渗透胁迫下两种生物质能源植物的抗渗透胁迫能力及稳定碳同位素组成

本研究以麻疯树(Jatropha curcas L.)和油桐(Vernicia fordii H.)幼苗为材料,考察了麻疯树和油桐幼苗的生理指标和稳定碳同位素组成对渗透胁迫的响应情况。结果表明,麻疯树比油桐更具有抗渗透胁迫能力,主要体现在:随着渗透胁迫程度的加剧,麻疯树叶片相对含水量与叶绿素含量的下降幅度均小于油桐,脯氨酸含量和可溶性糖含量的增加幅度高于油桐,相对电导率的上升幅度小于油桐;随着渗透胁迫程度的加剧,两种植物幼苗叶片的δ13 C值也都显著升高,但是在同一渗透胁迫水平下,麻疯树幼苗叶片的δ13 C值较油桐高,表明其拥有较高的水分利用效率,能够在干旱胁迫下更好地生长,暗示着植物叶片的δ13 C值在一定情况下可以表征植物的抗旱性。     

模拟干旱胁迫对诸葛菜无机碳利用的影响

为研究喀斯特适生植物的碳酸酐酶应对岩溶干旱机制,本实验以诸葛菜为研究对象,以聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)浓度为控制因子,已知δ13 C值的NaHCO3为无机碳源模拟喀斯特干旱逆境,测定分析不同浓度PEG下诸葛菜叶片的碳酸酐酶活力、稳定碳同位素组成、净光合速率和叶绿素荧光等指标。结果表明,诸葛菜的碳酸酐酶活力在PEG胁迫浓度低于40g·L-1时显著性增高;碳酸氢根离子利用份额随PEG浓度变化不同,10g·L-1时利用份额最多,20g·L-1时诸葛菜的碳酸氢根离子利用份额与对照相比无显著性差异;净光合速率随着PEG浓度的增加而下降,且下降趋势成非线性关系;PEG浓度低于40g·L-1时,荧光参数显示光合系统未受到损坏。适当的渗透逆境胁迫下,诸葛菜表现出高碳酸酐酶活力应对逆境。诸葛菜可凭借碳酸酐酶作用交替利用碳酸氢根离子和大气中的二氧化碳,补充诸葛菜因渗透胁迫造成的水分和二氧化碳的不足,保护光合系统,减缓净光合速率的下降。     

不同浓度镉胁迫对3种芥菜型油菜幼苗生理特性的影响

2012年全球镉产量已增至2.3万t,镉污染对人类的伤害日趋严重。在芥菜型油菜(Brassica juncea)晋油6号、川油A-6和内引I号中,筛选出一个对重金属镉有较强耐受力的品种。水培条件下,利用不同浓度的外源镉对油菜幼苗进行处理,研究镉胁迫对芥菜型油菜幼苗叶绿素和丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白质浓度以及过氧化氢酶(CAT)活性的影响。3个参试品种中,晋油6号对重金属镉的耐受力最强。随着镉处理浓度的增大,晋油6号叶绿素含量的降低最为缓和,丙二醛的增长量最低,且通过产生新的可溶性蛋白质和提高过氧化氢酶活性来抵御逆境的能力最强。晋油6号在作为镉污染修复的植物材料上具有应用价值。     

京津冀生物质废弃物能源化利用潜力及环境效益研究

京津冀地区生物质废弃物资源丰富,随着生物质发电技术的发展,生物质废弃物具有较大的回收利用价值。文章基于物质流分析方法(Material Flow Analysis)建立京津冀地区生物质废弃物清查模型,预测出生物质废弃物能源化利用潜力,结果显示2010-2014年京津冀地区生物质废弃物产生量呈上升趋势,2014年生物质废弃物能源化利用量可达10780.23万t,折合能量1955.28 PJ。通过生物质利用能源分析及排放分析,结果表明:2014年京津冀地区生物质废弃物可发电量1820.2亿kW·h,可替代该地区电力消费总量的35.9%,相较传统发电方式,同等发电量前提下生物质发电可减少SO_2排放量25.04万t,NO_x排放量39.93万t,PM_(10)排放量4.97万t。减少直接经济损失7.12亿元。因此,推进生物质废弃物回收利用,加快生物质能源化产业发展对于京津冀地区污染物减排及缓解能源压力具有重要意义。     

