水分胁迫和杀真菌剂对黄顶菊生长和抗旱性的影响

利用盆栽试验研究水分胁迫下AM真菌对黄顶菊生长和抗旱性的影响,揭示黄顶菊入侵过程中的微生物学机制。以苯菌灵为杀真菌剂,在土壤相对含水量为120%、80%、40%和20%条件下,分别设灭菌和不灭菌两种处理。结果表明,水分胁迫显著降低了黄顶菊株高、干重和主根长,而对AM真菌侵染率无显著影响。施用苯菌灵显著降低了菌根侵染率、叶片保水力、保护酶活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高了MDA含量。不灭菌处理下黄顶菊植株对土壤有效N和有效P的利用率较高,且植株全N、P含量显著高于灭菌处理,菌根贡献率随土壤相对含水量降低而逐渐提高,重度胁迫分别是渍水条件下的1.84和1.88倍。土壤水分状况和AM真菌的交互作用对黄顶菊生物量和生理指标影响显著。AM真菌共生能够促进黄顶菊根系对土壤水分和矿质营养吸收,改善植物代谢活动,提高抗旱性。实验结果为黄顶菊合理防控措施的制定提供了依据,同时作为丛枝菌根的基础性研究也具有重要的意义。     

施磷水平对接种AM真菌白术植株生长和生理特征的影响

以非灭菌土为生长基质,采用盆栽实验研究了不同施磷水平下接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)对白术生长和生理特征的影响.结果表明,摩西球囊霉能够与白术形成良好的共生关系,在0～0.4 g P/kg土水平时,接种摩西球囊霉可显著提高白术根系菌根侵染率,并以0.05 g P/kg土水平时侵染率最大,磷水平继续提高则菌根侵染率反而降低;接种摩西球囊霉对白术地下部的影响效果尤为明显,其根长、株高、地下部干重均在0.1 g P/kg水平时达到最大值;适量施磷条件下,接种摩西球囊霉可显著提高植株可溶性糖和可溶性蛋白含量,有效增强保护酶SOD、POD和CAT活性.研究发现,当施磷量为0.05～0.1 g/kg土时,摩西球囊霉接种效果最佳,对白术的生长最为有利.     

黄顶菊对入侵地群落动态及植物生长生理特征的影响

为明确黄顶菊对入侵地植物群落和土著植物生理生长的影响机制,采用同质园试验对入侵和非入侵土壤的植物群落开展了整个生育期动态监测,并分析了黄顶菊入侵对狗尾草、羽叶鬼针草、灰绿藜、地肤4种土著植物生长和生理特征的影响规律。结果表明:黄顶菊入侵土壤植物群落多样性指数低于非入侵地,且有季节性差异,随生育期的推进差异逐渐减小;黄顶菊对本地植物的生长指标有显著影响(P0.05),随时间变化显著,但存在物种差异;4种植物的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)、蒸腾速率(Tr)在非入侵土壤生长显著高于入侵地土壤(P0.05);而4种植物在入侵土壤生长的比叶面积(SLA)、比根长(SRL)、比根面积(SRA)显著高于本地土壤(P0.05)。综上,黄顶菊入侵抑制了本地植物的光合效率,减少了生物量的积累,导致本地植物群落的生物多样性水平降低,但表现出季节差异;不同物种对黄顶菊入侵胁迫的响应表现种间特异性,为理解入侵种对群落结构影响和实现入侵生境恢复提供了理论依据。     

丛枝菌根真菌对牡丹生长及相关生理指标的影响

以采自山东省菏泽牡丹园的牡丹'凤丹'种子为试材,采用盆栽的方法研究了接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌Glomus mosseae、Glomus versiforme和Glomus intraradices对牡丹幼苗生长及生理生化特性的影响.结果表明:(1)不同AM真菌的侵染率不同,并以G.mosseae的侵染率最高,为48.3%;(2)AM真菌能够促进牡丹幼苗生长,接种G.mosseae的植株干重比对照显著提高了69.5%;(3)AM真菌能够提高牡丹的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、矿质元素(N、P、K)含量和硝酸还原酶活性,并对可溶性蛋白含量和硝酸还原酶活性的影响达显著水平.(4)植株总干重与菌根侵染率、硝酸还原酶活性、叶绿素含量呈极显著正相关,与可溶性糖、可溶性蛋白含量呈显著正相关.研究发现,G.mosseae是最适宜牡丹接种的优良菌种.     

