温度胁迫对草坪草生理指标影响

冷季型草坪草营养器官适宜的生长温度为10～24℃.在不同温度胁迫下,各种草坪草的各项生理指标都会发生变化,如细胞膜的热稳定性、蛋白质含量和酶活性、脯氩酸质量分数的变化等.这些变化可以反应出不同草种抗逆性的强弱.由于涉足冷季型草坪草研究领域的人很少,因此本实验利用草地早熟禾(Poa pralensis)、多年生黑麦草(Lolium perenne)、高羊茅(Festucaarudinacea)3个冷季型品种为材料进行研究测定.处理温度为4℃、35℃、45℃.对照25℃(室温);测定指标为过氧化物酶(POD)、脯氨酸质量分数、过氧化物酶活性和质膜相对透性.干热处理在人工气候箱内进行;4℃条件下是将供试材料放入温度设置为4℃的LRH-250-GS人工气温箱中进行处理,共处理4 d,每隔24 h取一次实验材料,重复3次测定.经实验测定与盆栽材料观察发现:早熟禾属材料具有叶色浓郁,质感适中等特点,在抗热性方而综合性状较好,是营建高质景草坪的前选材料.黑麦草生长迅速,5～6 d就可出苗,初期耐干热较强,抵抗低温的能力较强.实验结果为北方地区建造好的草坪提供选择草种的理论依据参考.     

屋顶绿化条件下四种草坪草耗水特性及土壤水分阈值

本文以4种草坪草——高羊茅、黑麦草、狗牙根、中华结缕草为试验材料,在屋顶环境下应用小型蒸散仪和便携式光合测定系统,对4种草坪草不同土壤水分梯度下的光合生理参数的光响应进程进行测定.结果表明,暖季型草坪草的光合速率和水分利用效率均高于冷季型草坪草;4种草坪草在屋顶环境下最佳土壤水分阈值为:高羊茅71.50%—87.50%、黑麦草59.70%—70.30%、狗牙根56.00%—82.60%、中华结缕草71.50%—89.00%.制定了适宜的灌水方案,在草坪草生长季内,黑麦草、高羊茅两种冷季型草坪草分别需补充灌水次数为33次和37次,每次19.29 mm和16.64 mm;狗牙根和中华结缕草两种暖季型草坪分别需补充灌溉25次和27次,每次20.75 mm和18.20 mm.本研究以期为今后草坪草的节水灌溉与水分的量化管理提供参考依据.     

外源激素对遮荫草坪草生长及生理特性的影响

以耐荫性不同的冷季型草坪草匍匐紫羊茅派尼(Festuca rubra Pernille)、草地早熟禾肯塔基(Poa pratensis Kentucky)、匍匐翦股颖摄政王(Agrosttssp Regent)为试验材料,在遮荫胁迫条件下研究不同浓度的外源激素稀效唑(Uniconazole,S3307)和表油菜素内酯(24-Epibrassinolide,EBR)对3种草坪草耐荫性的影响.结果表明:经过稀效唑和表油菜素内酯的处理,3种草坪草植株株高变低,叶片变厚、变宽,叶片相对含水量降低,叶片叶绿素含量和可溶性糖含星增高,不同耐荫性草坪草的耐荫能力得到显著提高,稀效唑最适的浓度处理范围是100～200mg·L-1,表油菜素内酯0.05mg·L-1处理效果最好.这在生产实际中有重要指导作用,特别对提高受遮荫胁迫的草坪质量具有重要意义.     

