Si对盐胁迫下水稻根系活力、丙二醛和营养元素含量的影响(Effects of Si on the Index of Root Activity, MDA Content and Nutritional Elements Uptake of Rice under Salt Stress)

为深入了解盐胁迫下外源硅(Si)对水稻生长的作用,采用溶液培养法研究了外源Si对盐(NaCl)胁迫下野生型水稻和硅突变体水稻(不能正常吸收Si)营养元素和生理指标的影响.结果表明:1)外源Si可显著提高盐胁迫下两种水稻的生物量.当NaCl的浓度为100mmol·L-1时,添加1.0mmol·L-1的Si可使野生型水稻茎叶和根系干重提高12.81%和15.25%,硅突变体水稻茎叶干重提高12.31%.2)外源Si可提高盐胁迫下两种水稻茎叶和根系中营养元素含量,降低Na的含量.3)外源Si可显著降低盐胁迫下野生型水稻叶片MDA含量,但对突变体水稻叶片MDA含量影响不大.4)外源Si可显著提高盐胁迫下两种水稻的根系活力.盐胁迫下,与不加Si的对照相比,添加1.0mmol·L-1的Si可分别使野生型和突变体水稻根系活力指数提高60.47%和42.42%.     

无机氮和有机氮对水培番茄幼苗碳水化合物积累及氮素吸收的影响

采用2个番茄品种(申粉918、沪樱932),以营养液设置相同氮浓度(3.0 mmol/L,以N计)的NH4 -N、NO3-N、Gly-N三个处理,探讨无机氮(NH4 -N、NO3-N)和有机氮(Gly-N)对番茄幼苗生长、碳水化合物的积累及氮素吸收的影响.结果表明,在无机氮和有机氮存在的营养介质中,NH4 -N、Gly-N对番茄幼苗的生长有明显的抑制作用,对根系尤甚;与NO3-N处理相比,Gly-N、NH4 -N处理均显著提高了叶片可溶性糖、叶片和根系游离氨基酸含量以及各器官氮素含量,降低了叶片淀粉含量、各器官氮素积累量,而Gly-N处理的根系可溶性糖、淀粉含量升高;番茄幼苗基因型差异是否表现与氮素形态有关,以植株根系干重为指标的基因型差异在供应NO3-N时不表现;沪樱932的生长显著优于申粉918;不同品种对有机氮的吸收利用能力不同.     

大气CO_2浓度升高和氮肥施用对三江平原湿地小叶章生物量及根冠比的影响

利用开顶箱薰气室(open-top chamber)试验装置,研究了不施氮(NN)、施常氮(MN,5 g·m-2)和施高氮(HN,15 g·m-2)3个氮素水平下大气CO2浓度升高对小叶章(Calamagrostis angustifolia)生物量和根冠比的影响.结果表明,大气CO2浓度升高对小叶章生物量的影响因生长期而异.大气CO2浓度升高对小叶章地上生物量的促进作用主要表现在生长前期,拔节期和抽穗期地上生物量较正常大气CO2浓度增加12.42%～22.60%,而腊熟期和成熟期仅增加3.11%～12.97%;大气CO2浓度升高对小叶章地下生物量的促进作用在生长后期表现明显,除拔节期外,小叶章地下生物量增加17.63%～42.20%.小叶章生物量和根冠比对大气CO2浓度的响应与供N水平有关.在HN水平下,大气CO2浓度升高使小叶章生物量和根冠比明显增加,在NN条件下促进作用则不显著.小叶章根冠比明显增加主要是地下生物量显著增长引起的.     

大气CO2浓度升高对水稻和稗草根系生长的影响

在两种N水平下(低N 10 mg.L-1和常N 30 mg.L-1),采用水培方法比较了分蘖盛期C3植物水稻(O ryzasativa)和C4植物稗草(Echinochloa crusgalli)在CO2浓度升高(550μmol.mol-1)和CO2浓度未升高(350μmol.mol-1)条件下的根系生长变化。结果表明,常N水平下高浓度CO2显著增加水稻和稗草的根干重、根体积、根总长和根直径,水稻对CO2浓度升高的响应强于稗草;低N胁迫时,高浓度CO2显著增加稗草的根干重、根体积和根总长,而对水稻生长无明显促进作用。在两种N水平下,高浓度CO2均显著降低水稻和稗草根系N含量,而C含量上升不明显,导致C/N比值显著增加。高浓度CO2显著降低水稻和稗草单位根重根毛数,这可能是CO2浓度升高条件下根系活力显著降低的形态学原因之一。     

