第12章药用植物生态学研究方法
12．2 药用植物生理生态学研究方法
12．2．1 植物气体交换的测定
12．2．1．1 测定的意义
植物气体交换主要是植物叶片与大气进行的CO2和H2O的交换。气体交换参数包括光合速率、暗呼吸速率、蒸腾速率、气孔导度与水分利用率。气体交换是植物最重要的生命活动之一，其研究测定广泛应用于农业、林业和植物生理及生态等研究领域。具体地说，气体交换测定的意义表现在：1）研究植物的生态适应与进化。植物的光合作用等是植物种的特征，更是植物功能型的特征，不同的植物以及不同环境下生长的同种植物具有不同的气体交换特征；2）判断植物的光合碳同化途径。植物进行光合作用固定CO2的途径主要有C3、C4和CAM，它们在Pmax（最大净光合速率）、Ci(胞间CO2浓度)、光呼吸（后二者没有）、光和CO2补偿点与饱和点等光合特征上明显不同。通过它们的气体交换特征研究及建立判别模型，可以鉴别三类不同光合功能型的植物；3）研究植物的抗逆性及污染物对植物的危害，如盐害、冻害、旱害等引起植物的生长发育受阻；另外，大气中的一些污染物质等会引起植物的伤害反应，可通过气体交换研究作出及时诊断；4）遗传育种和退化生态系统恢复中的先锋植物筛选。作物在选种时，那些高光合、低光呼吸、低CO2补偿点和光补偿点的植物更适应不良环境，具有高的生产潜力。同时相关的蒸腾作用、水分利用效率、气孔导度等也表现出变化，在遗传育种时或在退化生态系统恢复的先锋树种选择时，筛选那些具有高光合潜力的植物无疑是十分有利的，对一些特征值的获得需要进行光合作用的研究；5）全球变化中的植物生理生态学研究。全球变化主要是由CO2增加引起的温室效应，植物对于CO2和温度响应就变得十分重要。而要研究这些反应，就要进行不同的CO2和温度下气体交换能力的测定，这方面的研究得到了国内外学者普遍的重视。6）选择最佳的人工生态调控措施和管理模式，药用植物选择最佳的种源，最佳采药期，最佳的灌水施肥栽植密度等管理模式的选择，都可以通过气体交换参数的测定作出科学的早期判断。(生态人居,生物防火,沿海防护林….) 12．2．1．2测定方法的改进
早期的植物气体交换测定方法主要在植物光合作用的测定上应用。最初使用方法为半叶法，即使一半叶片照光，一半不照光，然后比较一定时间后的叶片重量的差异。仅仅适于室内少量样品的测定，数据粗糙且变异较大，需要配套仪器测定并手工记录环境参数（光照、
温度、湿度等）。
约在20世纪40年代发展了气流法，即通过测定流入、流出叶室（含植物样品）气流的CO 2浓度差而计算光合速率，但对CO 2变化量的测定用酸碱滴定法，比较费时费力。
从20世纪50年代开始，红外CO 2气体分析仪法（或光合作用测定仪法）得到充分发展，但植物叶室（或样品室）与红外分析仪分离不易携带。这些方法因仪器笨重（体积与重量较大）或辅助器较多或适应范围限制（如受交流电源限制）等因素，不能够对大范围内的大量植物快速测定。
近年来，国际上开发了便携式的光合作用测定系统，则在测定速度、精度、适应范围、数据的自动记录与贮存等方面做了革新，成为非常流行的光合作用研究仪器。这些新开发的光合作用测定系统可同时测定：光合作用（Pn ）、蒸腾作用（E ）、气孔导度（g s ）、胞间CO 2浓度（Ci ）、暗呼吸作用（Rd ）、水分利用效率（WUE ）等，并可以在野外自然状况下控制叶室内的环境条件，测定植物叶片的气体交换参数及其叶温、气温、相对湿度、光照强度、CO 2浓度等生态因子参数，测定光合作用的日变化季节变化曲线，光合作用-光响应曲线，光合作用-CO 2响应曲线，研究植物叶片的气体交换参数与生态因子参数间的关系。
12．2．1．3 现代常用的仪器设备及基本原理
现在国内外常用的测定植物气体交换的仪器设备主要有美国Li-COR 公司LI-6400便携式光合测定仪（如图12．1），该仪器在国
内已有300多台，由基因有限公司代理销
售和售后服务。英国ADC 公司的LDCLC i 超
轻型光合作用测定仪；英国ADC 公司的
LDCLCprot 便携式光合作用/蒸腾测定系
统，该仪器在国内上海泽泉科技有限公司
负责销售和售后服务。德国WALZ 公司生产
的便携式光合作用--荧光测定系统
--GFS —3000。这些仪器的基本原理是一致
的。
植物与大气进行气体交换的过程中，引起叶室内CO 2和H 2O 的浓度发生变化。CO 2和H 2O 可以吸收特定波段的红外辐射（IR ），不同浓度的CO 2和H 2O 红外线的吸收强度不同，红外线通过CO 2和H 2O 后能量会发生损耗，其能量的损耗多少与CO 2和H 2O 变化紧密相关。红外线通过CO 2和H 2O 能量的变化，经电容器接收后，能转变为可以反映CO 2和H 2O
变化的电信号，进图12.1 LI-6400光合作用测定仪
而根据仪器的气体流速、叶面积等计算光合速率（暗呼吸速率）与蒸腾速率，气孔导度和胞间CO2浓度等则可通过对蒸腾速率的计算获得。在记录光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）、气孔导度（g s）、胞间CO2浓度（Ci）、暗呼吸速率（Rd）等生理生态参数的瞬间，叶室内的各种感应器同时记录下了叶温、气温、相对湿度、光照强度、CO2浓度等生态因子参数。
12．2．1．4主要操作过程及注意事项（以LI-6400为例）
（1）电池充电
测定前将4块电池充足电；将电池与充电器连接，插上电源后，电源指示灯和充电指示灯亮，当电池充足电后，充电指示灯熄灭，切断电源，充电完成。
（2）准备新鲜的碱石灰（soda lime）、干燥剂(desiccant)和CO2钢瓶
在校正不能接近0时，则应更换碱石灰和干燥剂。干燥剂在干燥时为蓝色，吸水后变为粉红色，如果有一半以上变为粉红色，则应更换。CO2钢瓶，只在需要控制CO2浓度时使用。
（3）连接
1）连接电池和主机。2）连接叶室和主机。在连接叶室和主机时注意叶室侧和主机侧的Sample和Reference相对应，有黑色胶带的接口对应Sample侧。3）连接进气管：在LI-6400的主机与叶室和分析仪连接好后，需要在主机的进气口连接好进气管和缓冲瓶。在野外的条件下，可以利用2升以上的可乐瓶，在瓶盖上打两个与进气管直径相同的孔洞，并把进气管通过一个孔洞通入瓶子的底部。这种做法基本上可以保证光合速率、CO2浓度的稳定性。如果在室内或温室做实验的时候，由于室内的CO2浓度明显偏高，一般大气CO2浓度在390μmol·mol-1左右，而室内有的时候可以高达500-1000μmol·mol-1，这是由于空气不流通造成的，大的浓度伴随人为影响造成的大的浓度波动，将会造成系统浓度波动掩盖了实际的光合速率的变化，在这种情况下，需要制作更大的缓冲，例如大的箱体和空气袋。注意：不能采取把进气管放到室外而机器在室内进行实验的方法，因为这样会导致叶室内CO2浓度大大低于叶室外（房间内）的CO2浓度，同时也会产生温度的较大差异，这样可能会造成比较明显的泄露和波动性。
(4)启动仪器
在主机右侧中部有一个黑色按纽开关，在连接好机器硬件后（即把光合仪主机和分析仪叶室连接起来后），确认电池连接好并且电量充足的情况下，即可按此按钮打开机器开关。
机器提示Chamber（叶室）和IRGA（红外线气体分析仪）是否连接好？确认连接好后，按主机键盘上的字母“Y”确认即可进入系统主菜单(如图12．2)。从显示上可以看到，第一行是LI-6400光合仪的名称，第二行是系统版本，第三行是用户存储空间已经使用的百分
比，如果超过60％，则在测定
前将数据转入计算机，删除文
件，清空回收站，以确保有足
够的内存空间。第四行显示的
是当前时间和电池电压，如果
时间设置不准确，可能影响对
数据测量时间的确定。具体设
置方法是在应用菜单中选择“Set time and data ”，按提示即可设定。充足电时，电池电压为12．4V ，电压在10．8V 以下时，仪器会报警，应及时更换电池。第五行显示的是操作系统主菜单。包括欢迎菜单Welcome Menu 、配置菜单Config Menu 、校准菜单Calib Menu 、测量菜单New Msmnts 和应用菜单Utility Menu 五个主菜单。进入配置菜单Configuration Menu ，可选择光源，叶室等。
(5)校正
由于周围环境条件的变化，仪器的零点会发生变化。测定前必须完成流量调零和IRGA(CO 2，H 2O)调零。首先进行流量调零。在校准菜单Calib Menu(F3)下，首先选择”Flow meter zero ”后，流量计将关闭，约10秒后，流量信号在1mv 以内时（如果流量信号过大或过小，可通过“Adjust ↑”与“Adjust ↓”键上调或下调），选择f5(OK)，按esc 键返回校正菜单。再进行IRGA(CO 2，H 2O)调零。按“IRGA Zero ”，开始IRGA(CO 2，H 2O)调零，之前应关闭叶室并保持叶室内不夹叶片，而且让气流从碱石灰和干燥剂中通过（将soda lime ，desiccant 逆时针拧到scrub 侧），选择“Y ”，等待CO2R ，CO2S ，H2OR ，H2OS 稳定调零（至少要等15分钟，一般等20-30分钟，如果难以调零，则要更换碱石灰和干燥剂），选择”AutoAll ”键，CO2R ，CO2S ，H2OR ，H2OS 全部稳定调零，按Quit 返回校正菜单。校正完成后，关闭碱石灰和干燥剂开关（将soda lime ，desiccant 顺时针拧到by pass 侧）。
（6）环境控制
进入测量菜单New Msmnts ，可对流量（Flow ），CO 2浓度（Mixer ），温度（Temp ），光照强度进行控制。
流量控制：一般情况下，流量控制意义不大，原则是在光合比较弱的情况下，可以把流量设得小一点以降低波动造成的误差，而在光合比较强的情况下，可以把流量调得大一些。默认条件下，流量为500μmol ·s -1
。按功能键F2进入流量控制。选择“Flow rate
”菜单图12.2 LI-6400光合作用测定仪显示屏
行并继续输入流量数值（LI-6400的流量控制范围是0-700μmol·s-1）。
CO2浓度控制：CO2浓度的控制对于光合作用方面的研究非常重要。例如，我们可以通过A-Ci曲线来研究植物一些重要的生理指标，如CO2补偿点、CO2饱和点、羧化效率等，也可以通过控制CO2浓度来提高测量准确性，降低误差。具体的方法如下：首先在校准菜单下进行CO2 mixer calibration。在测量菜单下，按F3（Mixer off）功能键进入CO2浓度控制菜单。选择其中REF CO2 400μmol·mol-1一行后回车。并在弹出窗口中输入需要控制的CO2浓度。回车后在该控制菜单的左面出现一个*号，直到控制的浓度完全达到后*号就会消失。这时叶室内CO2浓度就与输入的浓度值相同了。
