菹草石芽萌发及其生长过程的初步探究

研究了光照和温度对菹草石芽萌发的影响及菹草的生长机理。结果表明:1在模拟秋冬季温度条件下不同光照强度对石芽萌发率的影响无规律性,即光照并未对菹草石芽的萌发起促进作用;2石芽在一定时间的低温作用后,恢复常温使石芽的萌发速度和萌发率明显提高,说明石芽的萌发受温度的影响,这也更好地解释了菹草的越冬生长习性及春季部分水体菹草大规模爆发的现象;3石芽随水面波动可吸附大量悬浮物,一般5-7天即可增加足够的重量下沉至水体底部,石芽吸附的悬浮物含有一定的营养成分,能促进石芽的萌发。石芽的萌发机制可为菹草石芽繁殖的影响因素研究提供依据,对栽培菹草具有重要的实践意义。     

湿地克隆植物根茎对变境适应的表型可塑性

根茎是植物显著变异的地下茎,对于研究湿地克隆植物的结构功能、生长繁殖、入侵生态与进化生态等具有重要价值。根茎适应水文情势和基质养分的变化,并在本地竞争与向外入侵中表现出了显著的可塑性且具有种间差异。对于特定物种而言,根茎的内在特质反映了其所处的环境特征,而根茎生长的可塑性则显示出适应周围环境短期变化的能力。根茎与微生境之间的相互关系体现了生物与环境之间在构件尺度的协同演化过程。迄今为止的研究涵盖了根茎的生理生态诸方面,但根茎对于植物的结构、功能、生长与繁殖之间密切联系所承担的适应性角色还缺乏深入理解。在综述目前对湿地克隆植物根茎表形可塑性研究的基础上,探讨了根茎在湿地植物研究中亟待加强的特殊地位及其作为可塑性研究的模式构件的潜力,并提出了未来研究的若干方向。     

不同气温与土壤湿度条件下籽蒿幼苗的表型可塑性

  植物表型可塑性是其适应环境的结果。为了探讨构件水平和全株水平表型可塑性的差异,我们选择籽蒿进行了双因素(气温:35 ℃、30 ℃、20 ℃; 土壤水分:对照、轻度、中度、重度胁迫)随机化区组实验以分析不同环境条件下植物的表型可塑性。结果表明,气温对籽蒿株高生长率有显著影响,土壤水分胁迫对籽蒿株高生长率无显著影响; 气温和土壤水分胁迫对籽蒿地上部生物量和根重生长率均无显著影响; 土壤水分胁迫对籽蒿幼苗根冠比有显著影响,而气温对其则无显著影响。这说明气温和土壤水分胁迫对籽蒿幼苗构件表型可塑性和全株表型可塑性的影响是有差异的。进一步分析表明,气温对籽蒿幼苗的叶含水量有显著影响,而对籽蒿幼苗的叶饱和亏无显著影响,这说明气温对籽蒿幼苗株高生长率的影响是通过影响其叶含水量来实现。     

增强UV-B辐射下NO对细胞壁多糖组分含量的影响

以豌豆（Pisum sativum）幼苗茎为材料,研究增强UV-B辐射下一氧化氮（NO）对细胞壁多糖组分含量的影响。结果表明,增强UV-B辐射使单位长度内细胞壁多糖总量增加;使细胞壁多糖结构组分果胶、半纤维素Ⅰ、半纤维素Ⅱ和纤维素的含量增加;NO供体处理对半纤维素Ⅰ、半纤维素Ⅱ和纤维素的影响与UV-B辐射相似,使它们含量增加;增强UV-B辐射条件下,氮合酶（NOS）抑制剂和NO清除剂处理使半纤维素Ⅰ、半纤维素Ⅱ和纤维素的含量降低,抵消了增强UV-B辐射对他们的影响。说明UV-B辐射可能通过NO信号上调了半纤维素Ⅰ、半纤维素Ⅱ和纤维素含量,增加了他们在细胞壁多糖中的比例,因而改变细胞壁的化学特性以及影响了细胞壁的机械延展性。无论对照条件下用NO供体处理,还是UV-B辐射条件下用NOS抑制剂、NO清除剂处理,对果胶含量影响不大,表明NO信号可能与UV-B辐射诱导果胶含量增加无关。     

