云南菊科入侵物种与本地共生物种光合特性比较

为了探求菊科入侵植物的入侵机制,了解菊科入侵植物与非入侵植物光合特性的差异,以云南省包括薇甘菊(Mikania micrantha)、紫茎泽兰(Ageratina adenophora)、飞机草(Chromolaena odorata)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)在内的4种菊科入侵物种为研究对象,并以与其共生的菊科外来非入侵物种熊耳草(Ageratum houstonianum)为对照,研究外来入侵物种与非入侵物种叶片特性及气体交换参数等方面的区别. 结果表明:薇甘菊、紫茎泽兰、飞机草和三叶鬼针草的P_nmax(maximum net photosynthetic rate, 最大净光合速率)分别为15.92、18.69、17.15和22.78 μmol/(m2·s),分别比其共生非入侵物种熊耳草的高出21.63%、42.77%、31.02%和73.99%;4种入侵物种的LSP(light saturation point, 光饱和点)和LCP(light compensation point, 光补偿点)也显著高于熊耳草,但其AQY(apparent quantum yield, 表观量子效率)却显著低于该共生种. 4种入侵物种叶片的N_mass(leaf N content per unit mass, 单位质量N含量)和CC_mass(leaf construction cost per unit mass, 单位质量建成成本)均显著高于熊耳草,除飞机草外,其他3种入侵物种的PEUE(photosynthetic energy use efficiency, 光合能量利用效率)和PNUE(photosynthetic nitrogen use efficiency, 光合氮利用效率)均显著高于熊耳草,而飞机草和熊耳草之间差异并不显著. 5种植物叶片N_mass分别与叶片SLA(specific leaf area,比叶面积)、CC_mass呈极显著正相关,与植物P_nmax、叶片P_mass(leaf N content per unit mass, 单位质量P含量)和PEUE呈显著正相关,植物P_nmax与PNUE、PEUE呈极显著正相关,与叶片SLA呈显著正相关. 研究显示,与菊科共生外来非入侵植物相比,较高的光合特性参数、叶片特性指标和能量利用效率指标可能是外来菊科入侵物种成功入侵的原因之一.      

太湖微囊藻光合作用活性的周年动态变化

应用Phyto-PAM浮游植物荧光仪测定了太湖微囊藻光合作用活性的周年变化,并分析了微囊藻光合作用活性参数与环境因子之间的相互关系.结果显示:冬季期间,检测不到微囊藻的光合作用活性;春季期间,微囊藻的最大光量子产量(Fv/Fm)和有效光量子产量(ΔF/Fm')呈现出快速增加趋势;夏季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出先增加后下降趋势;秋季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出下降趋势.梅梁湾和湖心微囊藻的最大光量子产量分别在0.34~0.55和0.28~0.50之间,平均值分别为0.42和0.39,有效光量子产量分别在0.15~0.38和0.10~0.38之间,平均值分别为0.26和0.23;非光化学荧光淬灭(NPQ)呈现出先增加后下降趋势,在8月达到最大值.光响应曲线(RLC)的3个特征参数从3月到6月呈上升趋势,之后呈现出较大波动性.相关分析结果表明,太湖微囊藻的Fv/Fm、ΔF/Fm'和NPQ之间有显著的正相关性,且均随着水温升高而增加.Fv/Fm和ΔF/Fm'与最大电子传递速率(r ETRmax)之间显著正相关,r ETRmax与TN呈显著正相关;饱和光照强度点(Ik)与TP显著正相关,与TN/TP和NO-3显著负相关.总之,太湖微囊藻的光合作用活性与水华形成及发展动态相适应,控制全球气候变暖和削减氮、磷浓度有利于抑制微囊藻光合作用活性.     

水翁(Cleistocalyx operculatus)在人工湿地的生长特性及对污染物的去除效果

研究了水翁在人工湿地的生长特性及其对污水的净化效果.结果表明:生长在人工湿地的水翁具有发达的侧根系,能保持正常的净光合速率((19.2±2.1)μmol/(m2·s))、蒸腾速率((23.5±2.3)mmol/(m2·s))、气孔传导率((657.5±53)mmol/(m2·s))、根系活力((20.9±3.2)μg/(g·min))和生长速率((9.9±0.5)mg/(g·d)).水翁人工湿地对TN,TP,C0D_cr和BOD₅的去除率分别为55.6%,44.2%,75.7%和73.2%.其中水翁对N,P的吸收量分别占人工湿地对N,P去除量的16.4%和12.6%.水翁为常绿乔木,可考虑与灌木和草本植物结合起来,建立乔、灌、草自然湿地系统,达到改善水质的目的.      

