丙酮和二甲基亚砜法测定植物叶绿素和类胡萝卜素的方法学比较

丙酮和二甲基亚砜作为提取剂测定植物光合色素含量是最为普遍的两种方法,但是对于二者之间的可比性问题探讨很少。本文基于对19中木本植物叶片和树枝内叶绿素含量的测定结果发现如下结果：（1）二甲基亚砜测定叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量的结果均显著高于丙酮测定结果（而对叶绿素a/b比值的影响较小）,与此相反,丙酮对类胡萝卜素提取测定结果要远高于二甲基亚砜的测定结果。（2）两种方法对叶绿素和类胡萝卜素测定结果之间均存在显著线性相关,可以应用相关线性拟合方程进行不同方法测定结果之间的转换,以减少叶绿素含量、类胡萝卜素含量比较过程中产生的测定方法误差。（3）不同单位表示方法,对两种方法测定结果的相关性存在影响,使用鲜重单位表示的相关程度普遍高于以表面积为单位的相关程度。（4）两种方法对树枝和叶片测定结果的影响存在差异：对于叶绿素含量低的树枝,两种方法测定结果的差异较小,而对于叶绿素含量高的叶片,二甲基亚砜测定结果则远高于丙酮的测定结果,可能原因在于丙酮对于叶绿素的提取效果远低于二甲基亚砜。（5）以二甲基亚砜为浸提试剂,通过不同精确度仪器（0.1和1 nm）检测发现尽管不同仪器之间相关关系达到0.99以上,但二者相比精确度为0.1 nm检测叶绿素a、总叶绿素浓度高出15%~33%,而叶绿素b浓度低4%左右。这些研究发现为不同方法之间的比较提供了依据。     

薇甘菊(Mikania micrantha)非同化器官光合特征及其生态学意义

薇甘菊因为其在新生境的强入侵能力而臭名昭著,有关其入侵的光合生理原因主要集中在叶片光合速率研究,而对非同化器官光合特性少见报道.以叶片为对照,对非同化器官花、果、茎、根的光合电子传递速率、PSII光化效率以及不同器官光合碳固定对群落碳平衡的影响进行了研究,发现尽管非同化器官光合电子传导速率均低于叶片,但是其色素利用效率(叶绿素和类胡萝卜素)显著高于叶片.在生殖生长季节,叶片光合能力明显下降的时期内,非同化器官的光合碳固定对薇甘菊生长起到积极作用.把不同器官的光合碳固定量尺度放大到群体水平发现,基于使用红外线CO2分析法和叶绿素荧光方法计算结果表明,单位土地面积上分布的薇甘菊非同化器官(生殖器官、茎和根等)分别占群体总光合能力的19%和49%,说明非同化器官光合在薇甘菊生长和入侵中可能具有的重要作用.尽管薇甘菊叶片为典型C3植物特征,结果发现了茎以及主叶脉内存在类似C4途径的、具有丰富叶绿体的维管束鞘结构.C4途径的光合效率远比C3植物高可能是薇甘菊非同化器官光合叶绿素效率高于叶片的一个原因,尚需要更多的直接生化证据支持.     

盐碱地土壤改良剂施用对种子萌发和生长的影响

我国是盐碱地大国,如何改良盐碱地一直是研究热点。选择17种盐碱地改良剂施加于重度盐碱土,以白菜种子萌发指标和改良土壤电导率及pH值为评价指标,筛选出适宜盐碱地改良的土壤改良剂及其比例配比,为盐碱地治理改良提供理论依据。结果表明,（1）与对照盐碱土相比,11种有效改良剂（聚马来酸酐、石膏、羟基乙叉二膦酸、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、多氨基多醚基甲叉膦酸、聚马来酸酐-丙烯酸共聚物、氨基三甲叉膦酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚、聚丙烯酸、木炭、双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸）不仅使白菜种子发芽,对降低pH有显著作用,对电导率降低影响不明显;其中聚马来酸酐（HPMA）的改良效果最佳,种子发芽各项指标均较高,具有较强的种子生活力,其发芽率、发芽指数、活力指数的活力指标分别达到72.5%,36.2,1.2;种子发芽率,发芽势和发芽指数与土壤pH值有密切关系（p〈0.05）,但与土壤电导率无关（p〉0.05）,从而说明不同土壤改良剂的效果主要显现在调节pH的功能上。（2）在施加钙源石膏辅助下,9种改良剂（聚马来酸酐,聚丙烯酸,木炭,木醋液,乙二胺四乙酸,732型阳离子交换吸附树脂（H＋型）,柠檬酸,柠檬酸钙,氨三乙酸）改良效果有明显提升,改良剂改良后的盐碱土在种子发芽率、发芽指数、活力指数等指标均有所上升,说明外施钙源有助于其它改良剂效果的发挥。（3）不同浓度梯度筛选中,42.8L/m^3聚马来酸酐、25kg/m^3石膏改良效果最佳,能够有效降低土壤电导率和pH值,改良后盐碱土的种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均最接近壤土种子发芽率、发芽指数等各项指标,但二者单独施用改良盐碱土其发芽率高于二者混合施用的发芽率,不存在协同效应,故二者不宜混合施用。同时,野外进行改良应该考虑多次少量施用或增加改良剂浓度的方法来增强改良效果。     