铀胁迫对2种植物荧光生理及累积特性的影响

针对放射性污染水体富集水生植物的筛选及核素处理能力关键技术问题,通过水培试验,研究了铀胁迫对水芹和铜钱草的生理特性、叶绿素荧光特性及吸收富集能力的影响。结果表明:(1)在55 mg/L铀处理下水芹和铜钱草的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量下降最为显著,与对照组相比分别下降了52.54%、65.27%、67.89%和63.20%、79.82%、45.19%,与对照组相比水芹和铜钱草最大光化学效率(Fv/Fm)分别下降了2.3%和1.3%,光和性能指数(PIABS)分别下降了24.3%和30.9%;(2)在铀处理下,2种植物的抗氧化酶系统均受到不同程度影响,SOD、POD和CAT活性均呈先升后降的趋势,在55 mg/L的铀处理下MDA含量达到最高,分别比对照上升了118.63%和91.72%。(3)水芹和铜钱草对铀的富集浓度在55 mg/L处理下达到最大,根、茎和叶各部铀浓度分别达到3 637.2、322.9、373.4 mg/kg和2 908.8、262.7、136.5 mg/kg;水芹和铜钱草对铀均有一定的富集能力和耐受性。     

硒对砷胁迫下小白菜生理特性及砷吸收的影响

探讨硒对砷胁迫下小白菜生长及吸收砷的影响,可为调控植物吸收砷提供一定的科学价值.以小白菜为试验材料,采用水培方式,研究了不同砷胁迫水平下施加外源硒对小白菜生长、生理特性及砷吸收的影响.结果表明,低浓度硒(≤2.0 mg·L~(-1))对小白菜的生长有一定的促进作用,具体表现为小白菜株高、根长、地上部和地下部干重及叶绿素含量的增加,但高浓度硒(≥4.0 mg·L~(-1))却抑制了小白菜的生长.低浓度硒显著降低了小白菜叶片和根中丙二醛(MDA)的含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性.在砷、硒复合处理过程中,当小白菜中砷含量一定时,小白菜地上部和地下部砷含量随外源硒浓度的增加先减少后增加,且当外源硒浓度为2.0 mg·L~(-1)时最低.研究表明,施用2.0 mg·L~(-1)的硒缓解效果较好,能显著降低小白菜地上部砷的含量,促使砷富集在小白菜地下部,抑制砷向地上部的转运.     

我国农业生物质秸秆能源化利用的途径及思路

本文介绍了农业生物质能源化利用中存在的问题,并分析了产生这些问题的原因。针对目前我国农村的情况,提出了较为行之有效的解决方法。     

镉胁迫下外源壳聚糖对小麦幼苗生理特性、抗氧化能力及镉吸收的影响

为探究壳聚糖（CTS）缓解小麦幼苗镉（Cd）毒害的机制,通过水培试验,以百农207小麦为试验材料,研究外源壳聚糖对Cd胁迫下小麦幼苗的生理特性、抗氧化能力和Cd积累的影响,并利用偏最小二乘（PLS）回归模型定量分析幼苗各理化指标与镉积累量间的关系.结果表明,相较于CK,10 μmol·L^-1和25 μmol·L^-1 Cd胁迫显著抑制了小麦幼苗的叶绿素含量（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素）、光合作用和生物量的积累,使得幼苗根系变短变粗且侧根减少,同时改变了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性,增加了H₂ O₂ 和丙二醛（MDA）的积累.镉胁迫下,外源壳聚糖使小麦幼苗茎叶和根系镉含量分别降低13.22 %~21.63 %和7.92 %~28.32 %,镉积累量分别降低5.37 %~6.71 %和1.91 %~4.09 %.不同镉水平下,外源壳聚糖使小麦根系和茎叶中H₂ O₂ 含量显著降低了38.21 %~47.46 %和45.81 %~55.73 %,MDA 含量显著降低了37.65 %~48.12 %和29.87 %~32.51 %;根系中SOD和POD 含量分别提高2.78 %~5.61 %和13.81 %~18.33 %.外源壳聚糖可通过提高Cd胁迫下小麦幼苗的光合特征和抗氧化酶活性的方式,降低小麦地上部和根部的Cd含量与积累量,减轻细胞膜脂质的过氧化程度,进而缓解Cd胁迫对小麦幼苗生长的毒害作用.     