不同CO_2浓度升高水平对水稻光合特性的影响

CO_2浓度升高是全球气候变化的主要原因之一,同时CO_2是植物光合作用的原料,对植物的生长发育具有重要影响。研究水稻对不同CO_2浓度升高水平的响应,对于指导农业生产以及确保粮食安全具有重要意义。通过田间开顶箱试验,运用CO_2浓度自动调控系统研究不同CO_2浓度升高对水稻光合特性的影响。CO_2浓度设置3个水平:以背景大气CO_2浓度为对照(CK),在CK基础上分别增加40μmol·mol~(-1)(T_1)和200μmol·mol~(-1)(T_2)CO_2。利用Li-6400便携式光合作用测量系统,在关键生育时期测定净光合速率(Pn)、胞间CO_2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)等光合参数,并根据指数方程模型拟合最大净光合速率(Pn_(sat))、羧化效率(CE)、呼吸速率(R_p)和CO_2饱和点(CCP);使用元素分析仪测定叶片全氮含量。结果表明:在较低水平的CO_2浓度水平下,CK、T_1和T_2处理的Pn呈近似直线上升,随着CO_2浓度的升高Pn缓慢升高,当达到CO_2饱和点后趋于稳定。光合仪设定CO_2浓度为600μmol·mol~(-1)时,T_2在3个生育时期(拔节期、抽穗期和乳熟期)的Pn均较CK显著降低,降幅分别为44.0%(P0.01)、43.4%(P0.01)和49.1%(P0.01);设定CO_2浓度为800μmol·mol~(-1)时,T2在3个生育时期的Pn较CK分别降低了4.9%(P=0.506)、12.7%(P=0.167)和16.6%(P=0.220);设定CO_2浓度为1 000μmol·mol~(-1)时,乳熟期T_2处理的Pn较T1显著降低,降幅为21.5%(P0.05),表明水稻经过长时间的高CO_2浓度处理产生了光合下调。乳熟期T_2的Pn_(sat)和CE较T_1显著降低,降幅分别为21.3%(P0.05)和29.1%(P0.05)。此外,总光合速率和叶片氮含量存在极显著正比例函数关系(P0.01),总光合速率随叶片氮含量的升高而升高。对照、T_1和T_2处理的WUE均随着光合仪设定CO_2浓度梯度的升高而增大;在同一设定CO_2浓度水平下,3种处理的WUE均无显著性差异。     

马尾松和木荷幼苗主要功能性状对氮磷和石灰添加的响应

植物功能性状能够反映植物个体对环境的响应和适应.为探究氮沉降对亚热带优势乔木树种功能性状的影响并寻求缓解过量氮沉降影响的措施,选择马尾松(Pinus massoniana)和木荷(Schima superba)幼苗为研究对象,设置了6个实验处理对照、加氮(20 g m~(-2)a~(-1))、加碳酸钙(100 g m~(-2)a~(-1))、加氮和加碳酸钙、加磷(10 g m~(-2)a~(-1))、加氮和加磷.结果显示:(1)氮添加显著增加木荷的根茎叶生物量,分别增加了319.83%、67.79%和66.14%;但对马尾松生物量的影响不显著.(2)氮添加显著增加木荷的总叶面积(增加了96.13%),但显著降低木荷的根系分叉数(降低了34.26%);马尾松叶片和根系功能性状对氮添加的响应不显著.(3)高氮添加背景下,碳酸钙添加显著降低了木荷的根叶生物量、总叶面积和比根长,分别降低了63.39%、30.56%、44.67%和80.81%;也显著降低了马尾松的比根长、比根面积和根分叉数,分别降低了54.11%、43.12%和59.39%;但对马尾松生物量无显著影响.(4)同时添加氮磷显著增加了木荷的根茎叶生物量,分别增加了96.41%、14.30%和34.65%;但对马尾松的生物量及根系功能性状无显著影响.本研究表明木荷对氮沉降的敏感程度较马尾松高,氮沉降可能通过改变物种的叶片和根系功能性状影响木荷的生长;高氮沉降背景下,碳酸钙添加可能抑制木荷和马尾松幼苗的生长,但磷添加可进一步促进木荷的生长.(图3表2参37)     

