水分胁迫下几种冷季型草坪草抗旱机理研究

采用盆栽育苗法,在5种冷季型草坪草苗期连续干旱胁迫下测定植株高度,根系生长,叶片相对含水量和质膜透性等抗旱指标,以综合评价5种冷季型草坪草的抗旱性能。研究结果表明:供试材料在连续干旱胁迫下,叶片相对含水量呈下降趋势,质膜透性有所增加。综合分析可知,5种冷季型草坪草的苗期抗旱性能由强多弱依次为:多年生黑麦草>高羊茅>无芒雀麦>紫羊茅>匍匐翦股颖。     

La(NO3)3 对盐胁迫下黑麦草幼苗生长及抗逆生理特性的影响

为探讨稀土元素镧(La)对牧草盐胁迫伤害的缓解作用, 采用水培法研究了叶面喷施20 mg·L^-1La(NO₃)₃ 对NaCl 胁迫下黑麦草幼苗生长及其抗逆生理特性的影响。结果表明: 盐胁迫显著抑制黑麦草幼苗的生长, 提高叶片电解质渗漏率及丙二醛(MDA)、O₂^- 和H₂O₂ 含量, 其作用随盐浓度的增大而增强。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、可溶性蛋白质、脯氨酸含量随盐浓度增大呈先升后降趋势, 可溶性糖和Na⁺/K⁺比逐渐增大, 质膜H⁺-ATP 酶活性逐渐降低, 过氧化物酶(POD)活性及POD 同功酶数量表达增强。喷施La(NO₃)₃ 处理可降低盐胁迫下黑麦草幼苗叶片的O₂^- 和H₂O₂ 含量, 提高SOD、CAT、POD、APX 和质膜H⁺-ATP 酶的活性及POD 同功酶的表达, 使AsA、GSH、可溶性蛋白质、可溶性糖和游离脯氨酸含量及幼苗生物量增加, Na⁺/K⁺比降低。表明La(NO₃)₃ 可通过提高抗氧化系统的活性和积累渗透溶质减轻盐胁迫伤害, 从而提高黑麦草的耐盐性。     

外源H2O2对镉胁迫下酸枣幼苗生长及生理特性的缓解效应

通过温室盆栽土培试验,研究不同浓度(0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.3 mmol/L)的外源H_2O_2处理对0.05 mmol/L Cd胁迫下酸枣幼苗生长、光合系统和荧光特性等的影响。结果表明:(1)Cd胁迫下,酸枣幼苗生长受到抑制,经H_2O_2处理后,酸枣幼苗对镉抗性系数、光合绿素含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均升高,过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)含量和胞间CO_2浓度(C_i)则出现不同程度的下降;(2)低浓度H_2O_2(≤0.08 mmol/L)处理后,酸枣叶片和根系内抗氧化酶[过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)]活性增强,叶片内1,5—二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、1,1—二磷酸景天庚酮糖酯酶(SBPase)和1,6—二磷酸果糖醛缩酶(FBAase)活性最高显著上升38.24%,42.15%,84.08%,但转酮醇酶(TKase)活性无显著变化;(3)酸枣叶片内PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和吸收光能用于光化学反应的份额(P)在H_2O_2处理下最大分别提高37.52%,135.95%,53.10%和98.36%,PSⅡ非光化学猝灭系数(NPQ)、调节性能量耗散Y(NPQ)、非调节性能量耗散Y(NO)、吸收光能用于天线热耗散的份额(D)、PSⅡ反应中心非光化学耗散的份额(E_x)和双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)分别降低34.13%,35.15%,30.26%,35.52,32.30%和53.43%,缓解效果显著,但随着外源H_2O_2喷施浓度的增加,缓解效应有下降趋势。综合分析发现,H_2O_2对酸枣镉毒的缓解作用与其改善酸枣光合作用、维持抗氧化系统高活性和提高PSⅡ光化学效率等多种生理过程有关。其中以0.08 mmol/L H_2O_2提高酸枣的修复效率最佳,可作为植物修复的强化措施。     

