CO2浓度升高对半干旱区春小麦光合作用及水分生理生态特性的影响

大气CO₂浓度升高已成为世界范围内重要环境问题。为了解大气CO₂浓度升高对春小麦光合作用及水分生理生态特性的影响,在典型半干旱区定西利用开顶式气室(OTC)试验平台,以春小麦“定西24号”为供试品种,开展了CO₂浓度增加模拟试验。试验设对照(390μmol·mol^?1)、480μmol·mol^?1和570μmol·mol^?1等3个CO₂浓度(摩尔分数)梯度。结果表明:在对照和增加CO₂浓度条件下,春小麦叶片净光合速率和蒸腾速率日变化均呈“双峰型”分布,出现明显的“午休”现象;胞间CO₂浓度的日变化表现为斜“V”字型曲线;叶水势日变化呈现反抛物线曲线走向,在中午后出现水势曲线拐点。在不同生育时期内,净光合速率、气孔导度和胞间CO₂浓度均表现为开花期最大,乳熟期最小。而蒸腾速率表现为开花期最大,拔节期最小,叶片水平水分利用效率表现为孕穗期最大,乳熟期最小。随着CO₂浓度升高,春小麦叶片净光合速率、胞间CO₂浓度、水分利用效率和水势提高,气孔导度和蒸腾速率降低。与对照大气CO₂浓度相比,在480μmol·mol^?1浓度和570μmol·mol^?1浓度下,整个生育期净光合速率平均分别提高了14.68%和28.20%,气孔导度平均降低了15.29%和24.83%,胞间CO₂浓度平均提高了10.38%和26.15%,蒸腾速率平均减小了6.63%和12.41%,WUE平均增加了22.9%和46.9%。随着CO₂浓度升高,蒸腾失水减少,叶片水势不断增加,从而增强了春小麦对干旱胁迫的抵御能力。研究结果为我国半干旱区春小麦对全球气候变化下的敏感性及适应性提供理论参考。     

石墨烯薄膜原子氧剥蚀行为及电阻特性

目的研究石墨烯薄膜在原子氧空间环境的适应性,为其在航天器上应用提供参考。方法采用刮涂法制备石墨烯薄膜,将石墨烯薄膜材料及石墨烯电阻传感器置于微波源原子氧设备内开展原子氧试验,原子氧剂量分别为3.0×10^20 atoms/cm2和7.5×10^20 atoms/cm^2,研究薄膜表面形貌、结构、成分及电阻性能的变化。结果采用刮涂法可制备氧含量较低的石墨烯薄膜,原子氧剂量为7.5×10^20 atoms/cm^2情况下,石墨烯薄膜的厚度损失为5.3μm,原子氧反应率为7.14×10^-25 atoms/cm^3。原子氧作用后,石墨烯薄膜中碳原子无序程度增大,C—O、—COOH官能团含量降低,C=O官能团含量增加。石墨烯电阻传感器的R0/R比值随原子氧剂量增加线性降低,0.8μm厚度薄膜可探测最大原子氧剂量为5×10^19 atoms/cm^2,增加薄膜厚度有望提高传感器的使用寿命。结论得到了石墨烯薄膜厚度损失、原子氧反应率、微观结构及电阻特性的变化规律,可为石墨烯薄膜的空间应用提供技术支撑。     

Identification of rice cultivars with low brown rice mixed cadmium and lead contents and their interactions with the micronutrients iron, zinc, nickel and manganese

Paddy fields in mining areas are usually co-contaminated by a cocktail of mixed toxic heavy metals (e.g., Cd and Pb in Pb/Zn mines). However, previous studies on rice cultivars screened for effective metal exclusion have mostly focused on individual metals, and have been conducted under pot-trial or hydroponic solution conditions. This study identified rice cultivars with both low Cd and Pb accumulation under Cd-and Pb-contaminated field conditions, and the interactions of the toxic elements Cd and Pb with the micronutrient elements Fe, Zn, Mn and Ni were also studied. Among 32 rice cultivars tested, there were significant differences in Cd (0.06-0.59 mg/kg) and Pb (0.25-3.15 mg/kg) levels in their brown rice, and similar results were also found for the micronutrient elements. Significant decreases in concentrations of Fe and Mn were detected with increasing Cd concentrations and a significant elevation in Fe, Mn and Ni with increasing Pb concentrations. A similar result was also shown by Cd and Ni. Three cultivars were identified with a combination of low brown rice Cd and Pb, high micronutrient and grain yield (Wufengyou 2168, Tianyou 196 and Guinongzhan). Present results suggest that it is possible to breed rice cultivars with low mixed toxic element (Cd, Pb) and high micronutrient contents along with high grain yields, thus ensuring food safety and quality.     

