黄土丘陵区不同种植行距下柳枝稷光合生理日变化研究

以引进禾草柳枝稷为材料,在半干旱黄土丘陵区人工梯田设置20cm(L20)、40cm(L40)和60cm(L60)3种种植行距,比较研究了其光合生理参数日变化、地上部分生物量及土壤水分剖面分布特征,探讨其光合生理和水分利用特征与种植行距的关系。结果表明:(1)不同行距下,柳枝稷叶片净光合速率(Pn)日变化均呈双峰曲线,第一峰值均出现在10:00,第二峰值L40出现在14:00,L20和L60出现在16:00,具有明显的光合"午休"现象,且均由非气孔因素限制引起;柳枝稷叶片Pn日均值大小依次为:L60>L40>L20,且两两间差异显著。(2)柳枝稷叶片水分利用效率(WUE)日变化与Pn相似,分别在10:00和14:00达到峰值,日均值大小依次为:L60>L40>L20。(3)不同行距下,土壤体积含水量均随土层深度增加呈先增加后减少再增加的趋势,除0～50cm土层外,其它各土层土壤储水量均存在较大差异,0～380cm土层总土壤储水量表现为:L20>L40>L60。(4)柳枝稷地上生物量大小依次为:L20>L60>L40。研究发现,20cm行距的柳枝稷个体虽光合速率较低,但群体生物量和土壤储水量较高,所以柳枝稷在黄土丘陵区梯田的较优行距为20cm。     

生长调节剂对黄连木光合生理指标和荧光参数的影响

以黄连木幼苗为试材,采用叶片喷施的方法,研究了生长调节剂多效唑和矮壮素对黄连木叶片解剖结构、色素含量、光合生理指标和叶绿素荧光参数的影响,以揭示生长调节剂对黄连木光合特性的影响及其内在机制。结果显示:随着两种生长调节剂处理浓度的增加,黄连木幼苗叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、色素含量、净光合速率(Pn)、PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在活性(Fv/F0)、叶片单位面积吸收的能量(ABS/CS)和捕获的能量(TRo/CS)以及电子传递的能量(ETo/CS)均呈先增大后减小的趋势,并均在800mg/L多效唑和500mg/L矮壮素处理时达到最大值,且显著提高了黄连木叶片的净光合速率。研究发现,黄连木幼苗叶片栅/海比例增大和叶绿素含量的增加使叶片对光能的捕获和吸收能力提高,而PSⅡ反应中心开放比例的增大与其活性的增强保证了叶片对光能的高效传递,同时降低了能量的热耗散,是提高苗木光合速率和保证苗木光合作用高效进行的内在机制。     

保水剂对水分胁迫下辣椒生长及光合作用的影响

以‘超越5号’辣椒品种为试材,研究了中度水分胁迫10d和20d及随后分别复水的过程中保水剂对始花期辣椒植株的生长量、叶绿素以及光合特性的影响。结果显示:(1)水分胁迫显著抑制了辣椒植株的生长、叶绿素含量以及光合作用。(2)添加2‰的保水剂显著提高了水分胁迫下植株的株高、茎粗、干鲜重、叶绿素含量以及净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率等光合参数,降低了气孔限制值和水分利用率。(3)保水剂能够显著缓解短时间内中度水分胁迫造成的伤害,但随着胁迫时间的延长保水剂缓解的效果有限。(4)复水后,添加保水剂的植株生长量、叶绿素含量以及光合参数都显著高于未添加保水剂的植株,同时短时间胁迫下恢复的效果明显好于长时间胁迫的效果。研究表明,施加保水剂能通过提高叶绿素含量,缓解水分胁迫对辣椒叶片气孔的限制,从而提高叶片的光合作用效率,促进辣椒植株的生长,且胁迫时间越短,保水剂缓解的效果越好。     

小菜蛾的耐热性

小菜蛾是世界范围内十字花科蔬菜上的重要害虫.临界高温(critical thermal maximum, CTMax)是昆虫耐热性的常用指标.采用动态加热方法,利用自行组装的装置测定了小菜蛾的临界高温,以此作为其耐热性指标,研究发育阶段、饲养温度、世代、性别和热激对小菜蛾耐热性的影响.结果表明： 25 ℃下饲养的小菜蛾4龄幼虫的CTMax 均值为50.31 ℃,显著高于1龄幼虫(43.03 ℃)、2龄幼虫(46.39 ℃)、3龄幼虫(49.67 ℃)以及雌性成虫(45.76 ℃)和雄性成虫(47.73 ℃);不同饲养温度(20、25和30 ℃)下成虫耐热性无显著差异;30 ℃下饲养1代、3代及6代的不同世代成虫CTMax也无显著变化;所有处理雌雄成虫的CTMax无显著差异;40 ℃下45 min热激可使5日龄雄成虫的CTMax值从45.51 ℃增加到46.49 ℃.     