Cd胁迫下丛枝菌根对花生生长、光合生理及Cd吸收的影响

为了解丛枝菌根(AM)真菌对花生抗Cd胁迫的作用及其机理,采用温室盆栽试验,研究了Cd胁迫下接种AM真菌对花生生长、根系形态、Cd吸收及光合生理的影响.结果显示,AM真菌能与花生形成良好的共生关系,施Cd对菌根侵染率无影响;Cd胁迫下接种AM真菌能够显著改善花生生长状况,植株体内P含量与吸收量分别提高1.16—1.52、1.22—1.79倍,叶片叶绿素相对含量平均增幅11.79%,地上部分和根系生物量分别增加7.55%—8.19%、10.86%—14.05%,同时接种处理显著增大了花生根系的根长、根表面积、根体积,降低了植株地上部分Cd含量;对于同一施Cd水平而言,菌根花生叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)和潜在光化学效率(Fv/Fo)均显著高于非菌根植株,接种AM真菌使花生叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著增大,而胞间CO_2浓度(Ci)显著低于不接种处理.研究表明AM真菌可通过改变花生根系的形态结构来吸附固持重金属Cd,从而减少Cd向花生植株地上部分的转移,降低Cd胁迫对花生植株造成的伤害;另一方面,通过提高花生对矿质元素P的吸收来增加植株体内叶绿素含量及改善叶片叶绿素荧光和光合作用,增强花生抗Cd毒害的能力,进而促进花生生长,提高植株生物量.     

大气CO2浓度升高和氮肥施用对三江平原湿地小叶章生物量及根冠比的影响

利用开顶箱薰气室（open—top chamber）试验装置,研究了不施氮（NN）、施常氮（MN,5g·m^2）和施高氮（HN,15g·m^2）3个氮素水平下大气CO2浓度升高对小叶章（Calamagrostis angustifolia）生物量和根冠比的影响。结果表明,大气CO2浓度升高对小叶章生物量的影响因生长期而异。大气CO2浓度升高对小叶章地上生物量的促进作用主要表现在生长前期,拔节期和抽穗期地上生物量较正常大气CO2浓度增加12．42％～22．60％,而腊熟期和成熟期仅增加3．11％～12．97％;大气CO2浓度升高对小叶章地下生物量的促进作用在生长后期表现明显,除拔节期外,小叶章地下生物量增加17．63％～42．20％。小叶章生物量和根冠比对大气CO2浓度的响应与供N水平有关。在HN水平下,大气CO2浓度升高使小叶章生物量和根冠比明显增加,在NN条件下促进作用则不显著。小叶章根冠比明显增加主要是地下生物量显著增长引起的。     

青杨扦插苗生物量积累与分配对土壤水-氮有效性的短期响应及动态调整北大核心CSCD

大气氮沉降是全球气候变化的主要特征之一,近年来关于树木对土壤水、氮有效性响应的研究很多,但树木如何在生物量积累与分配方面动态调整以适应水、氮供应仍不清楚.以青杨(Populus cathayana)扦插苗为材料,通过盆栽控制试验,采用两因素(水分×施氮)随机区组设计,设置3个水分(W1、W2、W3,分别为最大田间持水量的40%、60%、80%)和3个施氮梯度(N0、N1、N2,分别为0、4和8 g m^(-2) a^(-1)),并于施氮处理后1、7、14、31和62 d测定青杨生物量的积累与分配、叶片及根系性状,进而探究其对水、氮有效性的动态响应过程.结果表明:(1)土壤水分的增加和施氮显著地促进了青杨根、茎、叶和总生物量的积累,在W3处理下最大;施氮效应随时间延长更加明显,N2的促进效应明显高于N1.水氮交互作用对其影响不显著.(2)生物量的分配主要受杨树生长节律(时间)的控制,茎重比和根重比随处理时间延长显著增加,而叶重比显著降低.土壤水分有效性的提高显著提高了茎重比,降低了根重比,而对叶重比影响不显著.氮素及水氮交互作用对根重比、茎重比和叶重比均无显著影响.(3)施氮对比叶重的影响随时间变化而不同.到试验后期,施氮在土壤水分不足处理提高了比叶重;在水分充足处理降低了比叶重.(4)土壤水分有效性的提高显著促进了杨树细根的比根长和比表面积,施氮效应随处理时间逐渐变化.试验后期,土壤水分较好条件下(W3)施氮均促进根系增长;在干旱胁迫(W1)下氮添加抑制了根系生长.总体而言,施氮先促进叶生物量积累,随后根、茎生物量作出响应,最终形成有利于植株生长的分配格局;土壤水分有效性的提高显著提高了杨树扦插苗细根的比根长和比表面积,施氮效应因土壤水分而异;本研究结果可加深对树木响应气候变化机制的理解.(图5表3参63)     