西安市大气中二元羧酸有机气溶胶组成及来源

为研究西安市冬季大气PM10中二元羧酸类有机气溶胶的组成和来源,采集了西安市2009年1~2月份的PM10样品,并利用GC/MS对样品中二元羧酸进行了化学表征.结果表明:西安市冬季大气中二元羧酸总浓度为(1597±725)ng/m3,其中草酸浓度最高[(1162±570)ng/m3],其次是邻苯二甲酸[(196±82)ng/m3]、丁二酸[(98±71)ng/m3]和丙二酸[(58±45)ng/m3].西安市二元羧酸浓度高于北京、南京、广州、香港等城市14%~350%,表明其污染严重,其中草酸相对含量远高于国内其他城市,显示西安市冬季大气气溶胶更为老化.C3/C4, C6/C9和Ph/C9比值及其相关性进一步表明二元羧酸主要来自光化学氧化.通过对水溶性有机碳(WSOC), 有机碳(OC), 元素碳(EC), 二次有机碳(SOC)的分析,发现WSOC主要来自于二次有机碳(SOC)的形成.另外,温度升高,相对湿度增加,导致春节后尽管燃煤排放污染物减少,但二元羧酸浓度并无降低,而相对含量较节前却显著增加.     

不同前茬冬小麦土壤呼吸特征及影响因子分析

以不同蔬菜前茬处理的冬小麦田为对象,研究土壤呼吸变化特征、各影响因子对土壤呼吸的响应的通径分析以及计算全生长季农田碳汇强度.结果表明：①温度对土壤呼吸速率的响应随深度增加具有滞后性;土壤呼吸与土壤水分呈显著二次相关.②有效磷、速效钾、土壤脲酶、土壤温度、土壤水分对土壤呼吸变化的贡献较大,为主要影响因子.5种主要因子中土...     

微波诱导热解制备小麦秸秆吸附剂及响应面优化工艺研究

以氯化锌为活化剂,通过微波诱导热解法制备小麦秸秆吸附剂,并以微波功率、热解时间和氯化锌质量分数为影响因素,碘吸附值为响应值,采用响应面法对小麦秸秆吸附剂的制备工艺进行优化。结果表明,热解时间和微波功率对碘吸附值的交互作用明显。响应面优化工艺分析,发现当热解时间4.03 min、微波功率569.0 W,氯化锌质量分数为31.24%时,碘吸附值最大,为643.33 mg/g。另外,小麦秸秆吸附等温线与I型相似,吸附剂的微孔容积为0.238 4cm³/g,吸附剂的BJH孔径分布表现窄小,最高峰出现在2.1nm左右。处理Cr(VI)废水的吸附试验,发现Cr(VI)的去除率可以达到70%以上。研究表明,微波诱导热解法及响应面优化工艺制备的小麦秸秆吸附剂技术可行且具有良好的重金属废水处理应用前景。     

近48a宁夏寒潮的变化特征及可能影响的成因初步分析

利用1961—2008年宁夏日温度及逐月北半球500 hPa环流特征量、北极涛动指数(AOI)和NCAR/NCEP再分析资料,对宁夏寒潮频次变化的气候特征进行了分析,并对影响其变化的可能原因进行了讨论,结果表明:宁夏寒潮活动各地差异较大,主要出现在春季;近48年,春秋季寒潮频次呈弱增加趋势,冬季呈弱减少趋势;寒潮频次与AOI、气温呈负相关,与西伯利亚高压、东亚冬季风强度及入侵中国的冷空气活动频次呈正相关,相关关系在秋冬季明显,春季不明显;在气候变暖的大背景下,从20世纪80年代末开始,随着AOI从负位相转为正位相,冬季西伯利亚高压和东亚冬季风强度的减弱使得宁夏地表温度持续升高,是宁夏冬季寒潮频次减少的可能原因;春季也有类似的变化,不同的是:20世纪80年代中期以前,西伯利亚高压对寒潮活动作用更显著,之后,随气温持续增暖,冷空气活动对寒潮频次的影响更明显;秋季,西伯利亚高压和冷空气活动对寒潮的影响更直接明显。研究还发现,进入21世纪后,随着全球持续增暖,北极涛动对西伯利亚高压和东亚冬季风的影响有所减弱。因此,北极涛动、西伯利亚高压、冷空气活动频次、东亚冬季风、气温这几者之间的相互反馈作用是宁夏寒潮频次变化的可能原因。     

