作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高响应的研究进展

在地球化学元素循环中,氮素是最重要、最活跃的营养元素之一。农田生态系统中的氮素很大程度上决定农作物的产量和品质。然而,在全球气候变化背景下,随着大气CO₂浓度和温度升高,作物-土壤氮循环的变化可能显著影响农田生态系统中的作物生产。因此,研究作物-土壤氮循环对大气CO₂浓度和温度升高的响应,能够为科学合理地预测未来气候条件下,农田生态系统中作物的氮素需求,以及保障农作物产量的稳定供应提供理论依据,对于全面认识全球气候变化背景下的农田生态系统氮素循环过程及土壤可持续利用具有重要意义。本文综述了大气CO₂和温度升高对作物氮素吸收和分配,以及与氮有效性密切相关的土壤氮转化的影响,并系统总结了二者对作物-土壤氮循环过程产生的交互作用。总结以往研究发现,在大气CO₂浓度升高条件下,作物的蒸腾作用减弱,但光合作用增强,生物量加大,根系分支和根表面积增加,豆科作物的根瘤固氮能力提高,因此整体上促进作物对氮的吸收,并且增加作物向籽粒中分配氮的比例,但作物的平均氮浓度降低。此外,高CO₂浓度提高了土壤酶活性,增强了土壤有机氮矿化作用、硝化及反硝化作用,加速了土壤氮转化。升温和CO₂浓度升高对作物-土壤氮循环产生正向或负向的交互作用,主要表现在：高温和高CO₂浓度对作物的生物量、光合作用、地下部氮分配、根系分支以及根表面积具有协同促进作用,升高温度减轻了高CO₂浓度对作物蒸腾作用和作物氮浓度的抑制作用。然而,升温抑制了高CO₂浓度对作物向籽粒中氮分配、氮吸收以及产量的促进作用;升温虽然能进一步增强高CO₂浓度对土壤酶活性和有机氮矿化的促进作用,但是对于土壤硝化和反硝化作用,二者的交互作用以及相关的分子机制尚不明确。大气CO₂升高和温度升高对土壤微生物,以及微生物与作物之间的耦合关系的研究比较薄弱,特别是由微生物主导的氮循环过程及其对全球气候变化的反馈机制是未来研究的重点。本文提出利用16S rRNA、DGGE、T-RFLP、qPCR、RT-PCR技术、蛋白组学以及稳定性同位素探针原位研究技术,可以将复杂环境中微生物物种组成及其生理功能进行耦合分析,揭示大气CO₂浓度与温度对作物-土壤氮循环过程的交互作用机理,增强对气候变化下农田生态系统氮素循环响应的预测能力,为农田生态系统有效地适应气候变化提供科学的理论依据。     

不同叶色石榴杂种单株叶片色素含量的比较

为了研究石榴杂种后代不同叶片颜色的成因,采用分光光度法对8个石榴杂种单株和2个亲本(母本豫大籽、父本突尼斯软籽)对照单株生长期叶片中叶绿素、类胡萝卜素和花青素含量进行了研究。结果表明,在生长初期,叶片表现红色的4个单株花青素含量均高于对照,其中5号单株花青素含量最高,达到4.12mg/g;叶片表现黄绿色的4个单株叶绿素和类胡萝卜素含量的变化趋势与对照基本一致,其中4号单株叶绿素含量和叶绿素/类胡萝卜素的值最高,而3号单株叶绿素a/b最低。在生长旺盛期,8个石榴单株叶绿素、类胡萝卜素和花青素含量的变化趋势一致,与对照无明显差异。经方差分析,不同石榴单株在不同的生长期其叶绿素和类胡萝卜素含量均存在显著差异,不同石榴单株间花青素含量存在显著差异,而不同石榴单株在不同的生长期其叶绿素/类胡萝卜素的值无显著差异,可以初步得出石榴杂种后代间叶片颜色不同是由于生长期花青素、叶绿素含量和比值不同造成的。     