温度控制：温度的控制对于光合研究也至关重要。具体的控制方法是在测量菜单下，按功能键F4（Temp off）进入温度控制，选择Block Temp 20．0℃菜单行后回车。输入需要控制的温度后回车就可以了。
光强控制：光强对于光合速率影响非常大，按功能键F5(Lamp off)进入光强控制。选择Quantum Flux一行后回车，继续输入需要设置的光强即可把光强控制到相应的光合有效辐射强度了。
湿度的控制：通过调节干燥剂开关可控制叶室内的湿度。
以上环境条件可以根据实际工作的需要来进行控制。在设定好环境条件后，夹上植物叶片等待稳定后即可测定记录数据了。
（7）测定
1）常规测定
进入测量菜单New Msmnts，按“Open Log File”下边的功能键F1来建立新的文件。之后回车，这时机器界面显示中“Open Log File”改为“Log”。需要注意的是，在夹入叶片之前，应该首先闭合叶室后查看仪器显示屏的参数中△CO2是否为零，如果不为零，说明此时分析仪的参比室和样品室的测量数值不相同（因为两个分析室毕竟是分开的，有可能随着时间的推移而形成测量的漂移），这时需要按“Match”下边的F5功能键来匹配两个分析室。继续按MATCH IRGA下边的F5功能键，等待匹配后，按EXIT下边的F1功能键来退出匹配程序。
测量时，选取好叶片后夹入叶室，并顺时针旋转手柄和叶室中间的固定螺丝直到叶室紧密闭合。等待参数中△CO2 和PHOTO（净光合速率）值保持不变的情况下，即可按“LOG”下的F1功能键来记录数据，也可以按手柄左边的黑色按钮来记录数据（需要按住两秒种）。按（Close file）保存数据。测量后打开叶室，换上其他叶片继续测量即可。
用以上方法，通过手工设定环境条件，也可以测定光响应曲线（Light-Curve）和CO2响应曲线(ACi-Curve)。
2）自动测定
①光响应曲线：光响应曲线是研究植物叶片在其他环境条件保持不变的情况下，光合速率随光合有效辐射强度的改变而发生变化的情况。通过测量得到的光响应曲线，可以进一步计算得到光补偿点、光饱和点、最大光合速率、表观量子效率等重要参数。测定方法是：按F1功能键，进入自动测量程序子菜单（Auto Program）。选择其中”Light curve”来进入光响应曲线自动程序。接下来系统会要求首先输入光强变化梯度，以空格相连。一般情况下，我们应该从高到低来输入这个梯度。接下来系统会要求输入最小等待时间和最大等待时间以及匹配差值。可以按照默认输入直接回车就可以了。如果有足够的经验来确定这些配置，也可以自行进行时间上的调节。这时菜单最左边会出现一个*，说明目前自动测量程序状态正在运行。直到*号消失，说明程序结束。按（Close file）保存数据。
在测定中可以看已测定的数据，按F2功能键进入View File菜单，继续按F1功能键进入“Quick Config”菜单，选择其中“Light curve”进入查看测量得到的光响应曲线的图形。
②CO2响应曲线：CO2响应曲线是研究植物叶片在不同CO2浓度下光合速率的响应。可以在测量菜单下进入自动测量程序（Auto Program）。选择“ACi curve”。回车进入选择状态。继续输入CO2浓度变化梯度。输入最小等待时间和最大等待时间，如果没有足够的经验，按默认值直接回车确认。之后系统将自动进行ACi曲线测量。
需要注意的是，如果使用了光源叶室，注意在测量之前给定光强。由于不同光强下的ACi曲线是不一样的。一般情况下，常采用饱和光强测量。有的时候，也许会需要做不同光强下的ACi曲线实验来进行分析。
(8)休眠退出
LI-6400光合仪同时具有休眠功能。在应用菜单(f5)最后一行选择“Sleep mode”之后回车。在继续按字母“Y”确认后，这时机器处于休眠状态，可以在此时进行叶室的更换工作或在测量结束休眠一会儿，然后继续做实验。重新激活只需要按任意键即可。
测定全部结束后，关闭电源，将电池取出充电。
(9)数据传输
首先在LI-6400开机以前，利用随机带的数据线把计算机与LI-6400连接起来再开机。开机后，按F5功能键进入应用菜单，选择“File Exchange Mode”。这时在计算机一端启动
LI-6400File程序，点击“Connect”连接。我们可以看到左边是计算机中的文件系统，右边是LI-6400内的文件系统，利用鼠标左键选择需要复制的文件，拖到左边计算机中准备放置这个文件的文件夹中。如果需要从LI-6400中删除这个文件，只需要选中文件后按右侧下边的回收站的图形，就可以删除这个文件了。
LI-6400数据文件格式是．dat格式。如果需要打开进行编辑，可以首先打开Excel程序，并把打开文件格式的扩展名选择为“所有文件”。然后选择利用分隔符—逗号分隔就可以了。这样就可以进一步处理数据了。
(10)文件删除
在主菜单下，按F5功能键进入Utility Menu。选择其中Access the FILER进入文件管理器。移动光标选择需要删除的文件，按F4功能键对准备删除的文件进行标记。接下来选择Tag All或Tag One来选择标记当前选择的文件还是标记所有的文件。选择后，继续按F5功能键Purge来删除文件。这时该文件被删除到回收站Trash中。可以按左侧的“Label”键来翻动菜单。直到翻到“Trash”出现为止。按F2功能键清空回收站中的文件。注意：使用这个功能之前请确认已经把这个文件保存在计算中或者不需要这个文件了，否则一删除就无法恢复了。
12．2．2 植物叶绿素荧光的测定
12．2．2．1叶绿素荧光的测定原理及主要参数的意义
植物组织内的叶绿素吸收光能并用来驱动光合作用，超出植物所利用部分的能量以叶绿素荧光或热量的形式释放出去。叶绿素分子在接收到一定波长的光照辐射后处于激发态，激发态的叶绿素分子能发出短时间内以能量形式存在的波长较长的荧光，这种效应称为荧光效应，波长较长的光称为叶绿素荧光。植物光合作用速率的改变会大大影响叶绿素荧光的释放。在一定的外界环境温度下，绝大多数叶绿素荧光是在光系统Ⅱ的转动过程中释放的，健康的叶子经过一段时间的黑暗处理后突然照光，可观察到随时间变化的叶绿素荧光的产生，这一现象称为Kautsky效应（荧光感应），这时荧光强度与光照强度成正比。通常情况下，健康植物约需10-30 min 来适应黑暗处理。叶绿素荧光信号包含了十分丰富的光合作用过程变化的信息，因而它被视为植物光合作用与环境关系的内在探针，许多学者已将这项技术应用于农业、林业、园艺作物研究中。
叶绿素荧光测定的原理如下图12．3所示，在暗适应条件下，测定的Fo表示 PSⅡ反应中心处于完全开放时的荧光产量，称为最小荧光产量，也叫固定荧光、初始荧光、基础荧光、0水平荧光，Fo的大小主要取决于PSⅡ天线色素内的最初激子密度、天线色素之间以及天
线色素到PS Ⅱ反应中心的激发能传递机率的结构状态，它与叶片叶绿素浓度有关；最初的荧光Fo 照光开始后即可达到，这是植物完全适应黑暗环境后的基础荧光水平。在这种状态下，大多数光系统Ⅱ反应中心是开放的，且原初电子受体Q A 库被大量消耗，光合作用强度降低所致（叶绿素捕获的未被利用的能量以荧光形式释放。光照越强，Q A 库减少越快，直到可变荧光Fv 达到最大值，植物处于光饱和状态，此时的荧光峰值定义为Fm 。Fm 表示PS Ⅱ反应中心处于完全关闭时的荧光产量，称为最大荧光产量；Fv （Fv=Fm-Fo ）称为可变荧光；Fv/Fo 常用于表示植物叶片PS Ⅱ潜在活性；Fv/Fm 是PS Ⅱ最大光化学量子产量，反映PS Ⅱ反应中心内禀光能转换效率，也叫最大PS Ⅱ的光能转换效率，在非胁迫条件下，该参数的变化极小，不受物种和生长条件的影响；胁迫条件下该参数明显下降。在光照条件下，测定实际荧光产量（Ft ）和最大荧光产量（F m’）。ΔF /Fm’表示PS Ⅱ实际光化学量子产量，它反映开放的PS Ⅱ反应中心在有部分关闭情况下的实际原初光能捕获效率，其中ΔF=F m’-Ft ，叶片不经过暗适应在光照下直接测得。ETR 是表观光合电子传递速率，即ETR ＝ΔF /Fm’× PAR ×0．5×0．84，其中PAR 为光合有效辐射（μmol ．m -2．s -1
），系数0．5表示传递1个电子需要吸收2个光量子，系数0．84表示在入射的光量子中被吸收的占84%。荧光猝灭分两种：光化学猝灭和非光化学猝灭。光化学猝灭以光化学系数表示，即qP=（F m’- Ft ）/（F m’-Fo ）。非光化学猝灭反映PS Ⅱ天线色素吸收的光能不能用于光合电子传递而以 Ｆ
Ｆv Ｆo 图 1 饱和脉冲光照射下荧光量的变化
Fig.1 Changes of fluorescence by the saturation pulse method Fm'Ft
图12.3 饱和脉冲光照射下叶绿素荧光的变化
热的形式耗散掉的光能部分，有两种表示方法，即NPQ=Fm/Fm’-1；qN=1-（F m’- Fo）/（Fm-Fo）。
确切测定Fo及Fm需要一种快速转变的测定装置及强光刺激。这样，可变荧光Fv就计算出来（Fv＝Fm-Fo），比值Fv/Fm也因此得出，其代表光系统Ⅱ量子产量或量子效率。
Fv/Fm与光化学作用的产量成正比，并且与净光合的产量也密切相关，而净光合速率是验证光能有效性的最好方法。相反，在黑暗条件下，Fv/Fm下降程度的差异，能够指示逆境条件（如干旱、盐分胁迫及环境污染植物等）对植物光合作用系统抑制的程度。测定叶绿素Fo荧光与Fm曲线之间的面积，还可提供光系统Ⅱ中电子受体库信息。当反应中心到质休醌库之间的电子传递被堵塞时，该面积将大大减少，这种情况可见于环境污染及施用除草剂后植物的荧光反应。因此测定叶绿素荧光，实际上是对植物生理生态性能的综合诊断。
12．2．2．2测定的意义
1）植物生理生态学研究通过测定植物随光照强度、黑暗处理、除草剂等环境因子的影响而发生的叶绿素荧光的变化，获取植物光合作用强度、光合有效辐射、电子受体库大小等生理参数，从而深入研究植物光合作用及其相关的光化学反应等生理过程。在盐渍环境下，可测定不同盐分浓度下的叶绿素荧光量，以揭示与之相应的光合作用变化；在其他逆境条件（如干旱、低温、高温、风暴等）下，也可以利用该技术进行相应的生理生态学研究。
2）农业科学研究通过植物叶绿素荧光测定，选择植物适宜的生长环境（尤其是光环境），排除可能对植物光合作用产生抑制的环境条件，从而达到提高产量的目的。在农业化学方面，运用该技术筛选对植物光合作用系统破坏最有效的除草剂；在遗传育种方面，筛选对某些除草剂具抗性的作物品种；在农学方面，早期预报环境压力及养分的缺乏状况。所有这一切，植物叶绿素荧光技术均可能提供一种理想的研究手段。
