日光诱导叶绿素荧光辐射传输模型研究进展

日光诱导叶绿素荧光(SIF)是指示植被光合作用过程的无损探针,在不同时空尺度上对植被进行SIF的观测可以反映植被的实际光合作用及生理状态。然而在观测、分析和利用SIF的过程中,仍存在很多不确定因素。SIF的发生具有较为复杂的机理,从机理出发理解SIF与植被结构的相互作用,并分析影响SIF激发的主要因素将有助于更好地理解SIF与光合作用以及生物量的内在联系。因此,植被SIF辐射传输模型在解释和利用SIF遥感信号方面具有重要的作用。植被SIF信号相对较弱,且受环境、植被和生理等多种因子的影响,需要定量化描述,这为SIF辐射传输模型的构建带来挑战。近年来,大量学者已经发展一系列SIF辐射传输模型,为SIF遥感的发展提供了坚实的理论基础。本文回顾了叶片、冠层和生态系统尺度的SIF模型,从建模机理出发,对比模型优劣势,并对未来SIF模型的发展前景进行了展望。     

青藏高原草地生态系统光合活性温度限制的时空变化分析

光合作用是地球系统季节性碳、水和能量循环的重要组成部分,这一特征是植物适应特定环境条件进化过程的结果。青藏高原的气候变化改变了植物生长的气候制约状态,然而温度约束及其变异性在光合活性研究中所起的作用还知之甚少。本文基于“最小因子法则”提出一种新的研究青藏高原草地生态系统温度限制变化的框架,利用日光诱导叶绿素荧光（solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF）数据集和气候数据集,研究发现青藏高原草地生态系统大部分地区（87.09%）受温度限制越来越弱。本研究为青藏高原草地生态系统中气候因素制约草地光合活性的复杂机制提供了一个简洁而现实的框架。     

XEPOS型偏振能量色散X射线荧光光谱仪分析蒙古铁矿石

以熔融玻璃片和粉末压片制样,采用XEPOS型偏振能量色散X射线荧光光谱仪,建立了铁矿石中总铁、氧化钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、硫、磷、铜等组分的快速分析方法。着重讨论硫、磷两元素测定的可行性和Lucas-Tooth、Price数学校正模型的适应性和改善方法的途径。     

运用3DEEMs及荧光偏振方法研究pH、离子强度及浓度效应对腐殖酸荧光光谱特性的影响

利用三维荧光激发.发射光谱(3DEEMs)及荧光偏振法研究了3例腐殖酸和1例湖泊溶解有机物(DOM)在不同腐殖酸浓度、离子强度和pH条件下的荧光光谱特性.实验结果表明,随着浓度增大,各腐殖酸样的荧光强度增大,其中垃圾渗滤液腐殖酸和Pahokee泥炭腐殖酸的荧光峰出现红移.随着浓度进一步增大,腐殖酸的荧光偏振值增大,由此推断在此浓度范围内腐殖酸由于分子间的排斥作用使其构型出现伸展.离子强度增大导致腐殖酸及阿哈湖DOM的荧光强度降低.随着氯化钾(KCI)浓度增大,Fluka腐殖酸的荧光峰A蓝移,荧光峰B的荧光偏振值出现减小,推测是由于静电中和作用使其荧光基团发生卷曲造成的.离子强度对其余腐殖酸样和阿哈湖DOM的其他荧光特性没有明显的影响.总的来说,pH值的变化对腐殖酸和湖泊DOM的荧光特征的影响是很明显的.随着pH值增大,腐殖酸和湖泊DOM的荧光强度增强.而pH值减小时,Fluka腐殖酸和Pahokee泥炭腐殖酸的荧光峰(A峰)蓝移,当pH值降到5时,Fhka腐殖酸的荧光峰突然红移到最大,随后又继续蓝移;垃圾渗滤液腐殖酸和阿哈湖DOM的荧光峰位无明显的漂移.所有样品的荧光偏振值都减小(但阿哈湖DOM的A峰变化不大),但在pHi≤5时又增大,这种现象表明随着pH值降低,腐殖酸和湖泊DOM中有机大分子发生卷曲,但在pH≤5时由于羧基的质子化又以平面伸展构型出现在溶液中.     

X射线荧光技术现场原位测铜量上的应用

应用轻便型X射线荧光仪进行现场原位测量铜元素含量,可以了解铜元素的分布特征,划分矿与非矿界线,从而指导铜矿床勘查。并列举6个铜矿床应用实例,来说明该技术方法的应用效果。其优点是仪器轻便,原位测量快速,勘查成本降低。     