大气CO_2浓度和气温升高对谷子生长及产量的影响

研究大气CO_2浓度和气温升高对谷子的影响,有助于人们了解未来气候变化背景下谷子(Setaria italica)生产的变化,以提前采取必要的应对措施。采用控制系统来模拟气温升高2℃和CO_2浓度增加200μmol·mol-1的未来气候情景,研究气候变化对谷子光合及产量的影响。试验设对照(与室外气温、CO_2浓度一致,CK)、增温2℃(C0T1)、CO_2浓度增加200μmol·mol-1(C1T0)和增温2℃+CO_2浓度增加200μmol·mol-1(C1T1)4个处理,对谷子灌浆期的光合作用及成熟期形态指标、生物量和产量进行测定。结果表明,与对照相比,气温升高(C0T1)后,谷子叶片净光合速率无明显变化,气孔导度和蒸腾速率上升,水分利用率下降;大气CO_2浓度升高(C1T0)谷子叶片净光合速率升高,气孔导度和蒸腾速率下降,水分利用率提高;大气CO_2浓度和气温同时升高(C1T1)后,谷子净光合速率提高,气孔导度和蒸腾速率升高,水分利用率下降。与对照相比,气温升高(C0T1)显著增加谷子的株高、穗长、茎直径、叶质量、茎质量、穗质量、地上部分生物量和产量,分别增加了62.29%、63.51%、59.87%、73%、77%、70%、72.3%和76.6%;大气CO_2浓度升高(C1T0)显著增加谷子的株高、穗长、茎直径、节数、叶质量、茎质量、穗质量和地上部分生物量,比对照分别增加35.18%、32.75%、25.80%、21.54%、21.5%、70.8%、19.4%和32.3%;升温和升CO_2复合处理(C1T1)条件下,谷子株高、穗长、茎直径、叶质量、茎质量、穗质量、地上部分生物量和产量升高,与对照相比分别增加58.24%、42.69%、131.89%、34.8%、80%、77.6%和92.6%。未来气候变化对谷子生长发育将以正效应为主。     

外源氮输入对互花米草生长及叶特征的影响

入侵种互花米草（Spartina alterniflora）是滨海盐沼湿地的多年生草本植物,研究人类活动引起的外源氮输入对其生长的影响有助于了解滨海湿地生态系统结构和功能的未来变化趋势。运用随机区组试验设计方法,模拟海滩水分条件（间歇淹水和持续淹水）,研究了互花米草的地上部生物量、叶片光合特征以及形态特征对外源氮输入的响应。结果表明：互花米草地上部生物量在施氮条件下显著增加,且在土壤处于间歇淹水状态时表现更为明显;施氮条件下植株分蘖数比对照处理分别增加了60.0%和60.2%,是引起地上部生物量增加的主要原因。施加氮素促进了互花米草叶片的生长,叶面积、叶数、叶长和叶宽均显著增加,而叶数的变化是导致植物叶面积增加的主要因素。外源氮输入促进了互花米草叶绿素含量的增加,而对净光合速率的季节变化特征无明显影响。持续淹水处理的植物地上部生物量、生长速率、分蘖数、净光合速率和叶面积均低于间歇淹水处理,说明持续淹水状态对互花米草生长造成了一定的抑制作用。     

