Elevated CO2 changes the moderate shade tolerance of yellow birch seedlings

To demonstrate the existence of light thresholds in plant growth and to examine the effects of elevated CO2 on the shade tolerance of a tree species, an experiment consisting of a completely randomized design for a total of 96 yellow birch (Betula alleghaniensis Britton) seedlings was conducted with 3 light levels (2.9%, 7.7%, 26.1% of full sunlight)×2 CO2 levels (350 and 700±10 ppm) with 4 replications in a phytotron. The study proved that thresholds exist and they vary in different plant organs. In ambient CO2, the thresholds were 13.3%, 18.7%, 15.0%, 15.2%, and 15.6% of full sunlight for stem, leaf, root, total plant biomass, and the averaged value, respectively. In 700 ppm CO2, the corresponding thresholds were 16.7%, 21.3%, 18.1%, 21.7% and 19.5% for stem, leaf, root, total plant biomass, and the averaged value, respectively. The lowest threshold in the stem is an indicator of the minimal light intensity for regular growth for seedlings of this species. Below this threshold, light-stressful growth occurs. The result of a paired t-test indicated that the thresholds in elevated CO2 were significantly higher than in ambient CO2. This suggests that yellow birch will lose its moderate shade tolerance, evolutionally becoming a shade-intolerant species, and that it may become more difficult to naturally regenerate in the future.     

酸雨与镧对大豆幼苗生长的复合伤害效应研究

为探索酸雨与稀土镧对大豆幼苗生长的复合影响及其内在机制,以重要油粮作物大豆(Glycine max)为材料,研究在模拟酸雨pH分别为3.0、3.5、4.5与稀土镧La(Ⅲ)浓度分别为60、100和300mg·L-1处理下大豆幼苗生长及光合作用的变化.结果表明,相对单一酸雨与镧处理,酸雨与La(Ⅲ)复合处理组中大豆幼苗的生长受抑制程度增大,两者呈协同效应,且pH越低,La(Ⅲ)浓度越高,抑制效应越明显.光合参数的变化规律与生长指标近同,相同处理组各光合参数的降幅不一致,其中最大荧光(Fv/Fm)和叶绿素含量(Chl)的降幅范围分别为9.53%～22.75%和9.14%～24.53%,较净光合速率Pn(22.78%～84.7%)、希尔(Hill)反应速率(15.52%～73.38%)和Mg2+-ATPase活性(14.51%～71.54%)小,表明各光合参数对2个胁迫因子的敏感程度存在差异.进一步相关性分析发现,Pn变化主要受Hill反应速率与Mg2+-ATPase活性的影响,而Chl、Fv/Fm次之.表明酸雨与La(Ⅲ)对植物光合过程各环节的作用机制不同,光合作用受阻是影响植物生长的重要因素之一.     

2℃低温下冬小麦幼苗质膜Ca~(2 )-ATPase的活性变化

用氯化铈 (CeCl3 )沉淀的电镜细胞化学方法 ,对常温下及 2℃低温处理后的冬小麦 (TriticumaestiviumL .)幼苗质膜Ca2 ATPase活性进行定位 .结果显示 :(1)常温下生长的冬小麦幼苗 ,质膜上有部分Ca2 ATPase活性反应 .(2 )冬小麦幼苗经 2℃低温处理 1h ,质膜上Ca2 ATPase活性增加 .处理 3h ,活性进一步加强 .2℃下处理 12h ,有强的酶活性反应 .处理 2 4h后 ,活性反应达到最强 .2℃处理 3d ,Ca2 ATPase活性有所下降 ,但仍高于CK .细胞结构完整 .据结果推测 ,质膜Ca2 ATPase活性受细胞内Ca2 浓度反馈调节 .图 1参 10     

铜胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用

为探究黄芪幼苗对铜离子（Cu²⁺）胁迫的耐性机理以及凹凸棒黏土对Cu²⁺污染的缓解作用,研究了不同浓度CuSO₄（2~20mmol/L）胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用.结果表明,2mmol/L CuSO₄胁迫使得根系Cu²⁺含量、H₂O₂（过氧化氢）含量、MDA（丙二醛）含量分别较对照显著上升1.82倍、1.04倍、2.14倍.CuSO₄胁迫浓度达8mmol/L时,根系SOD（超氧化物歧化酶）活性、根尖膜损伤程度和叶片Cu²⁺含量分别较对照显著上升1.13倍、1.12倍和2.62倍;同时,叶片PS Ⅱ（光系统II）实际光化学效率[Y（II）]、光化学淬灭系数（qP）、PSⅡ电子传递速率（ETR）和叶绿素含量较对照分别显著降低22.88%、24.44%、21.49%和28.31%,而NPQ和qN（非光化学荧光猝灭系数）则较对照分别显著上升2.35倍和1.58倍.根系POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在8mmol/L CuSO₄处理下达到最高值后呈下降趋势.CuSO₄浓度为15~20mmol/L时,根系APX活性和叶片光适应下PS II潜在最大光化学效率（F_v'/F_m'）,以及幼苗全株鲜重、全株干重、地下部鲜重、地下部干重较对照显著下降.在非CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系MDA含量较对照显著降低15.93%,但未对其它所测生理学指标产生显著影响;在20mmol/L CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系和叶片中Cu²⁺含量分别显著下降30.78%和23.12%;同时显著缓解了20mmol/L CuSO₄胁迫对根系活性氧水平、抗氧化酶活性、膜脂质过氧化程度、根尖膜损伤程度、可溶性蛋白和可溶性糖含量,叶片PS II光化学活性和叶绿素含量的不良影响,以及对幼苗生长的抑制作用.研究结果表明,培养基质中凹凸棒黏土的存在能够显著降低幼苗组织中Cu²⁺的生物有效性,继而缓解CuSO₄胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性作用.     