4种草对铅锌尾矿污染土壤重金属的抗性与吸收特性

盆栽试验的结果表明,高羊毛、早熟禾、黑麦草、紫花苜蓿在纯尾矿污染土壤或经处理的尾矿污染土壤上都能生长,但在处理的土壤上生长的植物长势明显优于对照,其中紫花苜蓿的生物量所受影响比其他几种草坪草更大,说明其重金属抗性低于其他几种植物。单位面积上 4 种植物体内重金属质量分数高低均为 w(Zn)>w(Pb)>w(Cu)>w(Cd),但每种植物对 Cd、Pb、Zn 和 Cu 的吸收质量分数和分布均不相同,一般为根系质量分数大于茎叶。加入改良剂(CaCO3)和有机肥(菜枯)使生长在铅锌尾矿污染土壤上的 4 种草坪草生物量显著增加,植物体中的 Cd、Pb、Zn 质量分数下降,但 Cu 质量分数反而上升,结果单位面积上草坪草吸收各重金属元素的量均有所增加,可见利用改良措施与草坪草相结合的方法来修复重金属污染土壤具有可行性。     

成都市两种典型草坪冬季休眠期土壤呼吸动态特征

为向城市草坪的冬季管理提供科学依据,向城市生态系统的碳收支评估提供基础数据,研究了成都市最具代表性的两种城市草坪——沟叶结缕草草坪和麦冬草坪冬季土壤呼吸速率的动态变化及其影响因子.结果表明:沟叶结缕草草坪和麦冬草坪整个冬季土壤呼吸速率分别在1.20-3.17μmol m-2 s-1和0.85-2.43μmol m-2 s-1范围波动,且土壤呼吸动态均呈"V"型曲线,先降低后升高;冬季两种草坪土壤呼吸速率与土壤理化性质和植物生长习性有关;休眠期土壤呼吸速率主要受土壤温度调控,与土壤水分相关性不大;而双因素回归分析表明,温度和水分共同可解释土壤呼吸的75%-84%;沟叶结缕草草坪土壤呼吸温度敏感性(Q10)比麦冬草坪高41.85%.可见,两种草坪冬季休眠期土壤呼吸速率均较高,冬季土壤碳排放与草种选择有关.     

不同浓度CaCl_2对盐胁迫下巴西蕉幼苗生理的影响

为了解外源钙(Ca)对香蕉盐胁迫的缓解效应,采用水培试验法研究了在60 mmol L-1 NaCl胁迫下不同浓度的CaCl2对我国香蕉主栽品种巴西蕉(Musa AAA Cavendish var.Brazil)的叶片相对含水量(RWC)、叶绿素含量等生理响应特性的影响.结果表明:盐胁迫下,巴西蕉幼苗叶片Chl a、Chl b、Chl含量显著降低,Chl a/Chl b比值减小,叶片RWC显著降低,叶片和根系的质膜透性和脯氨酸含量显著增加,施加低浓度外源钙可在一定程度上缓解该现象,但高浓度(20 mmol L-1)反而使盐害程度加重,其中5 mmol L-1 CaCl2处理效果最好;处理期间,5、10 mmol L-1 CaCl2处理叶片RWC均显著高于盐胁迫处理,与对照相比较无明显差异;第5天(d 5)时,5、10、20 mmol L-1 CaCl2处理的叶片脯氨酸含量分别比盐胁迫处理高出85.4%、75.3%和86.6%,差异均显著,处理d 10时,根系和叶片脯氨酸均以5 mmol L-1 CaCl2处理的含量最高,与盐胁迫处理达到差异显著水平;此外,5 mmol L-1 CaCl2处理可降低盐胁迫下叶片及根系质膜透性,随着外源CaCl2浓度增加,叶片和根系质膜透性反而增加,处理期间,20 mmol L-1 CaCl2处理始终高于盐胁迫处理.综合各项测定指标及分析,认为施用适当浓度CaCl2可在一定程度上缓解盐胁迫对巴西蕉的影响,其中CaCl2浓度以5mmol L-1较为适宜.     