SO2胁迫对园林植物幼苗光合生理特征的影响

通过盆栽人工模拟熏气实验,设置不同浓度(2.86和5.72 mg/m3)SO2胁迫处理,以相对清洁区(CK)红花羊蹄甲、尖叶杜英、芒果、糖胶树、秋枫和樟树光合参数因子为对照,研究不同浓度SO2胁迫处理对6种园林植物光合生理特性的影响。结果表明:1)6种园林植物幼苗最大净光合速率随着SO2浓度的增加呈下降趋势,与CK相比,LSO2和HSO2处理下红花羊蹄甲、尖叶杜英、芒果、糖胶树、秋枫和樟树最大净光合速率分别下降了20.96%和38.35%、45.32%和52.17%、69.21%和71.19%、58.30%和61.88%、43.90%和56.10%、25.26%和40.34%;2)相对清洁区(CK),红花羊蹄甲、芒果、糖胶树、秋枫和樟树光饱和点介于748～1 016μmol/(m2.s)之间,光补偿点介于4.0～9.3μmol/(m2.s)之间,表现出较强的喜光和耐阴特性,在不同SO2浓度处理下,6种园林植物光饱和点与CK相比有不同程度的降低,下降幅度最大为芒果、糖胶树和秋枫,降幅最小的为樟树;3)不同SO2浓度对6种园林植物光补偿点的影响不明显,经过SO2污染胁迫后6种植物光适应范围变窄,适应性变差;4)红花羊蹄甲和樟树保持了较高的净光合速率和水分利用效率,对SO2胁迫适应能力较强。研究结果可为火电厂、陶瓷厂、钢铁厂、石化厂等重度酸污染地区植物选择提供参考。     

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。     

典型菜地土壤剖面N2O、CH4与CO2分布特征研究

为探究菜地土壤剖面N2O、CH4与CO2时空分布特征,利用地下气体原位采集系统与气相色谱法,周年动态监测3种典型菜地,即休闲裸地、轮作地Ⅰ(芹菜?空心菜?小白菜?苋菜)以及轮作地Ⅱ(菜心?芹菜?空心菜?大青菜)7 cm、15 cm、30 cm与50 cm土层N2O、CH4与CO2浓度变化。结果表明,0~50 cm土层范围内,N2O、CH4与CO2 3种气体浓度周年变异性较大,变幅分别为0.63~1 657.0μL(N2O)?L?1、0.8~72.5μL(CH4)?L?1和0.41~36.6 m L(CO2)?L?1。轮作地Ⅰ与轮作地Ⅱ的N2O平均浓度随土壤深度增加而增加,休闲裸地则呈现先增加(0~30 cm)后降低(30~50 cm)的变化趋势。两种轮作菜地4个土层N2O平均浓度均显著高于休闲裸地,二者氮肥施用量不同并未造成相同土层间N2O平均浓度的显著差异。3种菜地CH4与CO2平均浓度均呈现50 cm30 cm15 cm7 cm的梯度特征。轮作地Ⅰ与轮作地Ⅱ0~15 cm土层CH4平均浓度均大于休闲裸地,而在15~50 cm土层则分别大于和小于休闲裸地。CO2浓度呈现明显的季节性变化,除轮作地Ⅰ50 cm土层外,两种轮作菜地其他土层CO2平均浓度均小于休闲裸地对应土层。可见,蔬菜地高氮肥施用、多频次耕作等复杂管理使得N2O、CH4与CO2表现出较大的时空变异特征,其中氮肥施用对N2O的影响大于CH4与CO2,CH4受施肥与耕作的影响均较小,CO2显著受土壤温度与耕作措施的影响,在此基础上需进一步探究N2O、CH4与CO2的其他影响因素。     

环境CO2浓度增加对玉米生育生理及产量的影响

研究了盆栽玉米在700、600、500和350ppm的CO₂浓度处理下,生育、生理及产量形成的动态变化和反应。结果表明,CO₂浓度增加促进了玉米的生长和发育,物候期提前,光合速率增大,蒸腾系数减少,加快了根、茎、叶等干物质积累,提高了生物产量和经济产量。实验还表明:从苗期、抽雄、吐丝、乳熟到收获的各生育阶段,CO₂浓度对玉米的影响有所不同,以抽雄阶段影响最大;对植株的产量性状影响程度也不一致(穗>茎叶>根),收获指数也随CO₂浓度增加而有所提高。此外,CO₂浓度增加还可增强玉米抗短期高温(>40℃)和低光(常量的1/2)胁迫的能力。     

