CO2浓度升高对不同秋眠类型苜蓿生长发育的影响

为了分析3种秋眠类型苜蓿(Medicago sativa)(秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿ABI700和极非秋眠型苜蓿UC-1465)在不同CO_2浓度下的生长发育情况,本研究运用人工气候箱和开顶式气室动态观测了3种秋眠类型苜蓿的种子发芽特性、生长发育和产量大小。主要结果:1)550、700μmol·mol-1 CO_2浓度处理能显著提高3种秋眠类型苜蓿种子的发芽率、发芽势和发芽指数(P0.05),缩短平均发芽天数(P0.05)。其中550μmol·mol~(-1)浓度处理下苜蓿种子的发芽率、发芽势最高。2)高CO_2浓度促进3种秋眠类型苜蓿生育期提前3~6d,且CO_2浓度越高生育期越提前。3)高CO_2浓度能显著促进3种秋眠类型苜蓿株高、叶面积和单株干重增加(P0.05)。高CO_2浓度处理后UC-1465的单株鲜重比Maverick高19.33%~21.76%,比ABI700高12.74%~13.11%;单株干重比Maverick高14.85%~26.77%,比ABI700高12.31%~14.58%,高CO_2浓度处理后极非秋眠型苜蓿UC-1465生长优势进一步提高。4)CO_2浓度对苜蓿茎粗无显著影响(P0.05),但促进秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿ABI700茎粗增大。上述结果表明,在一定浓度范围内,苜蓿种子的发芽率、发芽指数、发芽势、株高、叶面积、生物量等对CO_2的响应存在浓度效应。可以预测,未来大气CO_2浓度升高的对苜蓿生长有一定的促进作用,具有一定的应用潜力。     

农户退耕还林生态补偿预期及其影响因素——以哈巴湖自然保护区和六盘山自然保护区为例

为遏止水土流失和土地沙化,我国于2002年全面启动退耕还林工程。2014年《新一轮退耕还林还草总体方案》出台标志着国家新一轮退耕还林工程正式启动。在两次工程实施起到承前启后的节点上,开展退耕还林生态补偿研究具有重要现实意义。文中以退耕还林典型项目区宁夏哈巴湖国家级自然保护区和六盘山国家级自然保护区为例,采用CVM方法定量分析农户继续参与退耕还林工程的受偿预期及其影响因素。结果发现:1)哈巴湖自然保护区退耕还林生态补偿预期均值是2584元/hm~2,六盘山自然保护区生态补偿预期均值是4820元/hm~2,六盘山自然保护区农户的生态补偿预期显著高于哈巴湖自然保护区。2)哈巴湖自然保护区95.8%的农户的生态补偿预期低于新一轮国家生态补偿标准,而六盘山自然保护区71.7%的农户的生态补偿预期低于该标准。3)机会成本和家庭年收入是生态补偿预期的显著影响因素。家庭年收入越少的农户对生态补偿的预期越高,反映出低收入农户期望得到更高的生态补偿。此外,机会成本越高的农户对生态补偿的预期也越高。     

CO2浓度升高对不同秋眠型苜蓿内源激素含量的影响

为探讨CO_2浓度升高对不同秋眠型苜蓿(Medicago sativa)内源激素含量的影响,以3个不同秋眠型苜蓿品种为材料,设计3个不同的CO_2浓度梯度(700、550μmol·mol~(-1)和正常大气CO_2浓度350μmol·mol~(-1)),对苜蓿的4个生育期进行处理,测定各期叶片中内源激素含量。结果表明,CO_2浓度越高叶片中生长素(IAA)、赤霉素(GA3)含量越高,脱落酸(ABA)含量越低。整个生育期内高CO_2浓度处理有利于提高苜蓿的IAA/ABA和GA3/ABA的比值,解除休眠,保持生长。初花期和盛花期时,高CO_2浓度处理对苜蓿的内源激素有显著影响(P0.05)。高CO_2浓度处理对半秋眠苜蓿的生长发育最为有利,其次为非秋眠型苜蓿,此外,高CO_2浓度处理能减弱秋眠型苜蓿的秋眠性,延长其生长周期。     

