镉对浮萍叶绿素荧光参数的影响

以浮萍(Lemnaminor L.)为实验材料,使用水下调制荧光仪研究不同镉浓度(0、1、2、4、6、8和10mg·L-1)条件下浮萍叶绿素荧光的变化和叶绿素含量的变化,探讨了镉对浮萍生长和光合作用的影响.结果表明,镉胁迫导致浮萍最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光系统Ⅱ(PSⅡ)有效量子产量(ФPSⅡ)、光化学淬灭(qP)、相对电子传递速率(rETR)、质体醌库(Fv/2)下降,非光化学淬灭(qN)和PSⅡ水裂解端失活程度(Fo/Fv)上升,说明浮萍的PSⅡ光合活性受到镉胁迫抑制.对浮萍叶绿素含量的测定结果表明,浮萍叶绿素含量明显下降,并且叶绿素a的下降幅度大于叶绿素b;同时,浮萍PSⅡ水裂解程度(Fo/Fv)对于镉胁迫反应极为灵敏,因而可以作为金属胁迫的重要指标.     

外源水杨酸对高氯酸盐胁迫下水花生叶绿素荧光特性的影响

为了探讨外源水杨酸(SA)对高氯酸盐胁迫下水生植物生理响应的调节作用,本文以水花生为试材,在水培及可控条件下,研究不同浓度(0.05、0.1、0.2、0.4mmol·L-1)的SA对高氯酸盐胁迫下水花生荧光特性的影响.结果表明,在整个试验期间,各浓度的SA处理能不同程度地抑制高氯酸盐胁迫引起的暗适应下叶绿素最小荧光产额(F0)和天线色素热耗散(D)的升高,缓解PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学效率(F′v/F′m)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ电子传递速率(ETR)和PSⅡ光化学反应能量耗散(P)的下降趋势,而对过剩光能耗散(E)的影响不明显.综合各荧光参数的变化,其中以0.2mmol·L-1的SA处理缓解效果最佳,处理28d后各荧光参数的变化(除E值外)均与不加SA的胁迫组呈显著差异(p0.05),外部形态的观察结果与荧光参数的变化结果也基本一致.以上结果说明适当浓度的SA能有效维持胁迫下叶肉细胞较高的光化学效率和电子传递速率,缓解由于过剩激发能的增加而引起的光抑制,减轻光合机构受伤害的程度,从而提高水花生抗高氯酸盐胁迫的能力.PSⅡ非辐射能量耗散的增强并非是高氯酸盐胁迫下SA保护光合机构的主要机制,有关机理尚待进一步研究.     

外源一氧化氮供体对镉胁迫下黑麦草幼苗活性氧代谢、光合作用和叶黄素循环的影响

为了探讨外源NO对镉胁迫下牧草生理响应的调节作用,采用溶液培养方法,以多年生黑麦草为试验材料,研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对镉胁迫下黑麦草幼苗生长、活性氧代谢、光合作用和叶黄素循环的影响.结果表明,150 μmol·L-1SNP能明显缓解100mg·L-1Cd2+对黑麦草幼苗生长的抑制作用,提高幼苗的生长速度.与单纯镉胁迫相比,外源150 μmol·L-1SNP显著抑制镉胁迫下黑麦草幼苗根系和叶片超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的下降和过氧化物酶(POD)活性的升高,促进过氧化氢酶(CAT)活性和谷胱甘肽(GSH)含量的提高,降低抗坏血酸(ASA)、H2O2和丙二醛(MDA)含量及超氧阴离子(O2-)产生速率.同时,外源SNP处理不仅降低了镉胁迫下黑麦草叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、光合电子传递量子效率(φPSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(qp)、光合电子传递速率(ETR)和光化学速率(PCR)的下降及初始荧光(F0)的上升幅度,还提高了非光化学荧光猝灭系数(NPQ)和叶绿素含量及叶黄素循环库(V+A+Z)的大小,使叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)升高.由此表明,外源NO可通过提高活性氧清除能力和增强依赖于叶黄素循环的非辐射能量耗散,保护由镉胁迫引起的黑麦草幼苗叶片光合机构的破坏,从而提高光合效率.     

