开放式增温对粳稻光合作用和叶绿素荧光参数的影响

研究环境温度升高对粳稻光合生长的影响,对于评估未来气候变暖对北方水稻生产的影响具有重要意义。采用开放式主动增温系统(Free Air Temperature Increasing,FATI),以沈农9816和港辐粳16为试验材料,设置额定功率2 000 W的增温处理,以环境温度作为对照,从抽穗期开始,测定2个品种水稻剑叶的SPAD值、光合作用和叶绿素荧光参数。结果表明,增温处理使沈农9816剑叶SPAD值显著降低(P0.05),而对港辐粳16剑叶SPAD值无显著影响;增温处理使沈农9816在抽穗后第0~30天剑叶净光合速率(P_n)显著降低(P0.05),气孔导度(G_s)在抽穗后第0~20天也显著低于对照(P0.05),而胞间CO_2浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)在抽穗后第0~40天与对照无显著差异(P0.05)。港辐粳16仅在抽穗后第20天增温处理剑叶P_n、G_s、C_i和T_r显著小于对照(P0.05)。增温处理使沈农9816在抽穗后第0~30天剑叶的有效光化学量子产量(F_v′/F_m′)、实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))、光化学淬灭系数(q_P)均显著低于对照(P0.05),非光化学淬灭系数(q_N)显著升高(P0.05)。港辐粳16在抽穗后第30~40天增温处理剑叶的Φ_(PSⅡ)、q_P均显著升高(P0.05),q_N显著降低(P0.05)。增温使沈农9816的每穗实粒数、结实率、千粒重和产量均显著低于对照(P0.05),而对港辐粳16的产量及构成因素无显著影响。综上所述,大气温度升高条件下,不同耐热性的粳稻品种剑叶的光合和叶绿素荧光参数的变化规律存在差异,沈农9816是热敏感品种,港辐粳16具有一定的耐热性。     

美国薄荷(Monarda didyma L.)对大气增温的生理生态响应

在全球气候变化背景下,大气增温会对植物造成影响已成不争事实。该研究以一种常见的草本植物——美国薄荷(Monarda didyma L.)为实验材料,利用开顶箱(OTCs)模拟法,研究了增温处理(比对照的大气温度增加3℃)下这种植物各项生理生态指标的变化规律。结果表明,(1)增温处理第7天时,薄荷叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)与对照相比分别极显著上升了43.8%和73.6%(P0.01);处理第14天时,与对照相比,薄荷叶片的PSII电子传递量子产率(ΦPSII)和光化学猝灭系数(q_P)均显著下降了19.6%和17.1%(P0.05),而非光化学猝灭系数(q_N)则显著上升了17.0%(P0.05);叶绿素含量和类胡萝卜素含量在处理14d时较对照显著下降了10.0%和14.6%(P0.05)。(2)增温处理第7天时,美国薄荷叶片的膜脂过氧化产物丙二醛含量较对照显著降低了25.2%(P0.05);处理第14天时,与对照相比,薄荷叶片的丙二醛含量和超氧自由基产生速率分别显著升高了12.5%和15.5%(P0.05),而可溶性蛋白含量则显著降低了19.9%(P0.05)。因此,处理第7天时增加温度对植物表现出正效应,促进了植株叶片的光合作用和生长发育,而处理第14天时,增温生境变成了一种胁迫,对植物的生长、生理生化代谢及其药用和食用价值均可能产生不利影响。     

