法国梧桐叶片气体交换随城市功能区和树高的变化

利用Li-6400光合测定系统(LI-COR,USA)对阿克苏市不同功能区(工业区/IA、居民区/RA、公园区/PA、清洁区/CA)种植的法国梧桐(Platanus×acerifolia)叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO_(2)浓度(Ci)和瞬时水分利用效率(WUEi)等参数进行测试,对比分析了各参数在城市不同功能区、不同树高(1m、2m、4m)的差异性。结果表明,在4个不同的功能区法国梧桐叶片Pn、Tr、Gs、Ci均有差异,且Tr、Gs差异性达到极显著(P<0.01);在不同功能区,随着树高的增加,叶片的Pn值分别减少了50.54%(IA)、45.40%(PA)、15.57%(RA)和31.84%(CA),Tr值分别减少了68.97%(IA)、32.18%(PA)、15.38%(RA)和64.75%(CA);Gs和Ci随树高的增加分别减少了42.53%(IA)、66.67%(PA)、45.9%(RA)、95.24%(CA)和49.18%(IA)、19.04%(PA)、34.12%(RA)、19.57%(CA)。对于不同功能区,法国梧桐叶片瞬时水分利用效率(WUEi)在工业区最大,虽然公园区有较好的水分条件,但是公园区法国梧桐叶片对水分的胁迫更为敏感,而在工业区自然条件差,但法国梧桐叶片水分利用效率较高,由此可知,法国梧桐对逆境的自我保护意识较强。

海浪对海-气界面的气体交换速率及CO_(2)通量的影响

基于前人的实验室和外海观测数据,提出以波龄和风海雷诺数为变量的双参数CO_(2)气体交换速率公式。该公式可以很好地协调实验室和外海观测数据,同时考虑施密特数指数n的变化对气体交换速率和CO_(2)通量的影响。在此基础上,计算了1990—2019年的全球海-气界面的气体交换速率和CO_(2)通量。研究发现,指数n变化和波浪效应分别使海-气CO_(2)通量减小和增大,两者具有抵消效应。指数n变化使气体交换速率在低纬度海域增大2.3%,在高纬度海域减少6.1%,导致2010年海洋吸收CO_(2)减少4.2%;波浪效应使得赤道海域和北半球(南半球)西风带海域的气体交换速率分别增大0.2%和16.2%(18.7%),导致2010年海洋吸收CO_(2)增强21.8%。新公式得到的1990—2019年的CO_(2)年平均净通量为-2.09 Pg/a。传统上忽略指数n变化和波浪效应以估算的CO_(2)气体交换速率和CO_(2)通量并没有使估算值更加远离真实值,而是由于两种效应的相互抵消,使得传统的结果会接近真实值。

虚拟现实技术赋能中学生物学教学——以“发生在肺内的气体交换”为例

“发生在肺内的气体交换”是初中生物学教学中的难点内容,其中涉及的部分生理过程(如呼吸肌状态与呼吸过程的因果关系等)非常抽象,在传统教学中很难达到预想效果。教学中应用虚拟现实技术有利于辅助学生突破时空局限,进行沉浸式、互动式的主动学习,是未来教育的一种新趋势,这在中学生物学教学中具有重要价值。

无创神经调节辅助通气对慢性阻塞性肺疾病急性加重合并肺性脑病患者人机同步程度、氧化应激水平和气体交换效果的影响

目的探讨无创神经调节辅助通气(NIV-NAVA)对慢性阻塞性肺疾病急性加重(AECOPD)合并肺性脑病患者人机同步程度、氧化应激水平和气体交换效果的影响。方法选取102例AECOPD合并肺性脑病患者作为研究对象,随机将其分为机械通气(MV)组和NIV-NAVA组,每组51例。MV组应用无创通气-压力支持通气(NIV-PSV)模式,NIV-NAVA组应用NIV-NAVA模式,两组均干预3 d。比较两组患者人机同步程度、氧化应激水平、气体交换效果,以及脱机成功率。结果NIV-NAVA组吸呼气切换延迟时间、吸气触发延迟时间均短于MV组(均P<0.05)。干预前,两组血清谷胱甘肽、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛水平差异均无统计学意义(均P>0.05);干预3 d后,两组血清谷胱甘肽、SOD水平均升高,且NIV-NAVA组血清谷胱甘肽、SOD水平均高于MV组(均P<0.05);两组血清丙二醛水平均降低,但差异无统计学意义(P>0.05)。干预前,两组动脉血氧分压(PaO_(2))、动脉血二氧化碳分压(PaCO_(2))水平差异均无统计学意义(均P>0.05);干预3 d后,两组PaO_(2)水平均升高,且NIV-NAVA组PaO_(2)均高于MV组,两组PaCO_(2)水平均降低,且NIV-NAVA组PaCO_(2)低于MV组(均P<0.05)。NIV-NAVA组最终脱机成功率(94.12%)高于MV组(70.59%)(P<0.05)。结论NIV-NAVA应用于AECOPD合并肺性脑病患者有助于增加人机同步程度,改善氧化应激反应,增强气体交换效果,提高脱机成功率。