互花米草对持续淹水胁迫的生理响应

对互花米草进行了40cm水深的持续淹水胁迫,研究了其生理指标的响应.结果显示,淹水胁迫下,互花米草叶片中可溶性糖含量和叶绿索含量在初期均显著低于对照,随后逐渐积累并高于对照.丙二醛含量在初期显著高于对照,随后与对照组的差异逐渐减小,至生长季末与对照水平相当.过氧化物酶活性在淹水后63d内均高于对照,至生长季末则低于对照,而超氧化物歧化酶活性则始终高于对照.至生长季末,持续淹水胁迫条件下的互花米草生物量低于对照,其形态学上表现为植株矮小、根系变短、节长变短、地下部分所占生物量比重降低.研究结果表明,持续淹水胁迫对互花米草的生理指标产生影响,但互花米草可以通过生理和形态学的响应来适应这种胁迫,因此,必须进一步结合其它物理控制措施进行综合治理.     

淹水对互花米草光合色素含量及快速光响应曲线的影响

以实验室栽培的互花米草为研究对象,室内模拟研究0、10和20 cm淹水水位下2、4、6、12和24 h/d淹水胁迫对互花米草叶绿素含量及快速光响应曲线变化影响.结果显示:(1)0 cm淹水处理下,淹水时间越长有利于提高互花米草叶片叶绿素含量,而在10 cm和20 cm淹水处理下,4 h/d和6 h/d淹水处理叶绿素含量...     

硝普钠对镧胁迫下黑麦草幼苗光合特性及矿质元素吸收的影响

为了探讨一氧化氮(NO)对镧(La)胁迫下牧草生理响应的调节作用,采用水培方法,研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对300μmol·L-1LaCl3胁迫下黑麦草幼苗光合特性及矿质元素吸收的影响.结果表明,在La胁迫下,喷施50μmol·L-1SNP显著提高了黑麦草根尖和叶片中NO的含量,叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭(qP)和地上部K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn、Mn及根系K、Ca、Mg、P、Zn、Fe含量显著提高;叶片胞间CO2浓度(Ci)、非光化学猝灭(NPQ)及地上部La、P和根系Mn含量明显降低.表明NO可通过改善叶片光合活性,维持矿质元素平衡,从而缓解La胁迫对黑麦草光合作用的抑制.     

双酚A对大豆、玉米和水稻叶绿素荧光反应的影响

双酚A(BPA)普遍应用在工业制成品中,因需求量递增而产生的环境安全问题引发各方关注.与BPA对植物生长影响的研究工作相比,BPA影响植物生长的机理的研究甚少.光合作用是植物生产的重要生理过程,可通过叶绿素荧光测定技术探测和分析.基于此,本文利用叶绿素荧光测定技术,研究了BPA对大豆、玉米和水稻幼苗叶绿素荧光反应的影响.结果表明,3.0 mg·L-1BPA可降低大豆和玉米初始荧光F0,增加原初光能转化效率F v/F m、实际光能转化效率ΦPSⅡ、电子传递速率ETR、光化学猝灭系数qP和非光化学猝灭系数qN,对水稻各荧光参数无影响,即3.0 mg·L-1BPA可改善大豆和玉米光合PSⅡ系统,增强光能吸收,提高光合电子传递和光能转化效率;6.0 mg·L-1BPA可增加大豆和水稻的ΦPSⅡ、ETR和qP,降低F0,除增加qN外不影响玉米的其它荧光参数,表明6.0 mg·L-1BPA能改善大豆和水稻光合PSⅡ系统,提高光能转化和电子传递效率;除10 mg·L-1BPA对水稻各荧光参数无显著影响及17.2 mg·L-1BPA增加玉米和水稻的qN外,10 mg·L-1和17.2mg·L-1BPA可增加3种作物F0,抑制其它各荧光参数,即高剂量BPA引起作物光抑制,PSⅡ中心受损,光能转化和电子传递效率降低.此外,对比3种作物荧光参数变幅可知,BPA对大豆各荧光参数的影响玉米水稻.总之,BPA对3种作物叶绿素荧光反应的影响在方式和效果上存在差异.     

