高温强光下Ca2+对西葫芦幼苗膜质过氧化、抗氧化酶系统及热耗散的影响

为探明不同浓度外源Ca2+对高温强光胁迫下西葫芦植株幼苗的影响,本试验选用西葫芦(Cucurbitapepo L.)品种"阿兰一代"为试验材料,通过外源喷施不同浓度CaCl2溶液,研究了Ca2+对高温强光胁迫下西葫芦幼苗叶绿素荧光特性、膜质过氧化及抗氧化酶系统的影响。结果表明,较低浓度Ca2+处理(5~20 mmol.L 1)可有效提高高温强光下西葫芦幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子自由基(O2&)含量和膜透性,还原型谷胱甘肽(GSH)含量升高;同时西葫芦叶片PSII的最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)较高,而非光化学猝灭系数(NPQ)较低。说明5~20 mmol.L 1Ca2+处理对高温强光胁迫具有明显的缓解作用,同时其热耗散较小。当Ca2+处理浓度超过40 mmol.L 1时对高温强光胁迫缓解效应不明显。     

CO2浓度倍增、增温和轻度干旱对冬小麦根系生长和氮素吸收的影响

  【目的】  根系是作物氮素吸收的主要器官,研究CO₂浓度倍增和增温对根系生长和氮素吸收的影响,为应对气候变化提供科学的养分管理策略。  【方法】  以冬小麦(Triticum aestivum L.)为材料,在人工气候室内进行盆栽试验。设置对照(大气CO₂浓度400 μmol/mol+正常环境温度,CK)、CO₂浓度倍增(CO₂浓度800 μmol/mol+正常环境温度,ECO₂)、增温4℃ (CO₂浓度400 μmol/mol+增温4℃,ETem)和CO₂浓度倍增+增温4℃ (CO₂浓度800 μmol/mol+增温4℃,ECO₂+ETem) 4种气候情景,每种气候情景设置充分供水(80%田间持水量)和轻度干旱(60%田间持水量) 两个水分条件。调查了冬小麦根系生长(根生物量、根冠比、总根长、根总表面积和根总体积)和氮素吸收的情况,分析冬小麦氮素吸收与根系生长的关系。  【结果】  1) CO₂浓度倍增对冬小麦各生育期根系生长均无显著影响,而增温4℃和轻度干旱显著抑制了开花和灌浆期的根系生长。2) CO₂浓度倍增、增温、轻度干旱共同作用均显著抑制了冬小麦根系生长,其中增温和轻度干旱对根系生长具有协同抑制作用。3) CO₂浓度倍增显著降低了冬小麦灌浆期根氮含量,而对地上部氮含量无显著影响;增温4℃显著增加了冬小麦各生育期根氮含量和地上部氮含量;轻度干旱增加了根氮含量和地上部氮含量,且仅对地上部氮含量有显著影响;CO₂浓度倍增与增温交互作用仅对根氮含量增加有显著促进作用;增温与轻度干旱交互作用对根氮含量和地上部氮含量增加均有显著促进作用;CO₂浓度倍增与轻度干旱交互作用,以及CO₂浓度倍增、增温和轻度干旱三者交互作用对根氮含量和地上部氮含量增加均无显著影响。4)根氮积累量及地上部氮积累量均与根系形态指标对CO₂浓度倍增、增温、轻度干旱及其交互作用的响应具有相同变化特征,且根氮积累量和地上部氮积累量与各生育期根系形态指标有显著正相关关系。  【结论】  在本试验条件下增温和轻度干旱对冬小麦根系生长具有较强的抑制作用,且二者对根系生长具有协同抑制作用;CO₂浓度倍增对冬小麦各生育期根部和地上部氮素吸收的影响总体不显著,而增温和轻度干旱对根部和地上部氮含量增加均有一定的促进作用,对根部和地上部氮积累量增加均有抑制作用,增温是影响氮素吸收的主导因子。     

高温、高CO2对农作物影响的试验研究

在人工气候室试验研究高温和高CO2浓度对农作物的影响结果表明，高温、高CO2浓度使农作物生育进程加快，作物生育期缩短，作物的光合作用速率升高，蒸腾速率下降和气孔阻力增加；在相同的发育期使作物叶面积、根、茎、叶生长量不足，生物量下降；对不同作物产量结构的影响有差异，对小麦的影响主要是小穗数和穗粒数下降，而对玉米的影响主要是籽粒百粒重下降。高温、高CO2浓度可使农作物叶片中微量元素含量发生显著变化。     