春小麦叶片气体交换与产量对干旱响应的阈值差异

叶片气体交换过程是作物干物质及产量形成的基础,在干旱发展过程中作物叶片气体交换对水分胁迫存在阈值响应,众多相关生理指标也以此为基础用于监测作物受旱状况。然而作物叶片气体交换过程与产量对干旱的响应阈值是否具有同步性,目前尚不清楚,这在一定程度上影响了利用作物生长期叶片气体交换相关生理指标监测农业干旱的准确性。本研究通过控制试验确定春小麦叶片气体交换对干旱的响应阈值,并利用该阈值特征参数化春小麦生长模型,从而设计水分控制模拟试验,分析春小麦产量对干旱的阈值响应特征及其与叶片气体交换指标阈值的差异。结果表明:春小麦气孔导度对土壤有效含水量的响应阈值为0.50,大于蒸腾速率与净光合速率的响应阈值(0.40)。用净光合速率对土壤有效含水量的响应阈值参数化春小麦生长模型,能够准确模拟春小麦地上部生物量和产量的变化。春小麦地上部生物量与产量对根系层土壤有效含水量的响应阈值为0.18,明显小于叶片气体交换指标对土壤有效含水量的响应阈值。证明了利用作物生育期间叶片气体交换等生理指标表征作物受旱状况,反映作物最终产量降低程度会存在一定问题。本研究结果可为农业干旱监测、预测及干旱影响评估提供参考依据。

利用植物气体交换参数确定萎蔫系数的方法

萎蔫系数是确定土壤有效水范围、储量和对植物有效性的关键因子,但现有的基于植物形态变化测定的萎蔫系数存在生理意义不明确及难以在田间原位测定的缺陷。为此,本研究利用自然干旱下的盆栽试验,测定了2种土壤质地(黄土高原区黄绵土和南方丘陵区红壤)下4种植物(大豆Glycine max L.、向日葵Helianthus annuus L.、苜蓿Medicago sativa L.、羊草Leymus chinensis(Trin.)Tzvel)幼苗的萎蔫系数及叶片气体交换参数对土壤水分含量变化的动态响应过程,探讨了基于植物气体交换参数确定的土壤水分下限阈值与萎蔫系数的关系。结果表明:(1)土壤质地和植物抗旱性显著影响萎蔫系数,且影响在永久萎蔫时对应的土壤水势。4种植物在黄绵土下的萎蔫系数分别为0.083 cm^(3)·cm^(-3)(向日葵)>0.081 cm^(3)·cm^(-3)(大豆)>0.072 cm^(3)·cm^(-3)(羊草)>0.060 cm^(3)·cm^(-3)(苜蓿),在红壤下的萎蔫系数表现为0.188 cm^(3)·cm^(-3)(向日葵)>0.180 cm^(3)·cm^(-3)(大豆)>0.174 cm^(3)·cm^(-3)(羊草)>0.172 cm^(3)·cm^(-3)(苜蓿)。4种植物在红壤上的萎蔫系数均大于黄绵土,且植物抗旱性越强,其萎蔫系数越低。(2)利用三次函数模拟气孔导度变化确定的土壤水分下限阈值与萎蔫系数存在高度一致性。因此,萎蔫系数可基于植物气体交换参数进行间接估算。