二氧化硫胁迫对园林植物幼苗生理生态特征的影响

为探讨28种广州市常用园林植物抗SO2污染能力,以2～3a生实生苗为材料,通过人工气候室的盆栽实验,测定了5.329mg/m3SO2浓度胁迫处理下其叶片气体交换参数、相对叶绿素含量和相对含水量生理生态指标,并利用隶属函数法及系统聚类分析法对其抗SO2污染能力进行了综合评价。结果表明:与相对清洁区相比,SO2污染胁迫下大多数植物叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、相对叶绿素含量和相对含水量均出现不同程度的下降,下降幅度因植物种类的不同而有较大的差异。综合隶属函数和聚类分析表明,桂花、夹竹桃、小叶榄仁、罗汉松、樟树、乐昌含笑、石栗、糖胶树、竹柏和铁冬青抗SO2污染能力强,黄金榕、海南红豆、红千层、澳洲鸭脚木、幌伞枫抗SO2污染能力较强,洋紫荆、菩提榕、长芒杜英、非洲桃花心和大花五桠果抗SO2污染能力中等,红花银桦、海南蒲桃、木棉、大花紫薇和人面子抗SO2污染能力较弱,而白千层、麻楝和复羽叶栾树抗SO2污染能力弱。研究结果可为火电厂、陶瓷厂、钢铁厂、石化厂等重度酸污染地区植物选择提供参考。     

畜禽舍NH3的散发及减排控制技术

集约化畜禽生产过程中产生的有害气体NH₃对环境酸化、土壤及地表水的污染等问题在公众与科学界都引起了极大的关注，西欧等发达国家对畜禽舍内NH₃的排放测定、减排技术及测量方法等方面进行了大量研究。该文对畜禽舍NH₃的产生及其影响因素进行了分析，对目前国内外有关畜禽舍NH₃的减排与控制技术进行了综述。     

水培条件下CO2与NH+4/NO-3配比对番茄幼苗生育的影响

升高CO₂浓度能够促进作物的光合作用，提高作物的生物量和产量，但关于CO₂与NH⁺₄/NO^-₃比及其交互作用对作物影响的研究较少，为探索番茄幼苗生长发育对CO₂浓度升高的响应是否对NH⁺₄/NO^-₃配比有较强的依赖关系，本试验在营养液栽培条件下，以番茄(Lycopersicun esculentum Mill)为试材，研究正常大气CO₂浓度(360 μL/L)和倍增CO₂浓度(720 μL/L)与不同NH⁺₄/NO^-₃配比的交互作用对番茄幼苗生长的影响。结果表明：CO₂浓度升高提高了低NH⁺₄/NO^-₃比例处理中番茄叶片的光合速率和水分利用率，提高幅度随NH⁺₄/NO^-₃比例的降低而增强，光合速率增强最大达55%。在同一CO₂浓度处理下净光合速率与水分利用率均随NH⁺₄/NO^-₃比例的增加而显著降低。这说明CO₂浓度升高对番茄幼苗生长发育的促进作用随NH⁺₄/NO^-₃比例的降低而提高，但并没有减弱全NH⁺₄-N处理中番茄幼苗的受毒害作用。综上所述，CO₂浓度升高能提高植物生产的节水能力和水分生产力；水培条件下，NO^-₃-N是最适合番茄幼苗生长发育的氮源，其它NH⁺₄/NO^-₃比例对番茄幼苗的生长发育有一定的抑制作用，仅以NH⁺₄-N作氮源则番茄幼苗很难生长。     

Cd胁迫对3种蕨类植物生理代谢及镉累积特性的影响

通过盆栽试验,对Cd胁迫下3种蕨类植物江南卷柏(Selaginella moellendorffii)、紫萁(Osmunda japonica)和蜈蚣草(Pteris vittata)的生长、生理和重金属累积与分布情况进行研究。结果表明,在较高浓度Cd处理下,3种植物的株高、鲜重和地上与地下部分的干重比都受到抑制,浓度越高,抑制越明显;随着Cd处理浓度的增加,3种蕨类植物叶绿素含量随胁迫浓度的增加先上升后下降;MDA含量均有不同程度的增加,在Cd浓度≥50mg/kg,与对照相比,江南卷柏和蜈蚣MDA含量增加不明显(p0.05),而紫萁MDA含量显著增加(p0.05);脯氨酸含量均随处理浓度的增加而增大;江南卷柏和紫萁SOD活性均随处理浓度的增加先升高(Cd=50mg/kg,达到最大值)后降低,蜈蚣草SOD活性随处理浓度的增加而增大;江南卷柏和紫萁POD活性随处理浓度的增加而增大,蜈蚣草POD活性随处理浓度的增加而先上升后下降,在Cd浓度为100mg/kg时达到最大值;3种蕨类植物CAT活性总体上随胁迫浓度的增加先上升后下降。在Cd浓度≤50mg/kg时,紫萁对重金属Cd的累积能力最强,但在高浓度镉胁迫时,紫萁的耐性要低于江南卷柏和蜈蚣草。综合各个指标变化情况来看,3种蕨类植物对重金属Cd的抗性排序为江南卷柏蜈蚣草紫萁。     