大气CO2倍增对水稻生长和发育的影响

矮香糯水稻(Oryza sativa L, )插身后生长在大气（350ppm CO₂）和CO₂倍增（700 ppm CO₂）的开顶式培养室中，结果显示，在CO₂倍增的条件下，矮香糯生长旺盛，根系发达，根系干重增加23%，株高增加12%，每穗结实率增加29%，每株籽粒干重增加41%。本文对目前有关这方面的研究现状进行了讨论。     

白羊草光合特性及非结构性碳水化合物含量对 CO2 浓度倍增和干旱胁迫的响应

【目的】 探明 CO₂ 浓度倍增对干旱胁迫下白羊草光合特性及非结构性碳水化合物含量的影响,为未来大气 CO₂ 浓度升高以及干旱、半干旱地区水分亏缺等逆境下白羊草的生长提供理论依据和技术参数。 【方法】 盆栽试验采用裂区设计,研究了黄土丘陵区典型草本植物白羊草光合特性和非结构性碳水化合物 (NSC) 及其组分 (可溶性糖和淀粉) 的含量对不同 CO₂ 浓度 (400 μmol/mol 和 800 μmol/mol) 和不同水分处理 [35%～40% FC (重度干旱胁迫)、55%～60% FC (轻度干旱胁迫) 和 75%～80% FC (对照)] 的响应。 【结果】 CO₂ 浓度倍增和干旱胁迫对白羊草光合–光响应曲线参数和 NSC 及其组分含量有显著影响,但 2 个因素之间没有显著的交互作用。CO₂ 浓度倍增显著提高了白羊草叶片最大净光合速率 (P_max )、表观量子效率 (AQY)、光饱和点 (LSP) 和光补偿点 (LCP)(P < 0.01),而干旱胁迫则显著降低了P_max 、AQY 和LSP (P < 0.01)。CO₂ 浓度倍增和干旱胁迫均提高了白羊草地上部分可溶性糖含量。在正常 CO₂ 浓度条件下,与对照相比,轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫均显著降低了白羊草地上部分和根系部分淀粉含量。CO₂ 浓度倍增使对照、轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下白羊草地上部分淀粉含量分别提高了 17.4%、44.2% 和 18.7%,根系部分淀粉含量分别提高了 17.3%、88.4% 和 54.4%。轻度和重度干旱胁迫均显著降低了正常 CO₂ 浓度条件下白羊草根系部分 NSC 含量。CO₂ 浓度倍增显著提高了对照处理和轻度干旱胁迫处理下白羊草地上部分以及轻度干旱胁迫处理和重度干旱胁迫处理下白羊草根系部分 NSC 含量。在正常 CO₂ 浓度下,轻度和重度干旱胁迫导致白羊草地上部分和根系部分可溶性糖含量与总 NSC 含量比值的显著提高。在倍增 CO₂ 浓度下,重度干旱胁迫显著提高了白羊草地上部分可溶性糖含量与总 NSC 含量的比值,而对照处理和轻度干旱胁迫处理无显著差异。 【结论】 干旱胁迫促进了白羊草体内淀粉向可溶性糖的转化,导致可溶性糖含量的升高和淀粉含量的降低。CO₂ 浓度倍增促进了白羊草地上部分和根系部分淀粉和 NSC 含量的积累,为干旱胁迫下白羊草生理代谢活动所需可溶性糖提供了来源。CO₂ 浓度升高能够缓解干旱胁迫造成的不利影响,提高了白羊草的抗旱性。      

CO2浓度对金针菇生长发育的影响

在人工控制环境条件下研究了CO2浓度对金针菇（Flammulina velutipes）生长发育的影响结果表明，金针菇菌丝正常生长所要求的适宜CO2浓度为261.7-2930.5μmol/L；金针菇子实体原基形成随CO2浓度升高明显受到抑制，所要求的适宜CO2浓度范围为12.3-60μmol/L；菇蕾形成后为获得优质高产金针菇，应提高环境内CO2浓度，并控制在210－600μmol/L范围内。     