HCO-3碱度对铜绿微囊藻生长与光合活性的影响

研究了23 mM (ALK23)和124 mM (ALK124) HCO-3对铜绿微囊藻(〖WTBX〗Microcystis aeruginosa〖WTBZ〗 FACHB 927)生长与光合特性的影响。实验结果表明，ALK23显著抑制铜绿微囊藻的生长，至培养结束，与对照相比对生物量的抑制率为38%，ALK124条件下虽然至培养结束生物量没有显著变化，但碱度增加铜绿微囊藻生物量有一个快速的增殖期，之后其生长速率持续下降。碱度增加强烈抑制光合色素Chla的合成，ALK23和ALK124条件下对Chla含量抑制率分别为74％和56％。藻胆蛋白与叶绿素a的比值（PBP/Chla）在碱度增加的条件下有显著升高。HCO-3碱度增加，铜绿微囊藻的光合活性先降低之后逐渐恢复，至处理结束表现出低碱度（ALK23）促进光合活性，高碱度（ALK124）对光合活性影响不显著。说明HCO-3碱度增加对铜绿微囊藻有一定伤害作用，与高碱度（ALK124）相比，低碱度（ALK23）对细胞的伤害程度更大，随着细胞的增殖，碱度对细胞的伤害作用逐渐恢复，且低碱度下细胞恢复更快。暗示碱度可以作为水华控制的手段之一.     

Carbon dioxide exchange in the photosynthetic apparatus of trees in a mature spruce phytocenosis of the northern taiga subzone

Carbon dioxide exchange was studied in the photosynthetic apparatus of Siberian spruce (Picea obovata Ledeb.), Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.), and weeping birch (Betula pendula Roth.) in a mature spruce forest. Parameters of CO₂ balance in different weather were characterized quantitatively on the basis of daily measurements of CO₂ exchange in needles and leaves of woody plants. The percent ratios of the components of carbon balance in needles and leaves of woody plants depending on daily photosynthetic fixation of carbon were determined. In summer, trees consumed 210 kg CO₂/ha (57 kg C/ha) in variable weather and 117 kg CO₂/ha (32 kg C/ha) in cloudy weather. Species specificity of CO₂ consumption was revealed, and the effects of environmental factors on the assimilatory activity of trees were determined.     

Technogenic stress and its effect on deciduous trees (an example from parks in Yaroslavl)

A comparative analysis of several morphological, physiological, and biochemical characteristics of leaves has been performed in birch (Betula pendula Roth), linden (Tilia cordata Mill.), and poplar (Populus nigra L.) trees growing in industrial areas of Yaroslavl with different levels of anthropogenic pollution. The results show that high concentrations of pollutants in the atmosphere suppress the growth of leaves, and the number and severity of necrotic lesions in them increase. Water content in leaves becomes lower, whereas ash content increases. The contents of photosynthetic pigments change as well: the leaves contain smaller amounts of chlorophylls a and b, whereas the accumulation of carotenoids increases. Judging from changes in the test parameters, P. nigra is more resistant to pollution than B. pendula and T. nordata.     

湖泊基质客土改良的环境效应:对芦苇生长及光合荧光特性的影响

湖泊底质对根着水生植物生长发育有重要的影响,通过滨岸底质植生性改良、重建水生植被被认为是污染湖泊生态修复的重要手段.本研究模拟5种客土厚度对芦苇生长和叶绿素荧光参数的影响,结果表明,覆盖5 cm处理芦苇总生物量、株高、叶长和叶宽显著大于覆盖18 cm处理(P0.01),实验第120 d,地下/地上部生物量和细根/地下部生物量显著大于其他处理(P0.05).表明覆盖18 cm显著抑制芦苇生长,但对照组富营养底质可能对芦苇生长造成轻微胁迫,随覆盖厚度增大,显著降低芦苇的地下部/地上部生物量比值,芦苇优先生长地下部,特别是细根的生物量,以便从底质中吸收更多养分供植物生长.不同处理芦苇F_v/F_m、Yield、q P和q N变化差异不显著(P0.05),覆盖厚度越大,芦苇光合结构PSⅡ更易受到损坏,主要是通过较高的热耗散、降低叶片光合面积与叶片捕光色素含量来维持光合结构PSⅡ保持正常.就客土改良对芦苇生长与叶绿素荧光参数总体影响而言,覆盖2 cm和5 cm能有效改善基质Eh和营养条件,促进植物生长,其中覆盖2 cm处理能有效地提高芦苇光合利用效率(α)、相对电子传递速率(ETRmax)和半饱和光强(E_k),覆盖18 cm使得芦苇对冬季的低光抑制有更强的适应能力.     