CO_2浓度升高与增温对半干旱区马铃薯光合特性的协同影响

基于黄土高原典型半干旱区CO_2浓度升高与大气增温对马铃薯生长发育的影响试验,观测马铃薯形态结构、块茎形成、水分生理生态和碳交换的变化过程,研究CO_2浓度升高与大气增温对黄土高原半干旱区马铃薯光合生理生态与叶片光响应过程特征及产量形成的协同影响。结果表明,试验区1958—2016年降水量呈减少趋势,降水量倾向率为-12.17mm·(10 a)~(-1);近59年,气温呈极显著上升趋势,气温线性回归气候倾向率为0.42℃·(10 a)~(-1);20世纪70年代后,气温持续上升,进入21世纪后升温尤为显著。对马铃薯生育期进行增温加CO_2浓度升高复合处理,马铃薯叶片净光合速率提高且高于对照及其他处理;在生育后期,叶片净光合速率下降更为迅速。随着环境CO_2浓度升高,叶片气孔导度逐渐降低,气孔导度小于对照。叶片蒸腾速率随增温处理而升高,生育前期高于对照和其他处理,后期低于对照。经复合处理,叶片的水分利用效率明显提高,高于对照和单独增温处理。增温和CO_2浓度升高背景下,马铃薯叶片光合作用过程中光合同化作用与呼吸消耗相当时的光合有效辐射通量密度阈值提高,马铃薯叶片在弱光条件下的光合能力增加,最大光合能力也增加,最大同化作用时光合有效辐射通量密度阈值增高。增温和CO_2浓度升高协调影响,可在一定程度上缓解增温所造成的暗呼吸速率升高的影响。经复合处理,马铃薯实际产量明显高于对照和单独增温处理;单独增温处理产量偏低。在黄土高原半干旱区,气温增高不利于马铃薯块茎的膨大,高温会导致块茎膨大期薯块生长停滞,形成畸形薯块,因而,在增温的同时提高CO_2浓度,可以使马铃薯叶片净光合速率和水分利用效率提高,干物重积累增多,产量增加。     

不同磷浓度下水稻短根突变体与野生型对五价砷吸收和转运的差异

为研究水稻根形态及磷营养状况对水稻吸收和转运五价砷的调控作用,采用水培的方法,研究了在不同外部磷浓度(0、10、50、150、300μM KH2PO4)下水稻(Oryza sativa L.)短根突变体与野生型短期内对五价砷(10μM Na3AsO4)吸收和转运的差异.结果表明,水稻根形态(短根突变体与野生型)和磷营养状况均能对水稻吸收和转运五价砷产生显著影响:1)磷能竞争性抑制水稻对五价砷的吸收,随营养液中磷浓度的增加,水稻地上部和地下部五价砷含量、单位根干重砷吸收量(根系砷吸收能力)均显著降低;2)水稻短根突变体对五价砷的吸收能力低于野生型,但转运能力高于野生型.     

苗期玉米根叶对干旱胁迫的生理响应

采用人工控制水分的方法,研究了干旱胁迫下苗期玉米(ZeamaysL.)根系和叶片的生理指标,用以明确苗期玉米根系和叶片对干旱的生理响应。研究结果表明,苗期中度干旱胁迫处理条件下,玉米根系和叶片均表现出对干旱胁迫的生理响应,并各具特点。与对照相比,干旱胁迫使玉米根系和地上部的生物量降低,叶片中的叶绿素含量显著降低、叶片光合面积减小,根冠比增大。干旱胁迫使玉米根系比表面积增大,根系氧化活力和还原活力增强。干旱胁迫导致玉米叶片的光合功能降低,初始荧光升高,初始光系统Ⅱ(PSⅡ)的原初光能转换效率、PSⅡ潜在活性、潜在光合作用活力均受到抑制。干旱胁迫下玉米叶片和根系脂质过氧化作用增强,根系和叶片中的游离脯氨酸含量升高。     