O3与CO2浓度倍增对大豆叶片及其总生物量的影响研究

利用OTC-1型开顶式气室研究CO2和O3浓度倍增对大豆叶片及其总生物量的影响结果表明,CO2和O3浓度倍增均可致使大豆黄叶率增加,绿叶率下降;CO2浓度倍增使大豆总叶片干物质量和总叶面积、绿叶和黄叶干物质量及总生物量均明显增加;O3浓度倍增使大豆总叶干物质量和总叶面积、绿叶和黄叶干物质量及总生物量均下降;CO2与O3交互作用处理对大豆生物量的影响均表现为CO2>O3;CO2与O3持续倍增处理对大豆叶片老化的影响为O3>CO2,CO2与O3逐渐达倍增的处理在大豆鼓粒前CO2的缓解作用明显,鼓粒后CO2与O3的影响逐渐接近;大豆总生物量增长遵循自然增长曲线。     

高温对红掌幼苗叶片茉莉酸浓度及抗氧化系统的影响

试验研究30℃和38℃高温处理对红掌幼苗叶片茉莉酸(JAs)浓度及抗氧化系统的影响,结果表明:38℃高温处理6h,叶片内JAs浓度急剧升高,其后又呈下降趋势,但其浓度仍高于对照;30℃高温处理12h,叶片内JAs浓度达最大值,之后随处理时间的延长而降低,但仍高于对照。高温处理后叶片抗氧化系统中的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性均有不同程度升高,O 2含量在高温处理的前期有所降低,后期又逐渐升高。一定程度的高温处理可通过提高JAs浓度和抗氧化酶活性来提高红掌幼苗的抗热性。     

不同氮素水平下CO2倍增对大豆叶片荧光诱导动力学参数的影响

本文研究了在不同氮素水平下，CCO2倍增对大豆叶片单位鲜重叶绿素（Chl）和类胡萝卜素（Car）含量，以及荧光诱导动力学参数的影响。结果表明，在正常大气下增施氮肥，对叶片Chl含量的提高作用相当于CO2倍增的作用，但是增施氮肥又可进一步强化CO2倍增的作用。CO2倍增和增施氮肥均有改善大豆光合功能的作用，提高大豆的PSⅡ活性和光合作用潜在量子转化效率，提高PSⅡ反应中心开放部分的比例，降低非辐射能量的耗散，使大豆能更充分地利用所捕获的光能用于光合作用，结果促进PSⅡ总的光化学量子产量的提高。增施氮肥同样表现出可增强CO2倍增对光合功能的改善作用。表明要使高浓度的CO2对C3植物光合作用起更好的作用，增施氮肥是必要的。     

膜下滴灌对土壤CO2与CH4浓度的影响

在温室进行了马铃薯盆栽试验,采用静态暗箱气相色谱法比较了滴灌(D)和漫灌(F)两种不同灌溉制度对土壤CO2与CH4浓度的影响。在每种灌溉制度下再分设覆膜(M)与不覆膜两种农艺措施处理。覆膜滴灌(MD)下按土壤湿润比(P)不同,再设3个处理,分别为P1(P=25%)、P2(P=33%)、P3(P=50%),共6个处理,即DP1、MDP1、MDP2、MDP3、FC(不覆膜漫灌)和MF(覆膜漫灌),裸土(BS)和覆膜裸土(MBS)为对照。研究结果表明:覆膜的增温保湿作用及薄膜对土壤与大气间气体传输的自然阻隔作用使土壤CO2浓度升高10.4%~94.5%,CH4浓度降低5.1%~47.4%。滴灌的干湿交替现象以及漫灌对土壤通气性的降低使漫灌处理土壤中CO2浓度高于滴灌7.4%~49.7%,CH4浓度降低6.6%~68.2%。而土壤湿度通过影响土壤通气性和土壤溶解性有机质两方面来影响土壤温室气体排放,覆膜滴灌下湿润比越高,土壤中CO2浓度越低,其对CH4浓度的影响不确定。土壤温度是土壤呼吸的主要驱动因子,也会影响CH4的氧化过程。观察DP1处理灌水后土壤中温室气体浓度发现,CO2浓度与温度呈显著正相关关系,CH4浓度与温度呈显著负相关关系,土壤中CO2浓度与CH4浓度呈显著负相关关系。     