两种富营养化水体对植物生长及光合荧光特性的影响

采用水培方法,研究水芹（Oenanthe javanica）、美人蕉（Canna indica）、菖蒲（Acorus calamus）在两种富营养化水体中生长、部分光合荧光特性的变化,结果表明：（1）营养盐对水芹、美人蕉株高、根长有显著影响,2种植物在低营养盐水体（L）中株高、根长增长率显著低于高营养盐水体（H）,生物量亦表现为L组〈H组,而菖蒲在2种水体中株高、根长,生物量等无显著差异（p〈0.05）;（2）水芹、美人蕉叶片的叶绿素a（Chla）,叶绿素b（Chlb）在L组中含量低,在H组中含量高,w（Chla）/w（Chlb）则随营养盐浓度的升高而降低。菖蒲叶片Chla,Chlb,Car、w（Chla）/w（Chlb）在两实验水体中无显著差异;（3）水芹、美人蕉叶片的Fv/Fm,Yield,qP,re,t,max值及其饱和光强随营养盐浓度的降低而显著降低,qN值变化趋势正好相反,表明在低营养盐水体中,两种植物光系统II（PS II）光能转换效率显著下降,且PS II将吸收过剩的能量通过热耗散的形式释放,以保护自身组织免受过剩光的损害,体现了两种植物在营养盐缺失下的自我保护机制,而菖蒲叶片Fv/Fm,Yield,qP,qN以及快速光响应曲线在L组、H组中均显著差异（p〉0.05）,表明在本文设定的营养盐浓度范围内,菖蒲叶片的光合作用能力未受到显著影响。     

水分条件对中山杉406光合特性的影响

采用室内盆栽方式,以两年生落羽杉属杂交树种＂中山杉406＂（Taxodium‘Zhongshanshan 406’）为试验材料,设置对照、渍水和淹水3种处理,研究了水分条件对中山杉406叶片的叶绿体色素、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间CO2摩尔分数（Ci）等光合特性的影响。结果表明,中山杉406的叶绿素a、叶绿素a＋b和类胡萝卜素质量分数随土壤水分增加而逐渐降低,但处理间均无显著差异。同样,不同处理间的Tr、Gs和Ci等光合参数无明显规律。光合-光强响应曲线表现出明显的光饱和限制。不同光强下,对照与淹水处理的中山杉406叶片净光合速率高于渍水处理,但处理间没有显著差异。而光饱和在对照处理显著（P〈0.05）高于渍水和淹水处理。在渍水和淹水下,中山杉406的光合特性没有发生明显变化,表明其具有良好的耐湿耐水特性,在湿地的恢复与构建方面有广阔的应用前景。     

高浓度氨氮胁迫对纤细裸藻的毒性效应

采用室内培养方法,通过检测纤细裸藻生长、光合色素含量、抗氧化酶活性及DNA损伤(彗星实验)研究了高浓度氨氮胁迫对纤细裸藻(Euglena gracilis)的毒性效应,以期为氨氮的水生态风险评价以及藻类污水净化提供科学依据.结果表明,氨氮在所设定的浓度范围内抑制藻类的生长,浓度越高,抑制越明显,2 000 mg·L-1时相比对照抑制率达55.7%;叶绿素含量随氨氮浓度增加先升高后下降,蛋白质含量与叶绿素变化趋势基本吻合;抗氧化酶系统中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性随氨氮浓度增加而上升,2 000 mg·L-1时比对照分别增加了30.7%和49.4%,提示氨氮胁迫可诱导抗氧化酶活性增加;彗星实验中,纤细裸藻细胞DNA损伤程度随氨氮浓度增加而加重,表明高浓度氨氮具有潜在的致突变性.