从超声波破碎的蓝藻类囊体膜中分离的叶绿素蛋白复合物

当蓝藻的类囊体膜用超声波进行破碎,并在4℃下用聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离,有6条叶绿素带被分离出来,它们分别是 CPIa,CPIb,CP1,CPa1 CPa2,FC。CP1 在红区和蓝区的吸收峰分别位于674和435 nm 处。在液氮甲该组分在725和680 nm 处有两个荧光发射带。CPa1和 CPa2的吸收光谱相似,其红峰和蓝峰的位置分别位于667和431.5nm 处。它们在77 K 的荧光发射峰都位于684 nm 处。用超声破碎法分离的叶绿素蛋白复合物的光谱特性,除 CPa1和 CPa2在红峰和蓝峰的吸收位置蓝移了3—5 nm 之外,其余与用 SDS 增溶法分离的相应复合物相似。属于光系统Ⅰ的 CPIa-CPI 的叶绿素含量占总叶绿素的40.93%,而属于光系统Ⅱ的 CPa1和 CPa2的叶绿素则占总叶绿素的38.78%,二者之差仅有2.15%。     

不同pH条件下细菌视紫红质的共振拉曼光谱研究

本实验测定了不同pH条件下嗜盐菌紫膜中细菌视紫红质(bR)的共振拉曼光谱.13-顺式视黄醛生色团的特征峰1187cm~(-1)和全反式、13-顺式共有的特征峰1200cm~(-1)带强度之比I_(1187)/I_(1200)在pH1.0-8.9之间约为0.76,而pH高于8.9为0.97.pH3.0-9.0时C=NH~ 振动峰为1640-1642cm~(-1),pH9.4以上为1642-1644cm~(-1),pH9.2附近变化最大,pH3.0以下低于1640cm~(-1).酸性和弱碱性范围时,19-CH_3和20-CH_3的面内变形振动与面外变形振动相互重叠,碱性范围分为双峰.并讨论了对结构及其稳定性的影响.     

一株高脂土壤小球藻的分离鉴定及脂质分析

对采自山西省庞泉沟国家自然保护区的土壤中的藻种进行分离鉴定, 获得了一株优良的高脂绿藻。经显微形态观察鉴定, 该藻株的形态特征属于小球藻属Chlorella (Chlorellasp. PQG67)。进一步对其rbcL和18S rDNA基因序列进行分析并构建系统树, 结果表明基因序列与普通小球藻Ch. vulgaris同源并聚为一支, 确定其为一株普通小球藻Ch. vulgaris PQG67。在不同光照强度下连续培养后测定其油脂含量稳定在30%左右, 在不同NaCl浓度胁迫条件下可达40%以上, 并通过叶绿素荧光值测量探索该藻株生长趋势。通过傅立叶变换红外光谱图对其油脂积累过程分析, 显示该藻株脂类成分在1634/cm附近, 有vC=O伸缩振动谱带, 随着培养时间的延长, 脂质含量的相对强度也在增加。可见该藻株具有较高的生长速率及产油能力, 是一株具产业化应用潜力的优良产油藻株。     

当归产区根际土壤近红外漫反射光谱指纹图谱研究北大核心CSCD

以积分球漫反射方式采集11个当归产区共147批根际土壤样品的NIRDRS,解析特征吸收峰,采用"相关系数法"对NIRDRS指纹图谱进行相似度分析,建立正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA)模型探讨其与土壤类型及产区划分的关系。结果表明8个主产县根际土壤的NIRDRS指纹图谱、一阶导数光谱及二阶导数光谱均较为相似,但临洮县、临潭县及康乐县等3个产区与其他产地(尤其是岷县)差异明显;基于OPLS-DA模型能够将各产区根际土壤的NIRDRS指纹图谱进行明确区分,其差异的主要波数范围为7352.5~6935.9 cm-1、5819.9~5760.4 cm-1、4927.1~4609.7 cm-1、4411.3~4485.7 cm-1及4307.1~4188.1 cm-1。当归产区根际土壤具有较为明显的地域性分布特征,根际土壤的NIRDRS指纹图谱与土壤类型密切相关。     

Research progress on monitoring vegetation water content by using hyperspectral remote sensing

