过量硼对植物的毒害及高硼土壤植物修复研究进展

硼作为一种植物必需元素,在土壤中过量存在会对植物产生毒害,硼对植物的毒害作用以及利用植物修复高硼土壤已经日益受到关注。目前,硼对不同类型植物的毒害特点,植物的耐受机制还不十分清楚。特别是对于硼污染的植物修复,其研究还处于起步阶段。本文分别从植物的表观症状、生理生化和基因水平等层次,综述了过量硼对植物的毒害,并从高耐受性、超富集能力植物筛选,以及转基因技术应用等角度回顾了硼污染的植物修复研究进展。在此基础上,提出了当前相关研究存在的主要问题,并对未来的研究进行了展望。     

盐胁迫下过量硼对植物毒害效应的研究综述

分别从植物生长发育、生理特性以及硼的富集等方面,综述盐胁迫下过量硼对植物的毒害效应,分析盐分如何通过调节植物蒸腾作用、离子吸收以及水通道蛋白活性等机制影响硼的吸收和富集,并展望了相关研究的发展趋势。     

pH值对淡水藻类生长和种类变化的影响

利用水族箱微宇宙研究了淡水藻类在不同pH下的生长和种类变化。结果表明,在pH8.0～pH9.5的范围内,pH8.5下藻类生长状况最好,pH9.5下生长最差;试验范围内蓝藻占绝对优势,但不同处理间种类差别不明显;蓝藻中湖泊鞘丝藻对pH适应范围最广,皮状席藻偏好pH8.5以上的环境;pH8.5的水体固碳能力最强,酸碱度稳定性最高,人为改变pH会使藻类生长受到抑制。     

不同粒级浮游植物对淡水初级生产力的作用

用黑白瓶测氧法，研究了大连市3个水体（植物园、儿童公园、马栏河）不同粒级浮游植物（＜200μm、＜20μm、＜2μm）对水体生物量和初级生产力的作用。结果表明：3水体的营养状况植物园是中营养型，绿藻占优势；儿童公园和马栏河是富营养型，分别以绿藻和硅灌占优势。随着水体富营养化增强，超微藻类对浮游植物生物量和初级生产力的作用减小。3个水体中＜20μm的微型藻类和超微藻类对水体的初级生产力和生物量贡献最大，其初级生产力分别占各自总初级生产力的53．7％、57．2％、63．2％。文中与其他作者关于海洋、淡水超微藻类的研究结果进行了比较。     

硼对芝麻生长及产量的影响

经两年的土培试验初步确定芝麻生长的土壤有效硼诊断指标为:小于0.2 mg/kg为严重缺乏,0.2—0.4 mg/kg为轻度缺乏,0.4—0.8 mg/kg为适宜浓度范围,超过1.0—1.5mg/kg为硼过量。缺硼使芝麻茎顶端生长点的生长分化缓慢或停止,严重时生长点坏死,而侧芽增生形成多头状。叶片小并呈齿状的新月形,同时叶片变薄变脆,茎基易腐烂倒伏。缺硼和硼过量均降低芝麻的产量。田间试验结果,单施硼肥增产不显著,而在适量氮肥和磷肥的基础上配合施用硼肥能显著地增加芝麻的产量。     

硅对高硼高盐胁迫下小麦生长及离子吸收的影响

选取小麦(Triticum aestivum Linn.)为供试植物,利用盆栽试验研究了不同添加量的硅(0、50、100 mg·kg-1)对高硼(300 mg·kg-1)高盐(5 g·kg-1氯化钠)胁迫下植物生长以及对主要无机离子吸收的影响。结果表明,在硼盐联合胁迫下,硅能够提高小麦生物量,抑制对硼和钠的吸收,促进钾的吸收,降低植株钠钾比(Na/K),对钙、镁离子的吸收则没有显著影响。100 mg·kg-1硅处理对硼盐联合胁迫的缓解效果大于50 mg·kg-1硅处理。研究认为,硅能够通过抑制小麦对硼和钠的吸收,促进钾的吸收,缓解硼和盐联合胁迫对小麦生长的抑制作用。     

