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.     

不同底质改良处理对三种挺水植物光合特性的影响

以巢湖水域三种优势挺水植物为材料,研究了不同底质处理下植物光合生理特性的差异.结果表明,三种挺水植物地上部生物量以香蒲最大,芦苇次之,菖蒲最小.香蒲的叶绿素a(Ch1.a)、叶绿素b( Chl.b)和类胡萝卜素(Car)含量、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均显著大于芦苇和菖蒲,光合速率、Fv/Fm和ΦPSⅡ显著高于...     

洱海4种沉水植物叶片的光合色素组成及C、N、P化学计量特征对水深的响应

水深与水体的多个环境要素(如光照、温度等)密切关联.因而水深会影响沉水植物的生长、繁殖和生理生化特征,包括叶片的光合色素组成和C、N、P化学计量特征.本研究通过对洱海4种沉水植物苦草(Vallisneria natans)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、光叶眼子菜(Potamogeton lucens)和篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)在不同水深梯度的叶片色素组成和C、N、P化学计量特征进行分析,以阐明水深对这些指标的影响规律和机制.结果表明:水深对4种沉水植物叶片光合色素组成和C、N、P化学计量特征的影响具有种间差异性;苦草、微齿眼子菜和光叶眼子菜叶片N含量,苦草和光叶眼子菜叶片P含量都与叶片叶绿素含量呈显著正相关;苦草叶片N含量随水深增加而增加,可能是由苦草为应对深水弱光胁迫而加强光合色素和蛋白的合成导致的,而磷含量的增加可能还受其他因素的影响.     

阳信洼陷古近系湖盆复合生烃系统的地球化学特征

用粒径小于100 μm的泥沙分别配置浊度为30、60和90 NTU(Nephelometric Turbidity Units)的混浊水体,将穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)成体植株分别种植于上述水体中,2个月后,利用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)测定植株叶片的叶绿素荧光参数.结果表明,水体悬浮泥沙对狐尾藻成体植株Fv/Fm和Fo影响不显著,植株PSⅡ无显著损伤.用30 μmol photon/(m2·s)的光化光照射10 s,在30和60 NTU的混浊水体中植株△Fv/Fm、qP和rETR与对照的差异不显著;在90NTU的水体中,qP、rETR与对照的差异显著(P＜0.05);qN值≤0.1,表明在低光化光照射下叶片的热耗散少,能量更多的参与了光化学反应.在悬浮泥沙水体中植株的rETR日变化幅度显著小于对照,植株的光合作用随水体浊度的增加显著降低.Fv/Fm日变化呈较为平缓的"V"形变化,植株受到的光抑制程度低;泥沙浊度≥60 NTU时,Fv/Fm恢复变慢,但与对照差异不显著.rETRmax随泥沙浊度升高呈下降趋势,光合作用能力显著降低.结果表明穗花狐尾藻是一种较为耐受悬浮泥沙水体的沉水植物,悬浮泥沙对植株光合系统PSⅡ、抗光抑制能力无显著影响,但对光合作用能力影响显著(P＜0.05).     

淹水对菖蒲萌发及幼苗生长的影响

应用盆栽试验方法,研究了菖蒲在不同淹水深度下的萌发和幼苗生长.试验共设20、40、60、80、100和120 cm等6个处理,处理时间为86 d.结果表明:(1)不同淹水深度对菖蒲萌发和幼苗有不同程度的影响,在持续完全淹水条件下,菖蒲幼苗的萌发率仅为淹水20 cm条件下的1/3,幼苗的平均高度为淹水20 cm条件下的1/3左右;(2)菖蒲幼苗叶片长度、宽度、叶片面积和基茎随淹水深度增加而减小,叶片数量和叶片含水率随淹水深度增加而增大;(3)在试验的27 d、54 d、86 d,各淹水深度植物的根、茎、叶及总生物量都比淹水20 cm有不同程度的降低,并随淹水时间的延长,各淹水深度条件下的生物量差别增大.在不同淹水深度条件下,根、茎和叶生物量增量均表现为茎的最多,叶的次之,根的最少;(4)菖蒲幼苗在水深为100-120 cm的逆境条件下时,叶片细胞膜脂过氧化加剧,细胞质膜透性增加;(5)菖蒲幼苗叶片的叶绿素a、b含量和类胡萝卜素(Car)含量随淹水深度的增加而下降;(6)Fv/Fm、ETR、qP随淹水深度的增加而下降,长时间(54-86 d)完全淹水(水深100-120 cm)对菖蒲幼苗光合系统PSⅡ有显著影响,影响菖蒲幼苗PSⅡ的非循环光合电子传递速率,天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的份额减少,参与CO2固定的电子减少;qN在54 d、86 d的都有不同程度的增加,菖蒲叶片PSⅡ系统没有遭到破坏.     

