植物利用碳酸氢根离子的特征分析

以构树、椿树、金银花、盆肤木等植物为材料,分析植物的碳酸酐酶活力与δ13 C的关系,结果表明,碳酸酐酶的活力与δ13C值呈显著的正相关.以甘蓝型油菜、诸葛菜、构树、桑树为实验材料,通过测定植物叶片稳定碳同位素组成以及光合速率来获得植物利用碳酸氢根离子的信息,结果表明,构树和诸葛菜碳酸氢根离子的利用能力明显地大于桑树和甘...     

芦竹和木本植物间种修复重金属污染土壤

通过温室盆栽实验,研究草本植物芦竹与木本植物构树、桑树间种修复重金属污染土壤的潜力.结果表明,重金属污染土壤上芦竹与构树、桑树间种有利于植物的生长,提高植物对污染土壤中重金属的富集能力,并有效改善土壤酶活性.重金属污染土壤上单种芦竹、构树和桑树的叶片光合色素含量随着修复时间的延长呈下降趋势,而芦竹与构树、桑树间种修复270 d后,构树叶片叶绿素a和类胡萝卜素含量,桑树叶片叶绿素b和类胡萝卜素含量均与修复初期(90 d)相比无显著差异;桑树叶片叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素含量较单种桑树分别显著(P 0. 05)提高99. 1%、177. 1%和119. 9%,且整株生物量显著(P 0. 05)提高26. 1%.芦竹-构树间种下植物地上部分Pb和Zn总量较单种芦竹分别显著(P 0. 05)提高171%和124%;芦竹-桑树间种下植物地上部分As和Pb总量较单种桑树和芦竹修复分别显著(P 0. 05)提高150%和76. 5%.芦竹与构树、桑树间种修复270 d后,污染土壤中As、Cd、Pb和Zn的赋存形态无明显变化,而且土壤脲酶、酸性磷酸酶和总磷酸酶活性明显优于部分单一植物修复.上述结果表明,芦竹与构树、桑树间种可有效用于重金属污染土壤修复,还可改善污染土壤的环境质量.     

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。     

臭氧污染、氮沉降和干旱胁迫交互作用对杨树叶和细根非结构性碳水化合物的影响

快速城市化和工业化进程,导致植物生长季常暴露于高浓度地表臭氧（O₃）、干旱和氮（N）沉降的环境中.为探究植物非结构性碳水化合物（NSC）及其组分（可溶性糖和淀粉）对多重环境因子胁迫的响应格局,本实验设置2个O₃处理（对照,以过滤空气计;增加O₃,未过滤空气+40 nmol·mol^-1 O₃）、2个水分处理（充分灌溉;干旱,60%灌溉）和2个N添加处理［不加氮;加氮,50 kg·（hm²·a）^-1尿素］,研究三因子交互作用对杨树叶片和细根NSC及其组分的影响.结果表明,O₃胁迫显著增加杨树叶片可溶性糖和细根淀粉含量,降低叶片淀粉和总NSC含量.干旱胁迫显著降低叶片淀粉和总NSC含量,增加细根可溶性糖和总NSC含量.氮添加对叶和细根NSC及其组分无显著影响.叶片和细根NSC及其组分与光合速率、生物量存在显著正相关关系.随着胁迫因子数量的增加,叶片NSC呈现下降趋势,而细根NSC呈现上升趋势.本研究发现环境胁迫可促使植物叶片中的淀粉转化为可溶性糖,并将叶片中的NSC转移到根部储藏,这可能是植物抵御胁迫环境的一种应对策略.     

高温干旱对髯毛箬竹的叶和细根的生理生态影响

为了解全球变暖及其导致的高温干旱气候对地被竹生长产生的影响,通过模拟自然高温干旱条件,以髯毛箬竹为研究对象,分析其叶片气体交换、细根和叶片水势、抗氧化酶等生理生态反应过程与高温干旱的关系.结果表明:①不同高温干旱条件对髯毛箬竹的影响不同,对照组中常温条件下植株的光合速率为（7.141±0.072）μmol/（m2·s）,高温可明显提升蒸腾速率和气孔导度,极端高温条件下表现为非气孔限制因素导致光合速率〔（4.898±0.395）μmol/（m2·s）下降〕,并且收窄光合日进程的变幅;②中度干旱、高温+中度干旱、极端高温+中度干旱的条件下,光合速率的降低是由气孔限制因素导致;③重度干旱、高温+重度干旱、极端高温+重度干旱的环境将严重影响植株生理进程,高温加剧这一进程,具体表现为蒸腾速率、光合速率、气孔导度和水分利用效率显著下降;④对照组、高温组和极端高温组的细根水势谷值下降范围分别为（-0.111±0.033）~（-0.961±0.086）、（-0.173±0.060）~（-0.970±0.072）和（-0.304±0.061）~（-1.225±0.166）MPa,降幅比成熟叶片强烈;⑤高温和干旱对细根、成熟叶片3种抗氧化酶活性的影响一致,细根SOD活性大于成熟叶片,而CAT和POD活性则相反,因此,细根是髯毛箬竹适应高温干旱环境的重要器官,水分吸收器官比蒸腾器官敏感.研究显示,髯毛箬竹具有较好的抗高温和抗旱能力,一定范围内的高温和干旱能提升其叶片、细根的生理生态适应能力,特别是复合条件下,高温与干旱对其生长表现出协同作用,极端高温+中度干旱并不威胁其生存,高温、中度干旱及高温+中度干旱有利于驯化栽培,甚至在一定程度上能促进其生长;重度干旱则使植株叶片气体交换、叶片和细根的水分生理进程受损,不适宜长期重度干旱的环境,高温使这种损伤更加严重.      