塔克拉玛干沙漠腹地太阳紫外UV-B辐射的观测与分析

利用塔中站（39°01′N,83°40′E)直接探测的紫外辐射资料,对塔克拉玛干沙漠近地层紫外辐射特征进行了系统的分析。结果表明,紫外UV-B辐射年总量为8.59 MJ·m-2·a-1。夏季紫外线辐射强度较大,7月达到最大为1.24M J·m-2,占紫外UV-B辐射年总量的14.44% ;冬季紫外线辐射强度较小,约为7月的1/5,1月出现最低值为0.257 M J· m-2;紫外UV-B瞬时辐射强度全年峰值为2.51 W·m-2,出现在6月。1、4、7、10月紫外UV-B辐射的日总量变化对天气现象有不同程度的反映,天气现象较少的1月逐日紫外辐射上下变动的离散度较小,7月最大。紫外UV-B辐射随云量增多而降低;沙尘使紫外UV-B辐射的降低较为显著,沙尘暴时,其值为各类风沙天气中最低。     

红砂(Reaumuria soongorica)黄酮类物质代谢及其抗氧化活性对UV-B辐射的响应

对荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)在UV-B辐射胁迫下不同时间内(0、2、4、6、8、10d)脂质过氧化、叶绿素和类胡萝卜素含量的变化以及黄酮类代谢途径关键酶活性、代谢产物及代谢产物的抗氧化活性进行了分析,探讨黄酮类代谢响应UV-B辐射胁迫的变化以及与脂质过氧化和光合色素系统的相关性。结果表明:随着UV-B辐射处理时间的延长,叶绿素含量有所降低;类胡萝卜素含量升高;膜脂过氧化程度(以丙二醛(MDA)含量表示)增加;黄酮类代谢途径关键酶黄烷酮3-羟化酶(F3H)活性呈现先增加后降低的趋势,但仍高于处理前水平,二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)活性增强,代谢终产物总黄酮含量先降低后恢复至处理前水平,花色素苷(ANS)含量上升;DFR活性、黄酮类代谢产物ANS及总黄酮对DPPH清除率和对MDA形成的抑制率均与MDA以及光合色素系统之间存在显著或极显著的相关性。这表明次生物质黄酮类代谢途径在UV-B胁迫下发挥了抗氧化功能,提高红砂对在UV-B辐射下的自我保护能力。     

UV-B短期照射对北极冰川小球藻Chlorella sp.的生物学效应

以一种分离自北极冰川融水的淡水微藻（Chlorella sp.）为实验材料,设置两个不同强度UV-B（45μw/cm2、76μw/cm2）照射处理、每4小时取样检测,对其生化组分进行分析,了解微藻对UV-B辐射的响应。研究结果显示小球藻经辐射处理后,其生化成分发生变化：（1）在较低强度的UV-B（45μw/cm2）辐射下,叶绿素a（Chla）和类胡萝卜素（Car）含量先升后降,且在4h时有最大值;高强度UV-B（76μw/cm2）辐射下,Chla和Car含量随辐射时间延长基本呈下降趋势。（2）超氧阴离子（O2?ˉ）和丙二醛（MDA）含量基本随辐照时间的延长和辐照强度的增大提高,过氧化氢（H2O2）含量变化虽随辐照时间的延长呈上升趋势,但直到12h是才表现为明显的提高。（3）超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性在低UV-B处理下,随辐照时间的延长呈升高趋势;在高UV-B辐射下,SOD活性先升后降,CAT活性上下波动。(4)UV-B辐射使小球藻脂肪酸组成发生了变化。这些结果表明：UV-B,尤其是高强度或较高剂量的UV-B会对北极冰川微藻带来不利的影响。     

隐花植物对UV-B辐射响应和适应机制的研究进展

 隐花植物是指不产生种子的植物,是我国干旱、半干旱地区主要表面特征——生物土壤结皮的组成成分,并在其中扮演着独特而重要的生态作用。隐花植物对环境因子变化的响应和适应能力大小对整个生态系统稳定性具有重要影响。因此,有关增强UV-B辐射对隐花植物影响的研究已成为目前UV-B辐射研究领域的发展趋势和热点之一。通过系统地综述国内外有关隐花植物对UV-B辐射响应和适应机制研究方面的进展,分析了研究趋势,讨论了目前该领域研究的一些不足并对未来发展提出了展望,以期促进隐花植物的研究,加深对我国干旱、半干旱区隐花植物在应对UV-B辐射增强的响应和适应机制的认识。     