可持续发展视角下的中国和印度能源发展对比研究

能源转型是全球落实联合国2030可持续发展目标过程中的重要议题,在发展中国家尤为突出。中国和印度作为世界上最大的两个发展中国家,面临着相似的能源转型挑战。本文利用能源发展指数(Energy Development Index,EDI)方法,从能源可获得性与可负担性两个维度衡量比较了中印能源发展利用情况。研究结果表明,印度能源发展在总体上落后于中国,其主要差距表现在能源价格与能源结构两方面。其中,印度能源价格呈增长态势,2010—2014年年均增速达9.6%;而中国能源平均价格整体呈下降趋稳态势(除煤气价格外)。同时,印度能源消费结构中的传统生物质能源占比较高,是中国传统生物质能源占比的6.6倍(2017年)。研究指出,从传统能源向可再生能源的转变是中印两国提升能源可持续供给能力和现代能源服务体系的重要途径,两国可以通过绿色技术合作共同解决能源可持续转型问题,携手实现全球低碳可持续发展目标。     

3种藜科植物对复合重金属污染的生理响应

为探究藜科植物在重金属胁迫下的生理响应以及其耐受性,以藜科荒漠植物四翅滨藜(Atriplex canescens (Pursh) Nutt)、盐爪爪(Kalidium foliatum (Pall) Moq)和碱蓬(Suaeda glauca (Bunge) Bunge)为研究对象,采用盆栽试验,通过设置不同的土质背景(EG0,EG1和EG2),测定植物的生理生化指标,并运用灰色关联度分析、主成分分析、隶属函数方法综合评价3种藜科植物对重金属的耐受性。结果表明:EG1处理造成3种植物的丙二醛和可溶性蛋白含量上升,游离脯氨酸含量下降;过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性均显著降低;过氧化物酶活性出现了不同程度的增强,但经EG2处理后的四翅滨藜的过氧化物酶活性显著降低。主成分分析法在8个生理指标中筛选出3个主成分,他们分别是MDA因子、Pro因子和SOD因子。相关分析结果表明还原型谷胱甘肽含量与过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性表现为正相关关系,还原型谷胱甘肽与过氧化氢酶的相关系数为0.024,与超氧化物歧化酶的相关系数为0.183,超氧化物歧化酶与过氧化氢酶相关系数为0.203。灰色关联度、主成分分析和隶属函数综合评价得出3种藜科植物的重金属耐受性为四翅滨藜盐爪爪碱蓬。     

3种湿地植物在水培条件下的生长状况及根系分泌物研究

湿地植物是人工湿地的核心部分,其根系分泌物是人工湿地的主要内部碳源.本研究分析了美人蕉、茭白、水柳等3种湿地植物在水培条件下的生长状况和根系分泌物特性.本实验条件下美人蕉、茭白、水柳在120 d的平均生物量/初始生物量分别为9.1、 3.7和4.7.植物根系分泌物的量与生物量正相关,分泌能力随生物量的增加而降低,生长期内,水柳的平均分泌能力为0.92 mg·(g·d)^-1,美人蕉为0.47 mg·(g·d)^-1,茭白为0.43 mg·(g·d)^-1.通过三维荧光光谱分析,3种植物的根系分泌物均以小分子有机酸和芳香族蛋白质为主.本研究表明,美人蕉、水柳为适宜的湿地植物.     

三峡库区典型消落带土壤微生物生物量碳、氮的变化特征及其影响因素探讨

本文以三峡库区王家沟一典型消落带为研究对象,选择180、175、165和155 m这4个高程以探讨水位变化对土壤微生物生物量碳(SMBC)和微生物生物量氮(SMBN)的影响.其中,175、165和155m高程坐落在消落带内,分别表现为短、中和长期淹水,180 m高程作为对照,为永不淹水的陆地.土壤样品的采集深度为0~20 cm,每周采集一次.结果表明,180 m高程处土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)均无明显的季节变化,而175 m高程处SOC和TN季节变化明显,表现为春夏季高于秋冬季;各高程上的SMBC和SMBN及其分配比例呈现出秋高夏低的季节变化形态,表明消落带夏季高温低湿的土壤环境限制了微生物活性及土壤有机碳氮的周转速率.数据分析表明,与180 m高程相比,消落带上的175 m和165 m高程SOC、TN、SMBC及微生物商、SMBN及其分配比例均得到不同程度的升高,而155 m高程除了SMBN及其分配比例与对照无显著差异外,其他指标均显著低于对照,表明与未淹水对照点相比较,中短期淹水有利于提高消落带土壤碳氮含量及周转速率和微生物生物量,而长期受到江水淹没胁迫的土壤则会抑制土壤碳氮以及SMBC含量,并降低SOC的周转速率.相关分析表明,SMBC和SMBN均与地下5 cm处温度和p H呈极显著负相关,说明地下5cm处的温度以及p H对土壤微生物生物量有强烈的影响.     