指数施肥对杉木优良无性系生长和光合特性的影响

为探明施肥对杉木优良无性系幼苗光合特性的影响,以杉木优良无性系"洋061"轻基质扦插苗为试验材料,共设置6个处理:对照CK(0 mg/株)、常规集中施肥CF(40 mg/株)、指数施肥EF1(40 mg/株)、EF2(80 mg/株)、EF3(120 mg/株)、EF4(160 mg/株),比较杉木幼苗的生长和光合生特性对不同施肥处理响应的差异,筛选出适合杉木优良无性系"洋061"生长的施肥方式和浓度,为杉木苗期氮素养分管理提供参考.结果表明:(1)与对照相比,施肥对杉木的苗高和地径的生长具有明显的促进作用;在相同施氮量下,指数施肥处理(EF1)下杉木的苗高和地径都优于常规施肥,但二者之间差异不显著(P 0.05).(2)指数施肥处理下叶片最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_o/F_v)和实际最大量子产额(QY)均显著高于对照和常规施肥处理,且除Fv/Fm外,其余各指标均在EF3(120 mg/株)时达到最大值,而叶片初始荧光(F_o)和非光化学猝灭(NPQ)则低于对照处理.(3)施肥处理显著提高了叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、胞间二氧化碳浓度(C_i)、叶绿体色素和类胡萝卜素含量,而且在相同施氮量下指数施肥处理(EF1)叶片P_n、G_s、T_r、C_i、叶绿体色素和类胡萝卜素含量显著高于常规施肥,随着施氮量的增加杉木上述指标均呈先增加后降低的趋势,除叶绿体色素外,上述指标均在施氮量为120 mg/株时达到最大.综上表明,施氮量为120 mg/株的指数施肥能通过提高PSⅡ光化学效率和电子传递速率,降低光能的热耗散,增强杉木叶片光合速率,进而促进杉木幼苗生长.因此,杉木优良无性系"洋061"适宜的施氮量为120 mg/株.(图4表1参79)     

遮阴和盐分对银叶树幼苗光合特性与叶绿素荧光参数的影响

通过比较不同光和盐水平下银叶树(Heritiera littoralis)幼苗的叶绿素含量、光合光响应参数及叶绿素荧光参数的差异,探讨了遮阴和施盐处理下银叶树幼苗的光合生理及适应能力。以银叶树盆栽幼苗为研究对象,以全光无盐为对照,设置遮阴(遮光率为80%)与2.5%盐水处理,经60 d的处理,测定其光合光响应参数、叶绿素荧光参数及叶绿素含量。结果表明,在正常环境下,银叶树光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)及Chla/b分别为1023、28.8μmol·m^?2·s^?1及3.65,属阳性树种。在无盐条件下,遮阴处理导致了叶片叶绿素含量、表观量子效率(AQY)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及PSⅡ有效光化学量子产量(Fv'/Fm')的升高,却降低了Chl a/b、最大净光合速率(P′max)、LSP、LCP、暗呼吸速率(Rd)、初始荧光(Fo)、PSⅡ实际光合效率(ΦPSⅡ)、表观光合量子传递效率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)及非光化学淬灭系数(NPQ)。在全光照或80%的遮阴环境下,盐胁迫均使得叶片叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max、LSP)及叶绿素荧光参数(Fm、Fv/Fo)显著下降(P<0.05);而在全光环境下,盐胁迫同样显著降低了Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR(P<0.05),但在遮阴环境下,盐胁迫并没有显著降低叶片Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ及ETR(P>0.05)。盐分对叶片叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max及LSP)及叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fo、ΦPSⅡ、ETR及NPQ)的影响高于光照,光和盐对叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max及LSP)及叶绿素荧光参数的影响没有交互作用。研究表明,银叶树幼苗表现出较高的耐阴性及对弱光的利用能力;盐胁迫使银叶树幼苗发生了明显的光抑制,PSII的光化学活性降低,过剩光能对光系统的破坏的风险增加,光能转换效率与电子传递能力下降,光合作用效率大幅降低。     

三裂叶蟛蜞菊、蟛蜞菊及其杂交种对模拟极端高温的生理生态响应

天然杂交能够改变外来种对环境的适应性并提高外来种的入侵能力,甚至使其演变为入侵种。目前有研究发现,入侵植物三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)与其本地同属近缘种蟛蜞菊(Wedelia chinensis)发生了杂交。为进一步探讨该杂交种在极端高温下的入侵潜力和扩散趋势,本研究从植物的生长、光合气体交换和叶绿素荧光特性3个方面对3种蟛蜞菊属植物在模拟极端高温(40/35℃处理28 d)下的生态适应性进行了比较。主要结果如下,(1)入侵种三裂叶蟛蜞菊对高温的耐受性最强,经高温处理后其净光合速率(P_n)、最大光化学效率(F_v/F_m)分别下降了52.23%和23.09%,其生物量(0.43 g?ind~(-1))显著高于本地蟛蜞菊(0.20 g?ind~(-1))。(2)本地蟛蜞菊对高温最为敏感,处理7 d后即表现出生长受到抑制,高温处理后P_n和F_v/F_m的降幅最大,分别为84.09%和68.05%。(3)杂交种对高温有一定的耐受性,处理14 d后开始表现出生长受到抑制,经高温处理后P_n和F_v/F_m分别下降74.43%和52.90%,其生物量(0.38 g?ind~(-1))介于入侵种三裂叶蟛蜞菊和本地种蟛蜞菊之间。以上结果表明,杂交种对高温的耐受能力介于两亲本之间。由于杂交种对高温的耐受性强于本地种,在未来极端暖事件频发的背景之下,杂交种的扩散可能会对本地蟛蜞菊种群的生存构成进一步的威胁,应当引起关注。     

