率为185.5％～303.6％,落叶松林最大,油松林最小,持水率与浸水时间呈对数关系;针叶林未分解层持水率均小于半分解层,而阔叶林则相反.凋落物最大持水量在3.94～8.59 mm,为油松林＞落叶松林＞青杆-白桦林＞青杆林＞灌丛林＞山杨-白桦林;持水量与浸水时间存在对数关系;半分解层持水量均大于未分解层.凋落物吸水速率与浸水时间存在幂函数关系,在浸水前1h内,吸水速率均直线下降,而浸水1.0h后吸水速率较小,且不同时段间变化较小;半分解层吸水速率高于未分解层.凋落物有效拦蓄量(深)为青杆-白桦林(5.97 mm)＞油松林(5.59 mm)＞落叶松林(5.46 mm)＞青杆林(4.30 mm)＞灌丛林(3.03 mm)＞山杨-白桦林(2.13 mm).     

汞胁迫对白骨壤(Avicennia marina)幼苗生理生态的影响

为了解红树植物的重金属抗性机制,对白骨壤(Avicennia marina)幼苗进行不同浓度Hg2+(1、5、10、50、100 mg·L-1)的胁迫实验,测定并分析了Hg2+胁迫对白骨壤幼苗叶片的光合作用和抗氧化酶活性的影响.结果表明:叶片净光合速率随着胁迫时间的延长而降低,高浓度(≥150 mg·L-1)Hg2+胁迫下叶片的净光合速率低于中低浓度胁迫,且高浓度胁迫的叶片净光合速率在48 h后快速下降;叶片净光合速率与胞间二氧化碳浓度呈极显著负相关,叶绿素含量随Hg2+浓度的增加而降低.气孔导度在不同浓度胁迫下反应不同,低浓度Hg2+对白骨壤幼苗光合的影响可能是气孔因素,中高浓度Hg2+对白骨壤幼苗光合作用的抑制主要是非气孔因素.低浓度Hg2+胁迫,白骨壤幼苗叶片SOD、POD活性升高,表现了一定的抗逆性,而高浓度表现为抑制作用,基本在100 mg·L-1 Hg2+胁迫下活性达到最低值.说明Hg2+可以抑制白骨壤叶片的光合活性,高浓度Hg2+胁迫削弱了白骨壤的活性氧清除能力,植物极易受到伤害.     

大肠杆菌苹果酸合酶A的酶学和生理功能研究

苹果酸合酶是乙醛酸循环的关键酶之一。E.coli中苹果酸合酶A(malate synthase A,MSA)由aceB基因编码。根据E.coli基因组序列设计引物,利用PCR技术扩增aceB基因,并将其克隆入pET-29b(+),构建了重组表达质粒pET-MSA。经IPTG诱导,MSA在E.coliRosetta(DE3)中获得高效表达。纯化的MSA蛋白的分子量大小约为60 kDa,最适反应pH值和最适温度分别是pH值8.0、30℃。纯化的蛋白质在Mg2+存在时才能发挥最大的活性,其对乙酰辅酶A的Km和Vmax分别是8.07μM和3.6μM/min。此外构建了MSA和苹果酸合酶G(MSG)基因敲除菌株MG::ΔaceB和MG::ΔaceBΔglcB。研究发现缺少MSA的E.coli突变菌株在乙酸中的生长速率要比野生型菌株慢很多,表明MSA对大肠杆菌在乙酸中的生长起着重要作用。MSG虽然能部分补偿MSA的作用,但是包含MSA的乙醛酸旁路是更有效的乙醛酸代谢途径。     

华山新麦草叶片的光合生理特性

对华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng ex P.C.Kuo)营养叶的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日变化曲线进行了分析,并在对叶温(Tl)、气孔阻力(Rs)、光合有效辐射强度(PAR)和气温(Ta)的日变化曲线进行测定的基础上分析了它们对华山新麦草Pn的影响规律。结果表明:华山新麦草Pn的日变化曲线呈"三峰"型,峰值分别为6.5、6.2和9.0μmol.m-2.s-1,依次出现在9:30、11:30和16:30,而且具有明显的"午降"现象;Tr的日变化曲线呈"单峰"型,最大值为1.7 mmol.m-2.s-1,出现在13:30;Tl、Rs、PAR和Ta的日变化曲线均呈"单峰"型,峰值分别出现在12:30、11:30、12:30和13:30。华山新麦草的Pn对Tl、PAR和Ta的响应曲线均呈"抛物线"型,Pn在一定范围内与Tl、PAR和Ta呈正相关,随着Tl、PAR和Ta的升高逐渐增加至最大值后逐渐降低;而Pn与Rs则呈负相关,Pn在一定范围内随Rs的增大逐渐降低。根据拟合方程,华山新麦草营养叶的光补偿点和光饱和点分别为1.1和531.5μmol.m-2.s-1,说明该种类具有很强的喜光性,且对光照强度的适应范围较广。研究结果表明:较大的气孔阻力是造成华山新麦草叶片净光合速率偏低的主要原因。     

