用耗散结构理论对莫高窟园林用水的分析

通过莫高窟园林用水的调查,发现平均灌溉量为8366mm,远高于敦煌农田的灌水量2250mm,并且全部通过土壤表面蒸发和植物蒸腾耗散掉了.这就出现了一个实际用水量很高的地方,它仍然表现为缺水的悖逆现象.而且也远大于以水面为基础当地的耗散量2486mm.应用 Penman的蒸散指数、Thornthwaite的蒸散指数、Holdridge生命地带指标等进行比较研究,结果仍然不能解释莫高窟存在的现象.通过对于莫高窟的温度、光照、湿度、风速、热量、土壤结构、浇灌方式等与水分耗散有关的因子进行深入的调查与分析后,发现这个现象与耗散结构理论相吻合.应用耗散结构理论解释了在莫高窟园林用水中存在的一个似非而是的问题.水的耗散结构理论对西北干旱地区的水资源利用有重要意义.应用耗散结构理论与前人对水分耗散方面的研究并不矛盾,完全可以在这一理论指导下统一起来,有望建立起统一的水分耗散应用模型.同时对与耗散结构理论相关的熵问题进行了探讨,认为这个问题与时间问题一样,是认识的主体——人的心理错觉,并没有物质上的实质.     

微藻养殖反应器分类及生物质产率计算方法

微藻养殖的本质是光能转化,而光线的接收和传递受反应器形状和排布方式的影响非常大.实验室中的微藻养殖反应器主要有两种,锥形瓶和柱型广口瓶,前者的光程比后者短得多.室外微藻养殖实例较少,开放池和光生物反应器的大小、形状和排布方式差异大,光程的计算和比较更复杂.为了便于比较和推算不同类型反应器的光合作用参数和生物质产率,本文分别讨论了圆柱形反应器(玻璃反应瓶、平行管式和立柱式反应器)和长方形反应器(开放池和板式反应器)的容积、表面积及占地面积生物质产率的计算方法,并给出了不同产率的换算关系.本文还介绍了光程(LP)、藻液受光率(S/V)和藻液占地率( V/L)等表征反应器光合效率的参数.     

高大气CO2浓度下氮素对小麦叶片光能利用的影响

关于氮素对高大气CO₂浓度下C₃植物光合作用适应现象的调节机理已有较为深入的研究, 但对其光合作用适应现象的光合能量转化和分配机制缺乏系统分析。该文以大气CO₂浓度和施氮量为处理手段, 通过测定小麦(Triticum aestivum)抽穗期叶片的光合作用-胞间CO₂浓度响应曲线以及荧光动力学参数来测算光合电子传递速率和分配去向, 研究了长期高大气CO₂浓度下小麦叶片光合电子传递和分配对施氮量的响应。结果表明, 与正常大气CO₂浓度处理相比, 高大气CO₂浓度下小麦叶片较多的激发能以热量的形式耗散, 增施氮素可使更多的激发能向光化学反应方向的分配, 降低光合能量的热耗散速率; 大气CO₂浓度升高后小麦叶片光化学淬灭系数无明显变化, 高氮叶片的非光化学猝灭降低而低氮叶片明显升高, 施氮促进PSII反应中心的开放比例, 降低光能的热耗散; 高大气CO₂浓度下高氮叶片通过PSII反应中心的光合电子传递速率(J_F)较高, 而且参与光呼吸的非环式电子流速率(J₀)显著降低, 较正常大气CO₂浓度处理的高氮叶片下降了88.40%, 光合速率增加46.47%; 高大气CO₂浓度下小麦叶片J_F-J₀升高而J₀/J_F显著下降, 光呼吸耗能被抑制, 更多的光合电子分配至光合还原过程。因此, 大气CO₂浓度增高条件下, 小麦叶片激发能的热耗散速率增加, 但增施氮素后小麦叶片PSII反应中心开放比例提高, 光化学速率增加, 进入PSII反应中心的电子流速率明显升高, 光呼吸作用被抑制, 光合电子较多地进入光化学过程, 这可能是高氮条件下光合作用适应性下调被缓解的一个原因。     

