香果树实生苗的光合特性及其与环境因子的关系

为确定香果树实生苗的适生环境并为其自然更新提出有针对性策略,研究了不同生境(冠下、冠缘、林窗和林缘)中2年生香果树实生苗的净光合速率、水分利用效率、叶绿素含量、苗高、基径、生物量等的变化及其与生态因子之间的关系.结果表明: 4种生境中的光合有效辐射最大值为50～1380 μmol·m^-2·s^-1,冠下和冠缘中香果树实生苗的净光合速率日变化呈单峰型,而林窗和林缘实生苗的净光合速率日变化呈双峰型;香果树实生苗为耐阴植物,但耐阴能力较弱,其功能叶的光饱和点、补偿点和暗呼吸在4种生境中大小顺序为: 林缘>林窗>冠缘>冠下,表观量子效率的变化规律与之相反;林窗和冠缘2种生境中香果树实生苗的适应能力较强,叶片的蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率和净光合速率较高;林窗中香果树实生苗叶片的叶绿素含量较低,但实生苗的生长速度最快,生物量最大;香果树实生苗的净光合速率与光合有效辐射和气孔导度呈显著正相关.对于冠下生境,需降低林冠层密度,增加透光率,以利于香果树实生苗的光合作用;对于林缘生境,则需要增加植被盖度,降低光照强度,以利于其快速生长.     

基于神经网络的马尾松叶绿素含量高光谱估算模型

分析不同生长期的马尾松冠层反射光谱特征与相应叶绿素含量的相关关系.利用36个红边参数逐一筛选,最终确定7个与叶绿素含量相关性较高的红边参数作为光谱特征参数,分别应用逐步分析法与BP神经网络构建叶绿素含量的高光谱估算模型;同样,筛选出4个植被指数作为光谱特征参数,同时,将对原始光谱进行主成分分析降维后的前4个主成分作为BP神经网络的输入变量,分别应用逐步分析法与BP神经网络构建叶绿素含量的高光谱估算模型.结果表明: 将红边参数作为输入变量建立的逐步回归模型和BP神经网络模型的决定系数(R²)分别为0.5205、0.7253,均方根误差(RMSE)分别为0.1004、0.0848,相对误差分别为6.3%、5.7%.将植被指数作为输入变量建立的逐步回归模型和BP神经网络模型的R²分别为0.5392、0.7064,RMSE分别为0.0978、0.0871,相对误差分别为6.2%、6.0%.基于主成分分析的BP神经网络模型的预测效果最好,R²为0.7475,RMSE为0.0540,相对误差为4.8%.     

人工覆盖地表对北京典型绿化树光合特性的影响

地表硬化影响城市绿化树生长及生态服务功能的发挥,研究人工覆盖地表下城市绿化树关键生理过程具有重要意义.采用田间模拟试验方法,布设对照(自然地表)、透水硬化和不透水硬化3种覆盖地表,栽植北京2种典型绿化树白蜡和元宝枫,栽植后第4年野外测定其叶片光合及相关生理生态参数,分析人工覆盖地表对北京典型绿化树光合特性的影响.结果表明:白蜡和元宝枫光合作用对不同人工覆盖地表的响应存在差异,对于白蜡而言,透水硬化和不透水硬化地表均使其净光合速率显著降低,对于元宝枫而言,仅不透水硬化地表导致其净光合速率显著降低,透水硬化地表并未对其造成显著影响.透水硬化和不透水硬化地表的空气相对湿度和土壤体积含水率低于对照,植物可利用水分减少,叶片气孔导度下降是白蜡和元宝枫净光合速率降低的主要原因.透水硬化和不透水硬化地表使白蜡PSⅡ有效光化学量子产量(F_v′/F_m′)下降,不透水硬化地表使元宝枫PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)和表观电子传递速率(ETR)升高.     