土壤Cu^2＋污染对植物生长影响的研究进展

工农业生产的飞速发展,导致土壤中的重金属越来越多。Cu^2＋是植物必需的金属营养元素之一,但过量会对植物产生一系列的毒害作用。因此,有关Cu^2＋胁迫对植物的毒害方面的研究成为人们关注的焦点之一。综述了土壤Cu^2＋污染对植物种子萌发、植株生长和生理效应3个方面的毒害作用。     

薄膜扩散梯度（DGT）技术在环境微界面物质运移过程研究中的应用

土壤、沉积物、水体和生物体之间的接触和作用形成了多种环境微界面。这些环境微界面是物质迁移转化的重要场所,而高度时空异质性的界面特征使得对其中化学反应信息的捕捉变得极其复杂且困难。薄膜梯度扩散(DGT)技术以其原位测量元素生物有效态和高空间分辨率等优势,适用于研究化学异质性的界面过程。本文系统总结了DGT技术在环境微界面的物质运移过程研究中的应用现状,包括以下3方面内容:一是一维物质浓度测定;二是二维化学分布成像;三是与薄膜扩散平衡技术(DET)、平衡式孔隙水采样器(Peeper)和平面光极(PO)等技术联用同步获取多种溶质分布信息。现有研究证据表明,DGT适合在亚毫米(几十至几百微米)至毫米尺度研究环境微界面营养盐和污染物运移的生物地球化学过程,并可与其他化学成像技术结合研究物质跨界面运移的驱动因子和动力学特征。最后,在DGT技术发展与应用场景扩展等方面提出了几点展望。     

寄主植物对百合上桃蚜的影响研究

对广东百合种植区进行了系统调查,结果表明为害宜兴百合Lilium peciosum的蚜虫有桃蚜Myzus persicae和豆蚜Aphis craccivora,其中桃蚜发生的数量较多。在百合未出苗前,1-3月桃蚜主要在小白菜和芥菜为害,并在这些作物上越冬,转入春季后,当食料条件发生变化后,产生有翅蚜迁出,当年3—6月主要在百合上为害,当百合现蕾及成熟后,又产生有翅蚜迁出,在菊花和茄子等植物上为害,随后再转到小白菜和芥菜上为害。当地种植的小白菜Brassica campestris var．Chinensis、芥菜B．juncea等植物都属于桃蚜的嗜食寄主。通过组建不同寄主上实验种群生命表,表明桃蚜在百合和小白菜上种群趋势指数分别为28．512和27．027,最有利于桃蚜种群的增长。     

刈割干扰对羊草草甸草原植物功能群及多样性的影响

【目的】刈割是草原主要利用方式之一,植物功能群和群落物种多样性是判别干扰条件下草地生态系统退化的重要生态学指标。研究不同刈割干扰下羊草草甸草原植物功能群和群落物种多样性的变化,了解刈割干扰下草原功能群与多样性变化过程和机制,为退化割草地生态恢复提供理论依据。【方法】以呼伦贝尔羊草草甸草原时空刈割配置为试验平台,于2014—2018年植物生长最旺盛的季节(即每年8月初),采用样方法对各个小区进行群落植被调查。分析一年一割(G1)、两年一割(G2)、漏割带10 m(G3)、漏割带5 m(G4)和对照(CK)处理下草甸草原群落功能群和物种多样性变化以及刈割时间和不同刈割处理间的交互作用,探讨植物功能群与群落物种多样性的相关关系。【结果】研究发现羊草(Leymus chinensis)在不同刈割制度下均为优势物种,但是随着刈割频次的增加呈现出羊草重要值逐渐降低,退化指示物种星毛委陵菜(Potentilla acaulis)、披针叶黄华(Thermopsis lanceolate)等重要值增加的趋势;两年一割处理下羊草、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、长柱沙参(Aden...     