3）森林生态研究用叶绿素荧光研究森林生态系统中优势树种光合作用的变化，从而预报虫害，干旱气候及火灾等引起森林衰退，便于及早采取措施。在正常的森林生态系统中，研究不同树种的叶绿素荧光特征值，也是一项十分重要的基础生理生态学和背景值研究。
4）大气污染及全球变化研究环境中的大气污染如SO2、NO x、O3、HF、Cl2等对植物叶绿素成分产生破坏，使光系统Ⅱ中电子受体受损，电子传递因此受阻，光合作用下降，从而使植物释放荧光强度发生变化；另外，叶绿素的破坏可造成植物释放荧光的实际面积减少，测定该面积的叶绿素荧光变化可以用来有效地指示大气污染对植物的危害程度。在全球变化生态研究方面，测定高CO2浓度及温度上升植物叶绿素荧光的变化，还可以探讨植物对全球变化光能利用方面的特点。
12．2．2．3叶绿素荧光仪
用于测量植物释放的叶绿素荧光的
仪器称为叶绿素荧光仪(chlorophyll
fluorescence meter)。植物在光合作用过
程中释放的叶绿素荧光一系列荧光值Fo ，
Fm ，以及由这些值而计算的光系统Ⅱ量子
产量（Fv/Fm ），光化学猝灭（qP ），非光化
学猝灭（qN ）等可由仪器给出。英国
Hanstaeck 公司生产的叶绿素荧光仪又称
植物效能计，可对植物的生长状态进行综
合的分析，可测得Fo ，Fm ，量子产量（Fv/Fm ）等指标。该公司的新一代产品PMFS2/2以及德国Walz 公司生产的PAM-2000及PAM-2100(图12．4)则可以测定除这些指标外的光化学猝灭和非光化学猝灭等参数。
12．2．2．4主要操作过程及注意事项（以PAM-2100为例）
(1)充电
测定前要充足电。连接电源，通过充电器2120-N 对内置电池进行充电时，红灯亮。当电池充满后，绿灯亮，即可停止充电，切断电源。
（2）连接
包括光纤连接和叶夹连接。特制光纤2010-F 在一个特制插头的帮助下可以连接到PAM-2100的前部（仪器右侧）。光纤有三个光学直径不同的末端，在插头的帮助下分别接入对应的插孔中与相应的光学装置相连。光纤的另一端连接到叶夹上。当测量光照下叶片的叶绿素荧光时，仪器提供一个“距离叶夹”（Distance Clip ），通过该叶夹可调节光纤末端与叶片之间的相对距离。光纤应轻拿轻放。光纤（特别是与主控单元相连的末端部位）不能被过度弯曲，否则可能会导致光纤破损从而影响信号精度。光纤被钢制螺旋和塑料覆盖，在一定程度上避免了过度的弯曲。光纤不用时，应及时盖上光纤两端的橡胶帽，以防弄脏接头，影响测定精度。
叶夹连接是将叶夹上的插头连接到仪器上。仪器上有四个连接插孔（LEAF CLIP 、RS 232、EXT ．DC 和EXT ．HALOGEN ）不能连错。不能将插头接到错误的插孔里。插头和插孔上的红点指示了连接方向。不要通过拽电缆来拔出插头，应当通过捏住带波纹的金属部位来拔出插头。
（3）暗适应
图12.4 PAM2100叶绿素荧光测定仪
暗适应叶夹DLC-8重4g，因此可以直接夹到多数叶子上，而不会伤害到叶片。在叶夹上装有一个滑片，可以在暗适应时阻止光线照射。实际测量时，打开滑片，使叶片只受到来自光纤的光，而不受环境光干扰。只有经过合理的暗适应，才能得到较好的最大量子产量Fv/Fm和暗-光诱导动力学曲线。在使用暗适应叶夹DLC-8时，光纤与叶片间呈直角，叶片与光纤末端间的距离约为7 mm。这样就导致荧光信号比使用叶夹2030-B时（光线入射角60o）高的多。为了避免检测器饱和，需降低测量光强度或Gain（增益）。测定时如出现over load 警告时，可将Gain减小。当滑片仍关闭时打开测量光，也会有部分Ft信号。这些信号是由于部分测量光被滑片反射而干扰检测器的结果。当打开滑片时这种干扰就几乎没有了，所以不影响正常测量。
（4）电源开关
按“POWER ON”后，绿色的状态指示灯（LED）开始闪烁，内置显示器中出现PAM-2100的标识。请注意内置电脑的启动约需要40 s，此前DA-2100的界面不会出现。按住“POWER ON”约2 s可以在不退出DA-2100程序的情况下关闭仪器。此时仪器的设置不会存储在文件中，因此重新打开仪器后仪器设置可能会发生改变。当由于某种原因“软关机”（“software way”，通过DA-2100程序的关机）不能执行时，可以通过“硬关机”（“hardware way”）来关闭仪器。
绿色状态指示灯（LED）的闪烁说明微型控制器运转正常。当指示灯熄灭或一直亮着不再闪烁时，说明微型控制器的功能受到干扰。此时重新按“POWER ON”开关可以使仪器恢复正常。当仪器通过RS 232数据线连接外部电脑后，绿色指示灯也会闪烁。此时按“POWER ON”只开启PAM荧光仪，而不开启内置电脑。当连接RS 232数据线5 min后仍没有数据传输，则仪器自动关闭。也可以通过按住“POWER ON”约2 s来关闭仪器。
（5）初始设定与测定
在开始第一次测量前，需要了解仪器的设置是否适合标准测量。为此，可以先按“Com”键调出命令选择菜单，选中“Standard Settings”并按回车键。执行“Standard Settings”功能后，所有仪器光源都被关闭，指针自动位于“Light Meas”参数区，此时按回车键可以打开/关闭测量光。需要指出的是当开始任意一个测量时，测量光都会自动打开，因为所有测量都需要测量光的存在。
暗适应条件下，按shift+Fm，打开远红光Far*，按Fm键可测得Fo，Fm；按Yield键，可测得Foˊ，Fmˊ，Yield，qN，qP，ETR；在光照条件下，直接按Yield键可测得Foˊ，Fm； Yield，ETR。
每测定完一次后，可用Edit键打开报告文件，看到测定的数据。按ESC可退出菜单或报告文件，返回到测定状态。测定结束后，可用按“Com”键后，会出现一个命令（Command）选择菜单。按“∧”和“∨”键可以选定上述选择菜单中的某项功能。要退出系统，需选定“Quit program”，关机。注意正常情况下上下箭头键和左右箭头键都是用于移动指针。回车（“Enter”或“Return”）键，用于执行某个命令。
（6）数据传输
通过RS 232数据线将PAM-2100与外部电脑连接起来，进行数据传输（利用Trans2100程序）或通过PamWin程序控制仪器运行。在启动PamWin前必须关闭PAM-2100的内置电脑，即PAM-2100必须关机。当PamWin．exe启动后，PAM-2100自动开机（绿色指示灯开始闪烁）。
安装完PamWin软件后，Trans2100．exe文件自动复制到PamWin文件夹中。在利用Trans2100传输数据前，必须先激活PAM-2100中的Fileserver（文件服务器）。为此，需先进入动力学窗口，激活Main Menu（按“Menu”键或外接键盘的“F10”键），进入Data子菜单，选择Transfer Files并按回车键。当PAM-2100的显示屏上出现“Fileserver active”时，才可以启动PamWin文件夹中的Trans2100．exe程序。首先打开一个窗口选择RS 232数据线连接的Com-port（Com）。选择并激活Com-port后，出现另一个窗口，其中显示出了PAM-2100中存储的数据文件。双击该文件就可进行传输。
请注意当一个文件传输到电脑中后，PAM-2100中就没有该文件了。关闭Trans2100程序后，PAM-2100与外接电脑的通讯被打断，PAM-2100自动进入模式选择菜单。
（7）注意事项
尽管PAM-2100荧光仪对工作环境的要求不高，为了防止出现故障和延长仪器寿命，需要注意下列事项：1．保持仪器清洁，注意防尘，远离水和潮湿的地方。特别是主控单元PAM-2100和叶夹2030-B更应防潮和防尘。只要把敏感部位（如微型光量子探头）用塑料袋包住，即使在极端环境中（如潮湿或有风沙的地方）仪器也可正常操作运行。2．禁止过度弯曲光导纤维，特别是靠近连接头的地方。3．养成光源不用时关闭光源的良好习惯，这样可以延长光源的寿命。4．测量间隙较长时应关闭PAM-2100，这样可以省电。5．禁止在PAM-2100开机的情况下连接外接电源。
12．2．3 植物水势的测定
12．2．3．1 测定意义
植物一生中不断地与环境进行水分交换。植物从土壤中吸收水分，水分通过植物体最后散发进入大气，所以土壤—植物—大气为一连续系统，在此系统中水分的流动，取决于本身
的自由能，水分沿着自由能减少的方向发生流动，即从自由能高的一方朝着自由能低的一方移动。对土壤、植物体和大气而言，在没有任何水分胁迫的情况下，水势大小应该为土壤＞植物体＞大气。但如果遇到干旱或盐胁迫的情况下，土壤中的水势会变得非常低，低于植物体能吸收的最低限。这时我们称植物处于水分胁迫。对水分胁迫的忍耐力越强的植物，植物体组织的持水力越强，其抵抗干旱的能力也越强，反应在植物组织的水势上，则水势越低。植物的水势因植物类型、植物种、植物的组织和器官的不同而变化很大，也与植物的发育状况以及环境条件的影响有关，因此水势是植物水分状况以及水分胁迫程度的基本度量。
水势是植物水分状况的重要标志之一，它不仅反映植物组织水分的能量大小，而且可以作为一个统一的物理量确定植物---环境体系中水分的能量分布状况。水势的测定单位是兆帕（MPa ）。测定植物水势通常用的仪器有压力室（英、美多种型号或国产2S —1型）和露点仪（型号为WP4）。
12．2．3．2露点水势仪（型号为WP4）及其原理
MP4（Dewpoint Potentia Meter ，Washington ，USA ）是目前测定水势最快的仪器(图12．5)。以前测定水势的仪器，如压力室只能测定植物枝条的水势，对于了解土壤—植物—大气系统的水势来说，有很大的局限性。
而WP4测定水势范围从0～-40MPa ，准确
率高达±0．1 MPa ，它不仅可以测定植物
叶片水势、枝条水势、根系水势，还可以
测定土壤水势。WP4是用一个冷却镜面的
装置冷却空气中水汽来测定样品的水势。
样品的水势与密封盒内上方空气的水汽压
保持平衡，而且密封盒内上方有一个金属
监测器来监测镜面上水汽的浓度。当达到
平衡时，密封盒内空气的水势与样品的水
势相等。
12．2．3．3露点水势仪（型号为WP4）的操作步骤
(1)仪器校对
由于WP4用镜面冷却技术来测定水势，而基于这一技术的镜面材料本身的特殊性，如镜面易被污染等，易造成读数不准确等现象发生，因此需要对仪器进行定期的校对。而且在第一次使用之前，也要进行校对。校对仪器用标准的KCl 溶液，溶液浓度为0．5mol ·L －1