三峡大宁河水体光学特征及其对藻类生物量的影响

基于2012-04-27—2013-01-19大宁河不同水文期的监测数据,确定大宁河水体光学特性的季节变化特征,并探究其对藻类生物量的影响. 结果表明:①不同水文期大宁河的D_eu(真光层深度)差异显著(P＜0.01),最高值出现在高水位运行期,为(5.22±2.70)～(8.71±5.20)m;最低值出现在汛限期,为(3.22±0.08)～(3.81±0.14)m. ②回归分析结果表明,ρ(SS)能较好地反演真光层深度的时空变化规律,而ρ(Chla)的解释度不高,仅用ρ(SS)即可有效地反推真光层深度. ③利用局部多项式回归拟合大宁河E_t(总能量密度)和浮游生物量的回归模型,结果表明,在100t≤300时,藻类生物量随着E_t的增加而增大;E_t>300时则出现“光抑制”现象,藻类生物量随着E_t的增加而减少,基本符合藻类生物量随光辐射强度而改变的响应机制.      

西南喀斯特山区寿竹林地土壤微生物量与酶活性在不同坡位和剖面层次的分布特征

以重庆市梁平县城东乡云佛村寿竹(Dip)林地为研究对象,分析了不同坡位[上坡(US)、中坡(MS)、下坡(BS)]和剖面[表层(0~15 cm),底层(15~30 cm)]土壤微生物量碳、氮(SMBC、SMBN)、微生物碳熵、氮熵(qMBC、qMBN)、土壤过氧化氢酶(CAT)、碱性磷酸酶(ALK)、脲酶(URE)、蔗糖酶(INV)之间的关系.结果表明,在不同坡位下,表层土壤SMBC、SMBN、qMBC、qMBN、CAT和INV表现为BS>MS>US,ALK呈BS>US>MS,URE呈MS>US>BS;底层土壤SMBC和qMBC呈MS>BS>US,SMBN、qMBN、CAT、ALK、URE和INV呈BS>MS>US.在不同土壤层次下,SMBC、SMBN、CAT、ALK、URE和INV均表现为表层>底层;qMBC和qMBN表现为底层>表层.相关分析表明,不同坡位和剖面层次土壤微生物碳氮与土壤酶活性、含水率之间均存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关.从回归分析得出的2个方程可知,SMBC随着土壤CAT和ALK的增加而增加,随着pH的增大而减小;SMBN则随着INV和ALK的增加而增加.     

某生物质电厂周边农田土壤中多环芳烃污染特征及生态安全评价

为了解与评价某生物质电厂周边农田土壤多环芳烃的污染状况,按照点源扇形布点原则,在电厂周边4个方位不同距离布点,在远离电厂区域设置对照点.参照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)采样,共采集25个农田土壤样品.取经过处理的样品5.00 g,用乙腈超声提取、浓缩后,HPLC法测定15种PAHs的含量.描述其空间分布特征,采用特征污染物分析、环数分析、异构体比值分析及聚类分析等方法解析污染来源,运用荷兰分级标准评价法进行生态安全评价.结果显示生物质电厂周边农田土壤中15种PAHs总量为311μg·kg~(-1)(204～576μg·kg~(-1)),TEQ(BaP)为21.9μg·kg~(-1)(4.39～58.1μg·kg~(-1)),明显高于对照区的193μg·kg~(-1)(76.1～329μg·kg~(-1))和12.7μg·kg~(-1)(0.499～31.9μg·kg~(-1)).在常年主导风向下风向,BaP、PAHs总量和TEQ(BaP)随烟囱距离的增加呈抛物线趋势分布,最大值在距电厂1000 m处.生物质电厂周边农田土壤中高环PAHs组分高于对照区和燃煤电厂周边,生物质燃烧是该区域PAHs的主要来源.生物质电厂周边农田土壤中BaP、∑PAHs和TEQ(BaP)高于燃煤电厂和医疗垃圾焚烧厂,存在不容忽视的生态风险.     