高羊茅中一个DREB类转录因子基因的分离及鉴定分析

为了鉴定草坪草高羊茅(Festucaarundinacea Schreb.)中与低温、高盐和干旱胁迫相关的基因,我们构建了冷诱导(4℃)的高羊茅cDNA文库,并从这个文库中分离得到一个DREB类转录因子基因,FaDREB1A.序列分析表明,FaDREB1A具有一个717bp的开放阅读框和143bp的3’非编码区,推测的氨基酸序列中含有一个高度保守的EREBP/AP2结构域.酵母单杂交结果表明,FaDREB1A蛋白能在体外特异结合DRE元件,并具有转录激活功能.Southern杂交结果显示,FaDREB1A在高羊茅基因组中可能是单拷贝或低拷贝基因.Northern杂交结果发现,FaDREB1A基因受低温、高盐和干旱的诱导表达,对ABA没有反应,说明FaDREB1A基因在高羊茅植株对低温、高盐和干旱的应答反应中起重要作用.图5参30     

链格孢菌对白车轴草抗旱性的影响

在盆栽自然水分干旱胁迫条件下,研究了接种链格孢菌(Alternaria tenuis Nees)对白车轴草(Trifolium repens L.)抗旱性相关的生理生化指标的影响,结果表明:接种组与对照组叶片的电导率(EC)、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量均与干旱处理时间呈显著正相关,而叶片相对含水量(RWC)、抗坏血酸(ASA)含量与处理时间呈显著负相关。链格孢菌的侵染能促进干旱胁迫下白车轴草叶片EC和MDA含量的增加,延缓Pro的积累,加速叶片RWC和ASA含量的降低。到达干旱处理的第6天,接种组的EC、MDA含量分别比对照高20.06%、68.79%(p<0.05),而RWC、Pro含量和ASA含量分别比对照低7.03%、25.3%、77.43%(p<0.05)。此外,接种组超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均于处理的第4天开始显著低于对照;过氧化氢酶(CAT)活性也于处理的第6天下降并显著低于对照,为对照的79.79%(p<0.01)。表明链格孢菌会降低干旱胁迫下白车轴草的渗透调节能力和保护酶的活性,加剧活性氧的积累和膜脂过氧化程度,使白车轴草的抗旱性降低。     

土壤水分变化对外来入侵植物飞机草生长的影响

以外来入侵植物飞机草为研究对象,设计3个水分梯度(15mm,10mm,5.83mm),研究飞机草的叶绿素含量、生物量、光合生理特征等指标对土壤含水量变化的响应。结果表明,随着土壤水分含量的降低,飞机草的单位叶面积干质量、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2摩尔分数、光饱和点等都呈下降趋势。同时,根冠比和水分利用率随着水分胁迫的加重而有所提高,表明飞机草对土壤水分胁迫有一定的适应能力,但总体而言,土壤水分胁迫不利于飞机草的生长,限制了其向降雨量较少的地区入侵。     

不同密度五种植物对薇甘菊幼苗的竞争效应

以入侵植物薇甘菊（Mikania micrantha H.B.K）和多年生植物高羊茅（Festuca elata Keng ex E.Alexeev）、黑麦草（Lolium perenne）、黄花蒿（Artemisia annua L.）、杂三叶（Alsike clover.）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.）为试验材料,温室条件下采用密度添加系列设计,研究了5种植物在不同密度下对薇甘菊幼苗的竞争效应,为薇甘菊生物替代提供理论依据。结果表明,（1）5种受试植物及其不同种植密度对薇甘菊幼苗的生物量、株高和分枝数具有极显著影响（P〈0.001）,但两者互作除对薇甘菊幼苗的株高显著影响外,对其幼苗的生物量和分枝数均无显著影响。（2）同等密度条件下,供试5种植物中的黑麦草和黄花蒿对薇甘菊幼苗的生物量、株高和分枝数的抑制作用最强,高羊茅次之,杂三叶和紫花苜蓿对薇甘菊幼苗的生长抑制作用最弱。（3）5种植物与薇甘菊混种组合中薇甘菊的相对产量（RY）均显著小于1,说明供试5种植物对薇甘菊的种间竞争作用强于其种内竞争;不同密度的黑麦草、黄花蒿和高羊茅与薇甘菊混种,3种竞争植物的竞争平衡指数（CB）均显著大于0;而杂三叶和紫花苜蓿仅在其与薇甘菊的混种密度分别大于200和300株/m2时,其竞争平衡指数（CB）大于0,而低密度时均小于0;说明供试5种植物中,黑麦草、黄花蒿和高羊茅的竞争能力强于薇甘菊幼苗,而杂三叶和紫花苜蓿在低密度条件下的竞争能力较薇甘菊幼苗弱。可见黑麦草、黄花蒿和高羊茅有望被作为替代竞争植物用来对薇甘菊进替代控制。     