密度调控对华北落叶松人工林枯落物水文特征的影响

为探究密度调控措施对华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr)人工林枯落物水文效应的影响,以山西太岳山好地方林场35年生华北落叶松(L.principis-rupprechtii)人工林为研究对象,采用样地调查和室内浸泡法分析了不同密度调控处理下未分解层和半分解层枯落物储量、枯落物持水特征、枯落物持水量和持水速率及其与浸水时间的关系。结果表明:(1)4种密度调控处理枯落物储量由大到小依次为轻度密度调控处理(LT)中度密度调控处理(MT)重度密度调控处理(HT)对照处理(CK),不同强度的密度调控处理有利于林分凋落物的产生;(2)CK、LT、MT和HT的最大持水率分别为214.30%,219.28%,256.95%和249.50%,最大持水量分别为125.24,186.24,197.68,157.96t/hm2,有效拦蓄量分别为56.06,72.46,82.59,58.47t/hm2;(3)半分解层枯落物持水量均高于未分解层,而不同密度调控处理对未分解层枯落物的持水过程影响并不显著,MT处理下半分解层枯落物持水量明显高于LT、HT和CK处理;(4)枯落物持水速率与浸水时间之间存在明显的幂函数关系,半分解层相对未分解层具有更强的持水能力,不同密度调控处理对枯落物持水速率的影响并不显著。     

温度和湿度对高寒湿地土壤碳矿化和氮矿化的影响

Relationships between carbon (C) production and nitrogen (N) mineralization were investigated in two alpine wetland soils of the Tibetan Plateau using laboratory incubation under different temperatures (5, 15, 25, and 35 ℃) and water saturation (noninundation and inundation). A significant positive relationship was found between CO2 production and N mineralization under increasing temperatures from 5 to 35 ℃ with the same water saturation condition in the marsh soil (r2 ＞ 0.49, P ＜ 0.0001) and the peat soil (r2 ＞ 0.38, P ＜ 0.002), and a negative relationship with water saturation increasing at the same temperature, especially 25 and 35 ℃, in the marsh soil (r2 ＞ 0.70, P ＜ 0.009) and the peat soil (r2 ＞ 0.61, P ＜ 0.013). In conclusion, temperatures and water saturation could regulate the relationship between CO2 production and net N mineralization in the Tibetan alpine marsh and peat soils.     

二氧化碳施肥对番茄幼苗生长与养分吸收利用的影响

Exposing tomato seedlings to elevated CO2 concentrations may have potentially profound impacts on the tomato yield and quality. A growth chamber experiment was designed to estimate how different nutrient concentrations influenced the effect of elevated CO2 on the growth and nutrient uptake of tomato seedlings. Tomato (Hezuo 906) was grown in pots placed in controlled growth chambers and was subjected to ambient or elevated CO2 (360 or 720 μL L-1), and four nutrient solutions of different strengths (1/2-, 1/4-, 1/8-, and 1/16-strength Japan Yamazaki nutrient solutions) in a completely randomized design. The results indicated that some agricultural characteristics of the tomato seedlings such as the plant height, stem thickness, total dry and fresh weights of the leaves, stems and roots, the G value (G value = total plant dry weight/seedling age),and the seedling vigor index (seedling vigor index = stem thickness/(plant height × total plant dry weight) increased with the elevated CO2, and the increases were strongly dependent on the nutrient solution concentrations, being greater with higher nutrient solution concentrations. The elevated CO2 did not alter the ratio of root to shoot. The total N, P, K, and C absorbed from all the solutions except P in the 1/8- and 1/16-strength nutrient solutions increased in the elevated CO2 treatment. These results demonstrate that the nutrient demands of the tomato seedlings increased at elevated CO2 concentrations.     

NO-3胁迫下K+、Ca2+对黄瓜幼苗膜质过氧化及活性氧清除酶系统的影响

通过水培试验探讨了NO^-₃胁迫下K⁺、Ca²⁺对黄瓜幼苗膜质过氧化及活性氧清除酶系统的影响。结果表明，在相同NO^-₃浓度胁迫7d后， Ca²⁺浓度越大，膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量越高，而K⁺浓度越大，电解质相对渗透率越高，由此说明K⁺、Ca²⁺对细胞膜造成伤害的机理不同。黄瓜幼苗活性氧清除酶系统对K⁺、Ca²⁺的响应亦不同，在一定程度上，K⁺和Ca²⁺ 可提高SOD、POD和CAT活性，保护植物免受自由基伤害，继而可增强植物对逆境的适应能力。     

