水稻叶片光谱对亚铁胁迫的响应

在湖泊富营养化治理过程中,除了要注意控制氮、磷的输入,还应考虑铁（Fe）的调控作用．本文基于“Fe^2＋假说”,探索性地将植物光谱效应应用于湖泊水体富营养化遥感预警机制研究．在水培条件下分析了亚铁（Fe^2＋）胁迫对水稻（Oryza sativa L．）体内Fe含量、叶绿素浓度及可见一近红外特征光谱的影响,并对其相关关系进行了深入探讨;同时,应用3个光谱定量化指标A1（Fe^2＋胁迫水稻叶片在460～670nm波段反射率变化积分值）、A2（Fe^2＋胁迫水稻叶片在760～1000nm波段反射率变化积分值）、S（Fe^2＋胁迫水稻叶片光谱曲线红边“蓝移”强度）分别建立了水稻叶片Fe含量与叶片光谱之间的定量相关关系模型．结果表明,随培养液中Fe^2＋浓度的升高,水稻体内Fe含量逐渐增加,叶绿素浓度降低,叶片光谱反射率在可见光波段升高,在近红外波段降低,同时红边发生“蓝移”．水稻叶片的3个光谱指标A1,A2,S与叶片中Fe含量都具有显著相关性,相关系数分别为0．933（P〈0．01）,-0．965（P〈0．01）和0．946（P〈0．01）,且A1,A2和S3个参数都能够较好地模拟（复相关系数R^2〉0．96）和估测水稻叶片Fe含量。     

水稻叶片全氮浓度与冠层反射光谱的定量关系

利用数学统计方法分析了不同施氮水平和不同水稻品种群体叶片全氮浓度（LNC）与冠层反射光谱的定量关系,建立了水稻群体叶片全氮浓度的光谱监测模型.结果表明：基于原始反射率构造的光谱参数与叶片全氮浓度的相关程度均高于原始反射率,近红外波段（760～1 220 nm）与可见光波段510、560、680及710 nm组成的比值植被指数、差值植被指数和归一化植被指数与群体叶片全氮浓度呈极显著正相关,其中与归一化植被指数（NDVI）的相关性最好;对拟合较好的6个两波段组合参数及4个特征光谱参数的预测标准误（SE）和决定系数（R²）进行比较后,选取参数NDVI (1220, 710)为反演群体叶片全氮浓度的最佳光谱参数,方程为LNC=3.2708 × NDVI (1220,710) + 0.8654.利用不同粳稻品种、水分和氮肥处理的试验数据对监测模型进行了检验,估计的根均方差（RMSE）均小于20%,预测值和实测值的拟合R²为0.674～0.862,拟合斜率为0.908～1.010,RMSE为11.315%～19.491%,表明模型预测值与实测值之间符合度较高,对不同栽培条件下的水稻群体叶片全氮浓度具有较好的预测性.     

水稻叶片气孔导度与冠层反射光谱的定量关系分析

研究了不同土壤水氮条件下水稻(Oryza sativa)叶片气孔导度与冠层光谱反射特征的量化关系。结果表明,不同水分处理下,水稻不同叶位气孔导度变化趋势为:GsL1>GsL2>GsL3>GsL4。高于W3水分条件下,高氮处理的叶片气孔导度高于低氮处理,而低于W3水分条件下,高低氮处理条件下叶片气孔导度差异不显著。发现比值指数R(1 650,760)与不同叶位叶片及不同层次叶片气孔导度的相关性大小为:GsL1>GsL12>GsL123>GsL1234>GsL2>GsL3>GsL4(水稻顶部自上而下第一、二、三、四叶以及自上而下顶部2张、3张、4张叶片的气孔导度值分别表示为:GsL1、GsL2、GsL3、GsL4、GsL12、GsL123和GsL1234),而顶1叶气孔导度与叶面积指数的乘积(冠层叶片气孔导度)同比值指数R(1 650,760)相关程度更高。R(1 650,760)与顶1叶和冠层叶片气孔导度之间皆呈极显著的幂函数负相关。利用不同年份的不同水稻试验对两者的监测模型进行了检验,模型的检验误差RMSE分别为0.05和0.24,表明比值指数R(1 650,760)可以较好地监测不同水氮条件下水稻叶片的气孔开闭特征。     