香蕉组培苗的营养和施肥

较系统地研究了香蕉组培苗的营养与施肥，试验方案包括了ＮＰＫ１３种用量水平、１０种不同ＮＰＫ配比和中微量元素混施．试验结果表明，在一定的ＮＰＫ施肥基础上．再增施ＮＰＫ均能获得不同程度的增产，其中增施Ｎ的增产幅为４．７％－１５．０％，增施Ｐ、Ｋ的分别为３．４％－１５．１％和６．６％－１２．６％．增Ｎ有利于植株增高、茎围增粗、长叶增快和提早吐蕾；增Ｐ对植株增高和提早吐蕾也有一定的作用；增Ｋ主要有利于茎围增粗，但在高Ｎ高Ｐ下增Ｋ也同样具有增Ｎ的多种效果．增Ｋ的另一效应是延缓吐蕾期而使吐蕾期较集中一致，这有利于田间管理和收获；施用中微量元素的增产效果显著，同时也改善和提高了果实品质．应提倡应用和推广．     

镧对UV-B胁迫下大豆幼苗类黄酮含量与抗氧化能力影响

为进一步认识La(Ⅲ)提高类黄酮含量及减轻UV-B辐射伤害植物机制,以大豆幼苗为材料,采用水培实验的方法研究了La(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗类黄酮抗氧化能力的动态影响.结果表明, UV-B辐射(T1:0.15W·m-2和T2:0.45W·m-2)胁迫下,大豆幼苗类黄酮含量在胁迫期和恢复期均先升后降,质膜透性、MDA含量先升(1～5d)后降(6～11d),类黄酮对O·-2和·OH的清除率与其含量变化趋势近同.各处理组类黄酮含量La(Ⅲ) UV-B>UV-B>La(Ⅲ)>CK, La(Ⅲ) T1>La(Ⅲ) T2;质膜透性、MDA含量UV-B>La(Ⅲ) UV-B>CK>La(Ⅲ), La(Ⅲ) T2>La(Ⅲ) T1;类黄酮对O-2和·OH清除率La(Ⅲ) UV-B>UV-B>La(Ⅲ)>CK, La(Ⅲ) T1, La(Ⅲ) T2,表明La(Ⅲ)对类黄酮的调控作用,提高了清除活性氧自由基的运行效率,降低了MDA浓度,维持了质膜正常透性,且对低剂量(T1)的防护效果优于高剂量(T2),进而在防御系统层面实现了La(Ⅲ)对UV-B辐射伤害大豆幼苗的防护效应.     

不同老化时间的TiO_2纳米颗粒对玉米生长的影响

为探讨老化时间对TiO_2纳米颗粒(nanoparticles,NPs)生物有效性的影响,研究了不同老化时间的Ti O_2NPs(0~120 d)对玉米幼苗生长的影响、在玉米体内的吸收及其在植株不同部位的存在位点等。研究发现,不同浓度的TiO_2NPs(1 000 mg·kg~(-1)和2 000 mg·kg~(-1))加入到土壤中,对玉米幼苗干鲜重没有明显的影响,但老化时间小于60 d时,对玉米幼苗株高有一定的抑制效应,老化60 d之后,随着老化时间的继续延长,毒性逐渐降低,最后趋于稳定。老化60 d时,TiO_2NPs处理的玉米幼苗根冠增大,玉米幼苗体内产生H2O_2的累积。在Ti O_2老化土壤中生长的玉米幼苗根系和地上部均有Ti的累积,1 000 mg·kg~(-1)的TiO_2NPs在玉米幼苗根部的生物累积系数达到35.4%,在地上部为13.6%,在玉米植株体内的转运系数为0.38;通过TEM观察,TiO_2NPs可以进入到玉米幼苗体内,并存在于根细胞的细胞质和叶绿体膜上,在叶片细胞的液泡和细胞核中也发现有TiO_2NPs的存在。上述研究结果为客观评价TiO_2NPs的生态风险提供了有用信息。     