施加改良剂对重度盐碱地盐碱动态及杨树生长的影响

如何控制盐碱地继续朝向重度盐碱地发展并恢复森林等植被生态系统是国家科技攻关重点方向,也是内陆碳酸钠型盐碱地改良研究的一个重点,以聚马来酸酐(HPMA)和聚丙烯酸(PAA)两种高分子聚合物配合木焦油、木醋液等为降、阻盐碱剂,对重度盐碱地进行改良,以杨树生长情况以及不同层盐碱动态为指标判断其对重度盐碱地的改良效果.结果表明,(1)HPMA与PAA的比较,土壤改良剂聚马来酸酐(HPMA)在阻盐剂(木醋液+木焦油+少量PAA与碱土形成的阻隔盐碱向表层运输的阻盐碱层)阻隔下,使盐碱地pH与盐分明显下降(与对照相比pH下降0.93、盐分下降0.78%),杨树生长速率较高(株高生长速度是对照生长速度的2.41倍、基茎长速度是对照生长速度的2.36倍),改良效果显著.土壤改良剂聚丙烯酸(PAA)与碱土混合在阻盐剂阻隔下, pH与盐分变化较小(与对照相比pH下降0.23、盐分下降0.63%),杨树生长速率缓慢(株高生长速度是对照生长速度的1.43倍、基茎长速度是对照生长速度的1.07倍),较聚马来酸酐处理稍差.(2)加覆膜剂与不加覆膜剂对比发现,加覆膜剂后土壤表层pH值降至8.87,而其他土层pH值无明显变化,覆膜剂对盐碱的作用主要体现在土壤深层与浅层之间的盐碱动态,对深层盐分没有明显抑制作用.(3)通过对不同改良方法根际土与远根土对比发现,经HPMA和PAA处理后根际土壤盐分和pH值均较比远根土降低,说明种植杨树能够强化改良剂的效果.     

薇甘菊叶片对光反射、透射和利用效率及其与同群落植物之比较研究

该文对薇甘菊及其所在群落内19种植物(草本和木本)的叶片透射率、反射率和光合特征指标进行了测定, 结果表明:薇甘菊与其它植物透射和反射图谱的变化趋势都比较相近, 在各个光学特征指标与光合相关指标的相互关系中, 薇甘菊并没有表现出区别于同一群落内其它植物的特征。从平均值来看, 200-800 nm下叶片反射率和透射率由大到小依次为: 薇甘菊>草本植物>木本植物, 薇甘菊各光学植被指标(SR680、SR750和PRI)均低于其它植物的平均值, 但是其光合能力(光利用效率、水分利用效率、电子传递速率和净光合速率)与其它植物接近或稍高。而且, 薇甘菊夏季叶片反射和透射率明显高于冬季, 这有利于散失夏季过多光照和充分利用冬季短缺光照。薇甘菊叶片的上述光学特征, 可能是其生长于其它植物表面强光照环境的一种适应性表现, 有利于其在入侵地快速生长。     

施加改良剂对重度盐碱地土壤盐碱动态及草本植物生长的影响

为了探索内陆重度盐碱地的改良新方法,实验通过聚合有机酸(聚马来酸酐和聚丙烯酸)作为降盐碱剂,采用阻盐碱层、表土成膜剂以及土壤孔隙改善剂相结合的方法,对大庆市典型内陆盐碱土进行了改良实验,并在改良后的土壤及对照样地上种植不同植物--白菜、萝卜、菠菜、豚草和长春花,评价改良效果.结果发现:(1)通过施加降盐碱剂、阻盐碱剂及土壤孔隙剂,土壤的pH值和含盐量均有明显降低,下降幅度分别为pH:0.8～1.2、含盐量:0.2%～0.5%,而且表层改良效果优于深层;(2)在上述改良基础上施用表土成膜剂,使得土壤深层与表层盐碱运动减慢,即表层盐碱更低而深层更高,有利于保持表层适宜作物生长的条件;(3)2种聚合有机物比较来看,聚马来酸酐的改良效果好于聚丙烯酸;(4)从5种植物的生长状况来看,施用上述改良剂后较对照能够明显提高作物成活以及生长,特别是改良早期5种植物均呈现明显的生长趋势,而在后期存在生长力下降的趋势,因此,在大面积改良过程中需要考虑连续多次施加降盐碱剂以增强效果.     