不同营养状态下附生藻类对菹草(Potamogeton crispus)叶片光合机能的影响

以沉水植物--菹草为对象,实验室模拟水下弱光(100±10μmole/(m2·s)环境,进行附生藻类(生物控制和无生物控制)和营养(中营养、富营养和超富营养)双因子正交实验,探讨富营养水体附生藻类暴发对沉水植物叶片光合机能的影响.结果表明,水体营养水平提高促使菹草叶片附生藻类大量繁殖,富营养条件(TN:1mg/L;TP:0.1mg/L)下附生藻类在菹草叶片的增殖速率(Chl.a)达到0.16μg/(cm2·d),日本沼虾 耳萝卜螺的生物控制模式能有效控制菹草叶片上附生藻类的生物量.水下原位叶绿素荧光参数观测表明,42 d附生藻类引起菹草叶片光合机能下降,Chl.a密度下降25.2%,caro密度下降20.8%,PSII电子产率降低9.8%,电子传递速率(ETR)下降,光化学淬灭(qP)平均下降超过60%.研究表明,水体营养水平提高促进沉水植物叶片附生藻类增殖,导致菹草光合机能下降,营养盐的作用是间接的.     

不同收割强度对菹草(Potamogeton crispus)生长和光合荧光特性的影响

在水深为1.5 m的水道中,研究了不同收割强度(0、15、30、45、60、75、90和105 cm)对菹草生长和光合荧光特性的影响.结果表明:(1)收割对菹草枝条生长和恢复影响显著.对照组(0 cm)株高最大,并在水面形成冠层.15 cm组在实验第20 d恢复,30～105 cm组恢复率分别为69.67%、17.78%、8.83%、5.33%、2.28%和1.90%.(2)收割显著降低了菹草的生物量.与对照组相比,收割组鲜重增加量分别下降了23.71%、54.90%、81.19%、85.82%、90.72%、94.07%和95.10%.15～105 cm收割组最终生物量则分别下降为对照组的59.36%、43.16%、27.69%、18.73%、14.66%、8.14%和4.07%.(3)收割使菹草营养繁殖体(石芽)数量、个体大小和鲜重显著降低.(4)中、低强度收割对菹草叶片最大光化学量子产量(Fv/Fm)影响不明显,而高强度收割组(尤其是105 cm)Fv/Fm显著下降.菹草叶片快速光响应曲线ETRmax差异不显著;中、低强度收割组ETRmax略有上升,而高强度收割组ETRmax出现下降.由结果可知,收割对控制菹草生物量和繁殖体数量效果明显,但以中、低收割强度为宜.     

