高寒地区一年生人工草地地上生物量动态及光能转化效率

对燕麦单播草地、燕麦+箭舌豌豆混播草地牧草组成及地上生物量动态,光能转化效率进行了观测和分析。试验结果表明,混播草地的两组分在生长发育节律和牧草产量积累过程方面均存在着较大的差异,箭舌豌豆与燕麦干物质之比随牧草生长发育的进展而逐渐增大。2种草地的干草产量在牧草生长期间差异不显著。8月中旬,单、混播草地干物质分别可达10.19、11.74t/hm2,地上净初级生产力分别为18874.69、21204.79kJ/(m2·a),光能转化率分别达0.3502%、0.3922%。

不同温光条件下籼粳稻叶片的光能转化效率和膜脂过氧化表现

不同温光条件 (4 d)下 ,以粳稻 95 16和籼稻汕优 63为材料 ,测定了与 PS 光能转化效率和膜脂过氧化有关的生理指标 ,结果表明 :适温中等光强下两品种未见光抑制和光氧化表现 ;适温强光下两品种有光抑制无光氧化表现 ;低温强光下两品种有光抑制和光氧化表现。低温强光下结合抑制剂的实验证明 ,与粳稻相比 ,籼稻的 D1蛋白量和 SOD活性的下降与叶黄素循环和非光化学猝灭 (q N)受抑制程度较大 ,膜脂过氧化产物 MDA含量较高 ,因而光抑制和光氧化现象较明显。据此认为 ,光能转化效率是预测光抑制的关键指标。

强弱频闪光对番茄叶片光合光能转化效率的影响

以625nm LED频闪光源,设定闪光频率为0.04Hz或0.4Hz、强弱照光时程比为50∶50构成强弱频闪光照射方式,采用光合测试系统（CIRAS-2）测定了强弱频闪光下番茄叶片的碳吸收速率Pn动态响应。结果表明：0.04Hz频闪光下Pn呈现峰―谷振荡,且随着弱光时程内PAR的增加,Pn振荡幅度降低;而0.4 Hz下Pn无振荡现象。随着弱光时程内PAR的增加,各强弱频闪光下的平均光合速率Pn′均呈现迅速增加至接近连续光Pn′的趋势,0.04 Hz或0.4 Hz的强弱频闪光的光合光能转化效率LCE′较连续光显著增加,分别为10.83%~27.82%或39.40%~66.62%。可见,强弱频闪光的闪光频率和强弱照光时程的脉冲光强影响着LCE′的变化,而且二者适宜组合的强弱频闪光照射下会显著提高番茄叶片光合光能转化效率。

青海湖地区紫花针茅型中度与重度退化草地光能转化效率的研究

通过青海湖地区紫花针茅型中度与重度退化草地群落光能转化效率的研究,结果表明,中度与重度退化样地地上部分固定能量的季节动态基本相同,都呈“单峰”曲线,在8月下旬地上部分固定的能量达到最大值,其值分别为194188KJ/m2、872.61KJ/m2。两退化样地植物群落地上部分现存量的热值大于凋落物的热值,以植物生长旺盛期热值含量最高,枯黄期次之,返青期最低。地上部分植物量与能量固定之间呈极显著的线性正相关,地上植物量每增加1g/m2,中度与重度退化样地植物群落贮存的能量将随之分别增加18.687KJ/m2、18.055KJ/m2,在地上0￣10cm区间中度与重度退化样地固定的能量分别占地上总能量的79.25%、81.15%。中度与重度退化样地地上部分对总辐射转化率的变幅分别为-0.076￣0.13、-0.022￣0.045,对太阳总辐射的转化率分别为0.03%、0.013%。

最大光能转化效率F_V/F_M用于城市人工水体藻华的监控预警

结合2012年5—10月对上海市区2个典型城市人工水体藻华过程叶绿素、最大光能转化效率FV/FM变化,及其与水质指标的关系,研究FV/FM用作城市人工水体藻华监控预警指标的可行性。结果表明,曲阳公园、黄兴公园的FV/FM分别在0.57~0.71和0.58~0.63之间;人工模拟昼夜日照和温度变化培养曲阳公园藻华的水藻得到,藻类生长适应期FV/FM<0.60,对数期FV/FM>0.60,FV/FM与藻类生物量无显著相关性,仅反映藻类所处生长阶段。分析FV/FM和叶绿素a与浊度、COD、TN、TP的相关性得到,FV/FM能兼顾藻类在富营养化水体中的生理环境和生长特性,综合反映了藻华在城市人工水体形成相关的物理、化学、生长特性等因素,对研究水体FV/FM=0.63可作为预警水体藻华发生的阈值。研究成果为城市人工水体藻华暴发的监控、预警提供新的途径和方法。

