三峡库区回水区营养盐和叶绿素a的时空变化及其相互关系

为探讨三峡水库调度运行背景下,库区回水区营养盐和叶绿素a时空变化及其相互关系,于2013年5月~2014年5月在三峡库区北岸最大、也是库区水华频发的支流——澎溪河的回水区高阳平湖进行了定点和高频监测.结果表明水体热分层是高阳平湖水华发生的诱导因素.高阳平湖水体热分层发生于春季(3月初),消亡于夏末(9月中旬),冬季没有分层.2014年春季,随着水体分层的发生和发展,表层叶绿素a在69 d内从14.92μg·L-1骤增至183.73μg·L-1,并暴发水华,之后叶绿素a随着混合层深度增加而下降.水体没有分层时,表、中和底层营养盐浓度相近;水体分层之后,各层磷浓度有了明显差异,表层和底层总磷浓度相差(0.18±0.04)mg·L-1.高水位期(9月至次年4月),高阳平湖硝氮和溶解性磷高于低水位期(5~8月)的含量,分别占总氮、总磷浓度的71.4%~95.4%和42.7%~94.4%,是总氮和总磷的主要组成部分,干流倒灌输入的硝氮和溶解性磷是其主要来源.     

太湖湖表反照率时空特征及影响因子

湖表反照率是影响水-气界面能量平衡和水体内部光温环境的重要因子,受到太阳高度角、云量、风速和水质等环境因子的多重影响.基于太湖中尺度涡度通量网4个涡度通量观测站点(梅梁湾、大浦口、避风港和小雷山)的辐射和风速资料,结合晴空指数和水质数据,分析上述因子对太湖湖表反照率的影响及太湖湖表反照率空间差异的原因.主要结果为:太阳高度角是控制湖表反照率日变化、季节变化的主要因子;太阳高度角低于35°且当晴空指数在0~0.1和0.4~0.6之间时湖表反照率出现高值.反照率值呈现随风速、浊度和叶绿素a浓度升高而增大的趋势,而风浪通过影响浅水湖泊浊度、叶绿素a浓度从而间接影响湖表反照率.各站点湖表反照率关系为:小雷山避风港大浦口梅梁湾,其中小雷山站位于草型和藻型湖区过渡区而梅梁湾站位于藻型湖区.反照率与叶绿素a浓度水平之间的关系对蓝藻暴发及其严重程度并不敏感.本研究为湖体反照率的参数化过程提供参考依据.     

基于高光谱数据的百花湖叶绿素a浓度估算

为估算百花湖叶绿素a浓度,文章根据实测高光谱和水样分析,分别建立比值模型、荧光峰位置、一阶微分、反射峰面积(NPA)、峰谷距离、基线荧光峰高度(FLH)和三波段模型。同时,基于不同营养状态湖泊的水质数据,建立了适用于不同营养状态水体的叶绿素a估算模型。结果表明:基线荧光峰位置模型的估算效果最好,决定系数R2为0.93,F检验值为201;对比分析4种营养状态下几种估算模型效果得出,中营养化和轻度富营养化水体中,荧光峰位置模型和基线荧光峰高度模型的算法优于其它算法;中度富营养化和重度富营养化水体中,比值模型和三波段模型的估算效果较为理想。该研究结果可为百花湖水环境的监测提供一定的理论依据和技术参考。     

基于水体固有光学特性的太湖浮游植物色素的定量反演

基于2005-05～2005-08对太湖全湖不同湖区92个样点吸收系数、光束衰减系数、后向散射系数等固有光学特性测定与计算,选择色素浓度反演的最佳波段组合,利用反射率比建立了太湖叶绿素a,叶绿素a与脱镁叶绿素的定量反演模型.结果表明,全湖4次采样叶绿素a、脱镁叶绿素的变化范围分别为3.9～149.8μg·L^-1、均值为(38.14±28.89)μg·L^-1;0～45.8μg·L^-1、均值为(8.49±7.24)μg·L^-1,存在很大空间差异,湖心区和草型湖区的东太湖、胥口湾、贡湖湾色素浓度一般要低于其他湖区.同样吸收系数和后向散射系数也存在很大的空间差异,a_t(440)的变化范围为0.86～23.25 m^-1、均值为(6.21±3.31)m^-1,b_t(550)的变化范围0.05～2.25m^-1、均值为(0.72±0.52)m^-1,东太湖、胥口湾、贡湖湾的值要低于其他湖区.400～650nm随波长增加总吸收系数大致呈下降趋势,680nm附近存在1个峰值,峰值的强弱与水体中色素浓度有关,而到720nm以后则逐渐增加,后向散射系数随波长增加则逐渐降低.反射率比R(706)/R(682)能较好地用于太湖色素浓度的反演,叶绿素a、叶绿素a与脱镁叶绿素之和幂函数反演的决定系数R²分别达0.823、0.864 5.模型能用于包括湖面反射率受湖底和沉水植物影响的全太湖.     