马鞍列岛海域浮游植物优势种粒径组成及影响因子分析

基于2005年3月-2006年11月对马鞍列岛海域进行的采样调查及后续实验,探讨了该海域浮游植物优势种类的粒径分布及其季节变化特点,分析了水温、营养盐、悬浮物等环境因子对浮游植物粒径变化的影响.结果表明,马鞍列岛海域浮游植物粒径组成主要受琼氏圆筛藻(Coscinodiscus jonesianus (Grev.) Ostf)、窄隙角毛藻(Chaetoceros affinis Lamx)、拟旋链角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus Mangin)、中华盒形藻(Bidduphia sinensis Greville)、佛氏海毛藻(Bidduphia sinensis Greville)以及夜光藻(Noctiluca scientillans)等优势种的季节变化趋势所影响,分布范围在8.7 μm～396.7 μm之间,其中小型浮游植物比例为65.2%,硅藻和甲藻的平均粒径分别为44.3 μm和141.5 μm,浮游植物平均粒径的最小和最大值分别出现在8-11月和3-5月;硅藻粒径组成与水温成显著线性负相关(R2=0.64、 P<0.01),与该海域限制性营养盐氮的浓度成显著正相关(R2=0.65、 P<0.01),硅藻体积与水温及氮营养盐的关系为当水温上升1℃,体积减小6.5%,而当氮营养盐上升1μg/L时,体积增大0.37%.甲藻粒径组成对悬浮物浓度的显著负线性相关大于硅藻,其粒径变化与悬浮物浓度的数值对应关系约为悬浮物浓度每升高1 mg/L甲藻粒径减小1.73%,硅藻粒径的降低幅度为甲藻的1/2.     

昌黎保护区浮游植物的群落结构特征及变化趋势

为掌握昌黎黄金海岸国家级自然保护区近海岸水域生态环境的变化趋势,于1999—2013年对该保护区海域开展了连续15年的生态调查工作。结果表明:保护区浮游植物共计3门23科43属136种,其中硅藻116种,甲藻19种,金藻1种;种类数年际变化呈下降趋势,优势种年际变化差异极显著;15年中浮游植物细胞密度出现两个高峰期;种类数年际变化与p H呈显著负相关关系(r=-0.565,P0.05),而年际的Shannon-Wiener指数(H')与盐度呈显著正相关关系(r=0.521,P0.05),这表明影响浮游植物种类组成的主要因素为p H和盐度;浮游植物种类数与浮游动物密度呈显著负相关关系(r=-0.553,P0.05),这可能与两者间的捕食关系有关。     

不同浓度硼对黄瓜植株生长发育的影响

在温室条件下,设置系列硼浓度营养液筛选和确定培养黄瓜植株硼的最适浓度和硼毒害临界浓度。通过对不同处理黄瓜植株的根长,叶面积和不同组织鲜,干重及硼,钾,钙,铁等元素的分析,结果表明：营养液最适硼浓度和硼毒害临界浓度分别为０．１０ｍｇ．Ｌ＾－１和０．５０ｍｇ．Ｌ＾－１。     

昌黎保护区浮游植物的群落结构特征及变化趋势

为掌握昌黎黄金海岸国家级自然保护区近海岸水域生态环境的变化趋势,于1999—2013年对该保护区海域开展了连续15年的生态调查工作。结果表明:保护区浮游植物共计3门23科43属136种,其中硅藻116种,甲藻19种,金藻1种;种类数年际变化呈下降趋势,优势种年际变化差异极显著;15年中浮游植物细胞密度出现两个高峰期;种类数年际变化与p H呈显著负相关关系(r=-0.565,P<0.05),而年际的Shannon-Wiener指数(H')与盐度呈显著正相关关系(r=0.521,P<0.05),这表明影响浮游植物种类组成的主要因素为p H和盐度;浮游植物种类数与浮游动物密度呈显著负相关关系(r=-0.553,P<0.05),这可能与两者间的捕食关系有关。     

鲢鱼对淡水浮游植物的抑制作用研究

为分析滤食性鲢鱼对浮游植物的控制作用,分别在室内(30L水箱)和室外(2m×2m×1.5m试验池)对鲢鱼的滤食作用进行了试验研究。结果表明,鲢鱼对蓝藻和桡足类浮游动物均具有一定的抑制作用;室内27～35g.m-3,室外50g.m-3的鲢鱼投放密度使蓝藻在浮游植物中所占比例明显下降;鲢鱼对浮游植物的摄食率随藻类密度增大而升高。投放鲢鱼是控制富营养化水体中蓝藻水华的有效措施之一。     

丰水期长江感潮河口段网采浮游植物的分布与长期变化

于2009年6、8月对长江口门至江阴的河口段浮游植物进行了拖网采集,共检出浮游植物6门99属239种。其中:硅藻123种,甲藻19种,绿藻和蓝藻各42种,裸藻9种,黄藻4种。河口段网采浮游植物丰度以蓝藻占绝对优势,硅藻次之,两者合计在群落中的比例超过了95%。优势种也主要以蓝藻(水华鱼腥藻Anabaena flos-aquae、柔软腔球藻Coelosphaerium kuetzingiarum、微囊藻Microcystis spp.、颤藻Oscillatoria spp.和席藻Phorimidium spp.)构成,硅藻仅有2种(骨条藻Skeletonema spp.和颗粒直链藻Aulacoseira granulata)。口门内盐度均<0.5,群落基本以淡水类群为主,口门附近则以半咸水类群为主,海水类群主要位于口门外(盐度>13)。随着水温和营养盐水平的升高,8月浮游植物平均丰度(347.75×10⁴ 个/m³)明显高于6月(204.19×10⁴ 个/m³)。根据多维尺度和相似性分析,丰水期长江河口段浮游植物群落组成与分布存在显著(P<0.01)的时空差异。对比20世纪80年代以来的历史资料发现,长江口门内网采浮游植物丰度显著升高,且优势种也从硅藻(骨条藻、直链藻和圆筛藻)转变为蓝藻(颤藻、鱼腥藻和微囊藻)。     

