川滇高山栎光合特性对不同海拔梯度的响应

以滇西北玉龙雪山川滇高山栎为研究对象,分析其叶片光合特性及营养元素累积对不同海拔高度的适应性变化规律。结果表明：川滇高山栎的叶面积和比叶面积均随海拔的升高呈现先上升后下降的变化趋势,在海拔3050 m处达到最大值;叶长/宽比在海拔2750 m和3050 m处显著低于其他海拔;最大净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度随海拔的升高表现出先上升后下降的变化规律,其中最大净光合速率和蒸腾速率在海拔3050 m处达到最大值;单位叶面积碳、氮元素含量随海拔的升高先下降后上升,而磷元素含量随海拔的升高先上升后下降,且转折点均在海拔3050 m处。长期氮利用效率和光合氮利用效率均在海拔3050 m处达到最大值;叶的碳同位素组分随着海拔的升高呈现先降低后增加的趋势,在3050 m海拔点处于最低水平,而在3500 m海拔点最高。因此,海拔3050 m处是川滇高山栎的最适生长区域,光合效率最高,生长较快;而高海拔环境抑制了川滇高山栎的生长发育和光合碳同化,但却提高了其对水分的利用效率。     

不同海拔川滇高山栎叶片的解剖结构特征

采用生态解剖学方法,分析滇西北玉龙雪山自然保护区不同海拔(2 750、2 900、3 050、3 200、3 350、3 500 m)梯度内川滇高山栎叶片细胞解剖结构特征,探讨其对高山环境的生态适应机制。结果表明:随着海拔的升高,叶片总厚度、表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和栅栏组织厚度/海绵组织厚度的比值(P/S值)等均呈增大趋势;而栅栏细胞的长径、短径等的变化呈降低趋势;叶片解剖结构在不同海拔高度的这种差异表明,不同海拔梯度上复杂的环境条件限制了植物的生长和分布;川滇高山栎通过叶片细胞结构组织发生的变化是在一定程度上适应环境的表现。     

不同退化程度下川滇高山栎群落土壤种子库特征研究

物种组成和种子密度是一个种子库的基本特征。对不同退化程度下川滇高山栎森林群落土壤种子库的物种组成、密度、多样性进行了比较及分析,并探讨了地上植被与土壤种子库间的相似性关系。结果显示:(1)轻度退化下土壤种子库储量密度为(412±64)粒/m2,显著高于中度退化、重度退化、极度退化土壤种子库储量;(2)Shan non-wiener指数、Margalef丰富度指数为:轻度退化、中度退化、重度退化、极度退化:(3)轻度退化和中度退化下土壤种子库物种相似性较高,重度退化和极度退化下相似性较低,表现为随着生境条件的转好,其相似性指数增高。     

贮藏温度对川滇高山栎种子发芽及出苗的影响

为了对川滇高山栎种子的贮藏及繁育提供参考,研究了川滇高山栎种子在温度分别3℃、0℃、-3℃和-5℃贮藏期间种子的发芽率和田间播种出苗率。结果表明:川滇高山栎种子无休眠期,0℃以上温度贮藏45d后种子发芽率已达50%左右;低温可以抑制川滇高山栎种子的萌发,有利于种子的贮藏,以-5℃的贮藏效果较好,贮藏过程中最高发芽率仅为4.28%左右,贮藏6个月后,种子田间出苗率在50%以上。     

川滇高山栎群体遗传结构的初步研究

采集海拔２２００～３８００ｍ川滇高山株８个群体以及通麦栎１个群体的样品，应用同工酶电泳的方法研究其群体遗传结构，测得Ｇｓｒ的平均值为０．１６７，与其它广泛分布、异型杂交、风媒传粉、多年生植物相比要高些，这可能与川滇高山株垂直分布的特点有关。平均每代迁移率估计值（２．６６０）也偏低。相似生境下的川滇高山栎的遗传变异水平，要高于通麦栎     