紫叶李叶片色素含量及叶绿素荧光动力学参数对SO2胁迫的响应

以盆栽紫叶李的2年生嫁接苗为试材,采用人工静态熏气装置分析了不同浓度SO2(0～22.8 mg·m-3)胁迫条件下(16d)紫叶李叶片光合色素含量及荧光动力学参数的变化情况.研究结果显示:在SO2浓度为5.7Mg·m-3的胁迫下,叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、Chla/Chlb、总叶绿素和类胡萝卜素(Car)含量均比对照增加,在其它浓度处理下均减小,且与对照间差异显著(11.4mg-3m胁迫下叶绿素a和类胡萝卜素除外).在SO2浓度小于11.4mg·m-3时,紫叶李叶片花青苷和类黄酮含量随着胁迫强度的增强而增加(与对照间差异显著,P<0.01);而在SO2浓度大于11.4rag·m-3时则随着胁迫强度的增强而降低(与对照间差异显著,P<0.01).荧光动力学参数中,PSⅡ原初光能转化效率Fv/Fm随着胁迫强度的增强呈现先增加后降低的变化趋势,PSlI潜在活性Fv/F.、光化学淬灭效率qP随着胁迫强度的增强而减小,而荧光非光化学淬灭效率gN 却随着胁迫强度的增强而增加.研究结果表明,紫叶李苗木在低浓度SO2 (小于11.4mg·m-3)胁迫下通过自身较强的保护系统使机体免受伤害;而在高浓度SO2(大于11.4rag·m-3)胁迫下通过增加qN耗散过剩的光能和提高qbPSⅡ消耗多余能量来保护光合器官免受损伤,但叶片的光合色素含量和其它荧光参数均受到不同程度的影响,紫叶李叶片受到伤害与PsⅡ反应中心失活有关.     

重金属胁迫对三角褐指藻生长及叶绿素荧光特性的影响

利用调制式叶绿素荧光仪研究了不同浓度的重金属Cu2+、Zn2+、Cd2+胁迫不同时间(24、48、72和96 h)后,三角褐指藻叶绿素荧光特性的变化情况.测定的主要参数有:光系统II(PSII)的最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/Fo)、PSII的实际光能转化效率(Yield=ΦPSII)、相对光合电子传递效率(rETR)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ).研究结果表明,重金属(Cu2+、Zn2+、Cd2+)胁迫下三角褐指藻的叶绿素荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo、Yield、rETR和qP均明显降低,并且随着重金属离子浓度的增加,胁迫时间的延长,下降幅度逐步增大;NPQ先上升后下降或者逐渐上升;细胞密度和叶绿素含量也显著降低.对3种重金属离子的半抑制浓度(EC50)的计算结果表明,3种重金属毒性大小顺序为Cd2+> Cu2+> Zn2+.     

淹水调控对互花米草生长的影响

为了研究不同淹水深度和淹水时间胁迫下互花米草的适应能力,设置不同淹水深度(0,10和20 cm)与不同淹水时间(2,4,6,12和24 h/d)处理,以7～10 cm互花米草为试验对象,4个月后统计其生长发育参数与分蘖数,并测定地上部分的生物量.结果表明:①在淹水0,10和20 cm 3组试验之间呈极显著差异(P<0.01),随淹水深度的增加,互花米草分蘖数和地上生物量显著减少;②不同淹水时间各组之间株高呈极显著差异(P<0.01),随淹水时间的增加,互花米草分蘖数和地上生物量相应减少,且一直淹水于20 cm的互花米草全部死亡;③不同淹水时间、淹水深度对互花米草的影响大小主要表现为植株高度系数>叶片相关系数>无性生殖系数.持续淹水是控制互花米草的行之有效的物理措施.      