宁夏春小麦对地表UV-B辐射增强的响应

研究UV-B辐射增强对宁夏地区春小麦的影响,可为正确评估UV-B增强对春小麦生长发育的影响程度制定合理的应对措施提供科学依据。以春小麦“宁春4号”为供试材料,采用大田定位试验,利用可升降式紫外灯装置,观测增加不同剂量UV-B辐射情况下春小麦的生物量、叶面积指数和产量结构因素等的变化状况。结果显示,UV-B辐射增强使春小麦地上部分生物量和叶面积指数减少,改变了各器官生物量分配格局,多数情况下,随着UV-B辐射增加量越多,春小麦生物量和叶面积指数减少的程度越大;此外,增加UV-B辐射也使春小麦株高降低,穗长、小穗数、结实粒数和千粒重降低或者减少。     

UV-B辐射对生物结皮层藓类植物生理生化指标的影响

以腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区常见藓类结皮中的真藓(Bryum argenteum)和土生对齿藓(Didymodon vinealis)为研究对象,通过室内模拟沙坡头地区臭氧损耗0%(对照)、6%、9%和12%所达到的UV-B强度梯度(2.75、3.08、3.25、3.41 W·m-2),研究了增强UV-B辐射对两种藓类植物渗透调节物质、膜质过氧化程度及抗氧化酶活性的影响。结果表明:随着UV-B辐射增加,两种藓类植物丙二醛(MDA)含量显著升高;可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)活性则降低;且UV-B辐射对真藓的影响大于土生对齿藓,说明真藓对UV-B辐射相对更敏感。本研究结果也预示着在未来UV-B辐射增强的情况下,温带荒漠生物土壤结皮(BSC)的组成和结构将会发生显著变化,这种变化将会深刻地影响BSC在荒漠生态系统中的功能,进而影响荒漠生态系统的健康和稳定。     

不同时期刈割对互花米草生长影响的研究

采用不同时期对互花米草(Spartina alterniflora)进行齐地面刈割的方法,通过对互花米草株高和株数的测定和比较,确定了有效控制互花米草扩张的刈割时期.研究结果表明:①月22日对互花米草的刈割处理显著促进了互花米草株数的增加,但对其最终平均株高未产生影响.5月22日的刈割处理下,虽然互花米草在株高上略高于对照(未刈割)处理,但处理后其株数大大减少,与对照处理相比有明显差异.6月21日和7月21日的刈割处理,不仅使互花米草株高降低,也使其株数减少;尤其是7月21日的刈割处理下,互花米草的株数和株高都与对照处理有非常明显的差异.8月20日和9月19日的刈割处理,极大促进了互花米草的再萌发和再生长.②5～7月的刈割处理,可以有效减少互花米草的活根生物量;而4月和8～9月的各刈割处理,增加了互花米草的活根生物量,其中4月22日的刈割处理与对照处理相比,显著促进了互花米草活根生物量的增加.各刈割处理都会造成互花米草死根生物量的增加.③有效控制互花米草种群扩张的刈割时期是6～7月互花米草的穗分化期、孕穗期至抽穗期.     

外来克隆植物大米草对模拟潮汐淹水时间的生理响应

为了分析大米草(Spanina anglica)在中国海岸带衰退过程中对潮汐淹没时间的生态适应性,通过人工模拟潮汐控制试验,对不同潮汐淹水时间处理(淹水时间分别为每天2 h,4 h,6 h,8 h和10 h)条件下大米草叶片的脯氨酸含量、可溶性糖含量、叶绿素含量和光合速率等生理指标及总生物量的影响进行研究.结果表明,随着淹水时间的延长,大米草叶片可溶性糖、光合速率及总生物量呈增加趋势,淹水6 h后又呈下降趋势,各指标均在6 h淹水时间处理条件下最大,显著高于其他处理(p<0.05);而叶片脯氨酸含量从淹水4 h后,呈现显著增加趋势,淹水10h时达到最高;淹水处理对叶片叶绿素b及叶绿素c含量影响显著,分别以淹水时间4 h叶绿素b含量和10 h时叶片叶绿素c含量最低,而对叶绿素a及叶绿素a/b值的影响无显著差异.综合分析大米草的生理指标对模拟潮汐淹水时间处理的适应性,推断大米草种群较适宜的潮汐淹水时间为6 h/d左右,而由于大米草在中国沉积型海岸带分布区高程的变化使大米草种群长期不能达到最适淹水时间,是大米草种群自然衰退的主要原因之一.     