叶片上下表面的光谱特性

绿色植物的光合作用、生产量及能量关系受叶片及整个群落的光学特性的强烈制约。叶片的光谱特性包括对光的吸收、反射和透过等几个方面。对光合作用有效辐射[400—700nm(纳诺米),可见光区域]的吸收是光合作用的第一个步骤。叶片对光的反射可以降低叶温、减少叶片的水分丧失,在一个植株或植物群落中,上部叶片对光的反射和透过通常可以调节群落中的光能利用。一般而言,绿色植物的上表面吸收太阳可见辐射能的80—85%,反射约10%,透过5—     

硅素分期施用对镉污染水稻光合特性及物质积累的影响

硅(Si)可有效提高水稻对镉(Cd)的抗性,但关于优化硅肥管理对水稻耐Cd性、光合及物质积累等响应机制尚不明晰。采用受污染的农田土壤,通过盆栽试验研究移栽期施Si(T)、拔节期施Si(J)、移栽和拔节期等量分期施Si(TJ)对Cd污染水稻光合作用及物质积累的影响,以不施Si(CK)为对照。结果表明：施Si可明显提高Cd污染下水稻净光合速率,延长叶片光合功能,促进叶片Si沉积,增加Cd在叶中的固定,减少其向籽粒转移。与CK相比,TJ处理在全生育期具有较高的光合速率,产量显著高于其他处理。T、TJ、J处理叶片细胞壁Cd的固持量分别增加11.45%、24.16%和30.15%,且叶片Cd更多以惰性形态(包括果胶和蛋白质结合态Cd、不溶解性磷酸Cd和残渣态Cd)存在,导致叶片Cd转移系数降低,T、TJ、J较CK分别降低33.91%、56.67%和52.16%。此外,主成分分析结果表明,3种Si处理对水稻耐Cd性和光合特性的综合影响大小为TJ>J>T。综合考虑Si调控光合作用、产量、叶片和籽粒Cd浓度的效应,推荐Si素于移栽期与拔节期分期施用。     

土壤pH值对烤烟叶片生理生化特性的影响

烟草生长初期,超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量与pH增长呈正相关,而过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性则随着pH的增加而下降,pH值6.5和7.5时叶绿素含量和净光合速率(Pn)较高,旺长期达到高峰;生长后期,各处理的MDA含量和POD活性最高,SOD、CAT活性最低.各pH值处理的叶片中,叶绿素含量、Pn下降,比叶重达到高峰,但pH 8.5下的烟叶中叶绿素含量高,Pn大,比叶重较小.pH 6.5和7.5下的烟叶中蛋白质和可溶性糖总体含量高于其它pH的.烟碱含量在pH 5.5时最高,pH 8.5时最低.     

百菌清对土壤微生物特性和水稻生物量的影响

农药是集约化农业保证农产品产量的重要因素之一,但不合理的施用方法会导致农药残留、土壤结构破坏和土壤微生物特性改变等一系列问题。许多研究发现,百菌清对作物和土壤微生物具有一定的毒害和抑制作用。通过温室试验探讨了百菌清不同施用量对土壤微生物生物量、呼吸强度、代谢熵和脱氢酶活性的影响,并测定了水稻生物量。结果表明,虽然微生物数量没有明显变化,但其活力受到显著抑制,且施用剂量越高抑制越明显。试验后期脱氢酶活性逐渐增加,但仍然低于对照。虽然,百菌清没有造成水稻生物量下降,但由于研究属于短期试验,且只施用了1次百菌清,因此其环境生态学影响有可能被低估。     