基于AFLP的滇西北玉龙雪山不同海拔川滇高山栎遗传多样性分析

利用AFLP分子标记对滇西北玉龙雪山不同海拔(2 750~3 500 m)川滇高山栎(Quercus aquifolioides)6个居群进行遗传多样性分析。结果表明:川滇高山栎多态位点比率为100%,Shannon多样性指数I为0.54,Nei’s基因多样性指数He为0.37,反映出川滇高山栎总的遗传多样性丰富,处于较高水平;由Shannon信息指数计算的值比Nei指数估算的居群遗传多样性高,但两者都一致表明6个居群的遗传多样性水平随海拔梯度的变化而呈现相同的变化规律:海拔3 050~3 350 m川滇高山栎的遗传多样性水平较高,而海拔2 750~2 900m及3 500m居群的遗传多样性水平均有降低的趋势。本研究中川滇高山栎的遗传分化系数Gst为0.089,表明居群间的遗传变异占总的遗传变异的8.90%,而91.10%的遗传变异存在于居群内,AMOVA分析表明11.00%的变异存在于居群间,89.00%的变异存在于居群内,两者都说明川滇高山栎居群间存在较低的遗传分化,总的遗传分化主要来自居群内部。基因流Nm为5.12,表明较高的基因流可能是导致川滇高山栎具有较高的遗传多样性的主要原因之一。     

不同海拔川滇高山栎灌丛非结构性碳水化合物和氮含量变化研究

[目的]探讨不同季节川滇高山栎灌丛非结构性贮藏碳水化合物（NSC）和全氮含量与海拔的响应关系。[方法]选择川西折多山分布广泛的川滇高山栎灌丛为对象,研究了不同海拔梯度生长季节植株各组织NSC和全氮含量的变化。[结果]川滇高山栎地下组织NSC含量在休眠期表现出随海拔升高而降低的趋势,但在萌动初期、生长旺盛期和生长末期整体上表现出随海拔升高而升高的趋势;地上部分各组织NSC含量在不同季节对海拔的响应表现出非线性,无明显变化规律。休眠期川滇高山栎各组织全氮含量整体上随海拔升高而降低,而其他时期变化不一致。另外,川滇高山栎地下组织NSC对温度变化更为敏感。[结论]为探索林下植物适应高山环境的生理生态机制及其对全球气候变化的响应和加强对高海拔地区生态系统的调节能力提供了理论依据。     

不同海拔川滇高山栎灌丛非结构性碳水化合物和氮含量变化研究

[目的]探讨不同季节川滇高山栎灌丛非结构性贮藏碳水化合物（NSC）和全氮含量与海拔的响应关系。[方法]选择川西折多山分布广泛的川滇高山栎灌丛为对象,研究了不同海拔梯度生长季节植株各组织NSC和全氮含量的变化。[结果]川滇高山栎地下组织NSC含量在休眠期表现出随海拔升高而降低的趋势,但在萌动初期、生长旺盛期和生长末期整体上表现出随海拔升高而升高的趋势;地上部分各组织NSC含量在不同季节对海拔的响应表现出非线性,无明显变化规律。休眠期川滇高山栎各组织全氮含量整体上随海拔升高而降低,而其他时期变化不一致。另外,川滇高山栎地下组织NSC对温度变化更为敏感。[结论]为探索林下植物适应高山环境的生理生态机制及其对全球气候变化的响应和加强对高海拔地区生态系统的调节能力提供了理论依据。     

藏东南色季拉山不同海拔川滇高山栎叶解剖结构及环境适应性

为探索藏东南色季拉山川滇高山栎叶片解剖结构在海拔梯度上的变化趋势和环境适应性,以藏东南色季拉山11个不同海拔梯度的川滇高山栎叶片为试验材料,采用石蜡切片技术探究川滇高山栎叶片对高寒环境的适应性。结果表明：川滇高山栎叶片为异面叶,上表皮有明显的角质层,下表皮有表皮毛,栅栏组织细胞2～3层;随着海拔的升高,叶片上下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、叶片厚度呈现增大趋势,而组织结构紧密度、主脉突起度和组织结构疏松度呈现下降趋势;可塑性指数分析表明,川滇高山栎在解剖结构上表现出较小的可塑性,对外界环境的适应能力较弱;相关性分析结果表明,除海绵组织厚度与栅栏组织厚度、组织结构疏松度与组织结构紧密度之间差异不显著以外,其余各指标之间均呈显著相关性。     

