秋华柳对镉的积累及其亚细胞分布特征

【目的】探讨Cd在秋华柳各器官及叶片亚细胞组分中的分布特征,为深入了解秋华柳的耐受解毒机制,进一步指导其在Cd污染地区的植物修复工作提供理论依据。【方法】采用水培试验方式,设置CK(0 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_1(2 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_2(10 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_3(20 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_4(50 mg·L~(-1)Cd~(2+))5种Cd处理浓度,测定秋华柳各营养器官和0、6、12、18天叶片中亚细胞组分的Cd含量。【结果】1)不同浓度Cd处理下,秋华柳根部积累的Cd含量远高于茎和叶,表明秋华柳通过根系对Cd的滞留效应,可降低Cd向地上部分的转运,从而减少Cd对地上部分的毒害。2)时间和浓度处理均显著增加秋华柳各亚细胞组分中的Cd含量,但细胞壁和细胞质中Cd含量的增幅远大于细胞器,且其亚细胞组分中Cd含量的分布为细胞壁细胞质细胞器,表明细胞壁的固定和液泡的区室化均为秋华柳的重要解毒作用,但细胞壁对Cd的结合和固定作用占主导。3)相同处理时间下,与CK相比,低Cd浓度处理时,细胞壁组分中的Cd含量显著增加,而随着处理浓度的增加,细胞壁组分中的Cd含量及百分比呈降低趋势,细胞质组分中的Cd含量及百分比显著增加。同时,随着处理时间的延长,秋华柳细胞质组分中的Cd含量百分比上升,而细胞壁组分中的Cd含量百分比下降。高Cd含量和长时间胁迫时,细胞壁对Cd的固定能力有所下降,而液泡的区室化作用显著提高,这可能是秋华柳耐受高Cd含量和长时间胁迫的一种策略。4)时间和浓度的交互作用对秋华柳亚细胞组分中Cd含量的增加效应大于单一时间处理或单一浓度处理效应,表明在Cd处理浓度和处理时间的双重影响下,秋华柳细胞壁的固定作用和液泡的区室化作用更加显著。【结论】1)器官水平上,秋华柳通过根系对Cd的滞留效应限制其向地上部分的转运,从而降低Cd对地上部分细胞器的毒害,增强秋华柳对Cd的耐受能力。2)在亚细胞水平上,细胞壁固定和液泡区室化是秋华柳对Cd胁迫的重要解毒机制,且以细胞壁的固定作用占主导地位,这是秋华柳为确保其核心细胞器免受Cd毒害而产生的耐受策略。     

重庆石漠化区主要乔木群落土壤水文功能研究——以重庆市南川示范区为例

通过对重庆石漠化区2种植物群落凋落物层和土壤层的持水性能进行研究,结果表明:马尾松群落的蓄积量高于樟树群落,蓄积量高达48.3 t/hm2,不同分解层次的蓄积量,因植物群落类型不同而有别,测定结果显示针叶林的凋落物的蓄积量、鲜质量、干质量明显高于阔叶林;在两种群落中同种凋落物的不同分解层次的最大持水量、持水率,均是半分解层高于未分解层,马尾松群落持水总量高于樟树群落,达71.5 t/hm2,相应的持水深度也是马尾松群落高于樟树群落;马尾松群落凋落物的吸水量明显高于樟树群落,且每一种凋落物的半分解层的吸水量均大于未分解层,在持水过程中,两种凋落物呈现相同的变化趋势,在前4 h内吸水速率降低幅度大,4 h后吸水速度减缓,20 h后趋向于零.凋落物吸水量和浸水时间之间存在对数关系(y=aln(x)+b),凋落物吸水速率与浸水时间的关系按照反函数方程变化(y=a+bx-1);马尾松群落的总拦蓄量(98.18 t/hm2)大于樟树群落的总拦蓄量(59.26 t/hm2);马尾松群落可截留9.818 mm的林内降雨,樟树群落可以截留5.925 mm的林内降雨.且不同分解层次上也表现为半分解层的有效拦蓄量大于未分解层.表层土壤的持水性能也和凋落物层的持水性能呈现相同的规律,也表现为马尾松林高于樟树林.