土壤镉污染对四种阔叶树苗木叶绿素荧光特性和生长的影响

采用盆栽方法研究了土壤镉污染对白牛槭、刺玫果、金银忍冬和东北山梅花叶绿素荧光参数及生物量的影响.设置0、50、100和200 mg·kg^-1风干土4种镉浓度处理,测定苗木在不同镉浓度土壤中生长70 d后的叶绿素荧光参数.结果表明,随着镉处理浓度的提高,4种树种的F_v/F_m、ΦPSⅡ和qP均逐渐降低,qN则逐渐上升.4种苗木在一个生长季中的生物量累积随着镉浓度的增大逐渐降低.树种间荧光参数和生物量的变化幅度不同,白牛槭的变幅最大.刺玫果最小;以叶绿素荧光参数和生物量评价4树种抗镉污染能力,刺玫果最强、白牛槭最弱.     

镉污染对烟草叶片超微结构及部分元素含量的影响

采用水培试验,利用电感耦合等离子体、透射电镜、扫描电镜等技术研究了镉污染对烟草(N icotiana tabacum)叶绿素含量及叶绿素a/b值、叶下表皮气孔器密度、腺毛密度、叶片细胞超微结构和P、K、C a等元素含量的影响,以及叶片细胞、腺毛对镉污染的反应。结果表明随着营养液中镉浓度的增高,烟草叶绿素含量及叶绿素a/b值降低;叶下表皮气孔器的密度及腺毛的密度增加;叶绿体中组成基粒的类囊体层数减少、分布不均、或粘连成索状,叶绿体膜系统崩溃,内外膜均解体,类囊体消失;但烟草可通过将镉隔离于细胞壁中或排出表皮细胞或通过腺毛分泌作用来减少其毒害。随着营养液中镉浓度的增高,腺毛分泌物中S i、K、A l、C a、M g、F e的含量增加;浓度为3m g/L的镉污染可增加叶片中P、C a、M g、F e、Cu、Zn、A l元素的含量,但浓度为30m g/L的镉污染造成叶片中P、C a、M g、F e、Cu、Zn、A l元素含量的减少;镉污染可引起叶片中N a含量增加,且随着营养液中镉浓度的增高N a含量增加;镉污染造成K、M n在叶片中的含量下降,而且随着营养液中镉浓度的增高,K、M n含量下降幅度增加。     

Cd、Fe及其复合污染对烟草叶片几项生理指标的影响

本文通过盆栽和大田模拟试验,研究了Cd,Fe,Cd+Fe,Fe+Cd处理下烟草红花大金元(Nicotiana tabacurm L.)叶片的几项生理指标的变化情况。试验表明:烟草叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量均随Cd处理浓度的增加而下降,随Fe处理浓度的增加而上升。总烟碱含量随Cd处理浓度的增加(0—100ppm)而下降,Cd 150ppm时略有上升,随Fe处理浓度的增加而上升。蛋白质含量随Cd处理浓度的增加而上升,随Fe处理浓度的增加而下降。烟草的3个生理指标表明,Cd抑制Fe对生理指标的作用,Fe抑制Cd对它们的作用,Cd与Fe相互拮抗。Cd处理的烟草叶片过氧化物酶活性和细胞膜透性的测定结果表明,过氧化物酶活性和细胞膜透性均随Cd处理浓度的增加而上升。     

Cd,Pb及其复合污染对烤烟呈片生理生化及细胞亚显微结构的影响

本研究以水培的烤烟给予不同浓度的Ｃｄ、Ｐｂ及其复合物处理１０ｄ后的烟叶为材料,分析了烟叶过氧化氢酶、硝酸还原酶的活性变化,测试了烟叶可溶性糖含量的变化情况,通过透射电子显微镜观察到了Ｃｄ和Ｐｂ对烟地肉细胞亚显微结构的改变,特别是对叶绿体、线粒体和细胞核结构的损伤情况进行了详细观察。并探讨其毒害机理。研究结果表明：１）烟叶过氧化氢酶的活性剧烈地被Ｃｄ抑制;而随着Ｐｂ浓度的增加,其活性则表现为先增加后     