不同水深条件下沉水植物苦草（Vallisneria natans）的形态响应和生长策略

苦草(Vallisneria natans)为我国常见的沉水植物之一,目前对水生态修复工程后苦草种群生长策略尚缺乏深入了解.以水生态修复工程1年后的苦草种群为研究对象,探讨水深对苦草叶片、匍匐茎、块茎等形态特征和苦草株数、匍匐茎数以及生物量等种群参数的影响,并分析水深胁迫下苦草的生长策略.结果表明,随着水深增加,尽管苦草单位面积株数和单位面积匍匐茎数均显著降低,但叶片长度、叶片宽度、叶片厚度、叶面积、匍匐茎长度、匍匐茎粗和块茎粗随水深显著增加,因而,苦草地上生物量也显著增加.其中,叶片长度和叶面积变异较大,对水深变化敏感,而叶片宽度、叶片厚度、匍匐茎长度、匍匐茎粗和块茎粗变异不大,对水深变化敏感程度低.在低光照胁迫下,苦草在亲株生长和子株输出之间存在权衡,一方面通过增加叶片投资保障亲株的资源利用效率,一方面通过降低亲株密度保障子株生长发育,从而实现种群空间生态位扩展和持续更新.在水生态修复工程中,考虑苦草的种群更新能力和施工的可操作性,在透明度为1.0~1.5m的条件下,苦草的适宜种植水深为0.5~1.0 m.     

碱度增加对蛋白核小球藻光合活性与胞外多糖的影响

本文研究了不同重碳酸盐(HCO3)碱度2.3mmol/L(ALK2.3)和12.4mmoFL(ALK12.4)条件对蛋白核小球藻光合活性、色素组成、丙二醛(MDA)含量与胞外多糖的影响.实验结果表明,碱度增加对蛋白核小球藻光合活性呈促进一抑制一促进效应,ALK2.3对光合活性影响的强度.高于ALK12.4.碱度增加提高叶绿素b/叶绿素a(Chl.b/Chl.a)的值,降低类胡萝卜素/叶绿素(Caro/TChl)的值,并且ALKl24条件下对藻细胞的作用程度强于ALK2.3.此外碱度增加刺激蛋白核小球藻胞外多糖分泌,ALK2.3在培养初期提高MDA含量,ALK12.4下细胞MDA含量显著降低.说明碱度增加会促进蛋白核小球藻光合活性,促进光合产物的积累与分泌.暗示胞外多糖的分泌可能是细胞适应高碱度的一种自我保护机制.     

洱海苦草(Vallisneria natans)水深分布和叶片C、N、P化学计量学对不同水深的响应

湖泊水深是影响沉水植物生长、繁殖与分布的重要环境因子,水深增加改变了水下光照、风浪和底泥特性等,因而可能导致沉水植物的生理生化指标发生相应变化.本研究通过对云南洱海沉水植物苦草(Vallisneria natans)随水深分布的情况进行调查,并分析了定植于不同水深的苦草叶片碳(C)、氮(N)和磷(P)含量及其比率,以阐明水深变化对苦草叶片生态化学计量学的影响.结果表明洱海苦草定植的水深范围为0.5~5.6 m,在1.5~2.4 m处达到最大频度,在2.5~3.4 m处达到最大相对生物量,这表明苦草在洱海中的最适生长深度在1.5~3.4 m范围内;苦草叶片C、N和P含量平均值分别为356.10、26.13和3.54 mg/g,C:N、C:P和N:P的平均值分别为14.38、113.46和7.85;苦草叶片C含量、C:N和C:P均随水深增加而降低,N和P含量则随水深增加而升高,N:P在0.5~1.4 m较高,其余水深梯度之间则没有显著差异.总体上,苦草叶片C、N、P含量及其化学计量特征显著地受到了湖泊水深的影响.另外,本研究还发现水深的增加使得苦草叶片N、P含量发生聚敛,这导致其N、P之间的耦合性变弱.     

Impacts of LUCC processes on potential land productivity in China in the 1990s

Using meteorological data and RS dynamic land-use observation data set, the potential land productivity that is limited by solar radiation and temperature is estimated and the impacts of recent LUCC processes on it are analyzed in this paper. The results show that the influence of LUCC processes on potential land productivity change has extensive and unbalanced characteristics. It generally reduces the productivity in South China and increases it in North China, and the overall effect is increasing the total productivity by 26.22 million tons. The farmland reclamation and original farmlands losses are the primary causes that led potential land productivity to change. The reclamation mostly distributed in arable-pasture and arable-forest transitional zones and oasises in northwestern China has made total productivity increase by 83.35 million tons, accounting for 3.50% of the overall output. The losses of original farmlands driven by built-up areas invading and occupying arable land are mostly distributed in the regions which have rapid economic development, e.g. Huang-Huai-Hai plain, Yangtze River delta, Zhujiang delta, central part of Gansu, southeast coastal region, southeast of Sichuan Basin and Urumqi-Shihezi. It has led the total productivity to decrease 57.13 million tons, which is 2.40% of the overall output.     