植被含水量是陆地植被重要的生物物理特征, 其定量遥感反演有助于植被干旱胁迫的实时监测与诊断评估。该文系统综述了国内外利用高光谱遥感评估植被水分状况的4个常见植被水分指标——冠层含水量、叶片等量水厚度、活体可燃物湿度和相对含水量的概念及其遥感估算方法研究进展, 评述了植被含水量高光谱遥感估算各类方法的优缺点, 探讨了植被含水量高光谱遥感估算目前存在的问题, 并提出进一步的研究任务, 即服务于植被干旱胁迫的高光谱遥感监测、预警与评估。     

姜黄薄壁细胞原位拉曼光谱研究

用拉曼光谱原位分析姜黄橙黄色及黄色薄壁细胞中的物质。德宏、广西及西双版纳姜黄三种样品橙黄色细胞的拉曼光谱非常相似,较强峰出现在1 632/1 633/1 637、1 599/1 601/1 605、1 184/1 186/1 190 cm-1,中等强度的峰出现在1 529/1 528/1 534、1 425/1 426/1 430、1 306/1 308/1 311、1 235/1 235/1 239、1 167/1 168/1 173、1 122/1 125/1 130、967/969/975 cm-1。三种姜黄薄壁细胞中出现的强峰、次强峰位置、峰型都一致,说明三种姜黄橙色薄壁细胞中物质的主要成分相同。与姜黄素(curcumin)拉曼光谱的主要的19条谱线比较,在姜黄橙色细胞拉曼谱的17条谱峰中有16条与之对应。而黄色薄壁细胞中大部分谱线与支链淀粉的谱峰有较好的对应关系。用密度泛函理论计算了姜黄素的拉曼光谱,并对谱线进行了初步的归属。     

不同秸秆填埋量对盐碱土水盐运移及垂柳反射光谱的影响

在宁夏西北盐化生态脆弱区的典型盐碱化土地,通过随机区组试验,探究在栽植穴填埋秸秆2000(T_1)、7000(T_2)、12000kg/hm~2(T_3)及17000 kg/hm~2(T_4)等作隔盐层对土壤水盐运移及垂柳(Salix babylonica)反射光谱的影响,将地下土壤水盐变化与地上植物生长及生理状况相结合,以期更准确的反映出各处理对盐碱土壤改良效果及地上植被恢复情况。研究结果表明:(1)填埋一定量的秸秆作隔盐垫层可以改变地下土壤水盐的剖面分布特征。T_2、T_3和T_4处理与对照组相比,20—80 cm土层土壤含水量都显著提高,填埋的秸秆层起到了蓄水保墒的作用;都明显降低了0—80 cm土层土壤盐分含量和盐溶质浓度;但这3种处理之间无显著差别。T_1由于填埋秸秆量过少,无显著蓄水控盐效果。(2)通过检测植物叶片反射光谱可以反映出地上植物生长及生理状况的变化。填埋一定量的秸秆作为隔盐垫层有助于改善垂柳的生理状况。T_2的垂柳叶片光合色素含量最高,光合特性及营养状况最好,其他光谱参数结果都显著提高。T_3显著提高叶绿素含量和光合特性,但效果均不如T_2,且营养状况差。T_4处理类胡萝卜素含量与叶片水分含量均处于最高水平,但叶绿素含量、营养状态以及光合特性都显著降低。T_1处理效果最差。(3)在地下填埋秸秆作隔盐层,会通过对地下土壤水盐运移及微域生态系统环境的调节,影响到地上植物生长及生理状况。综合地下水盐分布与地上植物叶片反射光谱的结果,T_2是宁夏引黄灌区盐碱地改良中最适宜的秸秆填埋量。     