AM真菌影响入侵植物黄顶菊与本土物种狗尾草竞争生长的机理研究

该研究以入侵植物黄顶菊[Flaveria bidentis(L.)Kunt]和本土伴生植物狗尾草为材料,通过筛选出黄顶菊单一优势群落AM真菌,于温室盆栽条件下,采用2物种单播、混播以及接种AM真菌和不接种共6个处理,分析AM真菌对黄顶菊和狗尾草的根系侵染率、相对竞争强度、植株氮磷钾光合利用率、以及丙二醛含量和保护酶活性的影响,探讨AM真菌对黄顶菊与狗尾草竞争生长的机理。结果显示:(1)黄顶菊根际土壤AM真菌共包括4属10种,其中优势种为Glomus constrictum、Glomus perpusillum、Glomus reticulatum;盆栽接种AM真菌后,黄顶菊的根系侵染率显著高于本土伴生植物狗尾草,但接种AM真菌后黄顶菊相对竞争强度显著降低了29.57%,却对狗尾草相对竞争强度无显著影响。(2)接种AM真菌使黄顶菊植株光合氮、磷、钾利用率显著升高,但对伴生植物狗尾草的光合氮、磷、钾利用率均无显著影响。(3)接种AM真菌对黄顶菊植株POD和CAT活性以及MDA含量无显著影响,但显著增加了SOD和APX活性,而伴对生植物狗尾草的POD、CAT和APX活性均显著降低,MDA含量显著提高。研究表明,AM真菌对黄顶菊和狗尾草具有不同的选择性,AM真菌的定植促进了黄顶菊的竞争生长,增加了植株N、P含量、光合养分利用率以及抗氧化酶活性;但显著降低了本土伴生植物狗尾草的N、P吸收以及抗氧化酶活性。因此,AM真菌在竞争生长中对黄顶菊产生了偏利反馈,有助于黄顶菊的入侵。     

施磷和接种AM真菌对玉米耐盐性的影响

在盆栽条件下研究了不同施磷水平（２５,５０,１００,１５０ｍｇ／ｋｇ）,不同盐水平（ＮａＣｌ０,１．２ｇ／ｋｇ）和不同接种ＡＭ真菌处理（接种和不接种）对玉米生长的影响。结果表明,施磷量为５０ｍｇ／ｋｇ时基本满足玉米生长的需要,１．２ｇ／ｋｇ ＮａＣｌ胁迫显著抑制了玉米的生长;施磷明显促进玉米在盐胁迫条件下的生长,施磷水平和接种菌根真菌的交互作用对玉米耐盐性具有显著影响;盐胁迫条件下,接种ＡＭ真菌在     

不同混种密度下杀真菌剂对黄顶菊与反枝苋种间竞争的影响

为探究AM真菌共生对黄顶菊(Flaveria bidentis)与本地物种间竞争关系的影响,开展了不同种植比例条件下杀真菌剂对黄顶菊与反枝苋(Amaranthus retroflexus)的种间竞争试验。结果表明:黄顶菊是一种菌根真菌(AM)高度依赖性植物,杀真菌剂处理对其竞争效应产生了显著影响;在添加杀真菌剂条件下黄顶菊的相对产量在黄顶菊与反枝苋种植比例为1∶2、1∶1、2∶1条件下均1.0,而反枝苋的相对产量均1.0,且两者混种时的相对产量总和在黄顶菊与反枝苋种植比例为1∶2、1∶1、2∶1条件下均1.0,这说明反枝苋相对于黄顶菊而言是一种较强的竞争者,两者需要相同的资源;不添加杀真菌剂条件下,黄顶菊植株全氮、全磷含量分别增加1.1~1.6倍和1.1~1.2倍,而反枝苋的全氮、全磷含量无明显变化;AM真菌共生可能通过菌根介导的化感互作影响外来入侵植物与土著植物竞争格局,且受外界环境条件影响,这种共生关系可以减缓外界胁迫对共生植物不利的影响。     