Impacts of LUCC processes on potential land productivity in China in the 1990s

Land resources (quantity and quality) and climate condition are two of the most important factors that regulate regional agriculture productivity. Climate and land-use have had great changes in the past decades, and hence are expected to impact crop productivity significantly. Climate change will affect crop produc-tivity through alterations of, for example, light, heat, temperature, precipitation. Land-use and land-cover change (LUCC) directly affects potential land produc-tivity by changin…     

Control of primary productivity and the significance of photosynthetic bacteria in a meromictic kettle lake. Mittlerer Buchensee,West-Germany

During 1986 planktonic primary production and controlling factors were investigated in a small (A₀ = 11.8 · 10³ m², Z_max = 11.5 m) meromictic kettle lake (Mittlerer Buchensee). Annual phytoplankton productivity was estimated to ca 120 gC · m^–2 · a^–1 (1,42 tC · lake^–1 · a^–1). The marked thermal stratification of the lake led to irregular vertical distributions of chlorophylla concentrations (Chla) and, to a minor extent, of photosynthesis (A_z). Between the depths of 0 to 6 m low Chla concentrations (< 7 mg · m^–3) and comparatively high background light attenuation (k_w = 0,525 m^–1, 77% of total attenuation due to gelbstoff and abioseston) was found. As a consequence, light absorption by algae was low (mean value 17,4%) and self-shading was absent.Because of the small seasonal variation of Chla concentrations, no significant correlation between Chla and areal photosynthesis (A) was observed. Only in early summer (June–July) biomass appears to influence the vertical distribution of photosynthesis on a bigger scale. Around 8 m depth, low-light adapted algae and phototrophic bacteria formed dense layers. Due to low ambient irradiances, the contribution of these organisms to total primary productivity was small. Primary production and incident irradiance were significantly correlated with each other (r² = 0.68). Although the maximum assimilation number (P_opt) showed a clear dependence upon water temperature (Q₁₀ = 2.31), the latter was of minor importance to areal photosynthesis.     

Fossil carotenoids and paleolimnology of meromictic Mahoney Lake,British Columbia,Canada

Vertical distribution of fossil carotenoids in a sediment core from meromictic Mahoney Lake was studied. Besides okenone and demethylated okenone, lutein and zeaxanthin and-carotene isomers were identified. No carotenoids typical for purple nonsulfur or green sulfur bacteria were detected. The ratio of zeaxanthin to lutein (above 1:1 in all samples) indicates a dominance of cyanobacteria over green algae in the phytoplankton assemblages of the past. Okenone, which is found exclusively in Chromatiaceae, was the dominating carotenoid in all sediment zones.The oldest sediment layers containing okenone were deposited 11 000 years ago. Between 9000 and 7000 and since 3000 years b.p., Chromatiaceae reached a considerable biomass in the lake. Vertical changes in okenone concentration were not related to changes of paleotemperatures. In contrast, okenone concentrations decreased during periods of volcanic ash input. During most of the lake history, however, mean okenone concentrations were positively correlated with sedimentation rates. This indicates that vertical changes of okenone concentration in the sediment reflect past changes of purple sulfur bacterial biomass in the lake.According to these results, the past limnology of Mahoney Lake resembled that of the present with a sulfide-containing monimolimnion and a well-developed population of okenone-bearing purple sulfur bacteria.     