低浓度CO2对水车前和黑藻光合特性的影响

本实验通过对沉水植物水车前(Ottelia alismoides)和黑藻(Hydrilla verticillata)进行低浓度CO2诱导,研究其光合特性的变化.研究显示,诱导后,水车前的PEPC/Rubisco活性比值由0.45上升到4.17,黑藻由0.47上升到4.17,两种植物的C4途径光合酶PEPC和NAD-M...     

不同水分胁迫对刺槐生理的影响

本文以二年生刺槐为供试材料,探讨水分胁迫对其生理的影响,为园林绿地中刺槐的灌溉提供理论指导.结果表明,水淹和干旱胁迫明显影响刺槐的生长.水淹11 d后,qP值、ETR值、Fv'/Fm'值和净光合速率的明显下降,qN值上升,19 d后植株死亡.中度干旱胁迫(土壤含水量在8%～15%之间)对植株生长有一定影响,表现为净光合速率的下降和qN值上升等;干旱胁迫(土壤含水量低于10%)严重抑制植株的生长,表现为qN值上升,而qP、ETR、Fv'/Fm'和净光合速率下降,处理19 d后干旱组植株死亡.轻度干旱(土壤含水量在15%～25%之间)适宜植物生长,表现为3次测定的qP、ETR、Fv'/Fm'、Fv/Fm和净光合速率都较高且稳定.土壤含水量日变化在15%～25%以内受轻度干旱胁迫是园林中刺槐的最佳灌溉方式,既不影响景观效果,同时也能节约灌溉用水.     

1973-2009年中国玉米品种演替过程中根系性状及其对氮的响应的变化

根系在氮素高效吸收过程中起重要作用,但人们对玉米育种过程中不同年代杂交种的根系生长特性及其对氮素供应的响应了解较少．选用中国1973．2009年育成的11个代表性玉米品种,在水培体系下研究了正常供氮（4retool／L）和低氮（0．04mmol／L）下根系与地上部生长差异．结果表明,与低氮处理相比,正常供氮降低根干重、根冠比和根系相对生长速率,但增加总根长和侧根长．对于20世纪90年代之前育成品种,供氮还降低总轴根长．氮处理不影响种子根数．随育种年代演进,地上部相对生长速率表现明显增加,不同氮水平下表现一致．但是,根系相对生长速率仅在正常供氮条件下表现出与育成年代线性相关．相应地,只在正常供氮条件下玉米总根长、侧根长、轴根长表现为随育成年代增加而明显增加．因此,在过去36年的玉米育种进程中,玉米地上部生长势在不同氮供应水平下均得到提高,而根系生长则只在正常供氮条件下得到提高．进一步改良根系在低氮环境下的生长能力可能提高现代玉米品种的氨吸收效率．     

森林蒸散模型参数的确定

以长白山阔叶红松林为研究对象,利用长白山阔叶红松林气象观测塔安装的常规气象梯度观测系统、开路涡动相关系统的观测数据,依据空气动力学基本理论与能量平衡方程建立了森林蒸散机理模型,确定了模型参数,即风速廓线稳定度订正函数φ_m、温度廓线稳定度订正函数φ_h和零平面位移高度d.其中,研究地的零平面位移高度d为17.8m,是平均冠层高度(26m)的0.68.同时,给出了φ_m和φ_h随梯度理查逊数R_i变化的数学表达式.     

两个品种转基因抗虫棉光合生理的CO_2响应

栽培环境条件的改变会对转基因作物产生深远影响。以2种不同转基因棉花及其亲本对照为材料,研究了盆栽种植条件下不同棉花品种在蕾期和吐絮期光合生理特性CO2响应特征。结果表明,与各自的常规棉对照比较,两种转基因抗虫棉单叶净光合速率CO2响应的特征参数表观初始羧化效率(CE)、表观暗呼吸速率(Rd)和最大净光合速率(Pmax,c)虽有一定程度的变化,但其差异均未达到显著水平。在高CO2浓度范围内(700μmol.mol-1),转基因抗虫棉单叶净光合速率和水分利用率(WUE)的CO2响应曲线特征发生变化,且与品种及生育时期有关。两种转基因抗虫棉在不同生育时期的气孔导度(Gs)对CO2浓度的响应特征与其常规棉对照相似,短期CO2浓度增高对转基因抗虫棉的气孔导度没有显著性影响。