通过减小光系统捕光天线尺寸提高水稻光能转化效率的途径探讨

水稻等C3作物的周年光能转化效率很低(≤1%),若能够减少光能转化过程中的能量损失,将有助于提高水稻产量。对光合作用过程中能量损失的途径进行总结,发现其中因叶片过量光吸收而导致的非光化学猝灭是一条重要的能量损失途径。探讨通过减小捕光天线尺寸,避免因过量光吸收、光系统过量光激发而产生超氧阴离子,缓解光合抑制,从而提高光合电子传递速率与光合速率的生理机制,概述国内外关于通过减小捕光天线尺寸从而提高光能转化效率的主要研究结果,并对在水稻中通过减小捕光天线尺寸改善叶片光合效率与冠层群体光合作用进行了展望。

全程机械化条件下玉米和小麦播期对周年光能利用特性的影响

通过播期调整、栽培管理优化等措施实现玉米-小麦两熟系统的周年高产,实施玉米-小麦两熟系统周年光能利用效率的量化试验,旨在阐明玉米和小麦播期对周年光能利用特性的影响,明确玉米-小麦系统实现周年高产的各项光能利用指标。2018—2020年,选取黄淮地区大面积种植的小麦和玉米品种作为试验材料,玉米试验采用播期、氮肥和密度的裂-裂区试验设计;小麦试验采用播期、栽培模式和品种的裂-裂区试验设计,两季试验均在同一田块全程机械化条件下进行。玉米播期分别设置6月10日、6月17日、6月24日,小麦播期分别设置10月10日、10月17日、10月24日。计算光照辐射拦截量和光能转化效率,选取玉米和小麦每个播期中产量最高的处理进行组合,综合分析高产条件下播期对玉米-小麦两熟系统周年光能利用特性的影响。玉米试验中,播期通过影响光照辐射而影响干物质和产量的转化效率,进而影响玉米的物质生产和产量形成。小麦试验中,小麦播期显著影响产量,但与光能利用特性指标变化趋势不一致;小麦产量的提高主要与入射光照辐射籽粒生产效率密切相关。在9个玉米-小麦两熟系统播期组合中,有3个组合的周年产量均约25.0 t/hm^2,且均包括玉米的第一个播期;较高的周年光照辐射拦截量促进了较高的干物质积累量是玉米-小麦两熟系统完成周年高产的重要因素。玉米-小麦周年产量达到25.0 t/hm^2时,主要周年光温利用指标如下:周年光照拦截量> 3 361 MJ/m^2,干物质/入射光照辐射> 0.63 g/MJ,干物质/拦截光照辐射> 1.20 g/MJ,产量/入射光照辐射> 0.33 g/MJ,产量/拦截光照辐射> 0.62 g/MJ。玉米和小麦系统周年高产与高物质生产密切相关;光照辐射对干物质和产量转化效率的显著提高,是玉米和小麦系统高物质生产的重要生理机制。调整玉米播/收期和优化栽培模式,选择适宜早播和长生育期的品种,增加玉米生长季的光热资源,可进一步提高玉米-小麦周年产量和光能利用效率。

高产大豆品种的高光效特性

利用荧光发射光谱技术及荧光诱导动力学技术 ,研究了不同基因型大豆 :高产大豆黑农40和黑农41及低产大豆黑农37的光能吸收、传递和转化等特性。结果表明 ,高产大豆的叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)的含量均高于黑农37 ,但不同的品种差异幅度有所不同。吸收光谱表明高产大豆叶绿体对光能有更强的吸收能力 ;Mg2 + 对高产大豆叶绿体PSI和PSII之间激发能分配的调节能力均高于低产品种 ;高产大豆叶片PSII原初光能转化效率(Fv/Fm)和PSII活性(Fv/Fo) ,光化学猝灭系数(qP)及PSII总的光化学量子产量均高于低产品种相应的值 ;而高产品种的非光化学猝灭系数(qN)低于低产品种。实验说明 ,高产大豆叶片具有与产量潜力相关的较高光能吸收和原初转化能力。