钒胁迫对水稻幼苗生理生化和富集特性的影响

水稻（Oryza.sativa L.）是我国最重要的粮食作物之一,水稻产量占粮食总产量的一半以上,一旦水稻受到重金属污染,将会影响水稻植株的正常生长和生理特性。目前关于钒胁迫对水稻植株生理特性指标的影响方面报道较少。通过水培实验,研究了不同钒（V）质量浓度（0、4、8、12、16、20 mg·L-1）对水稻幼苗（Oryza.sativa L）生理生化和富集特性的影响。结果表明：随着V胁迫浓度的增加,叶绿素含量、可溶性蛋白含量、过氧化氢酶（CAT）活性、过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）等均呈现先上升、后下降的变化趋势。当ρ（V）≤12 mg·L-1,与对照相比较,叶绿素含量、可溶性蛋白含量和酶活性增大了135.3%、104.2%、77.8%（CAT）、84.5%（POD）和273.2%（SOD）;当ρ（V）〉12 mg·L-1,则分别降低37.2%、39.4%、41.1%、24.1%和24.5%。随着 V 胁迫浓度的增加,丙二醛（MDA）含量和细胞膜透性逐渐增大,与对照相比,分别增加了38.5%~289.3%、21.2%~303.2%,根系活力下降了10.9%~82.2%。可见,低ρ（V）（≤12 mg·L-1）对水稻幼苗的生长有一定的刺激作用,水稻幼苗自身保护酶表现出较强的自我调节能力;高ρ（V）（〉12 mg·L-1）明显抑制叶绿素和蛋白合成、抗氧化酶活性和根系活力,伤害了细胞质膜系统,影响水稻幼苗的生长发育。不同V浓度胁迫下,水稻幼苗累积的V含量为：根〉茎叶。随着V胁迫浓度增加,水稻幼苗各器官V含量增大,其中根部增幅远大于茎叶,当ρ（V）从5 mg·L-1增加到40 mg·L-1,与对照相比较,根部增加了0.98~25.3倍,茎叶部增加了0.26~4.74倍。生物富集系数（BF）先增加后降低,最大值为2.8408;迁移系数（TF）下降,最低值为0.1170,说明水稻对V有较强的富集能力,但迁移能力较低,积累的V主要富集在根部,可减轻V对地上部植物的危害。     

施用城市污泥对杨树土壤化学特性及金属含量的影响

采用温室盆栽方法,研究城市污泥对杨树土壤化学特性、金属含量的影响。实验设置6个处理：4个不同用量的污泥处理：30（S1）、60（S2）、90（S3）和120 t.hm-2（S4）,以及对照（Control：不施加污泥和肥料）和无机复合肥处理（F：1.5 t.hm-2）。结果表明,施用污泥后,土壤有机质、全氮及全磷均提高,且随污泥施用量的增加而增加。S1~S4处理的土壤有机质、全氮及全磷较Control处理分别提高了32.50%~52.05%、32.00%~95.30%及75.43%~236.25%;较F处理分别提高了47.60%~69.37%、35.04%~99.70%及77.10%~239.46%。但污泥施用降低土壤pH和全钾质量分数,土壤pH较Control和F处理分别下降了0.11~0.42和0.01~0.32,但仍呈弱碱性;土壤全钾质量分数较Control和F处理分别降低了1.65%~21.51%和1.19%~21.14%。随污泥施用量的增加,土壤Cu、Zn、Ca和Na质量分数呈增加趋势,而Mn、Fe、Al、Mg质量分数呈降低趋势,其中Cu和Zn增加明显,并较Control处理分别增加了31.89%~104.36%和38.93%~358.02%,较F处理分别增加了23.10%~90.75%和37.88%~354.55%。总体而言,污泥施用于杨树后,可明显改善土壤的化学特性,但污泥施用量越大,土壤重金属Cu和Zn的质量分数残留越多。     

石墨烯对高等植物幼苗的毒性及机理探究

随着石墨烯产品的广泛应用和潜在的环境释放,其对生态环境的影响已引起广泛关注。为探讨石墨烯对高等植物生长的影响,探究了其对黄瓜幼苗和玉米幼苗生长的影响及其致毒机理。结果表明,水培条件下,不同浓度的石墨烯(10、50、100、500、1 000和2 000 mg·L~(-1))处理植物幼苗15 d后,对植物幼苗的生长具有抑制作用。且随着处理时间和石墨烯浓度的增加,植物幼苗生长的所有指标,包括根/地上部鲜重和干重、根长、根尖数、株高和叶面积均相应降低。另外,黄瓜幼苗比玉米幼苗对石墨烯更加的敏感。进一步研究发现,石墨烯与黄瓜幼苗根部直接接触导致的物理损伤、氧化损伤,以及营养耗竭是其致毒机理。而石墨烯对玉米幼苗的致毒机理包括物理损伤和营养耗竭。本研究为石墨烯的环境风险评价提供了基础数据。