闽江河口互花米草与短叶茳芏湿地土壤无机硫形态分布特征及其影响因素

选择闽江口鳝鱼滩不同淹水环境下两条样带(A样带,远离主潮沟且退潮后无积水;B样带,靠近主潮沟且退潮后有积水)上的短叶茳芏湿地和已被互花米草入侵(入侵前为短叶茳芏湿地)的互花米草湿地为研究对象,探讨不同类型湿地土壤无机硫赋存形态的分布特征及其主控因素.结果表明,B样带上互花米草湿地和短叶茳芏湿地土壤中的水溶性硫(H_2O-S)和吸附性硫(Adsorbed-S)含量总体上低于A样带,而盐酸可溶性硫(HCl-Soluble-S)和盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则高于A样带.短叶茳芏湿地和互米草湿地土壤中不同形态无机硫的含量在两条样带上整体均表现为HCl-Soluble-SH_2O-SAdsorbed-SHCl-Volatile-S,且二者的总无机硫含量分别占其TS含量的9.02%~15.50%和8.04%~12.73%.与短叶茳芏湿地相比,互花米草入侵分别使A样带土壤中H_2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S、HCl-Volatile-S和总无机硫含量减少了35.2%、36.4%、16.8%、1.8%和26.12%;但使B样带表层土壤的总无机硫含量及0~20 cm土层的HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S含量分别增加了8.34%、15.34%和5.71%.研究发现,非长期淹水条件下,互花米草入侵后可降低湿地土壤有效硫的供给能力;长期淹水条件下,互花米草入侵可通过提高土壤中HCl-Soluble-S的含量增加金属硫化物沉淀,而挥发性硫含量的同步增加则可能对植被生长(特别是根系发育)产生不利影响.     

互花米草入侵对胶州湾潮滩湿地硫素时空分布的影响

选择胶州湾互花米草潮滩(入侵前为光滩)和光滩为研究对象,研究了互花米草入侵下胶州湾潮滩湿地土壤总硫(Total sulfur, TS)、有效硫(Available sulfur, AS)及互花米草各器官TS含量的时空分布特征及其影响因素.结果表明,互花米草入侵后湿地0～60 cm土壤TS((1.53±0.24) g·kg~(-1)))和AS((0.75±0.04) g·kg~(-1))的平均含量明显高于入侵前光滩湿地TS((1.13±0.09) g·kg~(-1))和AS((0.53±0.02) g·kg~(-1))的平均含量(n=54,p0.05),增幅分别为35.40%和41.51%.其中,互花米草入侵后湿地30～50 cm土层TS含量和20～60 cm土层AS含量较入侵前的光滩湿地大幅增加(n=9,p0.05).与光滩相比,6、10、12月互花米草潮滩土壤TS含量增幅分别为14.53%、67.86%、22.52%,AS含量增幅分别为48.72%、39.06%、50.98%.逐步线性回归分析结果表明,互花米草入侵后导致土壤EC、有机质的改变是影响其土壤AS含量分布的关键因素.互花米草TS含量均值为(2.73±0.39) g·kg~(-1),6月植物TS含量与10月、12月植物TS含量之间均存在显著性差异(n=9,p0.05),硫(S)累积量最高值出现在10月,同种器官内6月根、茎、叶的硫累积系数(Accumulation Factor of sulfur, AF_S)均高于10月、12月.研究表明,互花米草入侵总体增加了土壤硫库储量,提高了湿地土壤AS的供给能力,但增加了其时空变异性,AS在不同季节差异较大.     