壬基酚对球形棕囊藻的生态毒性效应

为了探讨环境激素类物质壬基酚(Nonylphenol,NP)对海洋赤潮藻的生态毒性效应,实验以球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)为测试对象,设置了7个NP质量浓度处理(0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6 mg·L-1),实验周期为96 h,测定了各处理组球形棕囊藻的生长、可溶性蛋白质量浓度、光合色素质量浓度、丙二醛(MDA)摩尔分数以及最大光能转化效率(Fv/Fm)等指标。结果表明,NP对于球形棕囊藻的96 h EC50为0.42 mg·L-1;而且,随着NP质量浓度的增加,球形棕囊藻的生长速率、可溶性蛋白质量浓度、光合色素质量浓度以及Fv/Fm等指标的下降幅度更加显著;随着NP质量浓度的增加,球形棕囊藻的MDA摩尔分数明显上升;NP低质量浓度(0.1 mg·L-1)暴露能够使球形棕囊藻的类胡萝卜素质量浓度、可溶性蛋白质量浓度和Fv/Fm等指标高于对照组,说明球形棕囊藻在NP暴露下能够产生毒物刺激效应现象。

光生物制氢技术研究进展与经济分析

氢能可作为汽车清洁能源替代石油等碳基能源,但目前以石油、煤炭、天然气为原料生产氢气是不可持续的。通过热解、电解、光解和生物质化学分解等途径可以由太阳能制取可再生氢气。本文重点介绍其中的光生物法生产可再生氢能的国内外研究现状和发展趋势,计算了几种光生物法制氢工艺的太阳能氢气(STHs)转换效率,对比分析了近10年来该技术工业可行性的经济技术评估结果,并估算了光生物法生产可再生氢能的全生命周期(LCA)CO2排放指标。

微槽透光板式光合制氢反应器连续产氢性能研究

从增加反应器中光合细菌的细胞持有量并强化光能利用和底物传输的角度出发,构造了新型的微槽透光板式光合制氢反应器。通过沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonaspalustris)的连续流产氢实验研究表明:当以葡萄糖为碳源底物时,在反应器光波长为590 nm、光照强度为9 W/m2、进口底物浓度为55 mmol/L、流速为960 m L/h运行工况下,产氢速率、底物降解效率和光能转化效率均有显著增加,分别达到1.17 mmol/(L·h)、77.5%和20.15%。研究表明,选择与光合细菌产氢代谢相适应的光波长和光照强度以强化光合磷酸化过程,并通过传质强化以促进底物的传输,是提高连续流光合制氢反应器产氢性能的有效方法。

脱水和复水过程中金发藓(Polytrichum commune)与湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum)叶绿素荧光特性变化的比较研究

以来自不同水分生境的金发藓(Polytrichum commune)和湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum)为材料,利用叶绿素荧光成像技术比较了脱水和复水过程中两种藓类的荧光光响应曲线、光系统Ⅱ光能转化效率(ratio ofchlorophyll variation fluorescence,Fv/Fm)、光系统Ⅱ光量子产量(quantum yielding of PSⅡ,Y(Ⅱ))、光化学猝灭(photochemical quenching,qP)和非光化学猝灭(none-photochemical quenching,NPQ)的变化.结果显示,在脱水过程中,金发藓的抑制光强可维持在800μmol/(m2.s)以上,而湿地匐灯藓可低至400μmol/(m2.s)左右;金发藓ETR(electron transportation rate)值始终可维持在20附近,而湿地匐灯藓可降至0;两种藓类的Fv/Fm、Y(Ⅱ)、qP均下降,但金发藓较湿地匐灯藓高;NPQ先升后降,金发藓的峰值早于湿地匐灯藓,而幅度低于湿地匐灯藓.在复水过程中,两种藓类抑制光强和ETR均迅速恢复后略有下降,金发藓的恢复较湿地匐灯藓慢但波动小;两种藓类Fv/Fm和Y(Ⅱ)均能恢复到正常水平,金发藓均高于湿地匐灯藓;两种藓类qP略有上升,NPQ则略有下降.说明藓类植物对脱水伤害的耐受能力主要体现在复水的修复能力上,而脱水持续和程度会对不同生境的藓类产生不同的胁迫效应.从光保护能力的角度来看,生活于易产生水分亏缺条件下的金发藓比生活在水分充沛条件下的湿地匐灯藓具有更强的脱水耐受能力.