不同株行距配置对夏大豆群体结构及光截获的影响

以田间试验(2006—2007年)为基础,分析了地上部干物质、叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)、光能利用率和植株形态指标变化特征,夏大豆‘鲁豆4号’(Glycine maxcv.Ludou 4)在同一密度(3.09×105株/hm2)下设5种株行距配置方式,即行距×株距分别为18 cm×18 cm(A)、27 cm×12 cm(B)、36 cm×9 cm(C)、45 cm×7.2 cm(D)、54 cm×6 cm(E)。结果表明,大豆在生育期间干物质变化因株行距不同而产生差异,2006和2007生长季的各处理干物质分别在播种后第70天和90天达到最高,播种后第80天和100天时,A处理比E处理分别高21.6%和34.0%;不同层次干物质积累重心随行距加大有上移趋势。各处理LAI随行距扩大、株距减少有下降趋势,其中,A和B处理LAI表现较稳定,LAI相对较高且时间较长。光能利用率随行距加大有降低趋势,A和B处理显著高于E处理(P0.05)。夏大豆在不同株行距配置下,株粒数、百粒重与产量相关系数分别为0.941*和0.926*(2006年),0.995*和0.892*(2007年),随行距变小PAR透射率降低、截获率和光能利用率上升而产量增加,A和B处理产量显著高于E处理(P0.05)。说明夏大豆在雨养农业条件下,植株相对均匀分布可改善群体结构和增强光截获,进而提高群体光能利用率和产量。     

鼎湖山森林群落的光能利用效率

本文研究了鼎湖山自然保护区,亚热带季风常绿阔叶林和针叶阔叶混交林的光能利用效率。根据群落的垂直结构和成层现象,应用红外线CO_2气体分析法,分层测定了主要植物22种58株的光合速率.计算了群落的生产力;用量子传感器分层测定了两个群落的光合有效辐射,并计算其光能利用效率。结果表明:阔叶林总生产力的光能利用效率为14.28%,混交林为12.01%,说明了不同森林类型对光能资源的利用效率。     

不同光强对两种桤木幼苗光合特性和抗氧化系统的影响

通过搭建荫棚设置3种不同的光强, 模拟森林幼苗生长的旷地(砍伐迹地)、林窗和林下光照环境(分别为100%、56.2%和12.5%的全光照), 比较研究了外来种台湾桤木(Alnus formosana)和乡土种桤木(A. cremastogyne)幼苗的叶形态、光合能力、热耗散和抗氧化酶的活性, 探讨了两树种幼苗对光强的适应及光保护策略。结果表明: 在3种光强下, 一定光强范围内随着光强的增加, 两种桤木幼苗的比叶重(LMA)、类胡萝卜素(Cars)、类胡萝卜素/叶绿素(Cars/Chl)和抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX))活性升高, 最大净光合速率(P_max)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)和非光化学猝灭系数(NPQ)具有升高的趋势; Chl含量和瞬时光能利用效率(LUE)降低; 净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、气孔限制值(L_s)升高, 胞间CO₂浓度(C_i)降低, 推测P_n降低的主要因素是非气孔限制, 表明两种桤木幼苗均能适应不同的生长光强。生长在相同光强下, 桤木幼苗光抑制现象比台湾桤木幼苗严重, 台湾桤木幼苗对光强适应能力较强。随着光照强度的增加, 台湾桤木幼苗NPQ增加不显著, 热耗散较少, 相同光强下P_max和抗氧化酶活性显著高于桤木幼苗, 而桤木幼苗随着光强的增加热耗散显著, 表明在光抑制时, 台湾桤木幼苗主要是通过提高P_max利用光能和抗氧化酶系统进行保护性调节, 桤木幼苗则通过天线系统非辐射耗散将过剩的光能以热能的形式消耗掉。     

CO_2加富对杂交稻及其亲本原初光能转化效率和激发能分配的影响

研究了ＣＯ２加富对杂交稻及其亲本叶绿素含量、ＰＳⅡ原初光能转化效率和潜在活性、以及激发能在两个光系统之间分配的影响。结果表明,在ＣＯ２加富条件下,父本和母本叶片单位面积的叶绿素含量增加,但杂交稻叶片单位面积的叶绿素含量反而下降;杂交稻、它的父本及母本的ＰＳⅡ原初光能转化效率和潜在活性分别提高８％和２４％、１８％和２９％及５％和２１％。此外,ＣＯ２加富还可提高两个光系统之间激发能分配的调节能力。     

关于用耗散结构解释生物进化的问题

本文从讨论肖传涛同志“古群落演化的耗散结构模式”一文中某些误解概念开始,进而基于生物进化不同层次相互间表现的开、限进程反转的事实,看出了低层次的演进规律不能直接用来表达高层次的演进规律,而高层次演进却以早期演进环节的某些性质体现出层次的演进规律。     

水稻黄绿叶基因的克隆及应用

进一步提高水稻产量，最大限度满足国家对食物安全的需求是水稻遗传育种的重大任务。水稻干物质产量的90％-95％来自光合作用。目前高产水稻光能利用率也仅1．5％-2．0％。理论上，植物光能利用率可达13．0％-14．0％，水稻理想的光能利用率应达3．0％-5．0％。因此，培育高光效的超高产品种是提高产量的主要途径之一。长期以来，水稻光合作用的相关研究大多停留在生理水平上，同时，传统的杂交育种手段在改良水稻光能利用方面至今尚未取得令人满意的结果，而叶色突变体是开展光合作用研究的理想材料。