温度对藨草(Scirpus triqueter)分解的影响

在5℃、15℃和25℃温度下,研究蔗草(Scirpus triqueter)烘干样品和鲜样品的分解状况,探讨夏季受淹死亡的藨草分解动态及其与正常凋落物分解的差异.结果表明,5个月后,25℃处理下,藨草剩余干物质质量分别为初始时的31.20％(烘干样品)和19.30％(鲜样品);5℃处理下,蔗草剩余干物质质量分别为初始时的65.15％(烘干样品)和62.12％(鲜样品);25℃处理下的蔗草剩余干物质质量明显低于5℃处理下的蔗草剩余干物质质量;藨草的前处理亦会影响其分解过程,在5℃和15℃处理下,藨草鲜样品在前期的分解速度低于藨草烘干样品,但它们后期的分解速度无明显差别,而在25℃处理下,蔗草鲜样品的分解速度明显大于烘干样品.因此,在夏季丰水期,具有明显水文动态的河流中的矮小水生植物,在受淹死亡后,其分解速度较快,能对生态系统的物质循环和水质环境产生影响.     

铬胁迫对旱伞草生理生化特性的影响

采用水培实验,以不同质量浓度的铬溶液胁迫旱伞草(Cyperus alternifolius),研究其对旱伞草总叶绿素含量、蛋白质含量、游离脯氨酸含量和丙二醛含量的影响,并对旱伞草对铬的去除效果进行了测定。结果表明,铬胁迫使旱伞草的叶绿素含量下降,叶绿素a/b含量比上升;过氧化氢酶活性增强,超氧化物歧化酶活性降低;丙二醛含量先降低后升高;游离脯氨酸先降低后稳定;过氧化物酶活性在低浓度铬胁迫时出现降低,在高浓度铬胁迫时出现升高;蛋白质含量的减少后稳定,由此说明旱伞草对铬胁迫具有一定的抗逆性和耐受性。在培养液中,在铬质量浓度分别为2 mg/L、5 mg/L和10 mg/L胁迫下,六价铬的去除率分别达到了96.88%、92.55%和46.5%;总铬的去除率分别达到了76.4%、73.18%和36.83%。这说明旱伞草对低、中浓度的重金属铬具有较好的去除效果。     

火山喷发对辐射传输影响的研究

本文根据火山灰粒子的辐射光学特性,计算了火山灰粒子和平流层本底的辐射光学参数。另外,采用大气多次散射的辐射传输方程,计算了火山喷发对大气辐射变温的影响效果。结果表明,与平流层本底相比,火山灰粒子具有很强的吸收性。火山喷发使平流层吸收太阳辐射增温,并使到达对流层和地面的太阳辐射减少;同时,对大气长波冷却率的影响甚微。     

厚度对月壤微波辐射亮温的影响

基于嫦娥系列卫星微波辐射计数据的月壤厚度反演是中国月球科学研究的重要目标之一。基于辐射传输方程,数值模拟了不同频率、（FeO+TiO₂）含量和表面温度条件下厚度对月壤微波辐射亮温的影响;基于嫦娥二号卫星微波辐射计（Chang’E Lunar Microwave Sounder,CELMS）数据,结合Apollo 计划获取的月壤厚度资料及其他月壤厚度资料,系统分析了厚度对CELMS观测数据的影响。结果表明：频率、（FeO+TiO₂）含量、表面温度对亮温的影响远大于厚度对亮温的影响,是基于CELMS数据进行月壤厚度反演的重要影响因素;低频、低（FeO+TiO₂）含量、低温条件下,厚度对CELMS数据的影响最大;利用3 GHz、凌晨时刻的CELMS数据进行月陆地区月壤厚度反演可行。研究结果对基于嫦娥系列卫星CELMS数据的月壤厚度反演具有重要参考意义。     