低磷浓度下普通小球藻的生长及其叶绿素荧光特性研究

磷(P)常被认为是水体富营养化的限制因子之一,对藻类生长及光合作用有很大的影响.以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为实验对象,测定低磷浓度下小球藻的生物量、营养盐的吸收利用和光合效率的变化情况.结果表明:试验氮磷浓度范围(NO_3-N:1～8 mg/L;PO_4~3-P:0.2～1.0 mg/L),小球藻生物量受初始磷浓度的影响较大,P=0.4 mg/L时小球藻生长最好.在实验磷浓度范围内,初始供磷水平影响小球藻对外源氮的吸收利用,氮(N)的吸收量会随着初始供磷水平的提高而增大.在固定磷浓度条件下,提高氮浓度,小球藻叶绿体中PSⅡ反应中心的最大光合作用效率(F_v/F_m)均值也会随之增加,发生磷胁迫的F_v/F_m阈值为0.18～0.24.F_v/F_m值可综合表征小球藻的生长指标、氮和磷的吸收利用率并且研究营养盐胁迫下藻类的生长.

不同温光条件下籼粳稻叶片的光抑制和光氧化表现(英文)

不同温光条件 (4d)下 ,以粳稻 (OryzasativaL .sp .japonica)“95 16”和籼稻 (O .sativaL .sp .indica)“汕优 6 3”为材料 ,测定了与PSⅡ光能转化效率 (Fv/Fm)和膜脂过氧化作用有关的生理指标 ,结果表明 :适温、中等光强下两品种Fv/Fm 和膜脂过氧化作用的产物 (MDA)无变化 ,未见光抑制和光氧化表现 ;适温、强光下籼稻“汕优 6 3”的Fv/Fm 明显下降 ,MDA未见变化 ,有光抑制无光氧化表现 ;低温、强光下两品种有光抑制和光氧化表现。低温、强光下结合抑制剂实验证明 ,与粳稻相比 ,籼稻的D1蛋白量和SOD活性下降较多 ,叶黄素循环和非光化学猝灭 (qN)受抑制程度较大 ,膜脂过氧化产物MDA含量较高 ,因而光抑制和光氧化现象较明显。实验提出 :光能转化效率和膜脂过氧化表现是预测光氧化的关键指标。

不同密度伴生麦对小麦光合特性和产量的影响

为了解伴生麦胁迫导致小麦产量降低的生理机制,以伴生麦和栽培小麦矮抗58、周麦26为材料,采用田间试验研究了不同密度[0(CK)、10、40、100、200株/m^(2)]伴生麦胁迫对小麦拔节期、扬花期和灌浆期叶片叶绿素含量(SPAD值)、光合特性、叶绿素荧光参数及产量的影响。结果表明,与CK相比,伴生麦密度为10~200株/m^(2)时,小麦拔节期、扬花期、灌浆期叶片SPAD值均受到不同程度的抑制,其中在伴生麦200株/m^(2)处理下,矮抗58和周麦26在拔节期、扬花期、灌浆期的SPAD值分别下降20.05%、13.79%、8.34%和15.46%、9.12%、8.65%。扬花期,在伴生麦密度为200株/m^(2)时矮抗58和周麦26的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO;浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)均显著下降。灌浆期,随着伴生麦密度增加,矮抗58和周麦26的Pn、Gs、Ci、Tr、Ls、PSⅡ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)、光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(q P)总体上较CK显著降低,而非光化学淬灭系数(NPQ)则显著升高。伴生麦胁迫下矮抗58和周麦26的产量均较CK显著降低,降幅分别为18.92%~52.08%和8.27%~42.70%。因此,在伴生麦胁迫下,栽培小麦叶片的光合能力、光能转化效率降低是导致小麦产量降低的主要原因。

基于四尾栅藻毒性反应的Hg和DBP协同作用研究

目前环境监测中多采用单一指标的监测方法,对污染物质共同作用产生的环境危害监测较少。以叶绿素a含量和光能转化效率为指标,研究Hg(汞)和DBP(邻苯二甲酸二丁酯)单一及联合胁迫下的毒性作用。结果表明:Hg,DBP单一作用及联合胁迫对四尾栅藻的叶绿素荧光参数均有抑制作用,随暴露浓度的增大,微藻叶绿素a含量和光能转化效率逐渐降低,显示出明显的剂量-效应关系;Hg和DBP联合胁迫时表现出明显的对四尾栅藻的协同作用。研究成果可为污染物综合毒性监测提供理论依据。