水分胁迫对梨幼树叶水势的影响

采用盆栽1年生苹果梨幼苗作试材，研究水分胁迫对叶水势的影响，结果表明：一天中叶水势值与土壤水分状况密切相关，叶水势与土壤含水量呈正相关，回归方程为变形双曲线；当土壤含水量在9.5％以下时，随土壤含水量的下降叶水势迅速下降，当土壤含水量在9.5％以上时，随土壤含水量的下降叶水势变化不明显，保证梨幼树正常生长的土壤含水量应保持在9.5％以上。     

Assessment of Photochemical Reflectance Index as a Tool for Evaluation of Chlorophyll Fluorescence Parameters in Cotton and Peanut Cultivars Under Water Stress Condition

The relationships between photochemical reflectance index （PRI） and the chlorophyll fluorescence parameters were examined to assess suitability of PRI as a remote-sensing tool for the chlorophyll fluorescence parameters. A greenhouse experiment was conducted using cotton and peanut crops under water stress condition. Five cotton and six peanut cultivars were grown using Andosole soil in pots maintained at two water levels; the control and water stress treatment （WS） of 100 and 50% of the daily transpiration, respectively. Higher non-photochemical quenching （NPQ） was exhibited by peanut than that of cotton by the water stress. On the other hand, the decreases of the actual quantum yield of photosystem II （△F/F＇m） and PRI by the water stress in cotton were larger than those in peanut. There were positively significant correlation coefficients between PRI and △F/F＇m in cotton at noon and in the afternoon including the control and WS. The correlations of PRI with NPQ were negatively significant at noon and in the afternoon for cotton, and in the afternoon for peanut. No clear relationship was found among these parameters in the morning probably due to the diurnal increase in global solar radiation. It was concluded that there would be a possibility to detect the effects of water stress on △F/F＇m and NPQ by PRI with some exceptions, although PRI could not note varietals differences in △F/F＇m and NPQ for each treatment.     

弗吉尼亚栎幼苗对高温胁迫的生理响应

弗吉尼亚栎幼苗经过35℃和45℃不同时间的高温胁迫处理后,测定叶片含水量、电解质外渗率、MDA含量、脯氨酸含量等生理指标的变化。结果表明,在高温胁迫下,弗吉尼亚栎植株叶片含水量随着胁迫时间的延长而降低,其他几项生理指标基本表现为先升高后降低的趋势,其中电解质外渗率在高温胁迫处理12 h后即显著升高,并且在恢复生长过程基本没有下降。叶片含水量、MDA、脯氨酸含量等指标在高温胁迫不同时长处理后,经过25℃、72 h的恢复生长后大多可以恢复至处理前水平,表明弗吉尼亚栎对高温胁迫具有较强抗性和适应性。     

芥菜型油菜不同叶色叶绿素含量与冠层反射光谱的定量关系

以绿色和紫色叶的盆栽芥菜型油菜为试验对象,分别于幼苗期和抽薹期测定其冠层高光谱和SPAD值,研究两者之间的关系。研究结果为:以绿叶型油菜原始光谱两特征波段和一阶导数光谱两特征波段构建光谱参数,其中基于DVI'(717,955)的线性和多项式模型拟合决定系数较高,分别达到0.429 8,0.453 5;以紫叶型油菜原始光谱两特征波段构建光谱参数,其中基于RVI(698,107 2)的指数模型拟合决定系数较高,达到0.425 3。研究结果表明,高光谱模型具有一定的预测精度,可为区域尺度油菜生长的快速、无损遥感监测提供参考。     

