引入科研前沿对植物生理学教学方法的改进和效果分析

大学生普遍存在科研创新意识差、缺乏科研热情的现象.补充相关科研进展,将科研前沿引进课堂成为一种趋势,笔者对植物生理学光合作用这一章关于补充光合碳同化科研进展与否的教学实践结果进行对比分析,采用调查问卷的形式,围绕已讲授和未讲授光合碳同化适应性进化这一科研前沿进行调查,旨在实现学生对光合碳同化途径多元化发展进化的理解和深化,启发学生对固有知识的质疑和求解热情,达到提升科研兴趣和创新能力,实现精品课程培养满足国家和地方发展需要的高素质人才的目的.     

蓝光对滇重楼生长及光合作用的影响

[目的]研究不同波长(410、440、450、460和485 nm)蓝光对滇重楼(Paris polyphylla var.yunnanensis)生长及光合作用的影响。[方法]以3年生滇重楼种苗为试材,测定不同波长蓝光处理3个月后的光合参数、叶绿素荧光参数及生长指标等。[结果]410和485 nm蓝光处理下滇重楼潜在光合能力和长势较差,440 nm蓝光处理下净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)均最高,全株鲜质量较初始鲜质量增加比例最高,而胞间CO_2浓度(C_i)较低,且光系统Ⅱ的最大光合效率(F_v/F_m)低于正常范围,非光化学猝灭参数(NPQ)较低,说明该波长蓝光处理对滇重楼造成光胁迫;440 nm蓝光处理下滇重楼叶绿素a及叶绿素(a+b)含量均最高,叶绿素b含量较高,仅次于450 nm蓝光处理。[结论]440 nm蓝光处理下滇重楼叶片光合能力较强,有利于其鲜质量增加和光合色素含量的累积。     

覆膜对宁南山区马铃薯光合特性和产量的影响

以青薯9号原种为材料，采用大田单因素随机区组设计，以不覆膜为对照，研究了覆盖黑膜和白膜对马铃薯光合特性、荧光参数、干物质积累以及产量的影响。结果表明：与不覆膜相比，覆膜条件下马铃薯净光合速率提高0.4~3.0个百分点，气孔导度和胞间CO₂浓度平均增加31.45%和6.58%，Fv/Fm、Fv/Fo、PI分别提高了2.47%、12.18%、20.93%；蒸腾速率在马铃薯生育前期覆膜比不覆膜降低20.82%，而后期却比对照增加8.55%，热耗散量子比率Fo/Fm覆膜较不覆膜处理降低7.11%，差异达显著水平；覆膜比不覆膜处理条件下马铃薯干物质积累量增加0.25~1.86个百分点，大薯率和中薯率分别增加33.78%，15.73%，每公顷产量增加43.08%，其中黑膜处理的各项指标优于白膜，黑膜比白膜和不覆膜增产16.86%、54.20%，差异达显著水平。因此，覆膜处理可以显著提高马铃薯的光合性能、荧光参数和产量，有效缓解干旱等逆境引起的马铃薯的衰老，减轻干旱对马铃薯的危害。在宁南山区，马铃薯采用黑色地膜覆盖栽培技术具有延缓叶片衰老和增加产量的作用。     

不同保水处理下苏丹草光合特性研究

为了研究矿区生态修复过程中植物对不同保水措施的生理响应,以常用修复植物苏丹草为研究对象,利用CIRAS-2型(PP-Systems)光合仪测定苏丹草的光合指标,探讨高温下苏丹草对不同保水措施的生理响应,以期为矿区生态修复中的保水措施提供理论依据。结果表明：不同保水处理下苏丹草的光合速率Pn和瞬间水分利用效率WUE日变化均呈“W”型曲线,蒸腾速率Tr日变化呈“M”型曲线。苏丹草的Pn有“午休”现象存在,主要受非气孔因素的影响。影响苏丹草Pn、Tr的主要环境因子为大气CO₂浓度Ca、大气温度Tc、大气相对湿度RH。在土壤上覆盖火烧石和添加粉煤灰均显著增大了苏丹草的Pn和WUE,增强了苏丹草适应高温环境的能力。从Pn的指标来看,土壤表面覆盖火烧石处理比土壤中添加粉煤灰处理的效果好,但两者同时作用效果略低于单独用火烧石处理,原因有待进一步研究。     

求解大规模优化问题的分布式并行方法

针对大规模的优化问题,提出一种复杂度低且能快速收敛的分布式并行方法。由于计算Hessian矩阵及其逆矩阵会带来巨大的计算和存储开销,利用内点法或牛顿法求解大规模问题并不可行;大规模优化问题通常采用基于梯度或基于分解的方法进行求解。传统的方法具有较高的复杂度的算法,因此笔者提出了一种新的具有更快收敛速度的原对偶方法,每次迭代仅需要进行简单的梯度更新,从而降低复杂度。     