脱落酸对离体水稻叶片衰老及其纤维素酶活力的影响

在脱落酸(ABA)促进离体水稻叶片衰老过程中,叶绿素含量日渐下降,纤维素酶活力日益升高。ABA 作用的滞后期为48小时。衰老叶片的胞壁附有大量的纤维素酶。酶从胞内分泌到胞壁,是与质膜结构受到损害,使透性增大有关。6-苄氨基嘌呤(6-BA)与 ABA 的相互作用对纤维素酶活力的影响表明,ABA 引起的水稻叶片衰老可分为两个阶段:在0到1天,6-BA近乎完全逆转 ABA 的效应,第二天有所减弱,这是可逆期;从第三天起,6-BA 对 ABA 几无拮抗作用,为不可逆期开始。     

PRIMARY AND SECONDARY EFFECTS OF WATER CONTENT ON THE SPECTRAL REFLECTANCE OF LEAVES

Leaves of six species selected to represent a broad range in internal structure were collected in the field and studied in the laboratory to determine primary and secondary effects of water content on leaf spectral reflectance. Primary effects were those that resulted solely from the radiative properties of water. Secondary effects were those that could not be explained solely by these properties. Decreased leaf water content generally increased reflectance throughout the 400-2,500-nm wavelength range. For the aquatics Eichhornia crassippes and Nuphar luteum, the broadleaved trees Liquidambar styraciflua and Magnolia grandiflora, the cane-grass Arundinaria tecta, and the needle-leaved Pinus taeda, the sensitivity of reflectance to water content was greatest in the water absorption bands near 1,450, 1,940, and 2,500 nm. Sensitivity maxima occurred also between 400 and 720 nm, indicating secondary effects that resulted from decreased absorption by pigments. Secondary effects of water content on reflectance that were largely wavelength-independent, together with any wavelength-independent effects of leaf internal structure, were far less significant than primary and secondary effects resulting from decreased absorption by water and pigments, respectively.     

EFFECTS OF ENVIRONMENTAL FACTORS ON MECHANICAL PROPERTIES OF THE CELL WALL IN RICE COLEOPTILES

Cell wall properties determined by the stress-relaxation technique were studied with coleoptiles of rice seedlings grown under different environmental conditions. The cell wall was simulated by a viscoelastic model consisting of either four or an infinite number of Maxwell components. Reciprocal of relaxation time for the first component in the former model (1/τ₁) and minimum and maximum relaxation times (T_o and T_m) in the latter, in addition to the stress/strain ratio, were parameters representing cell wall properties. Parameters changed depending on the ages and regions of the coleoptilles used and 011 the environmental conditions under which rice seedlings were grown. Effects on cell wall properties of aeration during submerged growth, excision of the coleoptile tip, and exposure to small doses of red and/or far-red light were examined. In most cases, high values of 1/τ₁ and of T_m and small values of T_o were consistent with the growth potentiality of cells, while the stress/strain ratio seemed to be a consequence of elongation growth.     

低温和光对灌浆期水稻剑叶光合作用的影响

水稻剑叶的光合速率和表观量子效率均随温度的下降而降低,光合速率的下降比表观量子效率的下降明显。低温处理亦引起了最大光合速率和表观量子效率的降低及气孔阻力的升高。这些变化,光照低温处理的大于黑暗低温的;当转入常温后,前者光合速率的恢复慢于后者;恢复期间,有光照的又比无光照的光合速率恢复要慢。     