Abstract：

The water-holding capacities in 2 main forest types (Pinus tabulaeformis Lamb and Cinnamomum (L.)Presel) in mountainous eco-system in Karst area of Chongqing were studied. The results showed that the litter storage of P. tabulaeformis (48.3 t/ha) was higher than that of Cinnamomum. Different vegetation types and different decomposition levels resulted in different storages. The litter storage, the wet litter standing crop and the dry litter standing crop of conifers were higher than those of broadleaf forests. The maximum water-holding percentage and water holding capacity of the semi-decomposed layer was higher than those of the non-decomposed layer of the same vegetation type, and the total water holding capacity and the water holding depth of P. tabulaeformis was much higher than that of Cinnamomum. In the water holding process, the litter of the two vegetation types showed a similar trend. Water absorption rate dropped sharply in the first 4 hours, and slightly thereafter and approached zero after 20 hours. The total water holding capacity increased logarithmically with increasing immersion time in water (y = aln(x)+b),and water absorption rate in all plantations decreased with increasing immersion time according to the equation y= a+bx-1. The total interception amount of P. tabulaeformis and Cinnamomum was 98.18 t/ha and 59.26 t/ha, respectively; and their total interception depth was 9. 818 mm and 5. 925 mm. The modified interception amount of the semi-decomposed layer was higher than that of the non-decomposed layer.Like the litter layer, the topsoil showed a similar pattern of the water-holding properties. i.e. the waterholding capacity of the soil of P. tabulaeformis forests was better than that of Cinnamomum forests.     

长期水淹对枫杨幼苗光合生理和叶绿素荧光特性的影响

为阐明枫杨对三峡库区消落区土壤不同含水量的适应机理,模拟三峡库区消落区土壤水分变化特征,设置了常规土壤水分(T1)、土壤水分饱和(T2)及根部水淹(T3)3个不同条件处理组,研究了枫杨当年实生幼苗的光合色素含量、光合生理和叶绿素荧光特性.研究结果发现:经过1 a水淹后,土壤不同含水量对枫杨幼苗光合色素、气体交换参数、资源利用效率和叶绿素荧光参数有不同的影响,其中T2、T3的气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO_2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)与对照组T1相比没有显著变化;而其净光合速率(Pn)、光能利用效率(LUE)、CO_2利用效率(CUE)显著下降(p＜0.05),但T3组枫杨幼苗仍然具有较高的Pn,LUE,CUE;随着水淹强度的增大,枫杨幼苗的PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ光化学的量子效率(ΦPSⅡ)和光化学淬灭(qP)逐渐降低,非光化学淬灭(NPQ)逐渐升高.研究证实枫杨幼苗在经过长达1 a水淹后,仍然表现出较高的光合能力,是一种可以用于三峡库区消落区植被构建的优良植物物种.

Abstract：

Three water treatments, T1 (normal growth condition), T2 (soil water saturation), T3 (the root-distributed soil layer being completely submerged) were made in a simulation experiment to determine the photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters of Pterocarya stenoptera seedlings and to study the adaptation of P. stenoptera to the soil moisture conditions in the hydro-fluctuation belt of the Three Gorges Reservoir Area. Differences were found after 1 year's flooding among the three treatments in content of photosynthetic pigments, leaf gas exchange parameters, apparent resource use efficiency and chlorophyll fluorescence parameters of P. stenoptera. Stomatal conductance (Gs), transpiration rate (Tr), intercellular CO_2 concentration (Ci) and the water use efficiency (WUE) of the plants in T2 and T3 treatments did not decrease significantly compared to those in the control treatment (T1). Net photosynthetic rate (Pn), light use efficiency (LUE) and CO_2 use efficiency(CUE) of the plants in T2 and T3 were significantly lower than those in control plants(p＜0.05), but the plants in T3 still had relatively high Pn, LUE and CUE. With increasing flooding intensity, the potential efficiency of primary conversion flight energy of PS Ⅱ (F_v/F_m), quantum yield of PS Ⅱ photochemistry (ΦPS Ⅱ ) and photochemical quenching coefficient (qP) of P. stenoptera seedlings decreased and non-photochemical quenching coefficient (NPQ) increased. These results indicated that P. stenoptera is a promising tree species for revegetation in the hydro-fluctuation belt of the Three Gorges Reservoir Area since its seedlings maintained considerably high Pn after 1 year's flooding.     