水淹胁迫对桢楠幼树生长及光合生理特性的影响

以2.5 a生桢楠(Phoebe zhennan)幼树为材料,采用套盆水淹法,分别对桢楠幼树(每组5株)进行不同时段(0、7、14、21、28和35 d)的水淹胁迫处理,测定各处理桢楠幼树的生长及光合生理指标,探讨桢楠幼树生长及光合生理对水淹胁迫的响应,旨在为桢楠幼树的培育及其人工林科学的水分管理提供理论依据。结果显示:(1)水淹胁迫显著抑制桢楠幼树的生长,而地径增量先升后降,且不同水淹时间下株高净生长量分别比对照下降43.4%、59.2%、59.2%和80.8%,水淹35 d的植株全部死亡;(2)水淹胁迫改变了桢楠幼树叶绿体色素的含量和比值,随着水淹胁迫时间的延长,各处理叶绿素a(Chl a)含量分别比对照下降17.4%、22.0%、38.4%和52.3%,类胡萝卜素/叶绿素比值表现为先升后降;(3)叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均随着胁迫时间的延长显著降低,胁迫28 d时其下降幅度分别为对照的89.6%、98.2%和98.7%;胞间CO_2浓度(Ci)则显著增加,其增加幅度达216.2%;(4)叶片最大净光合速率(Pn,max)和光饱和点(Lsp)显著下降,而光补偿点(Lcp)和CO_2补偿点(Ccp)显著上升,叶片净光合速率受到显著抑制。综上,水淹胁迫显著影响桢楠幼树叶片气体交换和光合速率,使其对光照和CO_2的利用能力降低,光合能力受到影响,表现出不耐水淹的生理生态特性,胁迫28 d时大部分植株萎焉濒临死亡,35 d时受胁迫植株全部死亡。     

水稻根系吸收砷的动力学特征及硅的缓解机制（Uptake Kinetics of Arsenic Species in Two Genotypes of Rice Plants and Mitigatory Mechanism of Silicon）

采用室内模拟的方法,研究了两种基因型水稻(硅突变体和野生型)根系吸收As的动力学特征以及Si对水稻吸收As的影响.结果表明,两种基因型水稻根系对As(III)和As(V)的吸收均可以用Freundlich模型较好地模拟.外源Si的加入可显著降低水稻根系对As(III)和As(V)的吸收.在20μmol·L-1As处理下,与不加Si处理相比,加1.0mmol·L-1Si处理导致水稻根系吸收As(III)和As(V)分别降低94.1%和92.2%(野生型);74.4%和90.2%(突变体).在100μmol·L-1As处理下,水稻根系吸收As(III)和As(V)则分别降低64.5%和91.2%(野生型);76.1%和90.6%(突变体).     

水稻磷效率差异的生理生化特性

以磷效率差异显著的IR71379—2B—10—2—3-1(磷低效型)、IR7133l-2B-2-1(中间型)及IR74(磷高效型)3个品种为供试材料，采用水培法研究了它们对磷的吸收效率、运输效率及植株体内磷的利用效率，进而研究了其对低磷胁迫的根系形态学和生理生化机制的适应性反应．结果表明：水稻磷效率的高低是由基因型对磷的吸收效率，运输效率及利用效率综合作用的结果．磷高效基因型IR74和磷效率表现为中间型的IR71331-2B-2-1具有高的磷吸收效率．旺盛的根系生长，高的根系活力，Km、Cmin小，Imax大及相对酸性磷酸酯酶(APase)活性高等是水稻对磷高效吸收的特征．但品种不同特征也有别，本试验中的IR74对磷高的吸收效率主要是由于根系生长旺盛，根系吸收面积大所致，而IR71331-2B-2-1高的磷吸收效率则主要缘于根系活力强，Imax大．低磷胁迫下，叶片中核糖核酸酶的活性也大大升高，约是对照的10～15倍，但品种间无显著差异．图2表6参21     

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CO_2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CO_2浓度增加到650μmol·mol-1,对照CO_2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影响,为半干旱区适应气候变化提供科学依据。结果表明,模拟增温2.0℃且CO_2浓度增加到650μmol·mol^-1,马铃薯茎和地上部生物量积累显著比对照高35.8%—53.4%;生物量较单独增温处理显著增加24.4%—34.4%。马铃薯茎和地上部生物量最大积累速度出现时间推后,最大积累速度加快,生物量快速积累间隔日数较单独增温处理和对照均延长。大气增温加CO_2浓度升高复合处理试验中,马铃薯块茎鲜质量积累在块茎膨大中期略低于单独增温处理外,在其余积累时段均高于单独增温处理以及对照。马铃薯成熟期块茎在复合处理下,鲜质量显著高于单独增温处理24.1%;高于对照3.4%。马铃薯块茎鲜质量最大积累速度出现时间也推后,快速积累期间隔日数较单独增温处理延长,但与对照接近。增温与CO_2复合处理使马铃薯叶片净光合速率提高,水分利用效率提高,干物重积累增多,经济产量增加。     