大量元素缺乏对软枣猕猴桃生长和气体交换参数的影响

以“龙城二号”软枣猕猴桃为试材,采用水培法,设置对照(CK)、缺氮(-N)、缺磷(-P)及缺钾(-K)4个处理,测定软枣幼苗生长和生理特性指标,研究了大量元素缺乏对软枣猕猴桃幼苗生长和气体交换参数的影响,以期为软枣猕猴桃的缺素症状诊断和科学管理提供参考依据。结果表明:N、P、K缺乏使软枣幼苗的株高、基径和根体积均受到不同程度的抑制;同样导致软枣猕猴桃幼苗叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、最大光化学量子效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/Fo)、光化学淬灭系数(qP)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(ETR)显著低于CK,而非光化学淬灭系数(qN)显著高于CK(P<0.05),因此大量元素缺乏导致软枣猕猴桃幼苗产生非气孔因素的光合作用受阻,二氧化碳同化效率降低,显著影响光合作用、呼吸作用和气体交换,抑制了其正常生长。

哈茨木霉对黑麦草气体交换和生长发育的影响

以黑麦草为试材,采用接种和未接种哈茨木霉菌的方法,研究了哈茨木霉定殖对黑麦草的生长发育、根系浸染共生程度、叶绿素荧光参数、气体交换特性、叶绿素含量以及生物量累积的影响,以期为哈茨木霉在黑麦草生产实际中的应用提供参考依据。结果表明:1)哈茨木霉的定殖显著改善了黑麦草的气孔导度和蒸腾速率,并显著提高了水分亏缺;2)提高了黑麦草在光系统Ⅱ处可调节性的能量耗散的非光化学淬灭量子产量;3)显著增加了黑麦草的净光合速率,从而显著增加了生物量的累计,促进了分蘖。因此,哈茨木霉的定殖可以促进黑麦草的生长发育。

磷素亏缺和试验增温对番茄气孔特征、气体交换参数及果实产量的影响

为探究土壤磷亏缺条件下试验增温对番茄生长发育过程及其产量的影响机理,以中杂9号番茄幼苗为试材,利用可精准控制温度的大型人工气候室,探讨不同温度条件(昼/夜温度为25℃/16℃和30℃/21℃)和供磷水平(0.004、0.012、0.020、0.060、0.100、0.500 mmol/L)对番茄气孔特征、气体交换参数、植株生物量以及产量的影响。结果显示,增温使供磷水平为P_(0.02)、P_(0.1)和P_(0.5)条件下叶片近轴面气孔密度分别增加92.6%、101.8%和39.4%,且导致供磷水平为P_(0.004)条件下叶片近轴面气孔空间分布更加规则。另外,增温使供磷水平为P_(0.012)、P_(0.02)、P_(0.1)和P_(0.5)条件下番茄的净光合速率(P_(n))显著增加97.4%、169.8%、273.7%和69.8%,同时还导致供磷水平为P 0_(.012)和P_(0.02)的蒸腾速率(T_(r))分别增加74.1%和164.8%,从而显著提高了P_(0.1)供磷水平下番茄叶片的瞬时水分利用效率(WUEI)。上述研究结果表明,土壤磷素亏缺条件下,增温可以通过增加气孔密度和规则化气孔分布格局的方式优化番茄的气体交换效率,从而提高植株生物量、净光合速率及水分利用效率,在一定程度上缓解磷素亏缺对番茄生长过程造成的生理胁迫。研究结果将为深入理解气候变暖背景下番茄生理生态过程对土壤磷素亏缺的响应机理提供数据支撑和理论依据。

颅神经疾病显微血管减压术中降低FiO_(2)对术后谵妄及气体交换的影响

目的探讨颅神经疾病显微血管减压术(MVD)中吸入氧浓度(FiO_(2))对术后谵妄(POD)及气体交换的影响。方法回顾性分析2014年7月至2023年6月MVD治疗的912例颅神经疾病的临床资料。514例麻醉诱导/苏醒和维持时分别使用1.0和0.5的Fi O_(2)(高FiO_(2)组),398例在麻醉诱导/苏醒和维持给予0.3的FiO_(2)(低FiO_(2)组)。主要终点为术后48 h内动脉血氧分压(PaO_(2))/FiO_(2)比值最小值;次要终点为POD和其他不良事件。结果低FiO_(2)组术后48 h内PaO_(2)/FiO_(2)比值最小值显著高于高FiO_(2)组(P<0.05)。两组POD发生率、发生时间和持续时间均无统计学差异(P>0.05),但是低FiO_(2)组肺不张发生率明显低于高FiO_(2)组(P<0.05)。调整年龄、性别、COPD等因素后,低FiO_(2)组肺不张发生率仍显著降低(OR=1.494;95%CI 1.010~2.211;P=0.044)。结论颅神经夹疾病MVD过程中降低FiO_(2)可能有助于改善术后气体交换,不会增加POD和其他并发症,反而有利于减少术后肺不张。

