基于辐射传输模型的高光谱植被指数与叶绿素浓度及叶面积指数的线性关系改进

高光谱植被指数以其特有的精细光谱特征,能够获得非常细微的植被生理状况和环境胁迫差异,因而使遥感技术在精细农业中的应用.尤其是在叶绿素浓度和叶面积指数的反演上面有着广阔的应用前景.然而,现有的植被指数往往和这2个参数呈非线性关系,且只对某一区间的数值敏感,无法适用于其它植被覆盖程度的研究.为了寻找合适的波段位置以改善植被指数与叶绿素浓度和叶面积指数的线性关系,去除饱和区域,进而提高这2个参数的实际估算精度,该文选取了叶绿素浓度和叶面积指数,以辐射传输模型PROSPECT和SAIL为基础,模拟了这2个参数变化对3类高光谱植被指数(归一化植被指数(NDVI)、优化的简单比值指数(MSR)和优化的叶绿素吸收率指数(MCARI))的影响.叶绿素浓度变化敏感性分析结果表明,对这3类植被指数而言,750 nm和705 nm的叶片反射率更适合实际的叶绿素浓度反演.以750 nm和705 nm代替800 nm/700 nm和670 nm成功地提高了3类植被指数与叶绿素浓度的线性相关程度,其中MCARI705和叶绿素浓度基本呈线性关系.叶面积指数变化敏感性分析I口j样显示,以750 nm和705 nm组成的植被指数能够获取更可靠的叶面积指数信息,尤其对于高植被覆盖区域.其中MCARI705能较好地降低随叶面积指数变化的饱和程度,相比其它植被指数,当叶面积指数大于8时,MCARI705才出现明显的饱和.由于冠层的尺度效应,波段位置的选择对植被指数与叶面积指数线性关系的改善不及对叶绿素浓度明显.     

196份葡萄属(Vitis L.)种质资源耐热性评价

以国家果树种质郑州葡萄圃保存的196份代表性葡萄属种质为试材,利用叶绿素荧光参数法对其耐热性进行了鉴定评价。结果表明:196份葡萄属植物的耐热性叶绿素荧光参数Fv/Fm数值在0.0792~0.6836之间,品种间抗性存在差异,耐热性服从正态分布,表现为多基因控制的数量性状。利用有序样品最优分割聚类法,将其耐热性分为弱、中、强3种类型,叶绿素荧光参数分级阈值分别对应≤0.3、(0.3,0.5]、0.5,利用该分级标准筛选出了腺枝葡萄双溪03、刺葡萄梅岭山1301、菱叶葡萄0945和和田绿葡萄等48份耐热性强的葡萄种质,起源于我国的野生葡萄耐热性整体上高于其他类群或品种。研究结果对于利用抗性亲本选育耐热葡萄新品种和葡萄抗热机理研究具有参考意义。     

CO2浓度升高对苦草(Vallisneria natans)叶绿素荧光特性的影响

为了探究大气CO₂升高对沉水植物光合生理的影响,利用便携式植物效率分析仪（Handy PEA）,在无损的情况下测定不同CO₂浓度处理下的苦草（Vallisneria natans）叶绿素荧光诱导曲线,并采用JIP-test分析方法分析数据,研究CO₂浓度对苦草叶片叶绿素荧光特性的影响。结果表明在实验进行60 d后,与对照相比,高CO₂浓度处理下的苦草叶片PSⅡ反应中心受体侧荧光参数V_j、M_o显著升高,S_m、ψ_o、φ_Eo显著降低,叶片电子传递能力减弱;K相相对可变荧光W_k显著提高,PSⅡ反应中心供体侧放氧复合体OEC受到伤害;ABS/RC、DI_o/RC、TR_o/RC、DI_o/CS_o显著升高,ET_o/RC、RE_o/RC、ET_o/CS_o、RE_o/CS_o显著降低,苦草叶片用于热耗散的能量显著增加,导致用于电子传递及传递到电子链末端的能量显著减少;性能参数F_v/F_m、PI_abs显著降低,苦草叶片PSⅡ潜在活性和光合作用原初反应过程受到抑制。以上结果表明,在长期高CO₂浓度处理下,苦草叶片光合机构功能受到抑制,PSⅡ反应中心活性降低,光合功能下调,发生光适应现象。     