沙地樟子松边材液流速率的方位差异特征

【目的】针对树干边材液流速率(Js)在树干不同方位间的差异及其对估算个体蒸腾量时的影响,本研究兼顾精度与节约成本的估算单株平均液流速率的方法,为单株蒸腾量的估算提供可靠方法和依据。【方法】利用热扩散技术(TDP)在科尔沁沙地樟子松整个生长季期间树干4个垂直方位的Js进行了监测,并对降水、土壤水分等进行了连续、同步的监测。【结果】沙地樟子松大树树干边材相对液流速率(液流速率除以该方位观测期间的最大值,Js/max)具有显著的方位差异(P 0. 01),其中以南侧边材的Js/max最高。各方位间Js/max值的相对大小具有个体间差异。土壤水分亏缺能引起各方位Js/max的同步显著降低(P 0. 05)。通过对不同方位整树平均液流速率(4个垂直方位的平均值)代表性的比较,确定以树干北侧Js值估算樟子松整树平均液流速率的简化模型(slope=1. 015,R2=0. 99,P 0. 01)。经独立样本的检验,模型精度为0. 99。【结论】沙地樟子松不同方位液流速率具有显著差异,且方位间的相对大小存在个体间差异。各方位液流速率间具有高度相关性。以北侧1个方位液流速率的测定就能较可靠地估算科尔沁沙地樟子松大树的平均液流速率。     

黄麻土工布覆盖对花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性的影响

[目的]探究黄麻土工布覆盖条件下花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性,为花岗岩红壤区坡面土壤侵蚀防治提供科学依据。[方法]通过室内模拟降雨试验,在2个坡度(5°和15°坡度)、3种密度(无覆盖,6 cm×6 cm及3 cm×3 cm网格)的黄麻土工布覆盖条件下,研究极端降雨条件下(90 mm/h)花岗岩红壤表土的坡面侵蚀特性,并观测径流系数、土壤侵蚀速率、泥沙颗粒变化规律及富集率等指标。[结果]坡面径流随降雨历时增加而增加,土壤侵蚀速率则相反,表明侵蚀过程是一个分离受限的过程。和对照组相比,黄麻土工布覆盖在不同试验条件下都具有明显的减流减沙作用。另外,由侵蚀泥沙的粒径分选规律可知,坡面土壤中的黏粒和粉粒大小的颗粒倾向于被优先选择性搬运,其结果致使坡面石英粗颗粒富集,在缓坡(5°)与高密度黄麻土工布覆盖条件下(3 cm×3 cm网格)尤为突出。坡面石英粗颗粒随降雨历时增加不断富集进一步增加了原位坡面的侵蚀抗性,产生了土壤侵蚀速率随降雨历时不断降低的现象。[结论]高密度黄麻土工布的覆盖能够有效地减流减沙,增加原位坡面抗蚀性,是一种有效的水土保持措施,在今后的土壤侵蚀防治和劣地恢复工作中应该被重视。     

两种除草剂及其用量对小麦生长发育及旗叶抗氧化酶活性的影响

为探明过量使用除草剂对小麦的危害,通过田间试验研究了2种除草剂(苯磺隆和世玛)常量和倍量喷施对小麦生长发育和旗叶光合特性的影响。结果表明,2种除草剂常量喷施对小麦茎蘖动态、净光合速率、抗氧化酶活性、产量构成因子和产量等影响小于倍量喷施;苯磺隆的影响小于世玛。喷施常量苯磺隆对小麦生长发育、净光合速率、抗氧化酶活性和产量基本无影响,喷施倍量苯磺隆和世玛使小麦生长发育受抑制而减产,倍量世玛处理减产最多,达307.4kg/hm~2,减产4.62%;喷施常量世玛使成穗数减少,但灌浆中后期旗叶净光合速率和抗氧化酶活性提高、功能期延长、穗粒数增加、千粒重提高,产量增加。因此,麦田化学除草时应严格按规定剂量使用,避免过量对小麦造成危害而减产。     

设施栽培条件下三个葡萄品种光合特性的比较

以‘美人指’‘黑色甜菜’和‘温克’3个葡萄品种为试材,利用LI-6400光合测定系统对光合参数日变化、光强(PAR)和CO_2浓度响应曲线进行测定。以掌握温室栽培条件下葡萄品种间光合特性的差异,为当地葡萄的引种和高产栽培提供理论指导。结果表明:供试葡萄光合速率(Pn)日变化为‘双峰’曲线,峰值分别出现在11:30和15:30,且具有光合"午休"现象;‘美人指’Pn最高,为8.04CO_2μmol·m~(-2)·s~(-1),‘温克’最低,为6.24CO_2μmol·m~(-2)·s~(-1),品种间差异显著;Pn对PAR、CO_2浓度响应均可用二次方程y=ax~2+bx+c描述;‘美人指’CO_2饱和点(CSP)、羧化效率(CE)、光合能力(Pm)显著高于其它2个品种,但CO_2补偿点(CCP)最低,而‘黑色甜菜’光饱和点(LSP)最高,较耐强光且光强适应范围最大。