基于区域产量法测算的福建省农业生态足迹

为了使生态足迹模型能更好地反映区域实际,文章对生态足迹模型中的计算项目做了较大改进。首次计算了肉类的耕地生态足迹和人畜排泄物污染生态足迹。新建了纳污土地、CO2吸收林地、水资源地三种生态足迹类型以强调农业污染的严重性和土地、林地的多重生态功能;将化石能源地并入CO2吸收林地;剔除牧草地类型,将肉类耗粮生态足迹并入耕地类型;将污染源从化石燃料扩展到人畜排泄物、化肥、农药领域,计算了CO2、N、P和农药等污染物的生态足迹。用福建省最近5 a的平均产量测算了2007年福建农业生态足迹,包括农业投入品生态足迹、农业劳动力消费生态足迹和农业污染物排放生态足迹三部分,然后与生态承载力分类比较以测度农业生产的生态占用情况。测算结果表明,2007年福建省农业生态足迹中,林地、水域、建成地、纳污土地占有实际生态承载力的比例较低,分别为1.4%、1.2%、13.4%和24.6%;而耕地占生态承载力的比例达到了94.2%;水资源地是实际生态承载力的2.2倍,出现了严重的生态赤字。最后提出相应的建议。     

Ecotoxicological effects of polycyclic musks and cadmium on seed germination and seedling growth of wheat (Triticum aestivum)

Single and joint toxic e ects of polycyclic musks including 1,3,4,6,7,8-hexahydro-4,6,6,7,8,8-hexamethylcyclopenta[g]-2- benzopyran (HHCB) and 7-acetyl-1,1,3,4,4,6-hexamethyl-1,2,3,4-tetrahydronapthalene (AHTN) and cadmium (Cd) on seed germination and seedling growth of wheat (Triticum aestivum) were investigated. The results showed that the toxicity sequence of HHCB toxic to wheat seed germination and seedling growth was similar to that of AHTN, that is, germination rate > shoot elongation > root elongation, while the toxicity of Cd was in the sequence of root elongation > shoot elongation > germination rate, according to the LC50 and EC50 values. It is suggested that polycyclic musks and Cd had di erent toxicological mechanisms. Root and shoot elongation of wheat might be good bioindicators for the contamination of polycyclic musks and Cd in soil. The mixture of polycyclic musks and Cd had synergistic e ects on T. aestivum according to the equi-toxic mixture approach when root elongation was selected as the toxicological endpoint. Thus, the joint toxicity of HHCB and Cd was significantly higher than the single toxicity of HHCB or Cd, which was also confirmed by the EC50 mix value of the mixture (EC50 mix = 0.530 TUmix). The EC50 mix value of the mixture of AHTN and Cd was 0.614 TUmix, which indicated that the mixture toxicity was strengthened when AHTN coexisted with Cd.     

一组小麦秸秆好氧分解菌系的构建及组成多样性

采用"外淘汰法"在常温、好氧条件下构建了一组稳定、有效降解小麦秸秆的复合系.复合系分解能力的研究表明,在100mL改良CMC培养基(液面深度2 cm和直径9 cm)中,分解的前6 d复合系保持较高分解能力,减重率达到66.1%,6 d后复合系分解能力逐渐减弱,到第10 d时减重率达到77.0%.1.86 g秸秆各成分中,纤维素分解0.78 g,半纤维素分解0.16 g,木质素分解0.24 g.复合系组成多样性的研究表明,通过克隆文库构建和单菌株分离共确定出13个菌属的微生物,优势菌属有Hydrogenophaga、Pseudomonas、Bacteroides和Clostridium,占100个阳性克隆子的78%.系统发育关系表明,克隆文库和单菌分离技术分别所确定的微生物种类及亲缘关系存在一定的差异;Isolated 7(FJ439527)和Clone 86(EU834839)与假单胞菌属中的厦门藻(Pseudomonas xiamenensis)亲缘关系较近.