外源NO对Ca(NO_3)_2胁迫下番茄叶片活性氧损伤的缓解效应

为探讨外源一氧化氮(NO)对次生盐渍胁迫下植物抗氧化系统的调节作用,以番茄品种‘秦丰保冠’为试材,在营养液栽培条件下研究叶面喷施外源NO供体硝普钠(SNP)对80mmol·L~(-1)Ca(NO_3)_2胁迫下番茄幼苗生长、叶片光合、活性氧物质、抗氧化酶活性和抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环的影响。结果表明,Ca(NO_3)_2胁迫下喷施SNP处理的番茄幼苗叶片超氧阴离子(O_2~(·-))的产生速率以及过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)、脱氢抗坏血酸(DHA)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)的含量和电解质渗漏率显著降低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)的活性显著升高或得以维持,同时叶片抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)含量及其还原力(AsA/DHA、GSH/GSSG值)显著升高,叶片活性氧损伤得到有效缓解,叶绿素降解和光合速率的下降得到有效抑制,进而促进了植株的生长发育,提高了番茄幼苗的耐盐能力。     

模拟干旱和盐碱胁迫对碱蓬、盐地碱蓬种子萌发的影响

为研究干旱和盐碱胁迫对碱蓬(Suaeda glauca)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)种子萌发的影响,比较碱蓬和盐地碱蓬逆境生理特性的异同,本研究利用PEG6000、NaCl和Na_2CO_3分别模拟干旱、盐和碱胁迫,配制相同渗透势的PEG6000、NaCl、Na_2CO_3处理液,以蒸馏水处理为对照,对碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发与胚的生长进行比较研究。结果表明:1)低渗处理(-0.46 MPa)对碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发无显著影响;高渗处理(-1.38MPa、-1.84 MPa)抑制碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发。2)当溶液渗透势相等时,NaCl处理下碱蓬种子的萌发率显著大于PEG、Na_2CO_3处理;而等渗PEG、NaCl、Na_2CO_3处理对盐地碱蓬种子萌发率的影响无显著差异。3)PEG、NaCl、Na_2CO_3处理组碱蓬、盐地碱蓬种子的最终萌发率与对照无显著差异。4)在幼苗形成阶段,PEG、Na_2CO_3处理对碱蓬、盐地碱蓬胚的抑制作用显著大于等渗NaCl处理。5)碱蓬、盐地碱蓬胚的生长对NaCl、Na_2CO_3胁迫的响应存在差异。-0.92 MPa NaCl处理抑制碱蓬胚的生长,却对盐地碱蓬产生促进作用;-0.46 MPa Na_2CO_3处理对碱蓬胚的抑制作用小于盐地碱蓬。综合分析表明:碱蓬、盐地碱蓬均具有很强的抗盐性。在种子萌发阶段,碱蓬种子的抗旱、抗碱能力低于盐地碱蓬;在幼苗形成阶段,碱蓬胚的抗盐性小于盐地碱蓬,但对轻度碱胁迫的抗性高于盐地碱蓬。     

重塑Q3黄土K0三轴蠕变特性的试验研究

[目的]研究陕西省延安地区重塑Q_3黄土高填方工程的后期沉降变形特性,为高填方工程的设计、施工提供一定的技术和理论支撑。[方法]通过改进K0三轴蠕变仪,对所取黄土进行了不同压实度、不同含水量、不同竖向应力下的室内土的静止侧压力系数K_0三轴固结排水蠕变试验。[结果]重塑Q_3黄土具有明显的蠕变特性,在低应力条件下,呈现出典型的衰减蠕变;在K_0条件下,随着含水量增大、竖向应力的增大,压实度的减小,蠕变呈增强趋势,蠕变变形量增大;在低水平应力的条件下,土体所受侧向应力与竖向应力成线性关系。[结论]建立了重塑Q_3黄土关于竖向应力的自定义蠕变模型,通过试验数据拟合获得了模型参数,所建模型能很好地描述延安地区重塑Q_3黄土的蠕变特性。     