污染水体生态治理工程中凤眼莲对水质变化的生长响应

在三级串联凤眼莲(Eichhornia crassipes)净化塘深度处理生活污水处理厂尾水的生态工程中,通过监测各级净化塘内凤眼莲的生物量、株高、根长、植株氮磷含量等指标变化,分析各指标与水体总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度的相关性,探讨凤眼莲对水质变化的生长响应,以期为表观判断水质改善效果和明确凤眼莲在污染水体生态修复工程的适宜规模配置提供理论依据。结果表明:净化塘水体氮磷浓度显著影响凤眼莲生长,且与植株相关生长指标具有显著相关性(P0.05);一级、二级和三级净化塘内水体TN和TP质量浓度依次降低,凤眼莲生物量及茎叶生物量、生长速率、株高、叶片SPAD值、凤眼莲茎叶和根系的氮磷含量均逐级减小,而根系生物量、根冠比和根长均逐级增加;凤眼莲茎叶生物量及其所含氮磷量均高于根系,故茎叶富集水体氮磷能力强于根系;当水体TN平均质量浓度分别为7.94、4.03和2.79 mg·L~(-1),TP平均质量浓度分别为0.22、0.15和0.12 mg·L~(-1)时,凤眼莲单位面积平均生物量分别为23.09、16.73和12.87 kg·m~(-2),累积富集氮量分别为27.44、17.59和11.04 g·m~(-2),磷量分别为2.57、1.53和0.93 g·m~(-2)。综合分析,凤眼莲生物量及其分布格局、株高、根长等生长特征表现出的差异显示了其在不同水质条件下的响应策略,水体中较高的氮磷浓度更有利于促进凤眼莲生长发育及增强其富集氮磷能力。在该研究的条件下生活污水尾水的深度净化工程,仍可承载更高的尾水处理量和污染负荷量,同时通过减少生态工程的规模配置也可确保出水水质。     

干旱胁迫对刺槐幼苗叶片氮含量、光合速率及非结构性碳水化合物的影响

全球气候变化背景下,极端干旱和持续干旱频发,给中纬度地区的生态系统带来了巨大的影响.为揭示干旱胁迫的影响机制,采用盆栽试验,分析2年树龄刺槐幼苗(Robinia pseudoacacia L.)叶生物量、氮含量、净光合速率和非结构性碳水化合物(Non-structural carbohydrates,NSC)及组分对不同干旱梯度的响应.试验包括极度干旱(Extreme drought,ED)、中度干旱(Moderatedrought,MD)和对照组3个处理,其盆钵土壤相对含水量分别为田间持水量的10%、30%和70%.结果表明,在控水后0-30 d期间,ED和MD下槐树幼苗的叶片生物量和光合速率均持续下降,而对照的净光合速率保持平稳,生物量逐渐增多;总非结构性碳水化合物(Total NSC,TNSC)、可溶性糖(Soluble sugars,SS)以及SS与淀粉含量的比值(RSS)变化规律类似,即在ED和MD处理下均呈现先增后减的趋势,而在对照条件下均保持平稳.叶片淀粉含量与光合速率和生物量干重的变化规律类似.叶片氮含量在ED处理下下降,MD处理下呈升高趋势,而在对照处理下呈平稳趋势.叶片TNSC、SS及RSS均与土壤含水量呈显著负相关(P 0.01),而叶淀粉含量、净光合速率和生物量与土壤含水量呈正相关(P 0.01).短期干旱对刺槐幼苗叶片TNSC、SS、淀粉、净光合速率和生物量有显著影响(P 0.01).因此,刺槐幼苗可能通过将叶片内临时存储的少量淀粉转化成其直接利用的SS的方式,以维持其正常的新陈代谢等生命活动,抵抗短期内的中度和极端干旱事件.(图5参67附图2附表1)