滆湖和骆马湖春季浮游植物光合作用活性的研究

本研究应用Phyto-PAM荧光仪测定滆湖和骆马湖春季浮游植物的光合活性,包括浮游植物最大光量子产量Fv/Fm(可变荧光与最大荧光之比)、有效光量子产量Φ_PSII(实际光合作用效率)和快速光响应曲线(RLC);同时,采用显微镜对浮游植物进行镜检和计数.结果表明:滆湖蓝藻和硅藻的最大光量子产量分别为0.36~0.52和0.27~0.53,实际光量子产量分别为0.25~0.37和0.25~0.36,没有检测到绿藻的光合活性,RLC曲线表明蓝藻有较高的光合作用效率,更易形成优势种群;骆马湖绿藻和硅藻的最大光量子产量分别为0.45~0.65和0.41~0.49,实际光量子产量分别为0.25~0.32和0.19~0.25,没有检测到蓝藻的光合活性;滆湖浮游植物丰度在530×10⁴~4200×10⁴cells/L之间,平均值为2918×10⁴cells/L,群落组成以蓝藻门、硅藻门、隐藻门和裸藻门为主;骆马湖浮游植物丰度在260×10⁴~510×10⁴cells/L之间,平均值为379×10⁴cells/L,群落组成以硅藻门和绿藻门为主.综合滆湖和骆马湖水体的营养水平、浮游植物丰度和光合作用活性表明,湖泊富营养化能提高浮游植物种群丰度和蓝藻的光合作用活性,进而有利于蓝藻在浮游植物群落中占有竞争优势.     

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长及光合活性对温度和光照交互作用的响应

通过室内纯培养,分别设定不同温度梯度(14、16、18℃)和光照梯度(100、250、360 μmol/(m2·s)),以模拟全球气候变化条件下,温带湖泊春季温度升高与光照减弱交互作用对铜绿微囊藻和蛋白核小球藻生长和光合活性的影响.通过流式细胞计数测定其生长曲线,观测其变化趋势,并利用叶绿素荧光仪PHYTO-PAM测定藻类光合活性.结果表明,当温度为18℃,光强为100μmol/(m2·s)时,铜绿微囊藻生长速率最大,细胞密度达到2.99×106cells/ml.在该温度和光照强度下,其光合活性也远高于其他实验组,其Fv/Fm值达到最大值0.39.蛋白核小球藻在温度为16和18℃时,其生长速率差异不大,但明显高于在温度为14℃时的生长速率,其光合活性处于波动状态.与蛋白核小球藻相比,温度升高和光照减弱对铜绿微囊藻生长和光合活性的促进作用更为明显,而且随着温度的升高,铜绿微囊藻生长对低光的偏好更为显著.因此,全球变暖所导致的高温低光环境可能有利于确立铜绿微囊藻在湖泊中的优势地位.     

白洋淀超微真核藻的空间分布特征及关键影响因子

超微真核藻个体微小、比表面积大,具有高效的碳吸收速率,对水体初级生产力具有重要的贡献.目前对淡水超微真核藻的认知还非常有限.于2017年5月对白洋淀进行采样调查,结合流式细胞术和高通量测序技术探究了白洋淀超微真核藻群落结构的空间分布特征及关键环境影响因子.结果表明,白洋淀超微真核藻的平均丰度为7.59×104cells/ml,且随着营养水平的升高呈现先增加后降低的变化趋势.回归分析表明,超微真核藻丰度在中营养水平水域主要受溶解性总磷和TN/TP影响,在富营养水域主要与盐度有关.测序比对结果表明在纲水平上白洋淀超微真核藻主要以绿藻纲Chlorophyceae、硅藻纲Bacillariophyceae、中心硅藻纲Coscinodiscophyceae、金藻纲Chrysophyceae为主,不同区域差异不大.但在操作分类单元(Operation Taxonomy Units,OTU)水平上,超微真核藻群落结构在白洋淀不同营养状态湖区存在显著差异,中营养水域主要类群为栅列藻科Scenedesmaceae,近囊胞藻属Paraphysomona sp.,定鞭藻纲Haptophyceae和甲藻纲Dinophyceae为主,而富营养水域主要类群为红球藻科Haematococcaceae,金藻纲的Chromulinale sp.和Chrysophycea sp..Bioenv分析表明,对超微真核藻群落组成影响最大的环境因子是溶解性总氮、溶解性总磷、TN/TP、硝态氮、溶解氧.本研究表明超微真核藻的群落结构存在较明显的环境异质性,对白洋淀水体富营养化状态有很好的指示.