，水图12.5 WP4 水势仪
势为-2．19MPa。KCl标准液可以从仪器公司购买，也可以自己配制0．5mol·L－1的KCl溶液。校对时，把KCl标准液倒入样品盒，量以占到盒常量一半为宜。放入样品槽中，推上抽屉，把旋扭转到读数档，开始读数。如果所读数值不在-2．19±0．1MPa的范围内，则说明仪器需要校对，或者镜面感应器被污染。先要清理仪器，拆下仪器的顶盖，露出镜面，用仪器专用的清洁纸和清洁液清洁镜面及样品槽。清理完毕之后，进行重新读数。如果此时读数仍不在-2．19±0．1MPa的范围内，再进行校对。校对前，首先按左的键进入系统菜单，然后按右的键，进入校对菜单，按YES，则提示装入标准液，并进行读数。当溶液达到平衡以后，屏幕上显示出标准溶液的水势值，如果所读数值仍不在-2．19±0．1MPa的范围内，则按“+”或“-”可以调整数值到这一范围内。为了检查仪器的读数是否确准确，校对完毕后，装入新的标准液进行重新读数，此次的读数就为-2．19±0．1MPa。
(2)取样
植物体水势沿根系到枝顶呈逐渐下降的趋势，因此在选取供试植物材料时，尤其是对多种植物进行比较研究时，一定注意选取样品的位置。对于乔木，可按照高度，通常选取树冠底层的叶片就可以代表植株地上部分的水势；灌木植物测定水势的样品最好选取在地面以上100cm处的叶片为宜；草本植物只取地上叶子即可。
(3)保存
野外采集的样品通常需要装入WP4配带的样品盒中，放入冰壶，带回室内进行测定。如果样品量大，不能在短时间（3 h）内测定完毕，为了防止水分散失，需要将样品盒的盖用胶带密封，保存在冰箱内，温度在1-5℃。在这个温度内，通常能保证植物材料不损失水分，保存时间最好不超过3 h。
(4)读数
测定前20 min，需将样品从冰箱中取出，放在仪器盖上，以减少样品盒和抽屉内的温度差。测定时，如果叶片太大，可以用剪刀剪成小碎片，然后再放入测定容器中。通常情况下，样品量要少于样品盒容量的1／2。装好样品后，推进容器盒，把旋扭旋转到读数档，仪器开始读数。当达到平衡后，仪器会发出提示铃声，并且指示灯闪烁。此时，屏幕上所显示的读数为材料的渗透势或衬质势或二者之和，这要以不同的材料来定。对于植物材料，通常测得的水势为渗透势，而土壤水势为衬质势，但对盐分较高的土壤所测得的水势也是渗透势。
(5)注意事项
1)开机后，使仪器预热30 min之后，再测定样品。2)每次测定样品以前，要对仪器进
行校对。3)测定完毕，要及时清理样品盒，不要使样品仍保留在样品盒内，以免造成镜面污染。4)测定样品由一种材料换成另一种材料时，如测定完植物样品之后，要测定土壤的水势，则一定要用标准液对仪器进行校对。
12．2．3．4植物水势压力室与PV 技术
木质部负压可用压力室测定(图12．6)。方法是
切取一段小枝置于压力室中，密封，与大气隔开，把
茎的切口伸出室外，当向压力室内施加足够大的压力
时，使木质部液刚好溢出茎切口表面。此时施加的正
压（平衡压）等于植株完整时的木质部负压，即水势。
用逐渐升压法，可以测定出供试样品压力和相对
含水量的关系（PV 曲线）。测定步骤是，在水中截取
约10～12cm 的小枝，截后放入盛清水的杯中置于阴暗
室温条件下进行饱和吸水处理。当小枝吸水达到饱和
后（约12～15 h ），将小枝表面水分擦干，称重（饱
和鲜重）后，立即装入压力室，在室温（20～25℃）
下，用逐渐升压法测定并绘制PV 曲线，根据PV 曲线，
求出水分特征参数。 12．2．4可见光环境的测定
12．2．4．1测定意义
对于植物生理生态学家来说，光环境是所有环境因子中最为重要的影响植物生长的因子。因此，调查和研究植物光环境状况（光量状况、光质状况、光的动态变化规律等）无疑是十分重要的基础性工作，在此基础上都能更为深刻地研究许多生理生态的问题。如：植物的耐阴性的生理机制；暗适应叶片对光斑（阳斑）的光合响应；林隙的光环境对林隙植物生长的影响；精确的光合作用模型等。
12．2．4．2测定方法
一般用光量子计直接测定。测定时要注意感应点的角度，感应面应水平放置。
12．2．5植物温度的测定
12．2．5．1测定意义
植物是变温的有机体，即其自身的温度趋向于他们所处的环境温度。但是，这并不意味着植物温度就一定等于环境温度。如植物地上部的温度就明显低于环境温度，
这是由于呼吸图12.6 PMS压力室
作用释放热量及蒸腾作用吸收热量，从而使他们的温度偏离环境温度。光辐射是植物热能的来源，但是植物本身的生理生态作用对其温度能够进行一定程度的调节。因此，测定植物的温度有助于人们了解植物的生理生态规律。具体地，植物温度的测定有以下几方面的作用。1）研究植物与环境之间的能量交换。植物的温度是植物能量的标志，植物与大气、土壤之间存在着热量的传导、对流和蒸腾作用，从而引起能量在植物体内的再分配。测定植物温度的变化，可以深入探讨能量在植物与环境之间的交换。如结合植物热值测定及微气候学研究，可开辟能量生态学领域。2）研究蒸腾作用。在外界环境条件基本一致的前提下，植物的蒸腾作用对叶面温度的影响最大。因而，测定植物的表面（尤其是叶面）温度的变化，可以建立植物温度与环境温度之间的相互关系，并据此指示植物蒸腾作用强度。在缺乏植物蒸腾作用仪器的情况下，通过对叶温测定可以预测蒸腾作用。3）研究植物的水分关系。当水分供应充足时，植物的蒸腾作用旺盛，叶面温度（T leaf ）与大气温度（T air ）之差（T leaf－T air）与空气蒸气压亏（vapour pressure deficit ，VPD）之间在白天大多数情况下存在稳定的直线关系，这条线被称为植物水分胁迫指数基线（non-water stress baseline ）。应用在作物栽培上，可以据此计算作物水分胁迫指数（crop water stress index ，CWSL）。CWSL 变化于0-1之间，该值越大，说明作物水分供应越紧张，此时应加强灌溉。4）研究全球变化对植物影响。全球CO2浓度升高引起全球性温度增加，在植物对全球变化响应的基础科学研究方面，植物温度的测定是一个非常重要的基础工作。它可以使人们全面了解CO2增加后引起的叶温、水分利用效率、蒸腾强度、光合作用、矿质养分利用方面的变化。
12．2．5．2测定方法
对于植物温度的测定，过去用传统的温度计接触测量。但这种方法因为直接接触被测植物，容易发生热量传导，易受外界环境因素的影响，误差较大，且费时费力，测定的范围有限。近年来，国外发明了非接触测量法，即红外温度测定法，使温度测定技术大大提高。无论在精度还是使用灵活性方面，这种方法均比接触法优越得多。测定的范围也大大扩大了，如低温可以测定遥远天空的大气温度，高温可以用来测定炼钢炉内钢水的温度。
12．2．5．3测定原理
红外辐射（infrared radiation，IR）是物体发射的超出人的视力范围的电磁波辐射，其波长处于750-1000 nm 之间。所有的物体都能发射红外辐射，只是人的眼睛不能看见而已。当物体很热，如达到红及炽热（白热）状态时，肉眼就能看到。物体发射的红外辐射，通过一种特制的红外温度计就可感觉到。温度计将热信号转变成电信号，在红外温度计上温度值。
12．2．5．4红外温度计
目前在农学及植物生理生态学领域应用最多的红外温度计中，以美国EVEREST公司推出的510BAG型多用温度探测仪（Model 510 BAG Multimeter ）市场覆盖较广。它不仅能够非接触测量植物的温度，包括干球温度、湿球温度、植物与大气温度之差，还可以测定相对湿度（RH）、蒸气压亏（VPD）、作物水分胁迫指数（CWSI）、太阳辐射（SR）等。该设备便携轻便（＜1．5kg＝，数字显示，集红外温度计、便携式气象站于一体。小型的温湿度计还有美国产HOBO Pro系列室外温湿度计，日本产TR-11温湿度计，都可以设定记录时间间隔，长时间自动记录。
主要参考文献：
[1]蒋高明主编．植物生理生态学．北京：高等教育出版社．2004
[2]张国平，周伟平译．Hans Lambers et al．著．植物生理生态学．杭州：浙江大学
出版社．2005
[3]薛建辉主编．森林生态学．北京：中国林业出版社．2006
[4]李博等译．Larcher W．著．植物生理生态学．北京：科学出版社，1980
[5]杨持主编．生态学实验与实习．北京:高等教育出版社，2003
作者简介：
温国胜：博士，教授，1959年10月26日生。1982年大学毕业后，留校任教；1989年水土保持专业研究生毕业，获农学硕士学位；1995年赴日本冈山大学留学，1998年获日本冈山大学地域环境农学专业修士（硕士）学位；2002年3月于日本冈山大学大学院国际农林生态学讲座生产开发科学专业博士课程毕业，获学术博士学位。2002年4月回国，人才引进加盟浙江林学院生命科学学院生态学科，从事生态学方面的教学和科学研究。主持及参加国家自然科学基金、国家环境保护局、国家林业局、日本政府及财团等资助的科研课题15项，承担3本专著和教材的编写，在《日本緑化工学会誌》、《生态学报》、《林业科学》、《自然资源学报》等国内外十几种刊物上发表论文50多篇（其中国外13篇），获奖3次。承担研究生及本科生的现代生理生态分析技术、森林生态学、景观生态学、生态学、环境科学概论等课程的教学工作。现任中国林学会、日本緑化工学会、日本林学会、浙江省生态学会会员。