外源NO和水杨酸对盐胁迫下番茄幼苗光合机构的保护作用

以番茄品种‘秦丰保冠’为试材,在水培条件下研究单独和复配施用一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)、水杨酸(SA)对100 mmol/L NaCl胁迫下番茄幼苗叶片气体交换、叶绿素荧光、CO_2响应曲线、光合色素含量和叶黄素循环的影响.结果显示:(1)单独或复配外施SNP、SA均能使受Na Cl胁迫处理的番茄幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、天线转化效率(F_v′/F_m′)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和叶绿素荧光衰减率(Rfd)不同程度升高,胞间CO2浓度(C_i)、初始荧光(Fo)和PSⅡ非光化学荧光猝灭系数(NPQ)显著降低,其中以SNP和SA复配处理的综合效果最好.(2)NaCl胁迫下,番茄幼苗叶片CO2羧化效率(CE)、Ru BP最大再生速率(J_(max))、RuBisCO及其活化酶活性和最大羧化速率(V_(c max))的下降均能在单独或复配施用SNP、SA的处理下得到有效缓解,并以SNP和SA复配处理更佳.(3)SNP、SA单独或复配处理均能有效抑制NaCl胁迫下番茄幼苗叶片光合色素(Chl a、Chl b和Car)含量、Chl a/b值和叶黄素循环库(V+A+Z)的下降及叶黄素循环脱环氧化程度(A+Z)/(V+A+Z)的升高,且以SA和SNP复配处理效果最明显.本研究表明,NaCl胁迫下依赖叶黄素循环的天线热耗散不是外源NO、SA单独或复配处理保护番茄幼苗叶片光合机构的生理机制,对PSⅡ及其初级电子受体醌(QA)下游电子传递通畅性的保护,以及对CO_2同化活性的改善才是外源NO、SA提高番茄幼苗叶片光合功能、增强其耐盐能力的主要原因,其中NO和SA复配处理时具有协同增效作用.     

菟丝子寄生对黄顶菊光合作用和荧光特性的影响

菟丝子Cuscuta chinensis可以作为一种生物防除手段抑制入侵植物的生长,但其对植物光合特性的影响规律至今尚无明确定论。以菟丝子和入侵植物黄顶菊Flaveria bidentis为研究对象,分别选取自然状态下菟丝子不同程度寄生的黄顶菊(未寄生、轻度寄生和重度寄生菟丝子的盖度分别为0%、20%~30%和60%以上)测定其光合参数和荧光参数,分析菟丝子寄生对入侵植物黄顶菊光合作用和荧光特性的影响。结果表明:菟丝子重度寄生区黄顶菊的初始荧光(F_0)值最大为175.33,未寄生区F_0值最小为146.50,且重度寄生区F_0显著大于菟丝子未寄生区和轻度寄生区,而菟丝子寄生程度对黄顶菊的可变荧光(F_v)和最大荧光(F_m)没有显著性影响;未寄生区黄顶菊的PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_0)值最大分别为0.77和3.33,且显著大于重度寄生区;重度寄生区黄顶菊的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(Wue)显著小于未寄生区和轻度寄生区,重度寄生区各光合参数值相对于未寄生区分别减少了51.18%、53.93%、42.12%和14.83%,轻度寄生区黄顶菊的G_s和Wue相对于未寄生区有升高的趋势,对寄生胁迫表现出一定的耐性;黄顶菊的光合参数可塑性指数与荧光参数相比都较高,表明相对于荧光特性而言,菟丝子寄生对黄顶菊的光合作用影响更为显著。     