江苏省灌河口海域浮游植物种群组成及季节变化

根据2011年5月至2012年2月4个航次的调查数据,分析连云港灌河口附近海域浮游植物种群组成及季节变化特征,调查海域共鉴定出浮游植物7门77属205种,其中有硅藻(139种)、甲藻(28种)、蓝藻(9种)、金藻(3种)、绿藻(16种)、黄藻(6种)、裸藻(4种).浮游植物细胞密度的季节变化较大,最高值出现在2012年2月(1.1549×106个/m3),最低值出现在2011年8月(2.007×105个/m3).     

硼和氯化钠复合胁迫对小麦幼苗的影响

以盆栽小麦幼苗为供试植物,设定培养基质硼浓度分别为0、50、100 mg·kg^-1,氯化钠浓度分别为0、1、2 g·kg^-1,研究了硼和盐复合胁迫对植物生长的影响。结果表明,硼和氯化钠的单独胁迫均能显著抑制小麦生长;硼浓度为50 mg·kg^-1时,氯化钠加重了硼对小麦生长的抑制;硼浓度为100 mg·kg^-1时,氯化钠缓解了硼对小麦生长的抑制。硼和氯化钠的复合胁迫以及高硼胁迫使根冠比显著增大,氯化钠抑制了小麦对硼的吸收。综合来看,当硼胁迫较严重时,盐胁迫可以促进小麦增大根冠比和减少硼吸收来抵御硼毒害。     

不同水平硼对春小麦生长发育及结实率的影响

用溶液培养法对硼与小麦生长发育及结实率的关系进行了研究。结果表明：（1）无硼影响小麦的营养生长，缺硼不影响小麦的营养生长，但影响小麦的生殖生长。（2）缺硼严重影响小麦的穗分化，在一定施硼范围内，随着硼施用量的增加，总小穗数和有效小数增多。（3）不同年份，气候因子不同，对硼的需要量不同。1997年，在0－1μmol/L范围，1998年，在0－10μmol/L范围内，随着硼浓度的提高，结实率呈增高趋势。（4）小麦需硼的关键时期为孕穗期。     

7种淡水鱼肌肉和内脏脂肪酸组成的分析

对鲢鱼（Hypephthalmichtys molitrix)、鲤鱼（Cyprinus carpio)、草鱼（Ctenopharyngodon idellus)、青鱼（Mylopharyngodon piceus)、鲫鱼（Carassius cuvieri)、黑鱼（Channa striata)和鳊鱼（Megalobrama amblycephale)7种淡水鱼肌肉和内脏中脂肪酸的组成进行了分析，结果表明，鲢鱼肌肉和内脏中脂肪酸组成与其他淡水鱼相比有较大差异。鲢鱼肌肉和内脏中含有较高的EPA（icosapentaenoic acid：二十碳五烯酸）和DHA（docosahexaenoci acid:二十二碳六烯酸），多不饱和脂肪酸的比例达到了54％以上，其中n-3(ω－3）与n-6（ω－6）脂肪酸的比值分别为1．7（内脏）和1．9（肌肉），而其他内种淡水鱼的EPA和DHA含量较低。     

硼污染土壤中硼释放特征及无机离子对其释放的影响

采用连续液流法研究了硼污染土壤中硼的释放动力学过程,并采用振荡平衡法就无机离子对硼释放的影响进行了研究.结果表明,(1)供试土壤硼的累计释放量随时间的延长而增大,累计释放量与全硼含量相关性不显著,而与土壤有效硼含量呈显著正相关.(2)准二级动力学方程是描述土壤硼释放动力学过程的最佳方程.(3)供试土壤各时段硼平均释放速率的自然对数与时间呈极显著的线性相关性,随时间延长反应速率不断下降.释放速率有阶段性特点,可分为快速反应阶段、中速反应和慢速反应三个阶段,释放的硼90%以上来自前两个阶段.(4)无机离子对供试土壤中硼表现出不同的释放能力,对释放量影响的大小顺序依次为:Cl->SO2-4>CO2-3,Na+>Ca2+.