理解： 1、双种群的竞争。 2、生态学实验的特点。 1）生态学是一门与空间、时间相关的科学，因此，其实验必然涉及空间位置与时间的测定，与地理学密切相关； 2）生态学是研究生物与环境相互关系的科学，那么，其实验必然涉及生物学与环境学； 3）生态学的综合性与系统性，决定了解到其实验必然是多元化的，并与其他学科具有交叉渗透性； 4）生态学的不同尺度，决定了其不同实验方法的巨大差异性，如宏观生态学的研究方法与微观生态学研究方法。 3、Logistic模型的意义。？ 逻辑斯谛模型的两个参数r和K，均具有重要的生物学意义。r表示物种的潜在增殖能力，K是环境容纳量，即物种在特定环境中的平衡密度。但应注意K同其他生态学特征一样，也是随环境（资源量）的改变而改变的。 4、逻辑斯谛增长模型的重要意义。 1）它是许多两个相互作用种群增长模型的基础； 2）它也是渔业、林业、农业等实践领域中，确定最大持续产量（的主要模型； 3）模型中两个参数r、K，已成为生物进化对策理论中的重要概念。 5、某一具体群落中某一物种的生态位大小的取决因素。 1）物种对环境因子的生理学适应也就物种基础生态位的大小 2）与其它物种的相互作用，主要是指物种间的竞争状况 3）群落中环境因子（梯度）的分布状况 这三个因素的综合作用通过物种在群落中的分布及其与环境因子分布的吻合程度而得以反映。 6、绝对密度测定与相对密度测定。 （1）绝对密度测定 总数量调查方法：计数某地段中某种生物个体的全部存活者数量/总面积 取样调查法：计数种群的一部分，用以估计种群整体。抽样，取平均，推广。 （2）相对密度测定这类方法是很多的。可分两类，一是直接数量指标，如捕捉法；另一类是间接数量指标，如通过兽类的粪堆计数估计兽类的数量，以鸟类的鸣叫声估计鸟类数量的多少等。还有很多指标可以估计动物的相对数量。 7、生态位的测定类型。 1）未考虑资源利用率的测度 2）考虑资源利用率的测度 3）多维生态位宽度的测定 8、数据转换的目的 一是为了改变数据的结构，使其能更好地反映生态关系，或者更好地适合某些特殊分析方法。比如非线性关系的数据通过平方根转换可以变成线性结构，这样对线性方法比如PCA就更为合适 二是为了缩小属性间的差异性，由于属性的量纲不同，往往不同属性间的数据差异很大，比如不同的环境因子测量值，对数转换可使得数据值趋向一致。 三是从统计学上考虑。如果抽取的样品偏离正态分布太远，可以进行适当转换。 9、种群动态的基本研究方法。 10、种群离散增长模型的4个假定。 Nt+1=λNt或Nt=N0λt 1）环境条件允许种群有一个最大值K 2）种群增长率降低的影响是最简单的，即其影响随着密度上升而逐渐地、按比例地增加。 3) 种群中密度的增加对其增长率的降低作用是立即发生的，无时滞 4）种群无年龄结构及无迁出和迁入现象。
1.什么是环境、环境因子、包括哪些方面？ 答：环境既包括以空气、水、土地、植物、动物等为内容的物质因素，也包括以观念、制度、行为准则等为内容的非物质因素；既包括自然因素，也包括社会因素；既包括非生命体形式，也包括生命体形式。环境是相对于某个主体而言的，主体不同，环境的大小、内容等也就不同。 环境因子具有综合性和可调剂性,它包括生物有机体以外所有的环境要素。环境因子分为3大类:气候类、土壤类和生物类；7个并列的项目：土壤、水分、温度、光照、大气、火和生物因子。 2．什么是生态因子？ 答：对生物生长、发育、生殖、行为和分布等生命活动有直接或间接影响的环境因子。 3.生态因子的作用都有那些特点？ 答：①不可替代和互补性②非等价性③综合性 4.阴性植物与阳性植物有哪些区别？ 答：阴生植物也称“阴性植物”。是在较弱的光照条件下生长良好的植物。但并不是阴生植物对光照强度的要求越弱越好，而是必须达到阴生植物的补偿点，植物才能正常生长。阴生植物多生长在潮湿背阴的地方，或者生于密林内； 阳生植物也称“阳性植物”。光照强度对植物的生长发育及形态结构的形成有重要作用，在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物。这类植物要求全日照，并且在水分、温度等条件适合的情况下，不存在光照过强的问题。阳生植物多生长在旷野、路边。 45.在引种驯化时如何考虑药用植物对光周期的要求？ 答：光照是药用植物赖以生存的必需条件之一。根据药用植物对光照的反应可以分为阳生植物、阴生植物以及耐阴植物。 药用植物的生长受自然界昼夜长短规律性变化的影响，称为光周期现象。许多药用植物的休眠、落叶、地下器官的形成及种子萌发等分昼夜长短的变化有关。根据药用植物开花对日照长度的反应，又可分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间植物。短日照的南方植物在北方生长，营养期将增长，往往要到深秋短日照来临时才能开花，因而易受低温的危害。长日照的北方植物生长在南方的短日照条件下，常常会早熟或因温度不合适而不能开花。因此，药用植物栽培必须根据其光周期的特点制定相应的栽培措施。此外，药用植物在不同生长时期光照的要求也不一样，如黄连的“前期喜阴，后期喜光”，西洋参春季的透光度应比高温的夏季稍大为宜。 6..温度变化规律如何？ 答：（一）温度在空间上的变化 1.纬度一个地区太阳入射高度角的大小和昼夜长短由纬度决定。低纬度地区太阳高度角大，因此太阳辐射能也大，但由于昼夜长短的差异较小，太阳辐射量在季节分配上较均匀。随着纬度北移（指北半球），太阳辐射能量减少，温度逐渐降低。从北极到赤道可以划分为寒带、温带、亚热带、热带。南半球的各纬线的全年平均温度要低于北半球的相同纬线。我国地处北半球，南北横跨近50个纬度，直线距离约4000km，南北各地的太阳高度辐射量和热量差异很大，因此，分布于不同纬度的地区，温度的差异也很大。 2.海陆位置我国位于欧亚大陆东南部，东临太平洋，南近印度洋，西面和北面都是广阔的大陆。我国气候具有大陆性季节风气候显著和气候复杂多样两大特征。冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，四季分明，雨热同季。中国拥有多种多样的温度带和干湿地带，这是气候复杂多样性的标志。 3.地形特征与海拔高度中国地形西高东低呈阶梯状逐级下降。最高一级阶梯为青藏高原，平均海拔4000m以上，号称“世界屋脊”。第二阶梯由内蒙古高原、黄土高原、云贵高原和塔里木盆地、准格尔盆地、四川盆地构成，平均海拔1000m至2000m。从大兴安岭、太行山、巫山和雪峰山麓到海岸线，地势下降到海拔500m至1000m为第三阶梯。第四阶梯为中国大陆架浅海区，水深平均不到200，。在陆地上，海拔最高的是珠穆朗玛峰，为8848m，海拔最低的是吐鲁番盆地，为-154m。我国是一个多山的国家，阳坡受太阳辐射最大因此温度高，阴坡则相反。温度随海拔升高而降低。 （二）温度在时间上的变化 1.昼夜变化地球自转形成昼夜，温度在一天之内有一个最高值和最低值，最高值和最低值之差称为气温的日较差，温度的最低值发生在将近日出的时候，日出之后气温升高，在13-14时左右达到最高值。 2.季节变化地球公转形成四季，根据一年中气候冷暖、昼夜长短的有节律变化将一年分为春、夏、秋、冬四季。我国的大部分地区一般是春季温暖，昼夜长短相差不大，夏季炎热，昼长夜短，秋季与春季相似，冬季则寒冷，昼短夜长。 （三）植物体温度和群落温度 1.植物体温度植物体温度直接或间接来自太阳辐射，随环境温度的变化而变化。当体温低于环境温度时，植物体吸收大气中热量或太阳的辐射量使体温升高，当体温高于环境温度时，通过蒸腾作用，使呼吸作用等放出的少量热量。 2.植物群落温度森林群落在白天和夏季的温度要比空旷地地，但温度变幅小，昼夜及全年的温度变化不大。群落结构越复杂，森林内外温度差异就越显著。 7.低温对药用植物有哪些影响？ 答：在温度过低的环境中，植物的生理活动停止，甚至死亡。低温对药用植物的伤害主要是冷害和冻害。冷害是生长季节内０℃以上的低温对药用植物的伤害。低温使叶绿体超微结构受到损伤，或引起气孔关闭失调，或使酶钝化，最终破坏了光合能力。低温还影响根系对矿质养分的吸收，影响植物体内物质转运，影响授粉受精。冻害是指春秋季节里，由于气温急剧下降到０℃以下（或降至临界温度以下），使茎叶等器官受害。 8.高温对药用植物有那些伤害？ 答：高温障碍是与强烈的阳光和急剧的蒸腾作用相结合而引起的。高温使植物体非正常失水，进而产生原生质的脱水和原生质中蛋白质的凝固。高温不仅降低生长速度，妨碍花粉的正常发育，还会损伤茎叶功能，引起落花落果等。 9.高温对药用植物的适应方式？ １
实验一植物叶绿素含量的测定（分光光度法） (张宪政，1992) 一、原理 根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收，利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度，即可用公式计算出提取液中各色素的含量。根据朗伯—比尔定律，某有色溶液的吸光度A与其中溶质浓度C和液层厚度L成正比，即A＝αCL式中：α比例常数。当溶液浓度以百分浓度为单位，液层厚度为1cm时，α为该物质的吸光系数。各种有色物质溶液在不同波长下的吸光系数可通过测定已知浓度的纯物质在不同波长下的吸光度而求得。如果溶液中有数种吸光物质，则此混合液在某一波长下的总吸光度等于各组分在相应波长下吸光度的总和。这就是吸光度的加和性。今欲测定叶绿体色素混合提取液中叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量，只需测定该提取液在三个特定波长下的吸光度A，并根据叶绿素a、b及类胡萝卜素在该波长下的吸光系数即可求出其浓度。在测定叶绿素a、b时为了排除类胡萝卜素的干扰，所用单色光的波长选择叶绿素在红光区的最大吸收峰。高等植物中叶绿素有两种：叶绿素a 和b，两者均易溶于乙醇、乙醚、丙酮和氯仿。叶绿素a和叶绿素b的比值反映植物对光能利用效率的大小，比值高则大，则反之。 二、材料、仪器设备及试剂 试剂：1）95%乙醇（或80%丙酮） 三、实验步骤 称取剪碎的新鲜样品0.2～0.3g，加乙醇10ml，提取直至无绿色为止。把叶绿体色素提取液倒入光径1cm的比色杯内，以95%乙醇为空白，在波长663nm和645nm下测定吸光度。四、实验结果按计算 丙酮法（Arnon法）【可以用于丙酮乙醇混合法和80%丙酮提取法的计算】 叶绿素a的含量（mg/g）=（12.71?OD663 – 2.59?OD645）V/1000*W 叶绿素b的含量（mg/g）=(22.88OD645 – 4.67OD663) V/1000*W 叶绿素a、b的总含量（mg/g）=(8.04?OD663 +20.29?OD645) V/1000*W 按Inskeep公式 叶绿素a的含量（mg/g）=（12.63?OD663 – 2.52?OD645）V/1000*W 叶绿素b的含量（mg/g）=(20.47OD645 – 4.73OD663) V/1000*W 叶绿素a、b的总含量（mg/g）=(7.90?OD663 + 17.95?OD645) V/1000*W