广义Rothermel模型预测平地无风条件下红松蒙古栎林地表混合可燃物的火行为

以帽儿山地区红松-蒙古栎林下地表混合可燃物为材料,进行不同含水率、载量和混合比例的室内点烧试验,观测得到蔓延速率、驻留时间、反应强度、火线强度和火焰长度,并与采用表面积加权法和载量加权法的广义Rothermel模型预测值进行比较.结果表明： 广义Rothermel模型对红松 蒙古栎林下地表混合可燃物的林火蔓延速率、反应强度的预测平均绝对误差分别为0.04 m·min^-1、77 kW·m^-2,预测平均相对误差分别为16%、22%;对驻留时间、火线强度和火焰长度的预测偏低,预测平均绝对误差分别为15.5 s、17.3 kW·m^-1和9.7 cm,预测平均相对误差分别为55.5%、48.7%和24%.这些误差可以看成是用该模型预测同类可燃物相应火行为的误差下限.两种加权算法对模型预测精度影响差异不大,当红松可燃物所占比重较小时,表面积加权法得到的蔓延速率和反应强度预测值精度较高,载量加权法得到的火线强度和火焰长度预测值精度较高;当红松可燃物所占比重较大时,结果则相反.     

1982-2009年东北多年冻土区植被净初级生产力动态及其对全球变化的响应

东北多年冻土区作为高纬度寒区之一,对全球变化较敏感.本文基于AVHRR和MODIS两种遥感数据源的归一化植被指数,应用CASA模型对1982-2009年东北多年冻土区植被净初级生产力(NPP)进行模拟.结果表明:1982-2009年,东北多年冻土区年均气温、年太阳辐射总量和年日照时数显著上升,年降水量显著下降,CO2浓度及其年增长率显著增大;植被年NPP呈显著的先增加后降低趋势,变化分异节点在1998年.研究期间,东北多年冻土区植被年均NPP总量为623 g C·m-2,植被年NPP空间分布差异明显.降水是该区生长季植被生长的主要影响因子,植被NPP对气候变化响应的空间异质性明显.土地利用变化通过改变土地覆被状况使植被NPP发生变化,影响了植被NPP的时空分布特征,植被NPP与CO2浓度呈显著正相关.多年冻土退化对植被NPP的影响随着各区域环境的不同而有所差异.多年冻土区植被NPP与年均地温呈显著正相关,与年最大冻土深度呈负相关.     

2011年度生物领域重大科技进展

按照惯例,国际著名杂志《科学》(Science)在今年的最后一期中对2011年度的重要科学研究进展进行了总结。现将与生物学研究相关的进展介绍如下。1.艾滋病的治疗。艾滋病是一种全球性疾病,蔓延速度快,死亡率高。由于病原菌HIV的变异频率非常高,使得世界不同地区甚至同一感染个体不同时期HIV的基因组都有较大差     