新型微生物杀真菌剂诺沃霉素稳定性研究

诺沃霉素是一种新型微生物杀真菌剂,具有广谱抗真菌活性。该产物目前用于农作物杀菌剂的开发。为评价该化合物的开发前景,进行了诺沃霉素在加热、光照、室温贮存等条件下的稳定性测试。结果表明,诺沃霉素在环境pH 5.0~6.0时较为稳定,对紫外线及阳光有较好的稳定性。诺沃霉素水乳剂稳定性较差,但制成可湿性粉剂后,基本满足农药稳定性要求。     

不同施氮水平下丛枝菌根真菌对藜麦生长和根系生理特征的影响

采用盆栽实验,以藜麦品种‘亿隆1号’为实验材料,探究在不同施氮量(纯氮用分别为0、0.2、0.4和0.6g/kg)接种2种丛枝菌根真菌(AM)即摩西球囊霉(Gm)和扭形球囊霉(Gt)对藜麦及其根系生长指标以及生理指标的影响,为提高氮肥利用率提供理论依据。结果表明:(1)在0.4g/kg施氮量下,接种Gm藜麦根系侵染率和菌根依赖性最大。(2)同一接种处理下,藜麦株高、基径、叶面积、地上部生物量、总根长等根系生长指标,以及根系抗氧化酶活性均随施氮量的增加呈先增加后减小的趋势;与未接种处理相比,接种AM真菌后上述各指标均显著增加,均在0.4g/kg施氮量下达到最大值,且接种Gm的增幅大于接种Gt。(3)同一接种处理下,藜麦根系MDA含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量随施氮量的增加均呈先减小后增加的趋势;与未接种处理相比,接种AM真菌后藜麦根系MDA含量显著减小,而其根系可溶性糖含量和脯氨酸含量增加,且接种Gm根系MDA含量降幅以及可溶性糖含量和脯氨酸含量的增幅显著大于接种Gt。研究表明,适量施氮可显著增加藜麦根系摩西球囊霉和扭形球囊霉的侵染率及其菌根依赖性指数,促进藜麦地上部及根系的生长,同时增加其根系抗氧化酶活性和渗透调节物质的积累,减少了体内有害物质的积累,并以摩西球囊霉配合施氮0.4g/kg效果最佳。     

黄顶菊与3种本地植物竞争对丛枝菌根真菌种类和多样性的影响

【目的】外来植物黄顶菊对生态环境和农业经济造成了严重危害,了解黄顶菊与3种不同本地植物种植生长对丛生菌根(AM)真菌群落结构和多样性造成的影响,可以从土壤微生物角度进一步解释黄顶菊的入侵机制。【方法】通过同质园小区试验模拟黄顶菊入侵的生态进程,以黄顶菊和3种本地植物狗尾草、藜、黄香草木樨为研究对象,采用AM真菌的形态学鉴定方法,研究黄顶菊与3种本地植物不同种植方式对AM真菌群落结构和多样性的影响。【结果】(1)黄顶菊根际土壤聚集的AM真菌种类与其伴生本地植物种类有关:黄顶菊与狗尾草混种处理中优势种为网状球囊霉和根内球囊霉,而黄顶菊分别与藜、草木樨混种处理中优势种均为网状球囊霉、根内球囊霉和缩球囊霉;(2)黄顶菊分别与狗尾草和黄香草木樨混种处理中AM真菌种类既高于本地单种处理,也高于黄顶菊单种处理,说明随着黄顶菊的入侵和地上植物多样性的改变,AM真菌种类也发生改变;(3)与3种本地植物单种相比,黄顶菊各混种处理和黄顶菊单种处理中黄顶菊根际土壤根内球囊霉的重要值均增加,表明黄顶菊入侵有利于根内球囊霉的生长和发育。【结论】黄顶菊入侵改变了根际土壤AM真菌的群落结构和多样性,AM真菌的改变既与本地植物种类有关,也与入侵程度有关。     