基于可见光波段包络线去除的湿地植物叶片叶绿素估算

研究采用芦苇和香蒲叶片光谱及实测叶绿素含量数据,选取波段谱带范围为可见光波段400—760nm(为了避免近红外波段受叶片水分含量的影响,降低构建模型的稳定性),利用相关分析与逐步回归分析的统计学分析方法,建立叶面尺度下不同包络线去除衍生转换光谱:BD(band depth)、CRDR(continuum-removed derivative reflectance)、BDR(band depth ratio)、NBDI(normalized band depth index)与叶绿素含量估算模型。通过对入选波段的统计表明在550—750nm,特别是700—750nm(红边)波段范围内产生了较多的有效波段,是今后进行生物参量反演的重点波段范围。舍一交叉验证结果表明芦苇、香蒲和混合样本绿素含量估测的最佳模型分别为BD、CRDR和NBDI模型,其交叉验证决定系数依次为0.87、0.83和0.81,交叉验证均方根误差RMSE依次为0.16、0.15和0.33。并在此基础上利用独立样本非参数检验和多因子方差分析,探讨相关因素对于叶绿素含量估算模型精度的影响。结果表明物种差异、数据类型差异对于叶绿素回归模型的影响较大,而光谱类型差异及光谱数据与数据类型交互作用对于回归模型精度的影响较小。     

闽江口湿地土壤全氮含量的高光谱遥感估算

氮是湿地生态系统重要生源要素,基于高光谱(350~2500 nm)遥感数据对其进行估算以实现湿地土壤全氮(TN)含量无损、快速和准确定量化具有重要意义。选取闽江河口湿地为研究区,于2013年5月,沿潮滩(高潮滩到中潮滩)采集16个土壤剖面80个样本,室内测定其光谱反射率和TN含量,并基于原始反射率(R)和光谱指数(比值指数RI、归一化指数NDI和差值指数DI)建立土壤TN含量高光谱估算模型,并进一步分析反射光谱与铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、有机质(SOM)和电导率(EC)之间的关系,以期揭示河口湿地土壤TN含量估算的机理。结果表明:土壤光谱反射率在350~600 nm,表现为高潮滩中潮滩,而在600~2500 nm,表现为高潮滩中潮滩;闽江河口湿地土壤TN含量与R在500 nm附近相关关系较好,并在490 nm有最大相关系数(-0.508);RI、NDI和DI大大提高了反射光谱与土壤TN含量的相关关系,其相关系数较高区域集中在600~1000 nm的波段组合,以RI(590,640)、RI(610,940)、NDI(940,590)、NDI(940,610)、DI(640,920)和DI(640,940)相关关系表现较好,能较好地实现研究区湿地土壤TN含量反演,其估算与检验模型r~2均大于0.610,RMSE均小于0.208,其中以RI(610,940)估算精度最好,估算与检验模型r~2分别为0.832和0.631,RMSE分别为0.178和0.202;闽江口湿地土壤TN含量与SOM含量密切相关是土壤TN含量估算的重要机理,而NH_4~+-N、NO_3~--N和盐分含量对其估算精度影响不大。     

湿地土壤全氮和全磷含量高光谱模型研究

氮磷是湿地生态系统土壤中的重要营养元素,其对湿地植被生长、湿地生态系统生产力、区域富营养化变化、湿地环境生态净化功能等具有重要的影响作用。研究氮磷营养物质在湿地土壤中的分布变化特征,对湿地生态系统评估、恢复和管理具有重要的意义。以中国高纬度地区面积最大的滨海芦苇湿地——盘锦湿地为研究区,采用不同建模方法(再抽样多元逐步回归模型bootstrap SMLR和再抽样偏最小二乘回归模型bootstrap PLSR)和光谱变换技术(包络线去除CR、光谱一阶微分FD和光谱倒数的对数LR),分别建立了湿地土壤全氮和全磷含量的估算模型。基于湿地土壤实测光谱,模拟高光谱Hyperion数据和多光谱TM数据,在此基础上进行湿地土壤营养元素含量估算。对比所建反演模型的估算精度,探讨高光谱遥感技术对湿地土壤营养元素组分的估算能力和适用性。研究结果表明:bootstrap PLSR相比于bootstrap SMLR建模方法,其对研究区湿地土壤全氮和全磷含量的估算获得了较高精度;对盘锦湿地土壤全氮含量的估算,最高估算精度产生于CR光谱变换技术结合bootstrap PLSR建模;对湿地土壤全磷含量的估算,最高估算精度产生于原光谱数据结合bootstrap PLSR建模;模拟高光谱数据Hyperion对湿地土壤全氮和全磷含量的估算精度均高于模拟多光谱数据TM,模拟Hyperion的估算精度更接近于实测光谱的估算精度。