大气层臭氧损耗与紫外辐射对海洋浮游植物的影响

人类活动产生的氟氯烃等化合物对大气的污染造成臭氧损耗 ,引起地面紫外辐射 ( UV-B)增加 ,进而造成对生物的有害影响。根据作者近年来的研究和国际上的相关研究进展 ,本文就“臭氧洞”形成和紫外辐射增加对海洋浮游植物影响的关键所在 ,即紫外辐射对海洋浮游植物的生化效应 ,包括海洋生物对 UV- B的忍耐性和抵御能力、UV- B对海洋浮游植物细胞内、外生化环境的影响等 ,作一综述。     

放牧对退化草地近地面辐射的影响

随着环境变化,草原地表状态也会改变,尤其是近地面能量收支过程变化更明显。为深入理解半干旱草原地表辐射能量平衡过程对放牧的响应特征,利用内蒙古正镶白旗典型退化草原2020年生长季（6—10月）的辐射通量观测资料,对比分析了禁牧、放牧草地太阳总辐射、地表反射辐射、大气长波辐射、地表长波辐射、净辐射以及地表反照率的日变化和生长季变化规律的差异。结果表明：在生长季,太阳总辐射随着时间推进逐月递减;禁牧区的地表反射辐射总体小于放牧区;各月大气长波辐射日变化幅度很小,处于130—370 W·m^-2;禁牧、放牧条件下地表长波辐射存在明显的季节变化规律,但是二者之间的差异甚微。内蒙古典型退化草原生长季近地面辐射通量有显著单峰型日变化特征。禁牧、放牧草地地表反照率都呈现“U”型日变化规律。生长季放牧草地的反照率明显高于禁牧草地。在禁牧区,辐射分量（地表反射辐射、大气长波辐射）和植被指数（归一化差异植被指数）对净辐射的影响是正向极显著的;而地表反照率和另一辐射分量（地表长波辐射）对净辐射有显著的负向作用。在放牧区,地表反射辐射和大气长波辐射对净辐射有极显著的正向作用;而地表反照率和地表长波辐射对净辐射的作用则是负向显著的。植被状况是影响内蒙古典型退化草原近地表辐射能量收支过程的首要因子。     

东亚沙尘光学特性及其对辐射强迫和温度的影响

利用塔克拉玛干沙漠沙尘复折射指数数据对RegCM4-Dust耦合模式中的沙尘光学特性进行了更新,研究了东亚沙尘气溶胶光学特性对辐射强迫和温度的影响。结果表明：东亚沙尘气溶胶光学特性与模式默认值（OPAC模型）存在明显的差别,主要表现在：消光能力较弱;吸收性较弱,散射性较强;前向散射较弱,后向散射较强。2006年春季沙尘气溶胶光学厚度高值区主要位于塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠、巴丹吉林沙漠,鄂尔多斯高原及黄土高原等地区,最大值出现在巴丹吉林沙漠。采用东亚沙尘光学模型模拟2006年春季东亚地区大气顶净强迫为-4.86 W·m^-2,其中短波强迫为-5.34 W·m^-2,长波强迫为0.48 W·m^-2;地面净强迫为-11.23 W·m^-2,其中短波强迫为-13.70 W·m^-2,长波强迫为2.47 W·m^-2。2006年春季沙尘气溶胶导致东亚地区整体地面降温约0.21℃,陆地上降温明显,而海洋上温度变化不明显,甚至出现升温,这样将导致海陆间热力差异的改变,从而对东亚季风环流产生影响。     

退耕还林还草工程对黄土高原植被总初级生产力的影响

采用Landsat解译的2000年和2015年土地利用/覆盖数据和VPM模型(Vegetation Photosynthesis Model)模拟的2000～2016年总初级生产力(Gross Primary Productivity, GPP)数据,识别出了近16 a黄土高原退耕还林还草的空间范围,并估算了GPP的年际变化趋势。在此基础上,对比分析了退耕区和未退耕区GPP年际变化的差异,从而揭示退耕还林还草工程对GPP年际变化的影响。结果显示,2000～2015年,黄土高原退耕还林还草面积约3.5万km2,占2000年耕地面积的16.8%。期间,GPP呈增加趋势,GPP显著上升区域占全区面积的67.3%,平均增速24.1 g/(m²?a)(以C计,下同)。虽然退耕区多年平均GPP低于未退耕区,但退耕区GPP年际增速和相对变化率明显高于未退耕区,分别提高了5.9 g/(m²?a)和1.5%。