产量和株型性状良好的抗晚斑病花生新种质创制

花生晚斑病抗性常与不良的产量和株型性状相连锁,为发现更多综合性状优良的抗晚斑病品种,以感病亲本中花5号和抗病亲本ICGV 86699及其杂交构建的重组自交系群体（recombined inbreed lines, RIL）为材料,进行晚斑病抗性、产量和株型相关性状的调查,以筛选综合性状优良的抗病新种质。结果表明,4个环境下共发现18个稳定高抗和26个稳定中抗晚斑病的家系;在两个环境中对百果重和单株结果数进行考察,筛选出38个百果重（≥180.0 g）和单株果数（≥20.0个）都比较大的家系;同样,在两个环境中筛选出主茎高（30～60 cm）和总分枝数（≤20.0个）适中的家系54个。综合分析晚斑病病害等级、产量和株型相关性状,共鉴定出4份产量和株型相关性状优良的抗晚斑病新种质,其中1份高抗晚斑病,3份为中抗晚斑病。该研究结果为培育综合性状优良的抗晚斑病花生品种奠定了理论和材料基础。     

冬季居住区不同功能绿地PM2.5浓度变化及其与气象因子的关系

以杭州市临安区林水山居为研究对象,在2017年冬季采用实地测量法对居住区内3个不同功能绿地和对照点的PM 2.5 浓度、气象因子(温度、相对湿度、风速和光照强度)进行监测,评价绿地对居住区环境降低大气PM 2.5 浓度的作用,同时探讨环境因素对PM 2.5 浓度的影响。结果表明,居住区3个不同功能绿地和对照点的PM 2.5 浓度日变化趋势基本一致,呈“单峰单谷”型;PM 2.5 浓度均值从大到小依次是道路绿地>宅旁绿地>中心绿地>对照点。居住区的PM 2.5 浓度与温度呈负相关关系(R^2=0.794 6);与相对湿度呈正相关(R^2=0.642 5);与风速呈负相关;与光照强度呈负相关,可拟合为线性方程 y=95.3-4.7x,(0.05

相似文献   

九仙山小流域不同植物群落土壤蓄水功能研究

采用森林水文学研究方法,对九仙山小流域不同植物群落的土壤水分贮存与入渗特征进行研究。结果表明:1)森林群落具有显著提高林地土壤孔隙度、土壤贮水量和土壤入渗速率的作用,其中麻栎林要好于侧柏林、刺槐林、杨树林,而枣树林最差;2)有林地的土壤入渗率明显高于荒草坡地,说明不同森林群落具有改善土壤入渗性能的作用。其中侧柏林提高土壤入渗速率的幅度最高,随后是麻栎林、刺槐林、杨树林,最差的是枣树林;3)Horton模型比较适用于模拟研究区的土壤入渗过程,但通用幂函数模型和Philip模型的适用性较差。     

病原菌诱导黄瓜对其主要病害的抗病反应

以5种黄瓜主要病原菌作为诱导抗病因子,研究其对黄瓜主要病害的作用,结果发现黄瓜经病原菌诱导后,可以产生对诱导病原菌及其它病原菌引起病害的交互保护作用,并且诱导的交互保护作用与诱导浓度、诱导间隔期、不同品种存在相关性.诱导效果不随诱导接种浓度的升高而升高.在黑星病菌对霜霉病菌的诱导作用中,以浓度为1×102个/ml的黑星病菌孢子悬浮液的诱导效果最好,诱导间隔期为48h黄瓜黑星病菌对霜霉病的交互保护作用最明显,抗性品种的交互保护作用明显好于感病品种;炭疽病菌可诱导黄瓜有效抑制褐斑病的发生,但挑战接种褐斑病菌后,却促进了炭疽病的发生.诱导接种炭疽病菌后再挑战接种褐斑病菌12d,对褐斑病的防效为92.07%.