不同干旱胁迫条件下丛枝菌根真菌对 木棉叶绿素荧光参数的影响

为了探明丛枝菌根真菌(AMF)与木棉(Bombax ceiba Linn.)抗旱性的关系,采用盆栽法对不同干旱胁迫条件下接菌组(1 g土壤含100个AMF孢子)和未接菌组木棉叶绿素荧光参数进行了比较分析.结果表明:中度干旱胁迫(土壤相对含水量45%~50%)和重度干旱胁迫(土壤相对含水量30%~35%)条件下接菌组的初始荧光(Fo)均低于未接菌组;与对照(土壤相对含水量65%~70%)相比,重度干旱胁迫5、15和35 d,接菌组的Fo值分别升高了10.39%、20.93%和14.14%,未接菌组的Fo值分别升高了26.95%、48.75%和71.35%.接菌组的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)在中度和重度干旱胁迫5、15和35 d均高于未接菌组.与对照相比,重度干旱胁迫5、15和35 d,接菌组的Fv/Fm值分别降低了9.09%、6.85%和22.06%,未接菌组的Fv/Fm值分别降低了10.67%、16.21%和52.78%;接菌组的Fv/Fo值分别降低了28.14%、22.43%和46.01%,未接菌组的Fv/Fo值分别降低了28.38%、48.20%和75.96%.总体来看,在中度和重度干旱胁迫条件下,接菌组的PSⅡ实际光量子产量〔Y(Ⅱ)〕、PSⅡ非调节性能量耗散的量子产量〔Y(NO)〕、光化学淬灭系数(qP)和光合电子传递速率(ETR)高于对照,而PSⅡ调节性能量耗散的量子产量〔Y(NPQ)〕和非光化学淬灭系数(qN)低于对照;未接菌组的Y(Ⅱ)、qP、qN和ETR值低于对照,而Y(NO)和Y(NPQ)值则高于对照.研究结果显示:AMF能够减轻干旱尤其是重度干旱胁迫条件下木棉受伤害和光抑制的程度,并提高其叶片PSⅡ反应中心的活性,从而增强木棉在干旱胁迫条件下的生存能力.     

Effects of shading on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Hydrangea macrophylla

Aims The objectives were to investigate the effects of different light intensities on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters, to clarify the physiological responses and photo-protective mechanisms of Hydrangea macrophylla to changes in light regimes in view of the distribution of energy absorbed and photosynthetic characteristics.Methods Three light regimes including natural and shade (shading rate 50% and 75% of natural light) were applied to plants for 60 days. After the treatment, the gas-exchange, chlorophyll a fluorescence and photosynthesis-light curves were measured by a portable leaf gas exchange system (LI-6400).Important findings The results showed that the weak light intensity treatment reduced dark respiration rate, light compensation point and light saturation point of plant, but increased apparent quantum yield, suggesting that plants had the physiological strategy to utilize the weakening light by reducing respiration. The net photosynthetic rate, intercellular CO₂ concentration, transpiration rate and water use efficiency of plants grown below 50% of natural light showed significant difference compared with natural and shading rate 75% of natural light. There were significant difference between natural and shade treatments in the maximal quantum efficiency of PSII (F_v/F_m), as indicated that it was significantly less at full light than that at 50% of natural light. Initial fluorescence intensity (F_o) of plants was higher at full light than that at 50% of natural light, suggesting that photoinhibition occurred in natural light. The non-photochemical quenching (NQP) decreased with the aggravation of shade stress, indicating that shading decreased the efficiency of photochemical reaction by reducing the fraction of incident light in photochemical energy utilization and decreased thermal dissipation through regulating energy distribution in photosystem II (PSII) in the leaves of Hydrangea macrophylla. In general, the 70% of incident light in photochemical energy utilization was distributed to thermal dissipation, 20% was distributed to non-regulated energy dissipation and 4% was distributed to effective photochemical reaction. In conclusion, responses of plants to increased irradiance are governed by strategy: to utilize a high fraction of incident light in photochemistry and regulate energy dissipation in PSII and weaken the accumulation of excess excitation energy in PSII to protect the photosynthetic apparatus in the leaves of H. macrophylla under saturated radiation.     

基于结构方程模型的森林生态系统空气负离子影响机制分析

空气负离子(Negative air ion, NAI)是衡量空气质量的重要指标之一,受到植被和环境的共同影响。然而,森林生态系统作为NAI产生的重要来源,森林中的植被和环境之间的相互作用以及对NAI的影响机制和贡献潜力仍难以捉摸。以暖温带森林生态系统中广泛分布的栓皮栎(Quercus variabilis BI.)为对象,基于自动观测设备长期定位观测获取了气象、土壤性质、空气洁净度以及植被光合等数据,利用皮尔逊相关系数分析和偏最小二乘结构方程模型分析了森林植被和环境要素对NAI的影响机制和贡献潜力。结果表明,环境要素和植被光合对NAI的贡献差异显著,植被光合对NAI的贡献潜力为62.65%,环境要素对NAI的贡献率为37.35%。环境要素中太阳辐射和饱和水汽压差的影响程度最大,分别为68.94%和16.55%。植被光合和PM_2.5主要通过直接效应影响NAI,而光合有效辐射、紫外辐射、土壤温湿度和饱和水汽压差主要通过间接效应影响NAI。因此,利用结构方程模型可以阐明植被光合与环境要素的变化对NAI的影响趋势,从而全面揭示了森林生态系统中植被产生NAI的作用机制以及...     