地钱(Marchantia polymorpha)雌雄配子体对酸雨胁迫的耐受性差异

通过长期的进化,植物可以在个体、细胞及生理生化等多个水平上对酸雨胁迫作出响应.采用不同pH的模拟酸雨胁迫处理苔藓植物地钱(Marchantia polymorpha)雌雄配子体,比较两者之间的耐受性差异.结果表明:(1)与对照(pH 6.8)相比,酸雨胁迫可对地钱造成可见伤害症状;存活率、叶绿素含量、PSII原初光能转化效率(F_v/F_m)和实际光化学量子产量(Y_(eild))均降低,而丙二醛(MDA)含量、抗氧化物酶(POD、SOD、CAT)活性、基础荧光(F_0)和非光化学淬灭系数(NPQ)均升高.(2)与对照相比,中(pH 4.0)、重度(pH 2.5)酸雨胁迫可对地钱的上述测定值造成显著影响;(3)中度酸雨胁迫下,存活率、MDA、POD、SOD、光合色素含量、F_v/F_m值、F0、NPQ值和Yeild值的变化雌雄之间均达到了显著性差异水平,其中雌性的存活率、POD、SOD、F_v/F_m值和Y_(eild)值均低于雄性.综上所述,酸雨胁迫会对地钱的植株、细胞膜系统以及光合系统造成不同程度的损伤,且雌雄配子体之间存在差异;酸雨胁迫下雄配子体抗褪绿和抗氧化的能力要高于雌配子体,表现出对酸雨胁迫更强的耐受性.本研究结果可为深入研究植物的性别生态适应以及酸雨对植被的影响提供重要的理论依据.     

Cu~(2+)、Cd~(2+)胁迫对马来眼子菜光合色素及光合荧光特性的影响

为全面了解沉水植物受重金属胁迫后光合色素及荧光特性的变化,以马来眼子菜(Potamogeton malaianus)为供试材料,采用不同浓度Cu~(2+)或Cd~(2+)处理,利用丙酮萃取和水下荧光仪原位测定法,研究重金属对植物光合色素含量、光合荧光参数及荧光成像的影响.结果显示,Cu~(2+)或Cd~(2+)处理下,叶绿素总量(Ct)、叶绿素a(Ca)、叶绿素b(Cb)、类胡萝卜素(Cc)均极显著下降(P 0.01),且Cu~(2+)对叶绿体的毒害作用比Cd~(2+)更大;最大光化学效率F_v/F_m、潜在光化学效率F_v/F_o、有效量子产量Y(Ⅱ)和光化学淬灭系数qP也呈极显著下降趋势(P 0.01),且Cu~(2+)胁迫的影响更显著. Cu~(2+)处理下,调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)和非光化学淬灭系数qN均先增加后降低.而Cd~(2+)处理下,Y(NPQ)和qN均呈极显著上升趋势(P 0.01);各处理组非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)差异不显著. Cu~(2+)处理下相对电子传递速率ETR下降更多. 0.5 mg/L Cu~(2+)处理下,马来眼子菜光合色素含量、F_v/F_m、F_v/F_o、Y(Ⅱ)和ETR均比对照组下降显著;0.5 mg/L和1.0 mg/L Cd~(2+)处理下,马来眼子菜具有正常的光合活性.荧光成像表明叶片受损始于叶边缘,叶脉抗重金属胁迫能力强于叶肉;相同浓度处理下,Cu~(2+)处理对叶片的损伤程度大于Cd~(2+)处理.上述结果表明马来眼子菜耐Cd~(2+)能力强于Cu~(2+),因此可将其用作低浓度Cd~(2+)污染水域的修复物种.(图5表3参38)     

兰州北山不同海拔3种典型绿化树种光合特性研究

光是植物光合作用的基本因子,准确分析光合-光响应曲线及光合参数是研究植物光合生理过程对环境变化响应的重要途径。利用Li-6400XT便携式光合测定仪测定了兰州北山3种典型绿化树种侧柏(Platycladus orientalis)、山桃(Prunus davidiana)和甘蒙柽柳(Tamarix austromongolica)在不同海拔梯度下的光响应曲线,并计算3个树种的光能利用效率(LUE)及水分利用效率(WUE)。通过光合生理参数探讨3个树种对不同海拔(1 600、1 800、2 000 m)的光合生理适应机制,分析影响3个树种光合速率(P_n)的主要生理生态因子。结果表明,(1)3种绿化树种在海拔2 000 m处具有较高的净光合速率(P_(nmax))和表观量子效率(AQE),而在海拔1 600 m处具有最大的光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)。(2)侧柏、山桃和甘蒙柽柳叶片蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和胞间CO_2浓度(C_i)都呈现出随海拔的增加而上升的趋势,不同树种的气孔限制值(L_s)有显著差异。(3)3树种LUE均表现为随海拔的升高而增加;侧柏和甘蒙柽柳的WUE随海拔的升高而降低,而山桃表现为在海拔1 800 m处WUE最大。(4)侧柏净光合速率(P_n)与光合有效辐射(PAR)、LUE、WUE呈显著正相关(P0.05);山桃P_n与G_s、T_r、LUE呈极显著正相关(P0.01),与WUE呈显著正相关(P0.05);甘蒙柽柳P_n与LUE、T_s呈极显著正相关(P0.01),与WUE呈显著正相关关系(P0.05)。综合分析发现,侧柏耐荫性较强但对光强的适应范围不广,适合栽培在低海拔地区;山桃可以很好利用光能,但其抗旱性能较差;甘蒙柽柳在较大的PAR范围内可以保持良好的WUE,并且其对光能的适应范围较广,可以大面积栽培。     