宛氏拟青霉提取物对夏玉米气体交换参数及产量的影响

为探讨野生沙棘根系内生真菌宛氏拟青霉菌株的提取物(ZNC)对夏玉米光合气体交换参数和产量的影响,设置单施复合肥(U)、复合肥配施ZNC喷雾(UZ)2个处理,研究了复合肥配施ZNC喷雾对玉米净光合速率、胞间CO_(2)浓度、气孔导度、蒸腾速率和产量的影响。结果表明,UZ处理较U处理玉米叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率显著提升,产量显著提高8.53%。宛氏拟青霉提取物喷雾可提高玉米关键生育时期叶片光合速率,显著提高产量。

指向科学思维培养的“人体内的气体交换”教学设计

通过探究实验、模型建构、活动体验、角色扮演等多种形式,将“人体内的气体交换”这一抽象的概念表征成直观形象的模型,使学生的思维可视化。学生在建构模型的过程中动手实践、动脑思考、评价交流、完善改进,最终建构重要概念,发展科学思维,逐步形成结构与功能相适应的生命观念。

土壤水分及环境因子对刺楸叶片气体交换的影响

通过测定不同土壤水分条件下,3a生盆栽刺楸苗木的气体交换参数及其周围环境因子,探讨土壤水分及微气候因子对光合速率、蒸腾速率、气孔导度等气体交换参数的影响规律。结果表明:随着水分胁迫的加剧,刺楸叶片蒸腾速率、净光合速率和气孔导度总体上表现出减小的趋势,且随着胁迫的加剧,下降的幅度越大,蒸腾速率、净光合速率和气孔导度在重度、中度、轻度胁迫下日均值分别比对照下降6 6 % ,2 5 %和16 % ,81% ,30 %及5 1% ,70 % ,17%和14 %。随着土壤水分的减少,净光合速率下降逐渐由气孔限制转变为非气孔限制,水分利用效率并未完全表现出下降的趋势,日平均值表现为对照>中度>轻度>重度。逐步回归分析表明,刺楸苗木叶片水气交换参数,不仅受土壤水分的影响,同时也受外界环境因子的综合影响,且影响程度差异较大。

以任务驱动概念建构--《人体内的气体交换》一课教学与思考

《人体内的气体交换》一课教学,教师设计了自制学具、绘制思维导图、角色扮演、解决实际问题等任务,让学生依次经历“气体交换”概念的直观表征、结构完整、深化理解、迁移应用等过程。

“人体内的气体交换”一节的教学设计

关注前概念,采用创新实验设计、重视活动体验以及模型建构和角色扮演等多种形式,将“气体交换”这一抽象的知识形象化,将思维可视化,并引发学生积极参与课堂,使学生在模拟体验肺部及组织细胞处气体交换的过程中自主建构概念,发展科学思维。

^(60)Co-γ射线辐射西瓜种子对叶片光合色素含量和气体交换参数的影响

以12个不同千粒重的西瓜(Citrullus lanatus)品种干种子为试验材料,设置6个^(60)Co-γ射线剂量辐射处理,研究不同辐射剂量对西瓜种子的影响,并通过大田试验观察辐射材料的性状表现(开花期及果实性状)。结果表明,西瓜种子经^(60)Co-γ射线辐射后,叶片中的叶绿素a、类胡萝卜素含量随着辐射剂量的增大总体呈先增加后减小的趋势,叶绿素b含量及气孔导度、净光合速率、蒸腾速率总体随着辐射剂量的增加而减少;^(60)Co-γ射线辐射对不同千粒重西瓜干种子的敏感性由强到弱依次为大种子、小种子、中等种子;不同基因型西瓜种子辐射敏感性由强到弱依次为杂交种子、常规种子。