大气[CO2]和温度升高对农作物生理及生产的影响

全球大气[CO2]和气温升高是全球气候变化对农作物产量影响最为重要的两个因子。本文着重介绍了[CO2]和温度升高对农作物光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、产量、品质等方面影响的研究进展。研究表明随着[CO2]升高,作物光合速率及蒸腾速率有上升趋势,呼吸作用和气孔导度下降,产量有所提高,品质将会降低,但研究仍有不确定性。随着[CO2]变化,不同光合途径(C3、C4)作物的响应不一致且存在短期和长期效应。普遍认为大气温度升高抑制作物光合作用,作物产量下降。现有的研究多采用模型或模拟试验的方法研究气候变化对作物产量的影响,但研究发现模型研究结果与模拟试验研究结果有差异,不同学者对产量的评估结果也不一致。最新研究认为温度对作物产量影响成非线性,当温度高于关键温度后产量会迅速下降。现阶段大部分模拟试验均在气室中研究,与野外实际情况差异较大,结论仍需进一步验证。目前尚缺乏对作物模型结果的实验验证。     

采伐干扰对华北落叶松林下土壤水分、pH和全氮空间变异的影响

以关帝山华北落叶松林下土壤为研究对象,选择采伐干扰样地A(人工间伐)和未采伐干扰样地B,采用地统计学小支撑、多样点的布点采样设计;用根钻法(直径Φ=7.0 cm)分别采取0~10、10~20、20~30 cm三层土壤样品。分析测定了土壤含水量、pH和全氮含量,采用传统统计和地统计学变异函数相结合的方法进行数据分析。结果表明:(1)采伐干扰样地A,土壤含水量降低,土壤含水量的变异减小。0~10 cm土层,未采伐干扰样地B,土壤含水量呈现强的异质性(C0+C=12.12),空间变异特征较复杂(分维数D=1.944);采伐干扰样地A异质性程度降低(C0+C=10.39),在较小尺度(0.5~12.9 m)上表现出空间自相关变异。(2)未采伐干扰样地B土壤pH为6.69,采伐干扰样地A土壤pH升高(6.86);采伐后土壤pH空间自相关变异减少,随机性变异增强。(3)未采伐干扰样地B土壤全氮含量(0~30 cm)均值为0.106 g kg-1,采伐干扰样地A(0.022 g kg-1)土壤全氮含量显著降低。未采伐干扰样地B土壤全氮的空间异质性特征明显,主要呈现较小尺度的空间自相关变异;采伐干扰样地A土壤全氮异质性强度明显降低,而空间变异尺度加大。土壤含水量、pH和全氮含量空间异质性的垂直分异均表现为随土层深度的增加而减小。     

水稻根系内生细菌对未来大气CO2浓度升高的响应

针对中国FACE（Free Air CO2 Enrichment）平台的镇籼96、扬稻8号、II优084和扬两优6号四种水稻品种,采用新一代高通量测序技术,研究了水稻根系内生菌的整体微生物群落对未来大气CO2浓度升高的响应。结果表明,水稻内生菌群落中γ-变形菌纲的肠杆菌科相对丰度最高,占整体微生物群落的30.8%~59.8%。对于镇籼96、扬稻8号和II优084三种水稻品种,大气CO2浓度升高可能抑制了数量上占优势的微生物菌群（优势菌群）生长,而促进了数量上不占优势的微生物菌群（稀少菌群）繁殖。例如,对于II优084品种,相对丰度高于14.6%的4种水稻内生菌为肠杆菌科、假单胞菌科、黄单胞菌科和气单胞菌科,大气CO2浓度升高,这些优势菌群的相对丰度由74.8%降为67.2%;相反,稀少菌群主要由鞘脂杆菌科、丛毛单胞菌科、黄杆菌科及草酸杆菌科组成,其相对丰度则由4.13%增至16.9%,其中,与对照处理相比,鞘脂杆菌科相对丰度增加比例高达344倍,是大气CO2浓度升高的最敏感微生物类群。但对于水稻品种扬两优6号,根系内生菌对大气CO2浓度升高的响应模式与其他它三种品种不完全一致。这些研究结果表明,微生物的相对丰度可能是影响水稻根系内生菌对大气CO2浓度升高响应的重要因素,为研究全球变化下整体微生物结构与功能的演变规律提供了一定的依据。     

农村能源建设对减排SO2和CO2贡献分析方法

农村能源建设从节约能源和开发利用可再生能源以替代常规能源两个方面对减排ＳＯ₂和ＣＯ₂作出贡献。该文以国际通用的减排量计算方法为依据,在具体分析农村能源特点的基础上,提出了农村能源建设对减排ＳＯ₂和ＣＯ₂贡献的定量分析方法、计算公式和参数,并对１９９６年农村能源建设的环境效益进行了计算。此方法可为农村能源政策分析提供有益参考。