生态学研究方法知识点概括 第一章绪论 1.生态学研究的基本方法： ①原地观测 ②受控实验 ③生态学研究方法分析 2.原地观测的容： ①野外考察 ②定位观测 ③原地实验 3.生态学综合研究的研究方法： ①资料的归纳和分析 ②生态学的数值和排序 ③生态学的数学模型和仿真 4.生态学研究的基本指导思想： ①层次观 ②整体论 ③系统学说 ④协同进化 5.生态学研究的组织层次 基因—细胞—器官—个体—种群—群落 6.名解： 受控实验：是在模拟自然生态系统的受控生态实验系统中，研究单项或多项因子与相互作用及其对种群或群落影响的方法技术 协同进化：两个或多个物种在种群动态上的相互影响彼此在进化过程和方向上的相互作用，包括生物与生物之间和生物与环境之间的协同进化 7.原地观测：指在实地对生物与环境关系的考察 第二章野外环境生态因子的观测 1.名解： 环境因子：组成环境的所有要素的总和 生态因子：指环境中对生物的生长，发育，生殖，行为和分布有着直接或间接影响的环境要素 地形因子： 气候因子： 溶解氧：在水中溶解分子态的氧 电导率：电导反应了水中含盐量的多少，水越纯净，含盐量越少电阻越大，电导越小。 色度：颜色，浊度，悬浮物等都是反应水体外观的指标 2.生态因子的分类 按生命特征：（1）生物因子（2）非生物因子 按性质分：（1）气候因子（2）土壤因子（3）生物因子（4）地形因子（5）人为因子 按种群数量变动的影响：（1）密度制约因子（2）非密度制约因子
按生态因子稳定性：（1）稳定因子（2）变动因子 3.地形因子包括哪些？ 地理位置海拔高度海陆位置经纬度坡度 4.气候因子包括那些数据？ 太阳辐射强度光照强度空气温度空气湿度土壤温度大气降水风速风向降水量 5.地温（土壤温度）用曲管地温表测量；大气降水用雨量器和雨量计测量；空气湿度用温度计或干湿球温度表测量。 6.水样的采集：现场测定的有PH值、电导率和溶解氧。 7.色度的测量方法： ①铂钴标准比色法 ②稀释倍数法 ③分光光度法 8.了解GPS 统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典，它极提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。 第三章生态学观测的取样设计 1.取样的定义与类型：抽取其中一部分作为样本来获取数据并进行分析，进而推断总体的特征，这个过程成为取样。 ①主观取样 ②客观取样（概率取样法） 2.客观取样包括哪些取样方法并了解各取样方法： ①随机取样：样方的设置是随机的，即每一样品单位被抽取的机会是相等的；一般随机取样的方法是将研究地区放入一个垂直坐标中用成对的随机数作为坐标值来确定样方的位置。（缺点：在实际研究中往往难以确切设置，尤其是地形复杂等地；优点：可用于统计分析）②系统取样：根据某一规则系统的设置样方，也叫规则取样；在大多数情况下，先用地形等因素确定第一个样方设置（优点：取样简单，样品分布普遍，代表性强，在植被变差较小的情况下效果好；缺点：好坏不能客观评价，数据也不能进行统计分析） ③限定随机取样（系统随机取样）：是系统取样和随机取样的结合，兼有二者的优点，先用系统法将研究地段分成大小相等的区组，然后在每一小区再随机地设置样方（优点：每个区组每个样品被抽取的机会更大，且数据可进行统计分析；缺点：在野外可能更费时间） ④分层取样：将研究地段按自然的界限或生态学标准分成一些小的地段，小地段的划分不是统计学方法，而是自然的界限或生态学的标准（优点：简便易做，也是应用最多的方法；缺点：小地段的大小一般是很难知道的，不等的所以难以进行统计分析） ⑤集群取样：是一种二维水平取样，即首先随机选取样点，在每一个样点取一些样方（而不是一个样方），在这特殊调查中更有效，可有多种设计方案，根据所研究的对象不同而有差异 ⑥环境因子取样：对环境因素，某些因子的值只与样方位置有关 3.群落的最小面积的定义及几种需要了解的群落最小面积
2.1.8转基因植株在盐胁迫下的超氧化物歧化酶(SOD)活性测定 将转基因植株与非转基因对照植株继代于含有0.5% NaCl的MS固体培养上进行胁迫培养，培养条件为27±1℃，每天13 h、3000 lux光照。胁迫培养4 w后，取其叶片测定其SOD 活性，每个样品设3次重复，求其平均数，并进行多重比较。 2.1.8.1主要试剂及配方 （1）0.1 mol/l pH 7.8磷酸钠（Na2HPO4-NaH2PO4）缓冲液 A液（0.1 mol/l Na2HPO4溶液）：称取Na2HPO4·12H2O 7.163 g，用少量蒸馏水溶解后定容至200 ml，4℃冰箱中保存备用； B液（0.1 mol/l NaH2PO4溶液）：称取NaH2PO4·2H2O 0.780 g，用少量蒸馏水溶解后定容至50 ml，4℃冰箱中保存备用； 取上述A液183 ml与B液17ml充分混匀后即为0.1 mol/l pH 7.8的磷酸钠缓冲液，4℃冰箱中保存备用。 （2）0.026 mol/l甲硫氨酸（Met）磷酸钠缓冲液 称取甲硫氨酸（C5H11NO2S）0.388 g，用少量0.1 mol/l pH 7.8的磷酸钠缓冲液溶解后，再用相同磷酸钠缓冲液定容至100 ml，现用现配，4℃冰箱中保存可用1～2 d。 （3）7.5 × 10-4 mol/l NBT溶液 称取NBT（C40H30Cl2N10O6）0.153 g，用少量蒸馏水溶解后，定容至250 ml，现用现配，4℃冰箱中保存可用2～3 d。 （4）含1.0 μmol/l EDTA的20 μmol/l核黄素溶液 A液：称取EDTA 0.003 g，用少量蒸馏水溶解； B液：称取核黄素0.075 g，用少量蒸馏水溶解； C液：合并A液和B液，定容至100 ml，此溶液即为含0.1 mmol/l EDTA的2 mmol/l 核黄素溶液，避光保存（可用黑纸将装有该液的棕色瓶包好），4℃冰箱中可保存8～10 d，当测定SOD酶活时，将C液稀释100倍，即为含1.0 μmol/l EDTA的20 μmol/l核黄素溶液。 （5）含2% PVP的0.05 mol/l pH7.8磷酸钠缓冲液 取0.1 mol/l pH7.8的磷酸钠缓冲液50 ml，加入2 g PVP（聚乙烯吡咯烷酮），充分溶解后移入100 ml容量瓶中用蒸馏水定容至刻度，充分混匀，4℃冰箱中保存备用。 2.1.8.2提取及测定方法 （1）称取1.0 g样品叶片于预冷的研钵中，加入4 ml预冷的提取介质（含2% PVP的0.05 mol/l pH7.8磷酸钠缓冲液），冰浴研磨匀浆，转入10 ml离心管，并用提取介质定容至
测定各生理指标的试验方法 1.4.1 电导率的测量(浸泡法)[5] 取大小相当的植物叶片（尽量保证叶片的完整性，少含茎节），用自来水洗净后再用蒸馏水冲洗3次，用滤纸吸干表面水分，将叶片剪成适宜长度的长条（避开主脉），快速称取鲜样，每份0.1g,分别置于10ml去离子水的刻度试管中，盖上玻璃塞置于室温下浸泡处理12h,用电导仪测定浸提液电导（R1），然后沸水浴加热30min,冷却至室温后摇匀，再次测定浸提液电导（R2）。根据公式：相对电导率=R1/R2×100% 算出电导率。 1.4.2 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定（氮蓝四唑法）[5] 取各株植物相同部位的叶片（去叶脉）0.5g于预冷的研钵中，加1ml预冷的磷酸缓冲液在冰浴上研磨成浆，加缓冲液使最终体积为5ml。取1.5~2ml于4000r/min 下离心10min，上清液即为SOD粗提取液。取32支试管（30支测定管，2支对照管），分别加入1.5ml0.05mol/l磷酸缓冲液、0.3ml130nmolMet溶液、0.3ml750μmol/l NBT溶液、0.3mol100μmol/l EDTA液、0.3ml20μmol/l核黄素、0.05ml酶液（其中2支对照管以缓冲液代替酶液）、0.25ml蒸馏水，混匀，将一支对照管置于暗处，其他各管于4000lx日光下反应20min（要求各管受光情况一致，温度高时缩短，低时延长）。反应结束后，以不照光的对照管做空白，分别测定其他各管的吸光度。 计算公式：SOD总活性（U/g)=[(A CK -A E )×V]/(0.5×A CK ×W×Vt) 注：SOD总活性以每克样品鲜质量的酶单位表示（U/g）；A CK 为照光对照管的 吸光度；A E 为样品管的吸光度；V为样品液总体积（ml）；Vt为测定时样品用量（ml）；W为样品鲜质量（g）。 1.4.3 过氧化物酶(POD)活性的测定（愈创木酚法) [5] 酶液提取：取5.0g植物叶片，洗净，剪碎，放入研钵中。加适量的磷酸缓冲液研磨成匀浆。将匀浆液全部转入离心管中，于3000rmp离心10min，上清液转入25ml容量瓶中。沉淀用5ml磷酸缓冲液再提取2次，上清液并入容量瓶中，定容至刻度，低温下保存备用。分别在各试管中加入0.05mol/l磷酸缓冲液 2.9ml,2%H2O21.0ml，0.05mol/l愈创木酚1.0ml和0.1ml酶液来制备酶活性测定
生态学与动物行为学 单项选择题（每小题1分）： 1. 当代环境问题和资源问题，使生态学研究的主体发展为 A．自然环境B．人工干扰环境C．人类D．植物 2. 现代生态学研究的主流是 A．个体生态学B．种群生态学C．群落生态学D．生态系统生态学 3. 全球生态学研究的对象是 A．全球陆地B．全球海洋C．整个生物圈D．整个宇宙 4. 导致臭氧层破坏的主要元素是 A．碳B．硫C．氯D．氟 5. 确定生态系统内消费者营养级的依据是 A．个体大小B．食性C．食量大小D．主要食性 6. 在陆地生态系统中，最容易成为初级生产限制因子的是 A．二氧化碳B．温度C．水D．营养物质 7. 下列哪一种元素没有任何气体形式或蒸汽形式的化合物，属于典型的沉积型循环物质。 A．硫B．磷C．碳D．氮 8. 待分解资源的质量对分解过程具有重要的影响，下列哪一种物质分解的速度最快。 A．动物遗体B．死亡的微生物C．枯枝D．落叶 9. 对植物枯枝分解起作用的生物主要是 A．细菌B．真菌C．放线菌D．土壤动物 10. 测定水体生态系统初级生产力的黑白瓶法主要是根据哪一种物质含量的变化而设计。 A．二氧化碳B．氧气C．氮气D．二氧化硫 11. 在理想条件下，净初级生产量的最大估计值是总入射太阳光能的 A．6.8% B．5.2% C．3.6% D．2.4% 12. 组织生长效率是指生产量与同化量之比值，下列哪种动物的组织生长效率最低？ A．鼠B．蝗虫C．蚯蚓D．鱼 13. 同化效率是指同化量与摄食量之比值，下列哪种动物的同化效率最低？ A．鱼B．蝗虫C．蚯蚓D．鼠 14. 下列哪一类动物不属于消费者 A．啮齿动物B．鱼类C．蝗虫D．蚯蚓 15. 下列元素中，既属于沉积型循环，又属于气体型循环的是哪一种？