紫外辐射(UV-BC)对47种植物叶片的表观伤害效应

采用叶片实验法研究了模拟紫外辐射(UV-BC)胁迫对47种植物叶片伤斑面积、叶绿素含量的影响.实验结果表明,叶片伤害面积和叶绿素含量的变化与紫外辐射剂量[辐射强度(T_n)×辐射时间(d)]成正相关关系.实验确定了47种植物的紫外辐射伤害阈值,并根据叶片伤害值对植物抗紫外辐射能力进行了排序.     

1,2,4-三氯苯对金鱼藻氧化压力及生理特性的影响

该实验采用1/10 Hoagland营养液水培法,研究了不同浓度(1.25、2.5、5、10、20和40 mg/L)1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)对金鱼藻叶绿素含量、可溶性蛋白含量、还原型谷胱甘肽(GSH)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量等的影响。结果表明,不同浓度1,2,4-TCB处理,金鱼藻MDA含量均显著上升且随时间延长MDA上升越显著(p0.05)。1,2,4-TCB在2.5 mg/L和5 mg/L时GSH含量显著上升。SOD活性在1.25 mg/L和2.5 mg/L时显著上升,金鱼藻受到氧化压力,但达到5 mg/L时,SOD活性显著下降。叶绿素含量在20 mg/L和40 mg/L时显著下降,叶片生理功能受到损伤。研究表明,1,2,4-TCB处理下,金鱼藻生理功能受到抑制,叶绿素含量下降,植株受到氧化胁迫,体内抗氧化酶系统表现防御反应。     

工程塑料环境因素与载荷应力耦合作用试验装置研究

目的 设计一种能够模拟工程塑料实际服役工作环境的试验装置,在多型自然环境中,构建兼具环境因素侵蚀与载荷应力耦合作用的试验条件。方法 研制工程塑料环境因素与载荷应力协同作用试验装置,采用包括拉伸加载、弯曲加载、控制系统等组件的模块化设计,实现0.01~16 Hz加载频率的拉伸及弯曲载荷,最大1 550 kg的拉伸载荷,最大375 kg的弯曲载荷。结果 将研制完成的试验装置置于多型自然环境下对试验施加恒定和交变载荷,以真实模拟工程塑料实际服役中的环境因素与载荷应力协同作用。结论 试验装置制造加工难度小,结构稳定可靠,可用于评价和研究工程塑料等系列类型材料的环境损伤性能演变。     

黔北优势植物对槽谷型喀斯特生境的适应策略:基于功能性状与生态化学计量相关联的证据

以黔北槽谷型喀斯特地区三种优势植物化香(Platycarya strobilacea)、马尾松(Pinus massoniana)和烟管荚蒾(Viburnum utile)为研究对象,测定其叶片、枝条和根系的功能性状与C、N、P、Ca、Mg元素含量,分析植物不同器官间功能性状和生态化学计量学的特征与关联,探讨优势物种对槽谷喀斯特环境的适应策略。结果表明:(1)叶片干物质含量在物种间无显著差异,比叶面积、枝干物质含量、枝密度、粗根密度和中根密度在种间差异显著,比叶面积种间变异最大(32. 13%),而叶干物质含量种间变异最小(12. 76%)。(2)比叶面积与叶干物质含量、粗根和中根密度呈显著负相关,叶干物质含量、枝干物质含量、枝密度、粗根密度和中根密度两两正相关。(3)植物C含量在叶片、枝条和根系中的分配较为均匀,N、P、Mg含量均表现为叶片枝条根系,C/N、C/P表现为根系枝条叶片;叶片N/P范围为10. 89～27. 39,平均值为17. 75。(4)在相应器官内,N与P元素和N/P显著正相关,C与Ca、Mg元素显著负相关,Ca与Mg显著正相关,叶片Ca与叶片P显著负相关。(5)比叶面积与叶片N、P、Mg含量显著正相关,与叶片C含量显著负相关;粗根和中根组织密度与根Ca含量极显著正相关。这说明黔北槽谷喀斯特地区的优势植物在功能性状上产生分化,减少生态位重叠,以降低资源竞争。为适应干旱贫瘠环境,植物一方面形成低比叶面积、高干物质含量和高组织密度的功能性状组合,另一方面改变器官间的元素分配,增加枝条和根系的投资。