3种秋眠类型苜蓿对不同CO2浓度的生理响应

利用开顶式气室(open-top chamber,OTC)研究了3种秋眠类型苜蓿(Medicago sativa)(秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿ABI700和极非秋眠型苜蓿UC-1465)在700、550和350μmol·mol-1(CK)3种CO_2浓度处理下整个生育期的生理变化。结果表明,整个生育期CO_2浓度越高,苜蓿叶绿素和可溶性糖含量越高。700和550μmol·mol-1处理下,3种秋眠类型的苜蓿平均叶绿素含量较对照平均分别提高了约11.49%和6.00%,可溶性糖含量平均分别提高了约52.01%和38.82%。CO_2浓度升高能够降低苜蓿的丙二醛含量,700和550μmol·mol-1处理下,丙二醛含量较照平均分别下降了约18.20%和17.93%。盛花期时,CO_2浓度升高对脯氨酸合成量有显著的正效应(P0.05),其余时间呈抑制状态。综合来说,CO_2浓度升高在初花期时对苜蓿各生理指标均有显著影响(P0.05)。高CO_2浓度处理下,极非秋眠型苜蓿UC-1465的叶绿素累计合成量高于秋眠型苜蓿Maverick和半秋眠型苜蓿ABI700,而高CO_2浓度大大促进了秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿Maverick合成可溶性糖、降低丙二醛,有利于增强其缓解胁迫以及渗透调节能力。     

胞外呼吸菌在污染物迁移与转化过程中的应用进展

胞外呼吸菌是在厌氧条件下氧化有机物产生电子,进而将电子传递至胞外电子受体并产生能量维持自身生长的一类微生物,在重金属和有机污染物迁移转化过程中发挥着重要作用,且菌群的协同作用效果较单一微生物更为显著。胞外呼吸菌在自然环境中广泛存在,主要集中在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Acidobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),且多数为革兰氏阴性菌,其中希瓦氏菌(Shewanella oneidensisi MR-1)和地杆菌(Geobacter sulfurreducens)是研究较为深入的胞外呼吸模式菌。目前已知的5种胞外电子传递机制包括直接电子传递、电子穿梭体、应电运动、纳米导线和细胞间电子传递机制,各种机制非独立存在而是共同作用以促进污染物降解。文章从胞外呼吸菌的种类、胞内与胞外电子传递机制等方面进行综述,并着重论述了胞外呼吸菌在污染物迁移转化中的最新应用进展,为更好地发挥其环境效应提供参考。     

开垦和长期施肥下青海黑钙土中腐殖质的光谱特征

自20世纪80年代,大面积的青藏高原草甸地被开垦为农田并进行了长期施肥,这可能对其土壤中长期累积的腐殖质产生重要影响,并进而影响肥力供应和土壤环境化学过程。应用紫外—可见光谱、傅里叶变换—红外光谱和平行因子分析—三维荧光光谱技术综合表征未开垦的青海草甸和开垦后不同施肥处理的油菜地中黑钙土腐殖质的光谱特征,以揭示开垦与长期施肥对腐殖质组成与来源的影响,为青藏高原草甸的农业活动管理提供理论支撑。结果表明:开垦使土壤有机质显著降低,而施肥使得土壤保肥与营养供给能力增强。长期施肥在减缓土壤有机质降低的同时会造成土壤酸化。紫外—可见光谱指出开垦后长期施肥可能导致了胡敏酸的腐殖化程度、相对分子量、芳香性和对外源依赖性的提高。富里酸在开垦后长期施肥的处理下则表现为腐殖化程度、相对分子量和芳香性均降低,而对内源依赖性提高。傅里叶变换—红外光谱指出长期施肥有利于土壤中羧酸类物质的生成。同时,长期施肥增加了土壤中作物的生物量而使土壤中的碳水化合物和脂肪族有机物大量消耗。结合平行因子分析的三维荧光光谱识别出青海黑钙土腐殖质中含有5个有机质组分,分别为:两个类胡敏酸组分、两个UVC类富里酸组分和一个水溶微生物副产物组分。开垦与长期施肥还显著影响了腐殖质的分子组成,使胡敏酸的大分子组分相对增加,小分子组分相对降低。富里酸在开垦并长期施肥的处理下,其大、小分子组成数量均增加,但小分子组成增加得更为显著。综上,建议青藏高原的农垦活动应当谨慎进行,可增加施用有机肥以减缓土壤有机质的降低,并在提高土壤腐殖质腐殖化程度的基础上扩展富里酸的来源。应当进一步研究腐殖质功能性结构对青藏高原开垦和长期施肥的响应,以探明土壤碳固定,并提出管理措施来维持青藏高原土壤中的碳平衡。     