Cu2O纳米颗粒对小麦幼苗快速叶绿素荧光诱导动力学特征及相关基因的影响

土壤中金属纳米颗粒可引发蓄积效应进而威胁农作物的生态安全。探讨氧化亚铜纳米颗粒(Cu₂O-NPs)对小麦幼苗叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响,对了解Cu₂O-NPs对农作物光合作用的影响具有重要意义。本研究以“周麦18”小麦为供试植物,采用水培法,研究了0、10、50、100和200 mg·L^-1 Cu₂O-NPs对小麦幼苗叶绿素荧光诱导动力学特性及相关基因的影响。结果表明：随着Cu₂O-NPs浓度的增加,小麦叶片叶绿素含量降低,OJIP曲线的标准化出现明显的K相(ΔK>0),PSⅡ反应中心活性参数[单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的光能(TRo/RC)、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ETo/RC)和单位反应中心以热能形式耗散的能量(DIo/RC)]的值升高,PSⅡ能量分配比率参数[PSⅡ最大光化学效率(φ_Po)、用于电子传递的量子产额(φ_Eo)和捕获的激子将电子传递到QA以后的其他电子受体的概率(ψ...     

5种红树林植物叶片SPAD值比较

以5种红树林植物为研究材料,分析测试其叶片相对叶绿素含量(SPAD值),并比较红树林树种、样区对其叶片SPAD值的影响。结果表明,各样区、各树种以及单株之间SPAD值均存差异,对不同样区进行多重比较,可将其分为7类,5个红树林树种在叶绿素含量上差异较明显。各树种中以秋茄Kandelia obvolata最大(70.4),其次是红海榄Rhizophora stylosa (65.9)和木榄Bruguiera gymnorrhiza (62.9),白骨壤Avicennia marina为51.9,最小为桐花树Aegiceras corniculatum(48.6),树种平均为60.5。试验分析表明,树种因子效应极显著(P<0.01),强于样区因子效应,说明红树林树种是影响其叶片SPAD值的重要因子,同时也表明不同的立地环境条件对叶绿素含量存在影响。5种红树林植物叶片SPAD值均与其树高、基径生长性状存在显著正相关。     

大气CO2 浓度升高对不同生长密度下蛎菜生理特性的影响

研究在室外条件下不同密度(1 g·L1、3 g·L1、6 g·L1)处理条件与CO2 浓度(390 和800 μL·L1)对蛎菜生长、光合作用的影响。结果表明: 高CO2 有利于蛎菜的生长和营养盐吸收, 但抑制了叶绿素a (Chl a)、类胡萝卜素(Car)的合成, 降低了蛎菜的最大光化学量子产率(Fv/Fm)和光能利用效率(α)。高密度时, 高CO2 对蛎菜生长的促进作用增强,而对营养盐吸收速率(NUE)、色素含量、Fv/Fm、α 值的影响变小。在两种CO2 浓度条件下, 培养密度增加, 蛎菜的生长与光合作用减小, 而NUE, Chl a 和Car 含量则显著升高。研究结果表明, 大气CO2 浓度升高对蛎菜影响对其生长密度具有强烈的依赖性。     

三种天然果蔬色素稳定性研究

以新鲜菠菜、橘皮、番茄为原料,采用溶剂萃取法提取叶绿素、橘黄素、番茄红素,以吸光度为判断指标,研究了温度、光照、pH及金属离子对3种天然色素稳定性的影响。结果表明：橘皮色素稳定性较好,较耐热和耐光,pH稳定性较好;叶绿素耐热性和耐光性较差,酸性条件下较稳定;番茄红素稳定性最差,有一定的耐热性,不耐光,光照和紫外光下都易分解,不耐酸碱,酸性条件更不稳定。3种色素抗Mg2+、Na+、Ca2+等3种金属离子干扰能力较强,Cu2+、Fe3+对3种色素稳定性影响较大。     