水体中铁离子和氮磷比对藻类生长影响研究

通过配制不同氮磷质量比和铁离子浓度的培养液对蓝藻(微囊藻)进行培养, 测量其叶绿素a 含量, 探究不同氮磷比以及铁离子浓度对蓝藻生长的影响。结果表明: 水体中氮磷比为40︰1, 铁离子浓度为1.2 mg·L–1 时, 蓝藻的生长速率达到最大值。铁离子浓度为0 时, 藻类基本不生长, 当氮磷比为80︰1 或铁离子浓度为4.8 mg·L–1, 藻类生长受到抑制。实验结果表明, 在控制蓝藻生长时, 不仅要控制水中氮磷质量比, 同时需控制铁离子浓度。     

白屈菜红碱对铜绿微囊藻生长和光合系统的影响

为了阐明白屈菜红碱(Chelerythrine)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长及光合系统的影响, 研究了白屈菜红碱胁迫下铜绿微囊藻M. aeruginosa NIES-843生长、细胞色素含量及叶绿素光诱导荧光动力学变化. 结果显示, 当白屈菜红碱浓度10 g/L时, M. aeruginosa NIES-843的生长受到显著抑制. 通过线性回归分析, 白屈菜红碱对M. aeruginosa NIES-843生长50%抑制浓度(EC50)为(30.621.32) g/L. 当白屈菜红碱浓度为160 g/L时, M. aeruginosa NIES-843单位细胞内叶绿素a (Chl. a)和类胡萝卜素含量均显著低于对照. Chl. a光诱导荧光动力学分析结果显示, 白屈菜红碱胁迫下单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TR0/RC)及单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET0/RC)均受到显著抑制. 光合系统Ⅱ(PSⅡ)能量分配比率参数分析结果显示, 白屈菜红碱能显著抑制光合系统反应中心电子供体侧电子传递.       

茭草和芦苇叶片光合与荧光特性对土壤持续干旱的响应

对茭草Zizania latifolia和芦苇Phragmites australi进行自然持续干旱处理,测定植物叶片光合作用特征参数和叶绿素荧光参数及相应的土壤水分含量,探讨茭草、芦苇叶片对土壤持续干旱胁迫的光合生理响应。随着土壤水分逐渐减少,茭草叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均先增大后减小,芦苇叶片的Pn、Tr、Gs均逐渐减小;茭草和芦苇叶片的胞间二氧化碳浓度(Ci)、光化学最大量子效率(Fv/Fm)、非光化学猝灭系数(NPQ)、水分利用率(WUE)、有效荧光产量(Yield)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)变化趋势一致,其中Ci逐渐增大,Fv/Fm、NPQ、WUE先增大后减小,Yield、ETR、qP逐渐减小。分析表明,当茭草和芦苇遭遇较严重干旱时,叶片Pn下降主要是非气孔限制因素导致;当生长基质(沙土)的田间持水量为19%,速效氮、磷、钾分别为28.14、2.25、25.76 mg·kg-1,pH 7.2时,茭草的干旱胁迫阈值在土壤含水量(2.17 ± 0.18)%和(1.66 ± 0.23)%之间,芦苇的干旱胁迫阈值在土壤含水量(1.84 ± 0.17)%和(0.25 ± 0.07)%之间。     

含奥氏酮嗜盐紫色硫细菌的分离鉴定及系统发育分析

[目的]为挖掘我国紫色硫细菌物种和光合蛋白基因资源.[方法]采用Pfennig紫色硫细菌无机选择性培养基和琼脂稀释法.[结果]从青岛东风盐场分离获得一株含奥氏酮、耐高浓度硫化物、嗜盐耐碱紫色硫细菌菌株283-1.该菌株能氧化硫化物产生硫粒储存在细胞内、嗜盐、细胞含有奥氏酮类胡萝卜素、细菌叶绿素a强吸收峰位于830 nm处、运动、不产生气囊,表明属于Marichromatium属.16S rDNA序列同源性比较和系统发育分析也表明这一点.但该菌株能在1%～15%NaCl、7.5 mmol/L 高浓度硫化物、45℃、5000lux、pH9.0条件下生长良好,能很好的光同化C3和C4有机酸和葡萄糖酸钠等特性,与Marichromatium属4个种有明显不同.[结论]菌株283-1是Marichromatium属一个新分离物,编号 Marichromatium sp.283-1.