Spectral characteristics of plant communities from salt marshes:A case study from Chongming Dongtan,Yangtzeestuary,China

The spectral reflectance of recently formed salt marshes at the mouth of the Yangtze River, which are undergoing invasion by Spartina alterniflora, were assessed to determine the potential utility of remotely sensed data in assessing future invasion and changes in species composition. Following a review of published research on remote sensing of salt marshes, 53 locations along three transects were sampled for paired data on plant species composition and spectral reflectance using a FieldSpec™ Pro JR Field Portable Spectroradiometer. Spectral data were processed concerning reflectance, and the averaged reflectance values for each sample were reanalysed to correspond to a 12-waveband bandset of the Compact Airborne Spectral Imager. The spectral data were summarised using principal components analysis (PCA) and the relationships between the vegetation composition, and the PCA axes of spectral data were examined. The first PCA axis of the reflectance data showed a strong correlation with variability in near infrared reflectance and ‘brightness’, while the second axis was correlated with visible reflectance and ‘greenness’. Total vegetation cover, vegetation height, and mudflat cover were all significantly related to the first axis. The implications of this in terms of the ability of remote sensing to distinguish the various salt marsh species and in particular the invasive species S. alterniflora were discussed. Major differences in species with various physiognomies could be recognised but problems occurred in separating early colonising S. alterniflora from other species at that stage. Further work using multi-seasonal hyperspectral data might assist in solving these problems.     

互花米草入侵对胶州湾湿地土壤磷赋存形态的影响

为探讨互花米草入侵对滨海湿地土壤磷循环的影响,基于时空互易原则,选择胶州湾湿地互花米草区（SA区）和光滩区（MF区）为研究靶区,分析了互花米草入侵后湿地土壤中总磷（TP）、无机磷（IP）及其组分含量的差异性以及影响因素.结果表明,互花米草入侵后湿地土壤中TP （472.70 mg ·kg^-1）和IP （239.00 mg ·kg^-1）平均含量明显高于入侵前光滩区TP （386.19 mg ·kg^-1）和IP （212.68 mg ·kg^-1）含量,增幅分别为22.40%和12.38%.研究区无机磷组分以钙磷（Ca-P）和铁磷（Fe-P）为主,分别占IP的45%~61%和31%~49%.互花米草入侵后,10~30 cm层土壤Ca-P含量显著降低（P<0.05）,7月尤为明显;Fe-P含量显著增加（P<0.05）,0~40 cm土壤层含量高于40~60 cm层（P<0.05）,并且7月在10~40 cm土壤表现出明显富集现象.通过结构方程模型发现互花米草入侵后有机质（OM）对TP和Fe-P有显著正向影响（P<0.01）,标准化路径系数分别为0.775和0.724.入侵后Fe-P对Ca-P有显著负效应（P<0.01）,标准化路径系数为-0.435.结果发现互花米草入侵总体增加了湿地土壤磷含量,同时促进了Ca-P向Fe-P转化,提高了湿地磷的生物利用性.     

崇明东滩湿地植被类型和沉积特征对土壤碳、氮分布的影响

滨海湿地碳、氮储量的分布可能受盐沼植被和外源沉积物的综合影响.本文以长江口典型滨海湿地为研究对象,分别在崇明东滩湿地北部、中部和南部设置3条样线,根据外源沉积物的区域特征研究了3种主要盐沼植被(芦苇(Phragmites australis)、互花米草(Spartina alterniflora)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter))和土壤中的有机碳(TOC)、总氮(TN)的季节变化及空间特征.结果显示,崇明东滩湿地北、中部为淤积型滩涂,南部呈侵蚀态势.盐沼植被中芦苇和互花米草生物量TOC、TN累积量均显著高于海三棱藨草带.北、中样线的相同植被类型中的土壤TOC、TN显著高于南样线.高潮滩的芦苇带土壤TOC储量高于中潮滩的互花米草带,而互花米草带土壤TN储量略高于芦苇带,海三棱藨草带和光滩土壤TOC、TN储量最低.盐沼植被类型显著影响土壤各层次TOC和TN储量的分布,其中,0~10 cm层次储量受植被类型和表层外源沉积物空间特征的交互作用影响.     