不同生育期水分胁迫对水稻根叶渗透调节物质变化的影响

 干旱是限制水稻(Oryza sativa)作物产量的主要生态因子之一,渗透调节是作物适应干旱逆境的生理机制之一。在人为控制水分的盆栽条件下, 对水稻生长的分蘖期、幼穗分化期、抽穗期、结实期分别进行水分胁迫,研究水稻根系及叶片渗透调节物质的变化规律。结果表明, 不同生育期 干旱胁迫后叶片水势均显著下降,根系和叶片的有机渗透调节物质如可溶性糖、游离氨基酸、脯氨酸和无机渗透调节物质包括K⁺、Mg²⁺等含量 均大幅度上升,而且幼穗分化期和抽穗期这两个对水分胁迫最敏感的时期上升幅度最大,其中又以有机渗透调节物质变化最显著。不同生育期渗 透调节大小的顺序为：抽穗期>幼穗分化期>结实期>分蘖期,反映了不同生育时期渗透调节能力的差异。同时幼穗分化期和抽穗期水分胁迫结束 后再复水后根系和叶片的有机渗透调节物质含量仍长期明显高于对照,而无机离子则变化规律比较复杂,有的升高有的则降低。叶片的渗透调 节能力大于根系,无论是叶片或根系都是K⁺对渗透调节的贡献最大;其次是Ca²⁺, 6 种渗透调节物质含量大小排列顺序为K⁺ > Ca²⁺ >可溶性糖 > Mg²⁺ > 游离氨基酸 > 脯氨酸。     

土壤水分胁迫对小麦根系与旗叶衰老的影响

随土壤水分胁迫加剧,旗叶,根中的超氧化物歧化酶,过氧化氢酶活性降低,腊脂过氧化产物丙二醛含量增加,花后１４ｄ为膜脂过氧化作用加重的转折点,此时受水分胁迫愈重,旗叶与根中ＳＯＤ,ＣＡＴ活性降低愈迅速,ＭＤＡ含量迅速升高,根系活力,旗叶与根中可溶性蛋白含量骤降,加重了膜脂过氧化程度,降低了清除了自由基能力,加速植株衰老。     

水稻叶片磷酸烯醇式丙酮酸磷酸酯酶活性及其部分特性

从水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ）叶片分离出对磷酸烯醇式丙酮酸（ＰＥＰ）较专一的ＰＥＰ磷酸酯酶,其Ｋｍ （ＰＥＰ）为０．４２ ｍ ｍ ｏｌ／Ｌ,作用ｐＨ范围较窄,最适ｐＨ ８．７。它在ｐＨ ６．２—９．５ 范围内及４０℃以下较稳定。Ｐｉ对酶活性影响不大,仅在大于５ ｍ ｍ ｏｌ／Ｌ时表现出轻微的抑制作用。Ｍｇ２＋ 对酶活性具激活作用,在Ｍｇ２＋ 存在条件下,ＣａＣｌ２、ＣｏＣｌ２、ＣｕＳＯ４、ＦｅＳＯ４ 和ＺｎＳＯ４ 均表现抑制作用     

水稻叶片酸性磷酸酯酶活性及其部分特性

从水稻叶片部分纯化了水解磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸酯酶,其Ｋｍ（ＰＥＰ）为０．１ｍｍｏｌ／Ｌ,最适ＰＨ５．３．在偏酸性ＰＨ条件下（ＰＨ４．０～７．２）稳定,对热亦较稳定．酶活性受Ｐｉ强烈抑制．它对其底物要求不专一,能水解多种含磷酯键的化合物．表明它是一种非专一性的酸性磷酸酯酶。各种含磷酯键的代谢物对酶活性起竞争性抑制作用,且表现出叠加性．Ｃｕ（２＋）、Ｚｎ（２＋）和Ｆｅ（２＋）抑制酶活性,Ｍｇ（２＋）、Ｍｎ（２＋）、Ｃａ（２＋）、Ｃｏ（２＋）和ＥＤＴＡ无影响．