折流型光纤束生物膜制氢反应器的产氢特性

针对连续流光合细菌生物膜制氢反应器研究中遇到的难以同时实现细胞固定化和保持反应器高透光性的问题,采用使光合细菌生物膜直接附着生长在具有高导光性的弥散光纤表面的方法,构造了新型折流型光纤束生物膜制氢反应器。在以葡萄糖作为有机底物,模拟太阳光光工况的条件下,对该反应器的连续产氢特性进行实验研究。结果表明该反应器具有较高的产氢速率和光能转化效率。当反应器进口底物浓度为11g/L,流速为100mL/h,光照强度为5.10W/m2时,反应器的产氢速率和光能转化效率分别达到0.6mmol/(L.h)和3.64%。本研究成果可为规模化光生物制氢反应器的结构探索提供参考。

土壤水分对小麦叶片含水量及生理功能的影响

考察了不同灌溉量条件下 ,冬小麦不同生育时期土壤水分对植株叶片水分状况及生理功能的影响。结果表明 ,从返青至封行前的春生 5叶期期间 ,土壤含水量与植株叶片含水量之间呈负相关关系 ,其中 2 0～ 40 cm深度土壤含水量与叶片含水量之间达到极显著水平 ;从挑旗至蜡熟期 ,土壤含水量与植株叶片含水量之间呈正相关关系 ,其中 0～ 2 0 cm深度土壤含水量与叶片含水量之间达到极显著水平。叶温以适中含水量条件下表现较低 ,当处于极端少水条件下时叶温显著增高 ,在偏多水条件下叶温也呈增高趋势。在孕穗期 ,供水不足使 PS 的原初光能转化效率 Fv/ Fm明显降低 ,而水量偏多未产生显著影响 ;在灌浆盛期 ,供水不足和水量偏多均使 Fv/ Fm显著下降。叶片含水量由 75 %下降到 70 %左右是叶片光合生理活性的一个重要转折点 。

磷酸盐不同补充方式对塔玛亚历山大藻生长和产毒影响

实验室条件下探讨经过磷酸盐限制后,2种不同补给方式对塔玛亚历山大藻生长和产毒的影响。结果表明,经磷限制后,在一次性添加和脉冲式添加2种磷酸盐补充方式下,塔玛亚力山大藻的最大比生长速率分别为0.71d-1和0.63d-1,明显高于在f/2培养液条件下的0.40d-1;同时,一次性添加组所达到的最大生物量明显高于脉冲式添加组(P<0.05),表明在寡磷酸盐海区,一旦磷酸盐得到丰富补充后,浮游植物会暴发性增长,极易引发赤潮。但是,2组在光能转化效率Fv/Fm值和毒素变化方面都没有表现出显著差异(P>0.05)。前6d受到磷酸盐限制的塔玛亚历山大藻,其光能转换效率值Fv/Fm从0.62降至0.40,单位细胞毒素含量却是在f/2培养液条件下的6倍;而添加磷酸盐后,Fv/Fm值在3d内迅速升至0.60,细胞数量呈现快速增长态势,单位细胞毒素含量却开始降低。至培养结束时,Fv/Fm值缓慢降低至0.40左右,单位细胞毒素含量分别为0.73和0.78pgSTXeq/个,与f/2培养液条件下的0.76pgSTXeq/个相当。HPLC测定结果表明,塔玛亚历山大藻南海株毒素含量主要是由GTX1,GTX4,neoSTX和C2四类组分构成,其和占总毒素含量的98%以上。

2,3-环氧丙酸钾对水稻光合功能的改善

光呼吸抑制剂2,3-环氧丙酸钾对水稻光合功能具有明显的改善作用,不论在整体叶片水平还是在离体叶绿体条件下,均能提高光系统Ⅱ(PSⅡ)的活性和原初光能转化效率;提高叶绿体的 PSⅡ和光系统Ⅰ(PSⅠ)及全链(PSⅡ+PSⅠ)的电子传递速率;同时它还可以提高镁离子(Mg^(2+))和叶绿体膜蛋白磷酸化对两个光系统之间光能分配的调节能力。结果表明了2,3-环氧丙酸钾在水稻生产上有一定应用前景。