小黑豆相关生理指标测定 1.表型变化：鲜重、株高、主根长和叶面积 鲜重：取处理好的植株，擦干根和叶表面水分，测量整株植物的重量，每个测6个重复。 株高：取处理好的植株，测量从根和茎分隔处到植株最高点的高度，记录，每个测6个重复。 主根长：取处理好的植株，测量从根和茎分隔处到主根最远点长度，记录，每个测6个重复。 叶面积：取处理好的植株，选择第二节段的叶片，测量叶面积，叶面积测量方法是测每个叶片最宽处长度作为叶的长，测叶片最窄处长度作为叶的宽，叶片长和宽的乘积即为叶表面积。每个测6个重复。 2.总蛋白、可溶性糖、丙二醛（MDA）和H2O2含量测定 样品处理：取0.5g样品（叶片要去除叶脉、根要先用清水清洗干净），速在液氮中冻存，在遇冷的研钵中加液氮研磨，然后加入1.5ml的Tris-HCl（pH7.4）抽提，将抽提液转移到2ml的EP管中，于4℃，12000rpm离心15min，取上清，保存在-20℃下，上清液可用于总蛋白、丙二醛（MDA）、可溶性糖和H2O2含量测定。 总蛋白测定（Bradford法）：样品反应体系（800ul H2O+200ul Bradford+5ul 样品），空白对照为（800ul H2O+200ul Bradford）。测定后带入标准曲线Y=32.549X-0.224(Y代表蛋白含量，X代表OD595)，计算得出蛋白含量。 可溶性糖测定：样品反应体系（1ml蒽酮+180ul ddH2O+20ul样品提取液）；空白对照（1ml蒽酮+180ul ddH2O），测定OD625后带入标准曲线：Y=0.0345X+0.0204(Y代表OD625，X代表可溶性糖含量（ug）) 蒽酮配方：称取100mg蒽酮溶于100ml稀硫酸（76ml浓硫酸+30mlH2O）.注意：浓硫酸加入水中时，一点一点递加，小心溅出受伤。 丙二醛（MDA）测定：在酸性和高温条件下，丙二醛可与硫代巴比妥（TBA）反应生成红棕色的3,5,5-三甲基恶唑2,4-二酮，在532nm处有最大吸收波长，但该反应受可溶性糖的极大干扰，糖与TBA的反应产物在532nm处也有吸收，但其最大吸收波长在450nm处。采用双组分分光光度法，可计算出MDA含量。MDA的计算公式为：MDA（umol/L）=6.45OD532-0.56OD450. 反应体系为：400ul 0.6%TBA+350ul H2O+50ul样品，80℃水浴10min后，测OD532和OD450。对照用Tris-HCl. 0.6%TBA配方：称取硫代巴比妥0.6g，溶于少量1M NaOH中，待其完全溶解后用10%TCA（称取10gTCA三氯乙酸，溶于100ml蒸馏水中，待其溶解即可）定容至100ml。 H2O2测定（二甲酚橙法）：样品反应体系（82ul溶液A+820ul溶液B （A:B=1:10）+150ul样品提取液），30℃水浴30min，测OD560。标准曲线为:Y=0.01734X-0.0555(Y代表OD560，X代表H2O2含量)
1.什么是植物生理生态学植物生理生态学的研究内容是什么 答：定义：主要是用生理学的观点和方法来分析生态学现象。 研究生态因子和植物生理现象之间的关系。 研究内容：1.植物与环境的相互作用和基本机制。 2.植物的生命过程 （水分、矿物质） 3.环境因素影响下的植物代谢作用和能量转换。如光强、二氧化碳 4.有机体适应环境因子变化的能力。如温度胁迫（冷害、冻害、干旱） 二.什么是物候现象 物候现象：植物长期适应一年中温度、水分的节律性变化，形成的与之相适应的发育节律。 三、按照环境的空间尺度，环境可分为哪些类型 1.全球环境（大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈） 岩石圈：地球表面坚硬的外壳。海洋型（厚）大陆型（33km厚） 土壤圈：覆盖在岩石圈表面并能生长植物的疏松层。 生物圈：在大气圈、岩石圈、水圈、土壤圈等界面上的生物有机体，构成一个具有生命的、再生能力的生命圈层。 2.区域环境：指占有某一特定地域空间的自然环境。尺度为大洲、大洋。 3.群落环境：即群落附近的环境，如群落所在的山体、平原及水体等。
4.种群环境：即种群周围的植物和非植物环境。 5.植物个体环境：接近植物个体表面或表面不同部位的环境。 植物生理生态学研究的环境尺度一般是指植物个体环境。 四.按照人类影响程度，植物个体环境可分为哪些类型 1.人工环境 2.自然环境：未受人类干扰或干扰少 3.半自然环境：人类干扰较强或部分为人类建造 五、什么是生态因子 环境因子：构成环境的各种因素。 生态因子：对生物的生长发育具有直接或间接影响的外界环境要素（食物、热量、水分、地形、气候等）。所有的生态因子构成生物的生态环境。 六、按照生态因子的组成性质分为哪些类型 按照组成性质分为： 1.气候因子：光、温、水、气（风、O2） 2.土壤因子:土壤的物理、化学特性、土壤肥力 3.生物因子：动物、植物、微生物 4.地形因子：高原、山地、平原 5.人为因子：其影响超出了所有自然因子 其他： 按照组成性质分为： 1.稳定因子：质和量不随时间变化的因子，如地心引力、太阳辐射常数 2.变动因子:质和量随时间变化的因子，如气候的日变化、四季变化、风、降水
表4.3-6 沁河流域不同水平年景观指数（Landscape）计算结果
景观中模地（Matrix）或优势景观元素的依据之一；也是决定景观中的生物多样性、优势种和数量等生态系统指标的重要因素。 拼块个数（NP），单位：无，范围：NP>=1 公式描述：NP在类型级别上等于景观中某一拼块类型的拼块总个数；在景观级别上等于景观中所有的拼块总数。 生态意义：NP反映景观的空间格局，经常被用来描述整个景观的异质性，其值的大小与景观的破碎度也有很好的正相关性，一般规律是NP大，破碎度高；NP小，破碎度低。NP对许多生态过程都有影响，如可以决定景观中各种物种及其次生种的空间分布特征；改变物种间相互作用和协同共生的稳定性。而且，NP对景观中各种干扰的蔓延程度有重要的影响，如某类拼块数目多且比较分散时，则对某些干扰的蔓延（虫灾、火灾等）有抑制作用。 最大拼块所占景观面积的比例（LPI），单位：百分比，范围：0
小黑豆相关生理指标测定 1. 表型变化:鲜重、株高、主根长和叶面积 鲜重 :取处理好的植株,擦干根和叶表面水分,测量整株植物的重量,每个测 6个重复。 株高 :取处理好的植株,测量从根和茎分隔处到植株最高点的高度,记录,每个测6个重复。 主根长 :取处理好的植株,测量从根和茎分隔处到主根最远点长度,记录,每个测6个重复。 叶面积 :取处理好的植株,选择第二节段的叶片,测量叶面积,叶面积测量方法是测每个叶片最宽处长度作为叶的长, 测叶片最窄处长度作为叶的宽, 叶片长和宽的乘积即为叶表面积。每个测 6个重复。 2. 总蛋白、可溶性糖、丙二醛(MDA 和 H2O2含量测定 样品处理:取 0.5g 样品(叶片要去除叶脉、根要先用清水清洗干净 ,速在液氮中冻存,在遇冷的研钵中加液氮研磨,然后加入 1.5ml 的 Tris-HCl (pH7.4 抽提, 将抽提液转移到 2ml 的 EP 管中, 于 4℃, 12000rpm 离心 15min , 取上清, 保存在 -20℃下,上清液可用于总蛋白、丙二醛(MDA 、可溶性糖和 H2O2含量测定。 总蛋白测定(Bradford 法 :样品反应体系(800ul H2O+200ul Bradford+5ul样品 , 空白对照为(800ul H2O+200ul Bradford 。测定后带入标准曲线 Y=32.549X-0.224(Y代表蛋白含量, X 代表 OD595 ,计算得出蛋白含量。 可溶性糖测定:样品反应体系(1ml 蒽酮 +180ul ddH2O+20ul样品提取液 ; 空白对照 (1ml 蒽酮 +180ul ddH2O , 测定 OD625后带入标准曲线 : Y=0.0345X+0.0204(Y代表 OD625, X 代表可溶性糖含量(ug
植物生态学报 2001,25(5)514～519 Acta P h ytoecolog i ca Si nica ·植物生理生态学专栏· 当前植物生理生态学研究的几个热点问题 蒋高明 (中国科学院植物研究所植被数量生态学开放研究实验室,北京 100093) 摘 要 简要介绍了最近国内外植物生理生态学研究的几个热点问题。这些问题主要围绕着人类活动影响造成的几大重要环境因子改变而可能导致的植物生理生态变化展开,包括CO2浓度升高、紫外辐射增加、温度变化、强光、盐生环境扩大化等;部分工作探讨已经存在的特殊生境下的植物生态适应。其中,围绕着陆地生态系统的碳平衡是最为热门的话题之一。虽然以CO2浓度升高主题展开对C3和C4植物的影响研究依然是众多刊物发表生理生态学原始论文的重要内容,一些特殊功能型如C AM植物的响应引起了人们的兴趣;植物对于紫外辐射的生理生态响应有望成为新的研究热点。研究手段的完善以及实验材料的改进是最近植物生理生态学不断出新成果的重要原因之一,如稳定同位素技术的应用、野外F ACE实验、叶绿素荧光技术等使一些机理性问题不断被揭示出来。 关键词 植物生理生态学 全球变化 CO2 紫外辐射 强光辐射 高温与低温 REVIEW ON SOME HOT TOPICS TOWARDS THE RESEARCHES I N THE FIELD OF PLANT PHYSIOEC OLOGY JIAN G Gao-M ing (Lab oratory of Quantitative Vegetation Ecology,Institu te of Botany,the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100093) Abstract Some hot topics i n plant physioecology research have recently made regular appearances in a number of important int ernational journals(Science,N ature,etc.).These describe the responses of plant physioecology and g row th to facto rs such as:increasi ng CO2concentration,ul traviolet radiation enhancement,changes in tem-perature,sunlight i rradiation and the enlargement of sal ty habi tats.All of these factors are closely associated wi th the processes of global climat e change.Some of the research,however,aims to investigate the response of plant s to existing