茉莉酸甲酯(MeJA)对干旱胁迫下水稻幼苗光合作用特性的影响

茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)是广泛存在于植物体内的与抗性关系密切的生长物质,能显著增强植物在机械伤害、低温、盐害、干旱等非生物环境胁迫和病虫害等生物胁迫中的抗性.以水稻品种中二欧6为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+MeJA、干旱+MeJA+水杨苷异羟肟酸(SHAM)四种处理,研究了干旱胁迫下施用MeJA及其代谢抑制剂SHAM对水稻幼苗的叶绿素荧光和光合作用特性的影响.研究结果表明,干旱胁迫下外源MeJA(0.25 μmol·L~(-1))处理可显著提高水稻幼苗的叶片水势、叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/F_0和Fv/Fm值、蒸腾速率、叶片气孔导度、胞间CO_2浓度,降低ABA含量,从而提高水稻幼苗的抗旱性.然而,加入茉莉酸信号途径的抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)后MeJA诱导的水稻抗旱效应受到逆转,表现在水稻幼苗叶片水势、叶绿素荧光和光合作用参数等显著下降,ABA含量显著上升.     

铺地榕对不同土壤磷营养水平的生理生态学响应

磷矿废弃地的形成在破坏植被和景观的同时,还导致水土流失和水体富营养化等不良环境影响.本文通过控制实验研究了铺地榕Ficus tikoua对不同土壤磷营养水平的生理生态学响应,以求在揭示植物对高磷条件生态响应的机理上,为磷矿弃地的生态恢复筛选适宜的先锋物种.结果显示,在磷处理质量浓度为0～360 mg·L~(-1)范围内,铺地榕的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素质量分数、可溶性糖和根系生长的相关参数随着磷处理质量浓度的增加而增加,其后则显示出逐渐减少的趋势.植物的光饱和曲线和二氧化碳饱和曲线显示,该物种的光饱和点和二氧化碳饱和点分别为800 μmol·m~(-2)·s~(-1)和1 000 μmol·mol~(-1),表明该物种具有较强的光合性能,且是一种喜阳植物.该物种各器官对磷的吸收能力依次为根>茎>叶,实验中植物体的磷质量分数最高达到植物干物质量的1.13%左右.综合分析表明,铺地榕对土壤磷营养的适应范围较广,吸收固定能力强,是一种潜在的可用于磷矿废弃地治理的先锋物种.     

Mortality of large trees and lianas following experimental drought in an Amazon forest

Severe drought episodes such as those associated with El Ni?o Southern Oscillation (ENSO) events influence large areas of tropical forest and may become more frequent in the future. One of the most important forest responses to severe drought is tree mortality, which alters forest structure, composition, carbon content, and flammability, and which varies widely. This study tests the hypothesis that tree mortality increases abruptly during drought episodes when plant-available soil water (PAW) declines below a critical minimum threshold. It also examines the effect of tree size, plant life form (palm, liana, tree) and potential canopy position (understory, midcanopy, overstory) on drought-induced plant mortality. A severe, four-year drought episode was simulated by excluding 60% of incoming throughfall during each wet season using plastic panels installed in the understory of a 1-ha forest treatment plot, while a 1-ha control plot received normal rainfall. After 3.2 years, the treatment resulted in a 38% increase in mortality rates across all stems >2 cm dbh. Mortality rates increased 4.5-fold among large trees (>30 cm dbh) and twofold among medium trees (10-30 cm dbh) in response to the treatment, whereas the smallest stems were less responsive. Recruitment rates did not compensate for the elevated mortality of larger-diameter stems in the treatment plot. Overall, lianas proved more susceptible to drought-induced mortality than trees or palms, and potential overstory tree species were more vulnerable than midcanopy and understory species. Large stems contributed to 90% of the pretreatment live aboveground biomass in both plots. Large-tree mortality resulting from the treatment generated 3.4 times more dead biomass than the control plot. The dramatic mortality response suggests significant, adverse impacts on the global carbon cycle if climatic changes follow current trends.     