水分胁迫对枫杨幼苗生长及根系草酸与酒石酸含量的影响

模拟三峡库区消落带土壤水分变化特征,设置常规生长水分条件(C组)、轻度干旱水分胁迫(MD组)、土壤潮湿(WS组)以及水淹(BS组)4个不同处理组.研究枫杨当年实生幼苗对多种水分胁迫的生理生化响应.结果表明:不同水分处理、时间以及水分与时间的交互作用对枫杨幼苗的生长、生物量、根系的草酸与酒石酸含量均产生极显著的影响(P＜0.001或0.01).与C相比,MD,WS和BS均显著降低枫杨幼苗的高生长与生物量积累,却能显著增加枫杨幼苗主根、侧根以及总根的草酸含量.BS也能显著增加枫杨幼苗主根、侧根以及总根的酒石酸含量.WS仅显著增加侧根酒石酸的含量,与MD显著降低侧根的酒石酸含量形成鲜明对照.随着处理时间的延长,枫杨幼苗根系的草酸与酒石酸含量表现出降低的趋势.由结果可知:虽然水淹、干旱的环境条件将会对当年生枫杨幼苗产生一定影响,但这些枫杨幼苗均能较好地存活下来.     

鼎湖山自然保护区森林景观动态的功能区差异分析

利用1979年、1991年、1999年和2007年4期遥感影像,对广东省鼎湖山自然保护区各功能区内森林景观动态进行对比。结果表明:1)1979—2007年,森林景观优势增加,景观异质性和稳定性下降。2)针叶林、灌丛向常绿阔叶林和混交林转化,导致森林面积增加;针叶林向林间地等非林地类转出,表明针叶林受到较强干扰。3)各同功能区森林变化差异明显,表明缓冲区干扰最强,核心区最低,符合自然保护区功能区划分基本目的。4)保护区西部的森林景观年变化率较高,主要受植被自然演替的影响;东部森林变化率较高,表明缓冲区和过渡区所受到强烈人为干扰。     

重庆市土地利用景观格局现状及其破碎化分析

以2002年E-TM遥感影像为基础,利用地理信息系统（GIS）技术,选择了多种景观格局指数,分别从斑块面积、斑块周长、斑块数、分形分维数、景观形状指标、最大斑块占景观面积比、多样性和均匀度指标进行格局分析.结果表明：①研究区内景观类型分布不均,较多斑块呈零碎分布.耕地和林地的面积、周长和斑块数较大,是区内优势景观.丘陵旱地和灌木林对景观影响最大,边界褶皱程度较低.②城乡用地（城镇用地除外）和水域斑块平均面积小,破碎化高.其它林地、大于25°的坡地旱地、河渠和城镇用地破碎化严重.③景观组分Shannon多样性指数比较表明：类型斑块数（2.427 9）、类型周长（2.310 0）、类型面积（2.237 5）均小于等概率下的指标（2.708）.④城市景观仍未占据主导地位,局部存在有明显的城市扩张.     

不同水分和植株密度处理对牛鞭草生长及形态的影响

为了解常见湿地植物牛鞭草在不同水分和种植密度条件下的生长和形态响应,将4种不同密度的植株(每盆分别种植1,2,4或12株)均置于4种不同水分条件下[对照组(CK)、水淹与干旱交替组(FD)、土壤水分饱和组(LF)、全淹组(FL)],研究其生长及形态上的变化。结果表明,不同水分及密度处理显著影响牛鞭草的生长及形态特征(P<0.05)。全淹显著抑制牛鞭草的生长(P<0.05)。非全淹条件下,除高密度组外,总生物量、地上生物量和茎生物量均保持较高水平,其中在LF条件下各密度处理间无显著差异(P>0.05)。除单独个体组外,植株的节间长和主茎长均在LF条件下达到最大值。随着水分胁迫和密度的增加,根生物量、叶片数和分枝数逐渐降低。中、高密度组的相对邻体效应值随着水分胁迫的增加而增加,植株间竞争作用逐渐减弱,但未转变为促进作用。牛鞭草在不同的水环境中可以采取不同的策略以应对,适宜在水分多变地区大量种植,在易出现深水淹地区,牛鞭草以高密度种植为佳,在浅水淹或水陆交汇处,建议以中密度方式种植。     