三峡水库营养元素的分布及其与藻类生长的关系

为进一步研究三峡水库(尤其是支流)氮和磷等营养元素的时空分布格局及其与藻类生长的关系, 于2012 年8 月、11 月与2013 年1 月、4 月在三峡库区木洞至秭归的5 个断面采样分析了不同形态氮和磷以及叶绿素a(Chl.a)的浓度, 并对藻类进行了胞外碱性磷酸酶的荧光标记(Enzyme Labelled Fluoresce, ELF)。结果表明, 春夏季总磷(TP)与Chl.a 浓度均高, 但二者的正相关性在空间尺度上并未得到充分的体现, 干流的TP浓度显著高于支流(P0.05), 而Chl.a 浓度则反之。巫山断面干流与支流的TP 浓度显著低于其他断面(P0.05),而Chl.a 浓度则无显著差异, 秭归断面显著增高的TP 浓度改变了其沿水流方向下降的趋势。从总体上讲,Chl.a 浓度与TP、溶解性总磷(DTP)、溶解反应性磷(SRP)和硝态氮(NO3--N)浓度均极显著负相关(P0.01), 而与总氮(TN)浓度、TN/TP、NO3--N/SRP 等均极显著正相关(P0.01), 因此, 氮对藻类的生长可能具有一定的促进作用, 而泥沙对磷的吸附与沉降有效降低了其生物可利用性。巫山断面底层显著较高的TP 与颗粒态磷(PP)浓度支持了上述推测, 不同断面不同藻类胞外磷酸酶的标记进一步说明了磷对其生长的关键限制性作用。因此, 在水质管理、富营养化防治和渔业资源管理过程中必须充分考虑不同营养元素的存在状态及其与水文条件的交互作用。       

四种溢油分散剂对青岛大扁藻和小新月菱形藻细胞密度和叶绿素含量的影响

研究了4 种溢油分散剂对青岛大扁藻(Platymonas helgolandica var. tsingtaoensis)和小新月菱形藻(Nitzschia closterium f. minutissima)细胞密度和叶绿素含量的影响。实验结果表明: DL、GZ、WP 和 GM 4 种溢油分散剂对青岛大扁藻生长的 96 h EC50 值分别是 0.0722、0.1852、0.1889 和 0.7198 g·L–1; 对小新月菱形藻的 96 h EC50 值分别是0.0511、0.2592、0.2939 和 0.5816 g·L–1。对青岛大扁藻的 96 h EC50-chl-a 为 0.0433、0.1325、0.1517 和 0.5121 g·L–1, 96 h EC50-chl-b 为 0.0503、0.1719、0.1212 和 0.3091 g·L–1; 对小新月菱形藻的 96 h EC50-chl-a 为 0.0425、0.1365、0.1470 和 0.4215 g·L–1。随溢油分散剂浓度的增加, 2 种微藻的细胞密度和叶绿素含量显著下降, 呈现显著的剂量-效应关系。根据半数抑制浓度值, 4 种溢油分散剂的毒性大小为DL> GZ>WP> GM。与细胞密度相比, 2 种微藻的叶绿素含量对4 种溢油分散剂更敏感, 更适于作为评判溢油分散剂毒性大小的指标。     

三角梅对盐胁迫的响应研究

长期盐胁迫处理实验表明,随着NaCl浓度增加,不同三角梅品种的地上部和地下部生物量均呈下降趋势。与对照相比,盐浓度为5%时,勤花三角梅生物量下降幅度最小,为27.94%;樱花三角梅下降最大,为67.03%。当盐浓度为4%时,樱花三角梅、白苞三角梅和勤花三角梅的光量子产量分别为0.36、0.30和0.36,分别为对照的78.23%、79.64%和74.82%;金心鸳鸯三角梅的光量子产量为0.05,仅为对照的15.53%。白苞三角梅的光化学猝灭系数qP值随着盐浓度的升高无明显变化;金心鸳鸯三角梅、勤花三角梅和樱花三角梅的qP值随着盐浓度的升高而降低。4个三角梅品种的抗盐胁迫能力为：白苞三角梅>樱花三角梅>勤花三角梅>金心鸳鸯三角梅。