水稻孕穗期不同叶位叶片的气体交换与叶绿素荧光特性

研究了 6个水稻品种孕穗期不同叶位的气体交换和叶绿素荧光特性 ,结果表明净光合速率 (Pn)、气孔导度(g)、蒸腾速率(E) 和水分利用效率(WUE) 均随叶位降低而明显下降 ;而胞间CO2 浓度 (Ci)基本维持不变 ,说明叶片衰老时Pn 的下降主要不是气孔因素引起的。叶绿素含量降低与Pn 下降的表现一致 ,叶绿素荧光分析表明Fv/Fm 和F′v/F′m 没有随叶位发生变化 ,而PSⅡ的光化学效率 (ФPSⅡ)和电子传递速率 (ETR)随叶位降低明显下降 ,这表明可能是PSⅠ电子传递受阻导致CO2 同化下降。

两种生态型榕树的叶绿素含量、荧光特性和叶片气体交换日变化的比较研究

比较盆栽陆生榕树和两栖型榕树的形态差异、叶片叶绿素含量、叶绿素荧光特性和气体交换的日变化 .两栖型榕树具有较发达的气生根和水生不定根 ,叶片比陆生榕树宽 ,并有向中生性发展的倾向 ,陆生榕树的叶绿素含量比两栖型榕树高 .净光合速率略高于水培两栖型榕树 ,但明显高于土培两栖型榕树 ,蒸腾速率以水培两栖型榕树最高 ,陆生榕树次之 ,土培两栖型榕树最低 ,线性回归分析表明 ,三者的叶片气孔导度与净光合速率变化均呈正相关 ,气孔导度的变化是以上气体交换特征变化的主导控制因子 .内在水分利用效率 (净光合速率与气孔导度的比值 ,IntrinsicWUE)比常用的水分利用效率 (净光合速率与蒸腾速率的比值 ,WUE)更适宜描述榕树的光合和水分特性 ,其中 ,土培两栖型榕树的内在水分利用效率最高 .

弱光条件下辣椒幼苗叶片的气体交换和叶绿素荧光特性

在人工气候室内,研究了人工模拟弱光处理(75～100μmol·m-2·s-1,对照光强450～500μmol·m-2·s-1)对不同基因型辣椒(Capsicum annuumL.)叶片光合作用气体交换、叶绿素荧光参数以及叶绿素含量的影响。结果表明,弱光逆境下生长的辣椒幼苗净光合速率(Pn)、暗呼吸速率(Rd)、夜间呼吸速率(Rn)不同程度下降,PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)、光合电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)降低,激发能向光化学反应分配的比例减少,热耗散增加,而弱光对PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)无显著影响。辣椒叶片ФPSⅡ及ETR对光强(PPFD)的响应曲线表明,ФPSⅡ随PPFD的升高而下降,弱光下生长的叶片下降幅度较对照正常光照下的叶片大;弱光下生长叶片的的电子传递速率的光饱和点低于正常光照下的叶片,相应的饱和电子传递速率也较低。弱光处理使辣椒功能叶片SPAD值降低,叶绿素合成受到抑制。弱光耐受性较好的材料,如‘伏地尖’和‘上海圆椒’在弱光下Pn下降较少,并且有着相对较高的Fv/Fm以及ETR值。

水分胁迫对梭梭叶片气体交换特征的影响

对梭梭叶片在自然水分胁迫下的气体交换特征进行了研究 .结果表明 ,梭梭在旱季与雨季时的光合作用日变化曲线均呈双峰型 ,具有光合午休现象 ,在旱季 ,植物气孔开度减小 ,从而减少了水分的散失 ,而严重的水分胁迫引起叶肉细胞光合活性的降低 .根据 Farquhar和 Sharkey提出的关于区分光合作用的气孔限制与非气孔限制的两个标准 ,在水分亏缺较严重的旱季 ,光合午休主要是由非气孔因素引起的 ;而在雨季 ,光合午休主要是由气孔因素导致的 .通过光合午休、梭梭叶片 1天中的气体交换主要发生在上、下午光合较高而蒸腾较低的那部分时间里 ,从而使水分利用效率比较高 ,这是梭梭对干旱生境的一种适应方式 .