不同温度对沉水植物保护酶活性的影响

富营养化导致了湖泊沉水植被消亡,是我国众多湖泊存在的普遍现象.在富营养化未能有效控制的前提下,采用人工措施重建沉水植被,已被水环境工作者普遍关注.然而,受水体温度、透明度、营养盐以及适宜的物种等限制,沉水植被的有效重建面临诸多困难.本研究着眼于温度对沉水植被重建的影响,设置了5、10、15、25、30、35℃6个温度处理,在人工气候箱培养条件下,对黑藻Hydrilla verticillata和马来眼子菜Potamogeton malaianus在5 h、10h、14h和7d处理后的蛋白质含量、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性进行了测试.同时考察了实验前后植物生物量积累的情况,比较了不同温度胁迫下,两种植物生物量的净积累与抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量的关系,试图为沉水植被的恢复提供理论依据和经验借鉴.结果表明,25℃是两种植物生物量净积累的最佳温度,此温度下,各种酶活性和可溶性蛋白未随处理时间的延长而显著变化.高于或低于25℃的处理,生物量净积累显著下降.并且,表现为短期胁迫5～14h内,各种酶活性和可溶性蛋白随处理时间的延长呈上升或下降的趋势,7 d长期胁迫后上述指标均低于25℃处理.结果表明,25℃外,其它处理均不同程度受到了温度的胁迫.短期胁迫,各处理的酶活性和可溶性蛋白表现了激烈的响应,以清除和维持植物体内活性氧的平衡和植物细胞较低的渗透势,保持植物正常的代谢活动.随着胁迫时间的延续,抗氧化酶系统受损,可溶性蛋白降低,植物正常的代谢紊乱,最终导致实验结束时,各处理植物生物量的积累存在较大差异.     

罗非鱼对富营养型水体中沉水植物苦草的影响

通过室外模拟实验,分别设置罗非鱼组和无鱼对照组的两组处理,研究了尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）对富营养型水体中沉水植物苦草（Vallisneria spiralis）的影响。结果表明：罗非鱼显著地增加了水中总氮和总磷的质量浓度,同时浮游植物的生物量（叶绿素a）也明显增加;罗非鱼组中的附着藻类的生物量却显著低于无鱼的对照组;罗非鱼组中苦草的相对生长率为-10mg·g-1·d-1,显著低于对照组中苦草的相对生长率7mg·g-1·d-1。罗非鱼的直接牧食可能是苦草生物量降低的主要原因。研究说明,过高的罗非鱼密度会导致沉水植被退化,要保持沉水植被为优势的湖泊清水态,必须控制罗非鱼密度。     

罗非鱼-附着藻-沉水植物相互关系研究进展

在浅水富营养化湖泊中,沉水植被是决定湖泊清水态或混水态的关键因子。而附着藻对沉水植物强烈的遮阴作用以及对碳源、营养盐等资源强烈的竞争,成为限制沉水植物群落生长和发展的关键因子。罗非鱼作为一种杂食性鱼类,具有牧食附着藻的能力,其下行效应（top-down effect）可以在一定程度上减轻附着藻对沉水植物生长的这种不利影响。因此,作为我国南方水体中的优势种类,适当种群密度的罗非鱼在富营养化浅水湖泊生态修复过程中是可加以利用,并在一定程度上抑制了附着藻的生长和发展,有利于浅水湖泊的生态修复和管理。同时,罗非鱼也具有通过摄食、排泄等活动加速水体氮、磷营养盐再生,牧食浮游动物、沉水植物等不利的一面。因此,在综合考虑多种因素条件下,需要对罗非鱼-附着藻-沉水植物三者之间的相互关系进行深入研究,探讨生态系统对罗非鱼的响应,这对我国南方浅水富营养化湖泊的生态恢复与管理,尤其是沉水植被的重建与保护具有重要的理论意义和实践价值。     