枫杨幼苗对土壤水分"湿-干"交替变化光合及叶绿素荧光的响应

以盆栽1年生枫杨幼苗为实验材料,通过人工设置土壤水分来模拟三峡库区消落带不同土壤水分对枫杨幼苗的光合参数、光合色素含量、叶绿素荧光特性等的影响.试验设置4个处理组,分别为常规供水、常规供水-轻度干旱-复水、水淹、水淹-轻度干旱-复水,3个处理期分别为前期(0-33 d)、中期(34-63 d)、后期(64-78 d).结果表明,不同的水分处理显著地影响了枫杨幼苗“表观性”的气体交换、光合色素含量和水分利用效率等特性,但相较而言对枫杨幼苗“内在性”的叶绿素荧光特性影响较小,且影响的结果和程度因处理组和指标而异.78 d时,除胞间CO2浓度(Gi)、叶绿素a/叶绿素b、光化学猝灭值(qP)和非光化学淬灭值(qN)外,水淹组(FL组)的各项指标在4个处理组中都为最低值;“湿-干”交替组(FD组)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)及总叶绿素含量则表现出先降低复水后显著增加的趋势;DR组的变化趋势与FD组类似,但变化的幅度较FD组小.研究发现,枫杨幼苗面对不同水分状况呈现出了一定的敏感特性,但随着胁迫时间的延长其无论是从光合、水分利用还是叶绿素荧光特性方面都表现出积极的响应,较能适应干旱、水淹、“湿-干”交替等多种环境胁迫,且在胁迫解除后能够迅速恢复生长,可以考虑用于三峡库区消落带的植被重建.     

三峡库区岸生植物秋华柳对镉胁迫的光合响应

镉是一种植物非必需元素,以毒性强、在土壤-植物系统中移动性大等特点受到广泛关注,它在生物圈中通常给生物带来有害的生态效应。土壤中过量的镉会引起植物的许多胁迫症状,研究表明:叶镉浓度超过5～10mg·kg-1(干质量)时对大多数植物都是有害的(Whiteetal.,2010);镉能抑制叶绿素的生物合成并导致叶绿素含量的下降和不同色素     

狗牙根生长及叶绿素荧光对水分和种植密度的响应

以盆栽当年生狗牙根(Cynodon dactylon)扦插苗为试验材料,通过模拟水库库区河岸带不同土壤水分及不同种植密度对狗牙根生长、光合色素及荧光特性的影响进行探究。试验设置4个土壤水分处理组：水分对照组(CK)、水淹与干旱交替组(FD)、土壤水分饱和组(LF)和全淹组(FL),4种种植密度：对照（1株盆-1）、低密度（2株盆-1）、中密度（4株盆-1）及高密度（12株盆-1）。结果表明,1）水分、种植密度及二者的交互作用均显著影响狗牙根叶面积指数、单株总生物量及主茎长(P0.05)。2）水分、种植密度及二者的交互作用均显著影响狗牙根总叶绿素含量、胡萝卜素含量、叶绿素a/叶绿素b及总叶绿素含量/类胡萝卜素含量(P0.05);3）水分处理显著影响PSⅡ最大光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)及光化学猝灭系数(qP)（P0.05）;密度处理对狗牙根叶绿素荧光特性各项指标均无显著影响（P0.05）;二者交互作用显著影响狗牙根光化学猝灭系数(qP)（P0.05）。本研究表明,可考虑将狗牙根用于水库库区河岸带的植被重建,种植密度以中密度为优。