太湖入湖河口和开敞区CDOM吸收和三维荧光特征

应用吸收和三维荧光光谱对2007年夏季太湖入湖河口和大太湖开敞区有色可溶性有机物(CDOM)浓度及来源进行研究.结果表明,河口区和开敞区CDOM吸收系数a(355)存在显著空间差异,河口区明显大于开敞(ANOVA,P<0.001),a(355)最大值出现在大浦河口和竺山湾漕桥河几附近,最小值出现在东太湖和胥口湾.a(355)与溶解性有机碳、化学耗氧量浓度存在显著正相关.所有样品一般都含有4个明显的荧光峰,包括1个可见光区的类腐殖质荧光C峰,1个紫外光区的类腐殖酸荧光A峰,2个类蛋白荧光B峰和D峰.河口区外源输入的类腐殖质荧光非常强,最著大于开敞区(ANOVA,P<0.05).而河口区和开敞区类蛋白荧光没有显著性差异,反映开敞区除外源河流输入外,内源生物降解等对类蛋白荧光贡献增加.在河口区B、C峰的比值r(B/C)/b于1,均值为0.62±0.14、在开敞区r(B/C)除12#是0.92,其他值均大于1,均值为1.12±0.13,初步判断r(B/C)可以作为区分CDOM来源的重要参数.CDOM吸收a(355)与类腐殖质荧光C峰、A峰均存在极显著的正相关,而与类蛋白荧光相关性则明显下降,与D峰存在显著正相关,与B峰没有显著相关.     

水网藻附着对亚洲苦草光合特性的影响

运用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)测定附着了水网藻的亚洲苦草(Vallisneria asiatica)叶片的荧光参数和快速光响应曲线.在水网藻主要附着的苦草叶片上部,15 d后Fv/Fm显著下降,光系统(PS)的光化学效率显著降低;附着水网藻的叶片通过热的形式耗散掉的能量极显著增加(P＜0.01),有效荧光产量、光化学淬灭系数和相对光合电子传递速率(rETR)、Chl.a、类胡萝卜素(Car)、Chl.a/Chl.b和Car/Chl.a均显著降低;在快速光响应曲线中,当光照强度高于104 μmol/(m2·s)后,随光照强度的增加,附着水网藻的苦草叶片的rETR显著低于对照,光合作用能力下降;且其饱和光强为248μmol/(m2·s),显著低于对照叶片的685 μmol/(m2·s),表明水网藻附着苦草叶片后导致叶片光响应能力显著下降.     

一株产碳酸酐酶附生菌对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响

为研究生长环境中微生物对铜绿微囊藻碳代谢的影响,本文分析太湖典型微囊藻水华样品附生菌中产碳酸酐酶(CA)细菌的比例,结果显示CA菌占11.6%;从微囊藻群体中分离获得了一株高胞外CA附生菌P201,通过ITS基因鉴定,该菌为一株荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescence).并研究了该菌在不同浓度HCO3-条件下对铜绿微囊藻生长的影响,结果表明无论是高HCO3-浓度还是低HCO3-浓度环境中,加入该菌对铜绿微囊藻的生长均有促进作用,说明产CA酶附生菌对铜绿微囊藻的生长有一定的促进作用.     

典型湖泊天然有机质与四环素的相互作用

采用荧光滴定法研究四环素(tetracycline,TC)与太湖溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)和玄武湖DOM的相互作用.三维荧光光谱结合平行因子分析显示,2个湖泊的DOM含有3个荧光组分:类富里酸组分C1、类色氨酸组分C2和类络氨酸组分C3.其中C2的荧光强度远高于C1和C3,是DOM的主要荧光组成.3个荧光组分与TC发生了不同程度的静态猝灭,特别当TC浓度为45.5μmol/L时,类蛋白组分的荧光强度完全被猝灭(100%),并且猝灭作用改变了DOM分子的微环境极性.同步荧光光谱联合二维相关图谱进一步表明类色氨酸组分优先和TC发生猝灭作用,其次为类络氨酸组分和类富里酸组分.Ryan-Weber方程适于拟合DOM与TC的猝灭过程,2个湖泊的DOM中3个荧光组分的络合常数lg K值范围为5.05~5.85,大小顺序为C2C3C1.因此,类蛋白组分为主的DOM对TC的络合作用大于类腐殖组分为主的DOM,影响抗生素在湖泊水体中的生物有效性和生态毒性.     

洱海沉积物有色可溶性有机物(CDOM)三维荧光空间分布特性及指示意义

采用荧光光谱区域体积积分法定量研究洱海沉积物有色可溶性有机物（CDOM）三维荧光空间分布特性,结果表明,洱海沉积物CDOM中类腐殖酸组分占比最高（44.5%~74.2%）,其次为溶解性微生物代谢产物（10.7%~20.4%）和类富里酸物质（8.19%~19.7%）,而类蛋白组分占比最低,类腐殖酸占比与H/C和N/C均呈显著负相关;南部湖心平台区域沉积物类富里酸和类蛋白组分占比较高,其CDOM自生源占比较高;北部水生植物分布区溶解性微生物代谢产物占比较高,CDOM陆源性较强;中部深水区及南北湖湾区域类腐殖酸占比较高,随水深增加沉积物CDOM自生源特征增强.随沉积物深度增加类腐殖酸和溶解性微生物代谢产物占比呈下降趋势,类富里酸占比呈上升趋势,CDOM自生源特征增强,脂肪化程度增高.随湖泊富营养化程度增加沉积物CDOM受微生物代谢产物影响增强,陆源性增加,而自生源性降低,湖泊沉积物CDOM具有富营养化指示意义.