薇甘菊叶片对光反射、透射和利用效率及其与同群落植物之比较研究

该文对薇甘菊及其所在群落内19种植物（草本和木本）的叶片透射率、反射率和光合特征指标进行了测定,结果表明：薇甘菊与其它植物透射和反射图谱的变化趋势都比较相近,在各个光学特征指标与光合相关指标的相互关系中,薇甘菊并没有表现出区别于同一群落内其它植物的特征。从平均值来看,200—800nm下叶片反射率和透射率由大到小依次为：薇甘菊〉草本植物〉木本植物,薇甘菊各光学植被指标（SR680、SR750和PRO均低于其它植物的平均值,但是其光合能力（光利用效率、水分利用效率、电子传递速率和净光合速率）与其它植物接近或稍高。而且,薇甘菊夏季叶片反射和透射率明显高于冬季,这有利于散失夏季过多光照和充分利用冬季短缺光照。薇甘菊叶片的上述光学特征,可能是其生长于其它植物表面强光照环境的一种适应性表现,有利于其在入侵地快速生长。     

菊科几种入侵和非入侵植物种子需光发芽特性差异

对入侵菊科植物(假苍耳、薇甘菊、紫茎泽兰、飞机草)以及非入侵菊科植物(扫帚梅、天人菊、金鸡菊、麦秆菊、翠菊、黑心菊)对比研究发现,入侵组种子往往是需光发芽,即有光条件下平均高出无光条件发芽率40%(P0.01),而非入侵组的需光发芽特性不明显,即有光和无光条件下种子发芽率差异不显著(P0.05)。以入侵植物假苍耳为例对其种子需光发芽的特性研究发现:红光有利于提高种子的萌发率(萌发率为62%),而蓝光起到相反的作用(萌发率37%);当以全光的25%照射种子时,最能够促进种子的萌发(萌发率59%),更高的光强抑制种子萌发(100%光强时,发芽率为21%)。适宜浓度水杨酸SA处理(0.01mmol/L)可以起到与光照类似的效果而促进种子萌发(提高30%发芽率),而PEG和低温处理对其不存在显著影响,说明这种需光发芽的机理可能与SA处理影响种子萌发存在一定的联系。研究证实了入侵和非入侵菊科植物之间确实存在需光发芽的差异,其生理生化差异及是否有利于入侵植物的快速入侵需深入研究。     

八种菊科外来植物种子形态与生理生化特征的差异

种子繁殖是菊科植物延续后代的主要途径。目前在菊科植物中出现了大量的有害入侵植物,有鉴于此,选择典型的6种入侵植物和2种非入侵植物对其种子表面形态特征、种子千粒重、种子萌发特性、种子激素和单宁等代谢产物进行测定,试图对这些菊科入侵植物的入侵原因进行探讨。所选择的植物包括：取种于温带的入侵植物假苍耳（Ira xanthifolia Nutt）、豚草（Ambrosia artemisiifolia L．）、三裂叶豚草（Ambrosia triirla L．）和非入侵植物波斯菊（Cosmos bipinnata Cav、）;亚热带的入侵植物薇甘菊（MikaniamicranthaH．B．K、）、紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng）、飞机草（Chromolaena odoratum（L．）R．M、Kingand H．Robinson、）和非入侵植物金光菊（Rudbeckiaserotina（syn、R．hirta））。结果表明,在传播方式上,入侵植物比非入侵植物传播方式较为高等且多样化,薇甘菊、飞机草、紫茎泽兰均具有冠毛且种子轻小,适于风力传播;豚草和三裂叶豚草具有钩刺,易被人或动物携带;假苍耳种子较小且容易和北方的谷类等作物种子混杂,增加了人类活动传播的机会;而非入侵种金光菊和波斯菊种子较大,主要靠重力传播。在种子萌发率上,出现了南高北低的现象,这可能与种子的休眠有关,种子萌发速率在入侵种和非入侵种中平均为3d,两者并没有明显的区别。在种子生理生化特性上,种子GA和LAA含量在入侵种和非入侵种中区别不大,平均值分别在0.9～5wg／g和0．079～0．3μg／g之间;单宁含量出现南高北低现象,但在入侵种和非入侵种之间没有规律。所以在简单的风干种子的激素和单宁含量、种子萌发速率上并不能揭示出入侵种的快速占领新生境的能力。