太子河流域地表水和地下水硝酸盐污染特征及来源分析

地下水作为一种主要的饮用水和重要农业用水水源,其环境质量状况关乎人类健康、粮食安全与生态可持续发展。本研究对太子河流域地表水、地下水的NO-3-N污染状况进行了调查,并结合水化学与NO-3-N同位素对其来源进行了分析,探讨太子河流域地下水的水化学特征和硝酸盐污染状况,为理解该区域地下水的水化学组成特点和开展水环境质量评价提供理论依据。结果表明,太子河流域地表水氮主要以NO-3-N的形式存在,占总氮78.38%,浓度为0.75~6.40 mg·L-1,从上游到下游其含量变化趋势为先上升后下降,在S6采样点达到最高值6.40 mg·L-1;地表水中NO-2-N所占比例仅为0.78%,且沿河流变化较小;由于施用化肥肥料和有机氮的矿化作用,下游地表水Cl-浓度和NH4+含量增高。太子河流域地下水NO-3-N浓度普遍高于地表水,NO-3-N浓度为0.57~55.78 mg·L-1,平均20.26 mg·L-1;NO-2-N浓度为0~0.04 mg·L-1,平均0.017 mg·L-1。太子河流域地下水的NO-3和NO-2污染状况较重。NO-3-N同位素结果显示,地表水的δ15N为-0.74‰~13.27‰;上游NO-3-N主要来源于土壤有机氮矿化,中下游受农业化肥和人畜粪便共同影响。地下水δ15N为5.7‰~17.5‰,受人类活动影响较大,人畜粪便堆肥和农业化肥的渗漏是主要影响因素。     

水生态基准大型水生植物受试生物筛选

为完善保护我国淡水生物的水质基准,从44种国内主要水生植物中筛选了浮萍、紫萍、槐叶苹、金鱼藻、穗状狐尾藻、黑藻、菹草和篦齿眼子菜8种代表性本土大型水生植物,进而参照美国水质基准数据筛选原则,从ECOTOX等数据库中搜集相关毒性数据,通过数据分析筛选出对大型水生植物毒性最大的3种重金属污染物和12种除草剂污染物。这15种污染物的物种敏感度分布分析显示,7种大型水生植物对污染物表现出高敏感性(累积概率15%),其中:浮萍对铊和利谷隆的累积概率分别为4.3%和6.4%,紫萍对百草枯和甲磺隆的累积概率分别为7.8%和11.5%,槐叶苹对2,4-滴二甲胺盐和异丙甲草胺的累积概率分别为8.5%和14.8%,篦齿眼子菜对2,4-滴、利谷隆和异丙甲草胺的累积概率分别为1.2%、2.1%和1.9%,菹草对2,4-滴和甲磺隆的累积概率分别为10.8%和7.7%,黑藻对苄嘧磺隆和氟啶酮的累积概率分别为12.5%和7.4%,金鱼藻对利谷隆、氯化铜和异丙甲草胺的累积概率分别为8.5%、7.4%和11.1%。这7种大型水生植物可作为相关污染物水质基准研究的受试生物。     

本土淡水软体动物水质基准受试生物筛选

作为水质基准体系中重要的指示生物类别,淡水软体动物是水质基准受试生物的重要组成部分。参照美国水生生物基准技术指南,从ECOTOX数据库及各类公开发表的文献中搜集、筛选了12种代表性本土淡水软体动物的生物毒性数据,通过毒性数据分析,获得对各淡水软体动物毒性最大的污染物,主要包括农药、重金属和常规污染物三大类物质;采用物种敏感度分布法对这12种软体动物的物种毒性数据进行敏感性分析,若物种的累积概率小于30%则为较敏感,该物种可作为基准研究受试生物。结果表明,放逸短沟蜷(Semisulcospira libertine)对地乐酚的累积概率为21%,静水椎实螺(Lymnaea stagnalis)对氨的累积概率为8%,河蚬(Corbicula manilensis)对亚硝酸钠的累积概率为3%。上述3种软体动物分别对农药(地乐酚)、常规污染物(氨和亚硝酸钠)为敏感物种,可以作为相应污染物水质基准研究的受试物种。