气候变化主要因子对马铃薯生物量积累及产量和品质的影响

利用新型开顶式气室(OTC)开展CO2浓度升高和大气增温试验,分别为模拟增温2.0℃,模拟增温2.0℃且CO2浓度增加到650μmol·mol-1,对照CO2浓度约410μmol·mol-1,对马铃薯叶片、叶柄和茎等地上生物量、根和块茎等地下生物量积累过程及其特征参数的协同影响研究,分析气候变化对马铃薯产量形成和品质的...     

Modeling ecosystem responses to prescribed fires in a phosphorus-enriched Everglades wetland: I. Phosphorus dynamics and cattail recovery

We have developed and applied a process-based model, the Wetland Ecosystem Model (WEM), to evaluate the effects of a prescribed fire on the phosphorus (P) dynamics and cattail (Typha domingensis) growth in a P-enriched area in the Florida Everglades. The WEM couples major ecosystem processes including carbon (C), nitrogen (N) and P biogeochemical cycles, plant growth, hydrology, and fire disturbance. The model is used to assess the effects of a prescribed fire on P dynamics and cattail growth through dynamic interaction among four modules: fire, water chemistry, soil, and vegetation. The simulation results are in agreement with observed data including cattail above- and belowground biomass and dead mass, P concentration in surface-water, pore-water, and soil, and soil and water temperature. Cattail aboveground biomass reached the unburned level one year after burn; belowground biomass recovered to unburned level one and half years after the fire, however, dead mass did not completely reach unburned level two years after fires. The fire increased water and soil temperatures in the short term, while indirectly increasing the sensitivity of water and soil temperature post-fire response to air temperature by altering the energy exchange between air and water through a canopy gap created by fire. The fire also altered the P dynamics in surface-water and pore-water. A post-fire P pulse that lasted for less than one month was observed in surface-water. A similar P pulse, but in a small magnitude and a longer duration, was also observed in the pore-water total phosphorus (TP), and then came back to normal level after approximately three months. No significant changes in soil TP was observed during the study period. Meanwhile, no significant changes in water nutrients were observed downstream of the study plot. This finding indicated that the P-enriched wetlands in Everglades act as a buffer in regulating the P concentration in surface-water. Our study showed that the distance of fire effects on a 300 m × 300 m plot was less than 300 m downstream. Sensitivity analysis identified that the air temperature and hydrological conditions are two important driving factors which may alter the cattail community dynamics in response to prescribed fires. Similar to the filed studies, this study provided evidences that fire played an important role in managing plant growth and P dynamics in the Florida Everglades.     

典型四环素类抗生素对土壤微生物及植物生长的影响

四环素类抗生素(TCs)在畜禽养殖中的大量使用甚至滥用,导致其在动物粪便中高浓度残留。随着畜禽粪便有机肥的农田施用,TCs持续进入土壤并且不断累积,由此带来的土壤生态危害和健康风险值得关注。以四环素(TC)、土霉素(OTC)为研究对象,采用室内培养试验法,考察2种典型TCs对土壤微生物、酶活性的影响及对植物生长的毒性作用。结果表明,低浓度TC和OTC作用下,土壤细菌和真菌数量即显著降低,土壤细菌较真菌对TCs的污染更为敏感。除TC对土壤酸性磷酸酶和OTC对土壤过氧化氢酶活性主要表现为激活作用外,总体上TC、OTC作用后土壤酶活性呈低浓度促进、高浓度抑制的变化趋势。80 mg·L~(-1)的TC、OTC暴露下,绿豆芽芽伸长被显著抑制,并且随着抗生素浓度的增大,绿豆芽伸长抑制率大幅升高。相同浓度、相同暴露时间条件下的TC对绿豆芽伸长的毒性大于OTC。     