The variability of biogenic sulfur flux from a temperate salt marsh on short time and space scales

Three emission chambers were deployed simultaneously to measure rates of emission of dimethyl sulfide, methane thiol and carbonyl sulfide within or across vegetation zones in a New Hampshire salt marsh. Short term (a few hours) variation in fluxes of all S gases from replicate sites were small within a monospecific stand of either Spartina alterniflora or S. patens. The quantity of emergent biomass and the type of vegetation present were the primary factors regulating the rate of emission. Dimethyl sulfide fluxes from the S. alterniflora soils ranged from 800 to 18,000 nmol m⁻² h⁻¹ compared to emissions of 25–120 nmol m⁻² h⁻¹ from S. patens. This difference was probably due to the presence of the dimethyl-sulfide precursor dimethylsulfoniopropionate which is an osmoregulator in S. alterniflora but not in S. patens. Methane thiol emissions from S. alterniflora were 20–280 nmol m⁻² h⁻¹ and they displayed a similar diel trend as dimethyl sulfide, although at much lower rates, suggesting that methane thiol is produced primarily by leaves. Methane thiol emissions from S. patens were 20–70 nmol m⁻² h⁻¹. Net uptake of carbonyl sulfide of 25–40 nmol m⁻² h⁻¹ occurred in stands of S. alterniflora while net efflux of 10–36 nmol m⁻² h⁻¹ of carbonyl sulfide occurred in stands of S. patens. In general, ranges of emissions of sulfur gases were similar to most other published values.     

Biogenic silica in intertidal marsh plants and associated sediments

Biogenic silica (BSi) contents in the marsh plants (Phragmites australis, Scirpus mariqueter and Spartina alterniflora) and associated sediments in Chongming Island eastern intertidal flat of the Yangtze Estuary were determined. The BSi contents in P. australis, S. mariqueter and S. alterniflora varied from 25.78–42.74 mg/g, 5.71–19.53 mg/g and 6.71–8.92 mg/g, respectively. Over the entire growth season, P. australis and S. mariqueter were characterized by linear accumulation patterns of BSi. The aboveground biomass (leaves and culms) of the marsh plants generally contained more BSi than underground biomass (roots). BSi contents were relatively higher in dead plant tissues than in live tissues which was probably due to the decomposition and the leaching of labile components of plant tissues such as organic carbon and nitrogen. Comparing with the habitats of S. mariqueter and S. alterniflora, the highest BSi content was recorded in sediments inhabited by P. australis, with an annual average of 15.69 mg/g. Overall, the intertidal marshes in the Yangtze Estuary may act as a net sink of BSi via plant uptake and sedimentary burial.     

杭州湾潮滩湿地3种优势植物碳氮磷储量特征研究

潮滩植物在碳氮磷生物地球化学循环中发挥着重要的作用.为探明杭州湾潮滩湿地植物碳氮磷储量特征,对植物生物量、碳氮磷含量及储量的季节动态进行了分析.结果表明,3种优势植物芦苇(Phragmites australis)、互花米草(Spartina alterniflora)和海三棱藨草(Scirpus mariqueter)地上生物量呈典型的单峰值曲线.地上部有机碳含量全年变化幅度相对较小,氮磷含量随植物生长而明显下降.植物碳氮磷储量与植物生物量显著正相关.海三棱藨草碳氮磷储量显著低于芦苇和互花米草,芦苇地上部总氮储量显著高于互花米草,但总磷储量则相反,有机碳储量两种植物差异不显著.芦苇、互花米草和海三棱藨草年固碳能力分别是中国陆地植被平均固碳能力的380%、376%和55.5%,以及全球植被平均固碳能力的463%、458%和67.7%.从净化氮磷功能上考虑,7月可认为是本研究区域3种植物的最佳收割时间,且以收获互花米草对水体富营养化的限制性因子磷的去处效果最佳.因此,潮滩植物具有较好的储碳固碳能力和氮磷净化效应.