Modeling the refuge effect of submerged macrophytes in ecological dynamics of shallow lakes: A new model of fish functional response

Submerged macrophytes often provide refuge for zooplankton from fish predation in temperate and subtropical shallow lakes. However, since the relationship between submerged macrophyte abundance and its refuge effect has not been well established, the refuge effect is difficult to be simulated. In this paper, we constructed mathematical models to describe the refuge effect of submerged macrophytes on fish foraging activities and ecological dynamics of shallow lakes based on the previous studies. We clarified the underlying behavioral mechanisms of the observed functional responses through analyses of the fish foraging behavior, extracted the affected variables related to the refuge effect, formulized the relationship between the affected variables and submerged vegetation density, and determined parameter values with a compensative procedure. Calibration and validation results indicated that the new functional response model was successful to simulate the refuge effect on interfering with fish foraging behavior. Moreover, the model was cooperated into a minimal ecological model for shallow lakes. Modeling results showed that the model was able to simulate the refuge effect in ecological dynamics, and made the ecological model produce significantly different results from those with the existing functional response models.     

Comparison of growth performance of Lolium perenne L., Dactylis glomerata L. and Agropyron elongatum (Host.) P. Beauv. for erosion control in Turkey

This study was carried out in plastic containers to compare growth performances of perennial ryegrass, orchardgrass and tall wheatgrass to be given priority in revegetation studies in Turkey. Three pre-germinated seeds of each grass species were planted separately into the soil in the black plastic containers. Seedlings were harvested 2, 4 and 6 months after planting pre-germinated seeds and measured for percentage of seedling emergence, rooting depth, height growth, leaf and tiller development and shoot and root weights. Germination percentage was 97.8% for perennial ryegrass, 64.1% for orchardgrass and 11.6% for tall wheatgrass and perennial ryegrass had the greatest whereas tall wheatgrass had the lowest seedling emergence. Two months old rooting depth was 25.66 cm for perennial ryegrass, 20.56 cm for orchardgrass and 30.10 cm for tall wheatgrass. At the end of the study, perennial ryegrass developed about 104 tillers per plant while they were 21.4 and 36.6 tillers per plant for orchardgrass and tall wheatgrass, respectively. Orchardgrass produced greater shoot and root biomasses than tall wheatgrass and similar to perennial ryegrass. All these meant that perennial ryegrass had a better growth performance than orchardgrass and tall wheatgrass to be used for erosion control.     

不同底质和透明度下马来眼子菜的表型可塑性研究

马来眼子菜(Potamogeton malaianusMiq.)是目前太湖沉水植物优势种之一。文章比较分析了3种不同底质和透明度情况下马来眼子菜的生长特征,探索其在太湖不断扩展的原因及其适应性。分别选取粘土质粉砂、粉砂和下蜀黄土底质上生长的马来眼子菜进行观察试验。结果表明,这3种底质在粒度组成、营养盐和分布特征上具有显著差异。在太湖粘土质粉砂和粉砂底质上马来眼子菜的生物量比下蜀黄土底质上的马来眼子菜高,其生物量随着底质营养盐的增加而增加。马来眼子菜与觅光相关的形态指标,如高度、节间距、节数、叶数、叶长及叶面积均随着底质营养盐的增加而显著增加。马来眼子菜的冠层高度与水体的透明度呈显著负相关,表明其对剧烈变化的湖泊光环境具有很强的适应能力。马来眼子菜在不同底质上的形态可塑性是其优先占据湖泊资源成为优势种的重要原因。     