3个中山杉杂种无性系及其亲本的光合特性比较

对‘中山杉405’(Taxodium‘Zhongshanshan 405’)、‘中山杉406’(T.‘Zhongshanshan 406’)和‘中山杉407’(T.‘Zhongshanshan 407’)及其母本墨西哥落羽杉(T.mucronatum Tenore)和父本落羽杉〔T.distichum(L.)Rich.〕在7月份、9月份和10月份的光合参数进行了测定,并比较了3个无性系净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)的杂种优势。结果显示:不同月份3个无性系及其亲本的Pn值有明显差异,导致光响应曲线明显不同,但3个无性系的光响应曲线基本一致;3个无性系的Pn值在不同月份都高于落羽杉,且‘中山杉405’的Pn值高于另2个无性系。3个无性系及其亲本的光补偿点总体上表现为7月份最高、10月份最低,其中7月份墨西哥落羽杉的光补偿点显著高于3个无性系及落羽杉(P<0.05);3个无性系和墨西哥落羽杉的光饱和点则为9月份最高、7月份最低,而落羽杉的光饱和点为9月份最高、10月份最低。7月份3个无性系与其亲本的Pn日变化曲线均呈不规则型,低谷出现在中午12:00左右;9月份和10月份3个无性系和墨西哥落羽杉的Pn日变化曲线均呈单峰型,峰值出现在上午10:00;落羽杉的Pn值从上午8:00开始呈持续降低的趋势,且全天都明显低于其他树种。不同月份3个无性系的Pn、Gs、Tr和WUE的杂种优势有明显差异,总体上看,‘中山杉405’的Pn、Gs和Tr在3个月份中均保持较高的杂种优势率,而‘中山杉406’9月份的杂种优势率最高,‘中山杉407’则在7月份杂种优势率最高;3个无性系的WUE仅在10月份有明显的杂种优势,且‘中山杉405’和‘中山杉406’的杂种优势率远高于‘中山杉407’;‘中山杉405’各项指标的杂种优势率总体上高于另2个无性系。研究结果表明:3个中山杉无性系的光合能力接近其母本墨西哥落羽杉、高于父本落羽杉,其中‘中山杉405’杂种优势明显。     

不同非生物胁迫对麻疯树幼苗光合速率等生理指标的影响

对麻疯树(Jatropha curcas L.)幼苗在不同非生物胁迫下的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)等生理指标的变化进行了研究。结果表明,在缺磷处理中,麻疯树叶片Pn保持在对照的90%左右,气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)在处理2 d后显著增加,Gs上升20%～40%,Ci升高4%～16%,Tr变化不大;处理17 d时,麻疯树的P含量下降55%～85%,而干重只下降3%。缺氮处理9 d时麻疯树叶片的Pn下降到最低,之后维持在对照的64%左右,Gs在处理2～7 d显著高出对照15%～57%,处理9～16 d恢复到对照水平,Ci从第2天开始上升,高出对照4%～24%,Tr变化不大;处理17 d时组织中N含量显著下降47%～78%,植株干重下降23%。盐胁迫处理5 d后,麻疯树叶片Pn降低到对照的54%,之后维持在对照的48%左右,Gs、Ci和Tr与Pn的变化一致,均呈下降趋势;处理17 d,叶柄和茎中P含量增加37%～54%,组织中K+/Na+下降87%～96%,植株干重下降18%。干旱胁迫处理6 d,叶片Pn快速下降至29%,Gs、Ci和Tr与Pn整体变化趋势一致;处理第7天,叶片细胞膜透性增加67%,停止浇水17 d后植株干重下降55%,同时叶片卷曲下垂,老叶脱落。麻疯树植株Pn在缺磷胁迫过程中最早达到相对稳定状态,其次为盐胁迫和缺氮胁迫。这说明麻疯树植株对缺磷环境具有良好的适应性,而对缺氮环境适应性相对较差;耐盐类型可能属于逃避盐害中的聚盐植物,适应干旱环境的机制属于御旱性类型。     

超级高产小麦旗叶荧光动力学研究

探明超级小麦品种的旗叶光合作用与荧光动力学特性,为超级小麦品种选育利用提供理论依据。以超级小麦临麦4号为试验材料,应用CI-301PS型便携式光合作用测定系统和FMS-2便携式荧光测定仪(英国Hansatech公司)在田间试验中测定旗叶光合作用与荧光动力学参数。结果表明,与普通高产对照品种皖麦52和烟农19相比,超级小麦临麦4号的光合作用参数光合速率、光饱和点和CO2饱和点、羧化效率高,光补偿点和CO2补偿点低;光合机构系统工作参数PSII实际的光化学效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(qP)、PSII反应中心的激发能捕获效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性Fv/Fo和电子传递速率(ETR)值高,非光化学猝灭系数(NPQ)值低。这表明超级小麦临麦4号的光合机构系统工作能力强和工作效率高,保证旗叶光合作用的高效运行,为子粒灌浆提供充足的能量和碳水化合物。