乙草胺对蛋白核小球藻的毒性效应研究

乙草胺是我国使用量最大的除草剂之一,在水体中广泛存在。已有研究证明,乙草胺对人类、老鼠和鱼类具有毒害效应,而关于其对浮游植物影响的研究较少。以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为模型,使用1～10 000μg·L~(-1)的乙草胺对其进行7 d的暴露实验,考察小球藻生长性能、叶绿素含量、光合作用产氧量以及光合作用相关基因(pbsA、rbcL和rbcS)表达的变化。结果表明,较低浓度的乙草胺可刺激蛋白核小球藻生长,而较高浓度乙草胺则会抑制其生长;并且乙草胺会通过影响小球藻叶绿素的含量而影响光合作用产氧量;小球藻光合作用相关基因pbsA、rbcL和rbcS表达大多显著上升,这可能是对乙草胺胁迫响应的反馈调节。研究表明,乙草胺会对蛋白核小球藻的生长及光合作用产生影响。     

两种常见沉水植物与藻的相互作用

选用太湖常见的沉水植物苦草(VallisneriaspiralisL.)和轮叶黑藻(HydrillaverticillataRoyle),构建微型生态系统。通过对沉水植物作用下水体中藻类叶绿素a及试验前后沉水植物生物量变化的观测,分析沉水植物与藻类的相互作用。结果表明,(1)相同条件下,苦草和轮叶黑藻对藻类变化的影响没有显著差异。(2)在苦草生物量相同的情况下,藻类叶绿素a初始值越大,其变化速率也越快。叶绿素a初始值差别越大,其变化速率差异越显著。轮叶黑藻也有相似的结果。(3)从试验前后苦草和轮叶黑藻生物量的变化可知,苦草受藻类影响较大,轮叶黑藻几乎没有受到藻的影响。     

模拟酸雨致酸土壤对小麦幼苗生长发育的影响

用模拟酸雨淋洗土壤,造成土壤酸化和盐基流失,然后播种小麦(Triticumaestivum)。幼苗长至5片叶子时的测定表明:幼苗的生物量、叶片叶绿素含量和光合速率均降低,次生根减少,根系活动下降。酸化土壤对根系生物量和某些生理活动的影响大于对地上部的影响。     

遮阴和盐分对银叶树幼苗光合特性与叶绿素荧光参数的影响

通过比较不同光和盐水平下银叶树(Heritiera littoralis)幼苗的叶绿素含量、光合光响应参数及叶绿素荧光参数的差异,探讨了遮阴和施盐处理下银叶树幼苗的光合生理及适应能力。以银叶树盆栽幼苗为研究对象,以全光无盐为对照,设置遮阴(遮光率为80%)与2.5%盐水处理,经60 d的处理,测定其光合光响应参数、叶绿素荧光参数及叶绿素含量。结果表明,在正常环境下,银叶树光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)及Chla/b分别为1023、28.8μmol·m^?2·s^?1及3.65,属阳性树种。在无盐条件下,遮阴处理导致了叶片叶绿素含量、表观量子效率(AQY)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及PSⅡ有效光化学量子产量(Fv'/Fm')的升高,却降低了Chl a/b、最大净光合速率(P′max)、LSP、LCP、暗呼吸速率(Rd)、初始荧光(Fo)、PSⅡ实际光合效率(ΦPSⅡ)、表观光合量子传递效率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)及非光化学淬灭系数(NPQ)。在全光照或80%的遮阴环境下,盐胁迫均使得叶片叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max、LSP)及叶绿素荧光参数(Fm、Fv/Fo)显著下降(P<0.05);而在全光环境下,盐胁迫同样显著降低了Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR(P<0.05),但在遮阴环境下,盐胁迫并没有显著降低叶片Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ及ETR(P>0.05)。盐分对叶片叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max及LSP)及叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fo、ΦPSⅡ、ETR及NPQ)的影响高于光照,光和盐对叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max及LSP)及叶绿素荧光参数的影响没有交互作用。研究表明,银叶树幼苗表现出较高的耐阴性及对弱光的利用能力;盐胁迫使银叶树幼苗发生了明显的光抑制,PSII的光化学活性降低,过剩光能对光系统的破坏的风险增加,光能转换效率与电子传递能力下降,光合作用效率大幅降低。     

东海原甲藻的光周期效应研究

以东海原甲藻ProrocentrumdonghaienseLu为试验材料,设置了短光周期(A)和长光周期(B)两组试验:A组分光周期1、2、4、6、8、10和12h7个处理,B组分光周期12、14、16、18、20、22和23h7个处理,测定了东海原甲藻的细胞密度、叶绿素a含量、蛋白质含量、生物量和可溶性糖等指标。结果表明,在13个不同的光周期处理中,随着光周期的不断延长,东海原甲藻的细胞密度等一系列指标值均不断上升,各指标和光周期的长度呈现正相关的关系。结果表明东海原甲藻是一种喜长光照的赤潮藻类。     

Hg2+胁迫下玉米生理生态变化的研究

通过砂培实验,研究汞胁迫下玉米的生理生态指标包括叶绿素含量、根系活力、游离脯氨酸含量的变化.结果表明,汞对玉米的胁迫是浓度和时间双重因子的作用在低汞浓度、短时间内,叶绿素含量、根系活力及游离脯氨酸含量均有上升的趋势;在高汞浓度、长时间内,各生理指标均严重下降.各生理指标对汞的敏感度略有差异游离脯氨酸含量>根系活力>叶绿素含量;其中脯氨酸含量可以作为汞污染的一个监测指标.