利用反射光谱信息提取叶片水分含量的方法比较

实验采集了21个样区10余种类型植被的叶片信息,其中包括52组反射光谱数据(350 nm~2 500 nm),对应的叶片含水量(相对含水量FMC和等效水厚度EWT)。分析了叶片反射率与含水量之间的相关关系。实验结果表明EWT与叶片反射率之间存在较好的线性相关关系,而FMC与叶片反射率相关关系较差。通过选取不同光谱波段构造多个光谱指数,研究光谱指数与叶片含水量的相关关系,发现构造指数方法优于普通的光谱回归分析,其中,Ratio975和Ratio1 200效果最好。同时在利用光谱指数反演叶片含水量时,对于EWT仍存在较高的反演精度。     

Simple method for extracting the seasonal signals of photochemical reflectance index and normalized difference vegetation index measured using a spectral reflectance sensor

A spectral reflectance sensor(SRS) fixed on the near-surface ground was developed to support the continuous monitoring of vegetation indices such as the normalized difference vegetation index(NDVI) and photochemical reflectance index(PRI). NDVI is useful for indicating crop growth/phenology, whereas PRI was developed for observing physiological conditions. Thus, the seasonal change patterns of NDVI and PRI are two valuable pieces of information in a crop-monitoring system. However, capturing the seasonal patterns is considered challenging because the vegetation index values estimated by the reflection from vegetation are often governed by meteorological conditions, such as solar irradiance and precipitation. Further, unlike growth/phenology, the physiological condition has diurnal changes as well as seasonal characteristics. This study proposed a novel filtering method for extracting the seasonal signals of SRS-based NDVI and PRI in paddy rice, barley, and garlic. First, the measurement accuracy of SRSs was compared with handheld spectrometers, and the R~2 values between the two devices were 0.96 and 0.81 for NDVI and PRI, respectively. Second, the experimental study of threshold criteria with respect to meteorological variables(i.e., insolation, cloudiness, sunshine duration, and precipitation) was conducted, and sunshine duration was the most useful one for excluding distorted values of the vegetation indices. After data processing based on sunshine duration, the R2 values between the measured vegetation indices and the extracted seasonal signals of vegetation indices increased by approximately 0.002–0.004(NDVI) and 0.065–0.298(PRI) on the three crops, and the seasonal signals of vegetation indices became noticeably improved. This method will contribute to an agricultural monitoring system by identifying the seasonal changes in crop growth and physiological conditions.     

纳塔栎和南方红栎2年生苗耐水湿性试验

在温室盆栽条件下,研究了纳塔栎(Quercus nuttallii)和南方红栎(Q. falcata)2年生苗木在土壤涝渍(A,土壤水分完全饱和)、土壤淹水(B,淹水深度土表以上20cm)和对照(CK,正常管理,土壤的田间持水量保持在70%左右)3种处理水平,持续75d胁迫下的反应,以耐水性极强的落羽杉(Taxodium distichu)作为参照,测定苗木存活率、高生长量、生物量、净光合速率、气孔导度、根系活力、根系乙醇脱氢酶活性(ADH)等生长与生理指标.结果表明:A处理3个树种成活率均为100%;B处理纳塔栎和落羽杉的成活率为100%,南方红栎在胁迫49d时开始出现死亡,75d成活率仅为20%.A、B处理条件下南方红栎苗高生长量比CK分别减少7.23%和18.81%,生物量积累分别减少19.93%和57.19%,纳塔栎不同处理间生长差异不显著,落羽杉A处理的高生长量和生物量显著超过CK.A和B处理的南方红栎净光合速率和气孔导度明显下降,纳塔栎虽也有所下降,但处理间差异不显著.B处理条件下,南方红栎的根系活力和ADH活性都显著降低,纳塔栎的根系活力显著降低,但ADH活性显著上升.通过比较淹水胁迫下各生长及生理指标综合指数的变化,认为纳塔栎的耐水湿能力与落羽杉相近,而南方红栎的耐水湿性较差.     