2010—2012年北京植被光合有效辐射吸收比例的时空变化

利用MODIS产品中分辨率为1 km的光合有效辐射吸收比例(FPAR)数据,结合植被功能型分类,分析2010—2012年北京植被FPAR的空间分布特征,以及各种植被类型FPAR的多年变化,并进一步探讨了FPAR与叶面积指数(LAI)之间的相关性.结果表明: 研究期间,北京植被的FPAR空间分布均呈现出东北部、西南部高,并向中心城区逐渐递减的分布特征.通过FPAR的叠加分析还发现,各种植被类型FPAR年平均值的波动均较小,针叶树、阔叶树、草地、作物FPAR的年均值波动范围仅分别在0.42～0.44、0.38～0.39、0.32～0.33、0.21～0.22,但各种植被类型FPAR的年内变化范围均较大.各种植被类型的FPAR与LAI也具有较好的线性或对数关系.经过Timesat软件中的Savitzky-Golay平滑滤波后,各种植被类型FPAR的季节性变化特征更加明显.     

Remote estimation of the fraction of absorbed photosynthetically active radiation for a maize canopy in Northeast China

Aims Accurate remote estimation of the fraction of absorbed photosynthetically active radiation (fAPAR) is essential for the light use efficiency (LUE) models. Currently, one challenge for the LUE models is lack of knowledge about the relationship between fAPAR and the normalized difference vegetation index (NDVI). Few studies have tested this relationship against field measurements and evaluated the accuracy of the remote estimation method. This study aimed to reveal the empirical relationship between NDVI and fAPAR and to improve algorithms for remote estimation of fAPAR.Methods To investigate the method of remote estimation of fAPAR seasonal dynamics, the CASA (Carnegie–Ames–Stanford Approach) model and spectral vegetation indices (VIs) were used for in situ measurements of spectral reflectance and fAPAR during the growing season of a maize canopy in Northeast China.Important findings The results showed that the fAPAR increased rapidly with the day of year during the vegetative stage, it remained relatively stable at the stage of reproduction, and finally decreased slowly during the senescence stage. In addition, fAPAR green [fAPAR green = fAPAR × (green LAI/green LAI max)] showed clearer seasonal trends than fAPAR. The NDVI, red-edge NDVI, wide dynamic range vegetation index, red-edge position (REP) and REP with Sentinel-2 bands derived from hyperspectral remote sensing data were all significantly positively related to fAPAR green during the entire growing season. In a comparison of the predictive performance of VIs for the whole growing season, REP was the most appropriate spectral index, and can be recommended for monitoring seasonal dynamics of fAPAR in a maize canopy.     

替代牧草对黄顶菊生物量分配及光合作用的影响

选用高丹草、沙打旺两种牧草对入侵植物黄顶菊进行生物替代,比较不同替代处理中黄顶菊的生物量分配和光合特性的差异以验证替代效果。结果表明:替代调控明显地影响了黄顶菊的生物量积累并且改变了其分配格局;替代处理区的各生物量指标均显著低于对照区;与黄顶菊单种对照相比,沙打旺和高丹草中的黄顶菊总生物量分别下降了90.2%、94.2%;沙打旺中的黄顶菊和高丹草中的黄顶菊叶生物量比升高,而根生物量比、支持结构生物量比、根冠比降低,显示黄顶菊在替代处理下倾向于增加光合同化器官面积。替代处理下的黄顶菊光合作用均受到显著影响,净光合速率Pn显著下降,其中高丹草中的黄顶菊的Pn仅为2.15 μmolCO2·m-2·s-1。试验结果显示,在替代条件下限制光合的主要因素是非气孔限制因素,即导致黄顶菊光合作用大幅下降的原因是替代牧草遮阴作用引起的光能供应的不足。可塑性指数分析表明,黄顶菊具有较高的表型可塑性,显示其对逆境条件较强的适应性与入侵能力。替代措施能抑制黄顶菊的生物量积累与繁殖,影响其光合生产力,具有较好的防控效果。     

长白山红松针阔叶混交林林下光合有效辐射的基本特征

利用长白山红松针阔叶混交林连续3年的光合有效辐射（PAR）观测数据,与林冠上方PAR值相对比,分析了林冠下5个不同水平位置探头的PAR时空特征.结果表明:林木冠层上方的PAR日总量年变化呈双峰甚至多峰趋势,主要受降水和云雾等天气状况的影响;林下PAR日总量年变化表现为非生长季与冠层上方变化趋势一致,在生长季数值较小且趋于稳定.典型晴天时林下5个探头的PAR值在时间和大小分布上有较大差异.在空间变化上,非生长季林下PAR变异系数较小,约为0.15;生长季的变异系数较大,在0.22以上,最高值在8月.生长季典型晴天太阳高度角为38°～48°区间(9：00—10：00和13：00—14：00)时,林下PAR空间变化较大.     