environmental st resses in specialised environmental habitat s.Among the intensive studies,the carbon budget of t errest rial ecosystems is one of the ho ttest topics,research conducted recent ly,including:the e-mission of greenhouse gasses,si nk and source dynamics of carbon at regional and global scales and the function of the terrest rial and oceanic ecosystems.Al though the responses of C3and C4species t o elevated CO2are sti ll the main topics i n most journals,there has been much progress i n study of CAM functional types.Prog ress in the ap-plication of new t echnologies such as st able isotope methods,f ree air CO2enrichment(FACE)facili ti es,and chlorophyll fluorescence t echnology hav e helped g rea tly i n understandi ng these general problems. Key words Plant physioecology,Global climate chang e,CO2,Ul traviolet radiation,High light radiation,High or low temperat ure st ress 近年来,由于人类经济活动对生物圈干扰的不断升级,造成的生态环境问题越来越突出,如全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染的扩大等。对这些环境问题的解决引起了各国政府与科学家的广泛关注。植物生理生态学(Plant Phy sioeco logy)是研究生态因子与植物生理现象之间的关系的科学,它从生理机制上探讨植物与环境的关系、物质代谢和能量流动规律以及植物在不同环境条件下的适应性(La rcher,1995)。由于它能够给许多生态环境问题以生理机制上的解释,因而得到日益广泛的重视。 收稿日期:2001-06-01 接受日期:2001-07-30 基金项目:中国科学院重大创新项目(KS CX1-08-02)和国家重大基础研究与发展计划项目(G1998010100) E-mail:jgm@h https://www.doczj.com/doc/9b6964340.html,
实验一鱼类对温度、盐度耐受性的观测 【实验目的】 （1）认识并练习判断生物对生态因子耐受性范围的方法。 （2）认识不同鱼类对温度、盐度等因子的耐受限度和范围不同，这种不同的耐受性与其分布生境和生活习性密切相关，加深对Shelford 耐受性定律的理解。 （3）认识影响鱼类耐受能力的因素。 【实验器材】 1、实验动物：鲤鱼（Cyprinus carpio）、鲫鱼（Carassius auratus）等。 2、设备与试剂 光照培养箱、温度计、天平、加热棒、容纳箱、玻璃棒等 【方法与步骤】 1、观察动物对高温和低温的耐受能力 （1）建立环境温度梯度（5℃，室温20~25℃，35℃）。 （2）对实验动物称重，并记录其种类、驯化背景等。 （3）将鲤鱼和鲫鱼各6条分成一组，分别暴露在5℃、室温和35℃下30分钟。观察行为。如果正常，则停止观察；如有异常，则观察在该温度条件下动物死亡数达到50%时所需要的时间。如果动物明显不动，则可认定死亡。 注：将动物放入低温（高温）环境中后，如果动物马上出现死亡，说明温度过低（或过高），应适当提高（降低）2~3℃再观测。同时观察并比较室温条件下各鱼的行为。
（4）将鱼类在高温和低温出现死亡的温度条件下死亡率随时间的变化记录在表1-1中。 表1-1 极端温度下不同鱼类死亡率随时间的变化 2 观察不同淡水鱼类对盐度的耐受能力 （1）建立盐度梯度（20‰，30‰，40‰)。 （2）对实验动物称重，并记录其种类、驯化背景等。 （3）将鲤鱼和鲫鱼各6条分成一组，分别放入20‰，30‰，40‰的盐度环境中，同上观察其行为30分钟。如果正常，则停止观察；如有异常，则继续观察在该条件下动物死亡数达到50%时所需要的时间。如果动物明显不动，则可认定死亡。 （4）将鱼类在各盐度条件的死亡率随时间的变化记录在表1-2中。 表1-2鱼类对盐度的耐受性观测结果记录表
1.生态因子：在环境因子中，对于植物起直接或间接影响的因子 （气候因子、土壤因子、生物因子、地形因子（间接）、人为因子） 2.环境因子：环境中与植物生长相关的条件单位 3.生态环境：生态因子的综合 4.生境：一个植物体或其群落所居住的环境，具体特定地段对植物 起作用的生态因子总和。 5.限制因子：对生物的生长、发育、繁殖、数量和分布起限制作用 的关键性因子 6.主导因子：是指常会引起其他生态因子发生明显变化或使生物的 生长发育发生明显变化的因子。 7.李比希最小因子定律：植物的生长取决于那些处于最少量因素的 营养元素；只能严格地适用于稳定状态，即能量和物质的流入和流出是出于平衡的情况下才适用；要考虑因子间的替代作用。8.生态因子的作用特点： （1）综合性：生态环境是由许多生态因子组成的综合体，每一个生态因子都与其他因子相互影响和制约。 （2）非等价性：在对生物起作用的诸多因子中，必有一个或两个是对生物起决定性的生态因子，称为主导因子。主导因子发生变化会引起其他因子变化。 （3）不可替代性和互补性：环境中各种生态因子对生物的作用虽然不尽相同，但都具有重要性，不可缺少，但是某一个因子的数量不足，有时可靠其他因子的加强而得到补偿。
（4）限定性：植物生长发育过程中存在许多限制的因素 （5）直接性和间接性：环境中肯定存在一些直接或间接影响植物生长的因子。 9.对植物生理活动，特别是光合作用，具有最大活性的是波长为 600-700nm的橙红光，其次是400-470nm的蓝紫光，而对绿光的吸收最少。（紫外光<380,可见光380—760，红外光>760） 太阳辐射在纬度上呈带状分布 10.黄化现象：黄化是由于受光不足，不能形成叶绿素，但能形成胡 萝卜素和叶黄素，所以呈现黄色或黄白色。 黄化植物茎细长软弱，节间伸长，叶片很小，茎叶外表呈淡黄色，植物体中细胞壁很薄，薄壁组织发达，而机械组织和维管束的分化差。 11.药用植物与光之间的关系 一、光强对药用植物的生态作用： （1）植物通过光合作用将太阳能转化成化学能 （2）光影响植物的形态建成和生殖器官的发育 绿色植物必须在有光照的条件下才能正常生长；光照有利于果实的成熟，影响果实的气味等 （3）药用植物对光强度适应的生态类型： 阳性植物：足够的光照条件下才能正常生长，光饱和点和光补偿点都较高 阴性植物：在相对较弱的光照下比强光下生长发育健壮，多生长
植物组织中可溶性糖含量的测定 在作为营养物质主要是指可溶性糖和淀粉。它们在营养中的作用主要有：合成纤维素组成细胞壁；转化并组成其他有机物如核苷酸、核酸等；分解产物是其他许多有机物合成的原料，如糖在呼吸过程中形成的有机酸，可作为NH 3 的受体而转化为氨基酸；糖类作为呼吸基质，为作物的各种合成过程和各种生命活动提供了所需的能量。由于碳水化合物具有这些重要的作用，所以是营养中最基本的物质，也是需要量最多的一类。 Ⅰ蒽酮法测定可溶性糖 一、原理 糖在浓硫酸作用下，可经脱水反应生成糠醛或羟甲基糠醛，生成的糠醛或羟甲基糠醛可与蒽酮反应生成蓝绿色糠醛衍生物，在一定范围内，颜色的深浅与糖的含量成正比，故可用于糖的定量测定。 该法的特点是几乎可以测定所有的碳水化合物，不但可以测定戊糖与己糖含量，而且可以测所有寡糖类和多糖类，其中包括淀粉、纤维素等（因为反应液中的浓硫酸可以把多糖水解成单糖而发生反应），所以用蒽酮法测出的碳水化合物含量，实际上是溶液中全部可溶性碳水化合物总量。在没有必要细致划分各种碳水化合物的情况下，用蒽酮法可以一次测出总量，省去许多麻烦，因此，有特殊的应用价值。但在测定水溶性碳水化合物时，则应注意切勿将样品的未溶解残渣加入反应液中，不然会因为细胞壁中的纤维素、半纤维素等与蒽酮试剂发生反应而增加了测定误差。此外，不同的糖类与蒽酮试剂的显色深度不同，果糖显色最深，葡萄糖次之，半乳糖、甘露糖较浅，五碳糖显色更浅，故测定糖的混合物时，常因不同糖类的比例不同造成误差，但测定单一糖类时，则可避免此种误差。 糖类与蒽酮反应生成的有色物质在可见光区的吸收峰为 620 nm ，故在此波长下进行比色。 二、实验材料、试剂与仪器设备 （一）实验材料 任何植物鲜样或干样。 （二）试剂 1. 80 ％乙醇。 2. 葡萄糖标准溶液（100 μg/mL ）：准确称取100 mg 分析纯无水葡萄糖，溶于蒸馏水并定容至100 mL ，使用时再稀释 10 倍（ 100 μg/mL ）。 3 ．蒽酮试剂：称取 1.0 g 蒽酮，溶于 80% 浓硫酸（将 98% 浓硫酸稀释，把浓硫酸缓缓加入到蒸馏水中） 1000 mL 中，冷却至室温，贮于具塞棕色瓶内，冰箱保存，可使用 2 ～ 3 周。 （三）仪器设备 分光光度计，分析天平，离心管，离心机，恒温水浴，试管，三角瓶，移液管（ 5 、 1 、0.5 mL ），剪刀，瓷盘，玻棒，水浴锅，电炉，漏斗，滤纸。 三、实验步骤 1. 样品中可溶性糖的提取称取剪碎混匀的新鲜样品0.5 ～ 1.0 g （或干样粉末 5 ～100 mg ），放入大试管中，加入15 mL 蒸馏水，在沸水浴中煮沸20 min ，取出冷却，过滤入100 mL 容量瓶中，用蒸馏水冲洗残渣数次，定容至刻度。 2. 标准曲线制作取 6 支大试管，从 0 ～ 5 分别编号，按表 24-1 加入各试剂。 表 24-1 蒽酮法测可溶性糖制作标准曲线的试剂量 将各管快速摇动混匀后，在沸水浴中煮10 min ，取出冷却，在620 nm 波长下，用空白调零测定光密度，以光密度为纵坐标，含葡萄糖量（ μg ）为横坐标绘制标准曲线。 3 ．样品测定取待测样品提取液 1.0 mL 加蒽酮试剂 5 mL ，同以上操作显色测定光密度。重复 3 次。