不同含水量土壤光谱响应特征分析

[目的]揭示土壤水分对土壤光谱的影响机理,并为其他土壤参数的遥感监测提供理论支持。[方法]以新疆塔里木盆地北缘渭干河—库车河三角洲野外光谱反射数据为研究对象,运用光谱分析法研究土壤水分光谱特征及土壤水分特征波段。[结果]波长740、1 768、1 962、1 450、2 216 nm是土壤水分的吸收带。[结论]土壤光谱反射率比变化主要依赖于土壤含水量状况和波长。在波长较短的部分,土壤反射率随土壤水分变化迅速,而对于波长较长的部分,水分的吸收起显著的作用,反射率变化缓慢。     

水涝胁迫下不同种源麻栎生长与生理特性变化

通过水涝处理,研究了麻栎不同种源苗木的生长和生理反应。结果表明：淹水条件下,苗木的生物量分配格局和生理指标在不同种源之间存在显著差异。水涝胁迫普遍抑制了麻栎根系的生长,降低了根冠比;但建德和上饶种源生物量分配参数与对照无显著差异,受影响程度较小。随淹水时间延长,麻栎不同种源叶片相对电导率、游离脯氨酸和MDA含量呈现逐步增加的趋势,相对叶绿素含量有逐步下降的趋势。但淹水至40 d后,脯氨酸含量普遍下降,相对电导率、MDA含量则继续上升或出现下降趋势,各种源增加或下降的幅度有差异。根据生长状况和生理指标的变化,初步认为,上饶和建德种源具有较强的耐涝性。     

干旱胁迫下马蹄金草坪反射光谱研究

通过在不同灌水处理下马蹄金草坪干旱胁迫试验,对草坪反射光谱的变化及所对应的叶片相对含水量、叶绿素含量以及草坪外观变化进行测定。结果表明:不同灌水处理下马蹄金草坪反射光谱在可见光波段呈规律性变化。随着干旱胁迫程度的加重,其光谱反射率随土壤含水量逐渐降低而依次升高,在波峰(556 nm)和波谷(679 nm)处尤为明显,蓝光(400~475 nm)和红光(580~700 nm)范围的反射光谱增加,与叶绿素含量呈正相关。在同一灌水处理中,草坪可见光范围反射光谱随干旱的加剧而增加,且与马蹄金植株叶片相对含水量呈显著负相关,与草坪叶绿素含量则呈正相关,且叶片相对含水量与反射光谱的相关性高于叶绿素含量与反射光谱的相关性,它们之间的关系可以用直线回归方程来表示。     

基于光谱指数的棉花黄萎病叶片氮素含量提取

[目的]研究棉花黄萎病叶片氮素含量与高光谱的关系,以期用简便、无损的遥感技术提取病害棉叶氮素含量,为大面积遥感监测棉花病害提供理论依据.[方法]通过小区和大田同步调查棉花黄萎病,在不同生育期测定病叶光谱及其氮素含量.将病叶光谱特征参数与氮素含量进行相关分析,建立病叶氮素含量估测模型并检验.[结果]随着病害严重度的增加,棉叶氮素含量逐渐减小.病叶氮素含量与光谱指数FD731、NDVI[670,890]、DVI[FD554,FD731]、PVI[FD554,FD731]、RDVI[702,758]、RDVI[FD554,FD731]、SAVI、OSAVI、PRI[570,531]、PRI[702,758]、REP、Lo、Depth672和Area672呈极显著正相关,与R550、R680、R702、SD737、DVI[450,560]、NDVI[702,758]、DVI[702,758]、RVI[702,758]、SIPI、TCARI、CCII、PPR[550,450]、Lwidth和ND672均呈极显著负相关,与Dr未达显著相关.选取相关系数较大的光谱参数建立的病叶氮素含量估测模型均达到显著水平,整体上利用DVI[702,758]、PVI[FD554,FD731]和NDVI[702,758]进行氮素含量的估测精度最高,模型的预测的相对误差均小于2;.[结论]考虑到DVI[702,758]建立的模型更为实用,可作为病害棉叶氮素含量的最佳估测模型.