黄河沉积物对磷的吸附行为

研究了黄河流域9个沉积物对磷的吸附行为,用修改后的Langmuir等温吸附模型对吸附实验数据进行了拟合,得到最大吸附容量PAC、Langmuir吸附平衡常数k.利用所得拟合参数通过公式计算方法得到EPC_0,以此判断沉积物是磷"源"还是磷"汇",分析了沉积物组成及其理化性质与磷吸附特征的关系.结果表明,各沉积物的吸附,解吸平衡磷浓度EPC_0范围在0.0031～0.109 3 mg/L,,其值也较低,与可解吸的内源磷含量正相关,与地理位置没有表现出相关性.在本研究条件下,在壶口张家湾断面,沉积物对磷表现为"汇";而其他沉积物对磷表现为"源",但释放量和吸附量不大.黄河沉积物对磷的最大吸附容量PAC的范围为0.073～0.454 mg/L,吸附能力较弱,沉积物的最大吸附容量与沉积物的有机质有较好的正相关关系.此外,沉积物对磷的吸附存在明显的固体浓度C_S效应,吸附滞后角随着C_S的增加而增大,随着同体浓度的增加,沉积物对P的吸附量逐渐降低,但EPCC_0值却增大,体现了颗粒物在磷循环中的两性作用.     

干旱区不同种植年限苜蓿人工草地土壤CO2排放的主要影响因素

采用静态箱-气象色谱法对干旱区不同种植年限苜蓿人工草地土壤系统、土壤-植被系统的CO2排放通量进行了测定,并对土壤 CO2排放通量的主要影响因素,包括土壤碳氮质量分数、土壤温度、气温、土壤水分体积分数、生物量进行了测定分析,从而得到了苜蓿生长季内CO2排放通量规律及影响土壤CO2排放的主要因素。结果表明：观测期内各个年限土壤-植被系统与土壤系统的CO2排放趋势基本一致,总体表现为4a〉5a〉8a〉3a〉1a,表现出“夏季高秋季低”的季节变化规律,具有明显的季节变化动态,各样地CO2通量在7月中旬达到最高排放通量;土壤CO2排放通量与0~20 cm土层内土壤有机碳质量分数、活性有机碳质量分数、土壤C：N及土壤全N质量分数都具有正相关关系,并且都达到了显著水平;土壤CO2排放通量与5 cm土壤温度和大气温度都有正相关关系,并且显著水平很高（P＜0.001）;土壤CO2排放通量与0~10 cm土壤水分体积分数之间没有显著的相关性（P〉0.05）;土壤CO2排放通量与地上部分生物量的大小有直接的正相关关系,并且CO2排放通量与地上生物量具有相同的变化趋势。     

Effects of different concentrations of tetracycline and oxytetracycline on the growth and ecotoxicity in lettuce北大核心CSCD

四环素类抗生素(TCs)是目前我国应用广泛、用量最大的一类抗生素,畜禽粪便和土壤中存在TCs残留,影响蔬菜作物的生长发育. TCs因水溶性较高更容易被植物转运和积累,植物对TCs耐受性机理研究仍不足.为更全面探究土壤TCs对蔬菜的毒性作用,研究不同浓度四环素(TC)和土霉素(OTC)分别对生菜的抗生素残留、生长特征及抗氧化酶系统的影响.结果显示,在0(对照)、2、10、50、250 mg/kg 5个施用水平下,生菜叶片抗生素含量逐渐增加,且土霉素含量始终大于四环素含量.与对照相比,抗生素浓度在50 mg/kg以上时对生菜生长具有显著抑制作用,其中,株高、根长、地上部和地下部鲜重与叶片TC残留量具显著负相关.生菜叶片的脯氨酸含量随浓度增加呈先增加后降低的趋势,在10 mg/kg时达到最大.并且低浓度(2 mg/kg)促进抗氧化酶基因SOD、POD21和CAT的表达,高浓度抗生素(50、250 mg/kg)对其产生抑制作用,10 mg/kg的抗生素处理对SOD、POD21和CAT基因表达的影响在抗生素种类上存在差异.本研究表明抗生素浓度超过50 mg/kg对生菜生长产生抑制作用,脯氨酸和抗氧化酶SOD、POD、CAT的转录水平及其酶活性能快速响应抗生素胁迫,可作为生菜对抗生素抗性的辅助评价指标.(图8表3参19)