Effects of elevated CO2 and O3 on soil respiration under ponderosa pine

Soil respiration represents the integrated response of plant roots and soil organisms to environmental conditions and the availability of C in the soil. A multi-year study was conducted in outdoor sun-lit controlled-environment chambers containing a reconstructed ponderosa pine/soil-litter system. The study used a 2×2 factorial design with two levels of CO₂ and two levels of O₃ and three replicates of each treatment. The objectives of our study were to assess the effects of long-term exposure to elevated CO₂ and O₃, singly and in combination, on soil respiration, fine root growth and soil organisms. Fine root growth and soil organisms were included in the study as indicators of the autotrophic and heterotrophic components of soil respiration. The study evaluated three hypotheses: (1) elevated CO₂ will increase C assimilation and allocation belowground increasing soil respiration; (2) elevated O₃ will decrease C assimilation and allocation belowground decreasing soil respiration and (3) as elevated CO₂ and O₃ have opposing effects on C assimilation and allocation, elevated CO₂ will eliminate or reduce the negative effects of elevated O₃ on soil respiration. A mixed-model covariance analysis was used to remove the influences of soil temperature, soil moisture and days from planting when testing for the effects of CO₂ and O₃ on soil respiration. The covariance analysis showed that elevated CO₂ significantly reduced the soil respiration while elevated O₃ had no significant effect. Despite the lack of a direct CO₂ stimulation of soil respiration, there were significant interactions between CO₂ and soil temperature, soil moisture and days from planting indicating that elevated CO₂ altered soil respiration indirectly. In elevated CO₂, soil respiration was more sensitive to soil temperature changes and less sensitive to soil moisture changes than in ambient CO₂. Soil respiration increased more with days from planting in elevated than in ambient CO₂. Elevated CO₂ had no effect on fine root biomass but increased abundance of culturable bacteria and fungi suggesting that these increases were associated with increased C allocation belowground. Elevated CO₂ had no significant effect on microarthropod and nematode abundance. Elevated O₃ had no significant effects on any parameter except it reduced the sensitivity of soil respiration to changes in temperature.     

模拟酸雨对不同园林植物叶片生理生态特性的影响

采用盆栽方法,以自来水（pH值6.5）作为对照,研究了pH值为1.7,3.0,4.3,5.6模拟酸雨条件下新梢增长量、叶片损伤程度和叶片生理生态特性,并分析了园林植物对酸雨污染的敏感性反应。结果表明:不同pH值的酸雨对园林植物新叶片有不同程度的抑制,酸雨的酸度越大,对园林植物叶片的伤害越大,以pH值1.7的模拟酸雨对园林植物叶片的伤害最为严重,pH值5.6伤害较为轻微,但不同种类之间对酸雨的抗性有明显差异;pH值4.3~5.6处理对园林植物新梢生长率没有显著的影响和抑制作用,而pH值小于3.0处理则严重抑制了园林植物新梢生长;随模拟酸雨强度的增强,园林植物叶片的细胞质膜透性和丙二醛（MDA）含量逐渐升高,当pH值小于3.0时,细胞质膜透性和丙二醛（MDA）含量则急剧增加,当pH值为1.7时,不同园林植物叶片则严重受损;园林植物叶片叶绿素含量、叶片N和P含量随酸雨强度的增加逐渐降低,当pH值小于3.0时,园林植物叶片叶绿素含量、叶片N和P含量则急剧降低,当pH值为1.7时,不同园林植物叶片则严重受损;相关分析表明,酸雨增加了园林植物对环境的敏感性。园林植物对酸雨具有较强的抵抗能力,对园林植物生理活动影响的阈值pH值大致介于3.0~4.3,因此,本研究的6种园林植物可以作为酸雨灾害严重地区园林绿化及植被构建的物种。     

Short-term C4 plant Spartina alterniflora invasions change the soil carbon in C3 plant-dominated tidal wetlands on a growing estuarine Island

Spartina alterniflora is an invasive C₄ perennial grass, native to North America, and has spread rapidly along the east coast of China since its introduction in 1979. Since its intentional introduction to the Jiuduansha Island in the Yangtze River estuary, Spartina alterniflora community has become one of the dominant vegetation types. We investigated the soil carbon in the Spartina alterniflora community and compared it with that of the native C₃Scirpus mariqueter community by measuring total soil carbon (TC), soil organic carbon (SOC), total soil nitrogen (TN), and the stable carbon isotope composition (δ¹³C) of various fractions. TC and SOC were significantly higher in Spartina alterniflora in the top 60 cm of soil. However, there was no significant difference in soil inorganic carbon (IC) between the two communities. Stable carbon isotopic analysis suggests that the fraction of SOC pool contributed by Spartina alterniflora varied from 0.90% to 10.64% at a soil depth of 0-100 cm with a greater percentage between 20 and 40 cm deep soils. The δ¹³C decreased with increasing soil depth in both communities, but the difference in δ¹³C among layers of the top 60 cm soil was significant (p<0.05), while that for the deeper soil layers (>60 cm) was not detected statistically. The changes in δ¹³C with depth appeared to be associated with the small contribution of residues from Spartina alterniflora at greater soil depth that was directly related to the vertical root distribution of the species.