返青前后草地早熟禾草坪根际微生物区系动态

根际是土壤-植物生态系统物质及能量交换的活跃界面,根际微生物不仅直接影响植物对水分、养分的吸收,而且也同时影响植物对不良环境的抵抗能力。利用选择性培养基对草地早熟禾(PoapratensisL.)返青前后根际与非根际的细菌、真菌以及放线菌类群进行分离测数,拟从根际及非根际土壤微生物区系动态变化方面来阐述草地早熟禾返青前后其根际微生态的变化规律。结果表明:(1)草地早熟禾草坪的返青后,根际及非根际细菌、真菌数量明显增加,但放线菌数量呈减少趋势;(2)无论返青前后或者根际以及非根际,细菌的数量都占整个土壤微生物量的绝大部分,细菌数量的变化代表了整个微生物类群数量的变化趋势,使得草地早熟禾返青后根际土壤由"真菌型"向"细菌型"转化;(3)返青前后,各微生物类群都表现出明显的根际效应。     

Estimating the critical phosphorus loading of shallow lakes with the ecosystem model PCLake: Sensitivity, calibration and uncertainty

There is a vast body of knowledge that eutrophication of lakes may cause algal blooms. Among lakes, shallow lakes are peculiar systems in that they typically can be in one of two contrasting (equilibrium) states that are self-stabilizing: a ‘clear’ state with submerged macrophytes or a ‘turbid’ state dominated by phytoplankton. Eutrophication may cause a switch from the clear to the turbid state, if the P loading exceeds a critical value. The ecological processes governing this switch are covered by the ecosystem model PCLake, a dynamic model of nutrient cycling and the biota in shallow lakes. Here we present an extensive analysis of the model, using a three-step procedure. (1) A sensitivity analysis revealed the key parameters for the model output. (2) These parameters were calibrated on the combined data on total phosphorus, chlorophyll-a, macrophytes cover and Secchi depth in over 40 lakes. This was done by a Bayesian procedure, giving a weight to each parameter setting based on its likelihood. (3) These weights were used for an uncertainty analysis, applied to the switchpoints (critical phosphorus loading levels) calculated by the model. The model was most sensitive to changes in water depth, P and N loading, retention time and lake size as external input factors, and to zooplankton growth rate, settling rates and maximum growth rates of phytoplankton and macrophytes as process parameters. The results for the ‘best run’ showed an acceptable agreement between model and data and classified nearly all lakes to which the model was applied correctly as either ‘clear’ (macrophyte-dominated) or ‘turbid’ (phytoplankton-dominated). The critical loading levels for a standard lake showed about a factor two uncertainty due to the variation in the posterior parameter distribution. This study calculates in one coherent analysis uncertainties in critical phosphorus loading, a parameter that is of great importance to water quality managers.     

Combination of two indication systems in pre-alpine lakes — diatom index and macrophyte index

Since the climax of eutrophication in the early 1980s mainly greater lakes have been investigated and monitored in terms of their nutrient charge. In the future there will still be a need to develop guidelines for monitoring the trophic status of smaller lakes. Four small lakes were investigated by the author in the years 1996 and 1997. In order to define the nutrient charge of those lakes more precisely, special emphasis has been put upon the two criteria diatoms and macrophytes. Eventually an evaluation of the lakes' catchment areas will also be an important component of these studies. Benthic diatoms are the main part of periphyton. As unicellular fast reproducing organisms they are excellent indicators for trophic situations in lakes. The diatom index denotes the trophic status of the littoral zone during the last few weeks before sampling. The macrophytes, however, reflect the nutrient charge over a longer period, i.e. several years. The macrophyte index is based on the fact that some species are most prevalent at certain nutrient loads. The effort to combine these two indication systems carries a high resolution of spatial nutrient changes as well as in temporally changes.