Developing a diagnostic model for estimating terrestrial vegetation gross primary productivity using the photosynthetic quantum yield and Earth Observation data

This article develops a new carbon exchange diagnostic model [i.e. Southampton CARbon Flux (SCARF) model] for estimating daily gross primary productivity (GPP). The model exploits the maximum quantum yields of two key photosynthetic pathways (i.e. C₃ and C₄) to estimate the conversion of absorbed photosynthetically active radiation into GPP. Furthermore, this is the first model to use only the fraction of photosynthetically active radiation absorbed by photosynthetic elements of the canopy (i.e. FAPAR_ps) rather than total canopy, to predict GPP. The GPP predicted by the SCARF model was comparable to in situ GPP measurements (R² > 0.7) in most of the evaluated biomes. Overall, the SCARF model predicted high GPP in regions dominated by forests and croplands, and low GPP in shrublands and dry‐grasslands across USA and Europe. The spatial distribution of GPP from the SCARF model over Europe and conterminous USA was comparable to those from the MOD17 GPP product except in regions dominated by croplands. The SCARF model GPP predictions were positively correlated (R² > 0.5) to climatic and biophysical input variables indicating its sensitivity to factors controlling vegetation productivity. The new model has three advantages, first, it prescribes only two quantum yield terms rather than species specific light use efficiency terms; second, it uses only the fraction of PAR absorbed by photosynthetic elements of the canopy (FAPAR_ps) hence capturing the actual PAR used in photosynthesis; and third, it does not need a detailed land cover map that is a major source of uncertainty in most remote sensing based GPP models. The Sentinel satellites planned for launch in 2014 by the European Space Agency have adequate spectral channels to derive FAPAR_ps at relatively high spatial resolution (20 m). This provides a unique opportunity to produce global GPP operationally using the Southampton CARbon Flux (SCARF) model at high spatial resolution.     

Effects of pubescence and waxes on the reflectance of leaves in the ultraviolet and photosynthetic wavebands: a comparison of a range of species

Total reflectance of ultraviolet and photosynthetically effective wavelengths was measured for a range of different leaf types. Two approaches were employed. Firstly, reflectance of monochromatic wavebands at 330 and 680 nm was measured for a total of 45 different species covering a wide range of genera. In the second, specific leaf types that displayed different degrees of reflectance were treated to remove hairs and waxes that contributed to their reflectance. Selected waxy and non‐waxy leaves were also studied in more detail over the spectral range 270–500 nm. It was found that both pubescence (presence of hairs) and glaucousness (presence of a thick epicuticular wax layer) had marked effects on total reflectance. Pubescent leaves tended to be more effective in reflecting longer wavelengths than ultraviolet radiation. The extent of this effect depended on hair type. Glaucous leaves demonstrated that surface waxes were very effective reflectors of both UV and longer wavelength radiation.     

新疆生产建设兵团生态系统服务价值时空分异特征

依据2000年和2010年新疆生产建设兵团(以下简称新疆兵团)土地利用数据,利用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,分析了新疆兵团生态服务价值的时空分异特征。结果表明:2000—2010年全兵团单位面积生态服务价值增加了204.61元hm-2a-1,年增长率为0.41%,耕地和林地生态服务价值呈增长趋势,草地、水域、湿地、未利用地生态系统服务价值呈减少趋势;2010年各师单位面积的生态系统服务价值差别很大,其基本规律为一师六师十师四师九师八师五师十四师七师二师十二师三师十三师,这与不同土地利用类型生态服务价值指数的差别和各师的土地利用程度存在密切关系;一师、二师、四师、六师、七师、八师、十师、十二师单位面积生态服务价值呈增加趋势,三师、五师、九师、十三师、十四师单位面积生态服务价值呈减少趋势;人为开垦是该区域生态系统服务价值时空动态变化的主要驱动因素。