季节性干旱下喀斯特次生林不同树种水分利用效率变化

植物叶片水分利用效率(WUE)对环境变化的响应特征和机制是理解生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础。为探讨季节性干旱下喀斯特次生林中不同植物的WUE变化,以普定次生林通量观测站内的喀斯特次生林为例,在连续干旱背景下分别对8种常见植物的叶片WUE进行了测定分析。结果表明:(1)研究区常见植物的叶片WUE日间主要在0.65～7.73μmol/mmol之间变化。8种植物的叶片WUE均以上午9点最大,厚果崖豆藤(Millettia pachycarpa)、朴树(Celtis sinensis)和马桑(Coriaria nepalensis)的WUE均在下午3点就降到最低,而铁线莲(Clematis florida)、木通(Akebia quinata)、石岩枫(Mallotus repandus)、梓树(Catalpa ovata)和构树(Broussonetia papyrifera)的WUE则在下午5点才降到最低。厚果崖豆藤、铁线莲、石岩枫、朴树、构树的WUE日间变化均较显著。(2)研究区植物叶片的WUE以藤本植物最高。上午9点、11点和下午3点,植物叶片WUE的种间差异均不显著,而在下午1点、5点,植物叶片WUE在种间均存在显著差异。(3)石岩枫和木通的叶片WUE与环境光照强度均呈显著正相关关系。朴树和铁线莲的叶片WUE与环境相对湿度均呈极显著正相关关系。厚果崖豆藤的叶片WUE与环境空气温度间也呈现出极显著的正相关关系。朴树、构树、马桑、石岩枫、铁线莲、厚果崖豆藤的叶片WUE与净光合速率均显著正相关,木通的叶片WUE与蒸腾速率显著负相关。研究区8种植物叶片WUE与叶面水汽压亏缺间的相关性均不显著。(4)植物种和外部环境对研究区植物叶片的WUE均有显著影响,木通、厚果崖豆藤、铁线莲在遭遇连续干旱后叶片WUE均较高,对生境恶劣的喀斯特环境具有较强的适应能力。     

高CO2浓度条件下小麦、大豆对土壤水分胁迫的响应

通过试验研究了在高CO2 浓度 ( 70 0× 1 0 - 6)条件下 ,土壤水分胁迫对小麦和大豆的影响 .结果表明 :CO2 浓度升高可缓解土壤水分亏缺对大豆和小麦的伤害 .CO2 浓度升高和干旱胁迫均使叶片气孔阻力增大 ,蒸腾速率下降 .高CO2 浓度条件下 ,出现干旱胁迫时 ,蒸腾速率下降幅度更大 ,因而减少水分损失 ,提高叶片和整个植株的水势 ,增强耐旱能力 ;CO2 浓度上升使大豆和小麦积累了更多生物产量 ,补偿了干旱胁迫带来的损失 ,提高了水分利用率 ;CO2 浓度升高和干旱胁迫有利于小麦和大豆叶片硫、锌和铁的积累 .     

喀斯特峡谷区常见植物叶片δ^13C值与环境因子的关系研究

通过对贵州花江峡谷喀斯特石漠化区4种典型石漠化植物群落中11种常见植物种叶片的δ13C值测定,研究了各植物种对影响植物碳同位素分馏的主要环境因子(土壤储水量、大气相对湿度、光照强度、土壤厚度)的响应,分析了石漠化梯度中不同土层土壤储水量、大气相对湿度、土壤有机质、年均气温、光照强度等环境因子梯度变化与植物叶片δ13C值的关系.结果表明,大部分物种的δ13C值对环境因子的变化趋势表现为随环境水分好转呈下降趋势,即水分利用效率下降;也有部分物种呈稳定不变或逆势上升趋势.相关性分析表明,清香木(Pistacia weinmannifolia)、石岩枫(Mallotus repandus)、红背山麻杆(Alchornea trewioides)的主导因子是土层储水量;肾蕨(Nephrolepis cordifolia)、野桐(Mallotus japonicus vat.floccosus)的主导因子是土壤厚度;肾蕨、八角枫(Alangium chinense)、构树(Broussonetia papyrifera)的主导因子是光照强度;而广西密花树(Rapanea kwangsiensis)、圆叶乌桕(Sapium rotundifolium)和灰毛浆果楝(Cipadessa cinerascens)则分辨不出主导因子,即环境影响因素更为综合.总体而占,叶片高δ13C值是对低水分、高光、低资源环境的适应.     

盐和干旱胁迫对欧李幼苗光合生理特性的影响

为缓解干旱、半干旱地区水土流失现状,充分发挥欧李（Cerasus humilis）的生态价值,有效进行生态环境修复,设置了两种环境胁迫——盐胁迫（盐胁迫浓度分别为3‰、5‰、8‰,依次记做S1、S2、S3）和干旱胁迫（浇水量分别为田间持水量的30%~35%、40%~45%、50%~55%,依次记做W1、W2、W3）,比较叶片的光合气体参数T_r（蒸腾速率）、P_n（净光合速率）、G_s（气孔导度）和C_i（胞间CO₂浓度）的变化;利用P_n-PAR响应曲线比较不同处理下叶片的光响应特征参数L_sp（光饱和点）、L_cp（光补偿点）、R_d（暗呼吸速率）、α（表观量子效率）、P_nmax（最大净光合速率）.结果表明:①欧李幼苗的光合气体参数对盐胁迫的响应较敏感,对干旱胁迫的响应则鲜有显著性差异.②由P_n-PAR响应曲线得出,S1、W2处理下,随着PAR（光合有效辐射）的升高,欧李幼苗出现了光抑制现象;S2、S3、W1、W3处理下则表现出积极的光响应.③盐胁迫下,欧李幼苗的L_cp随盐胁迫的增强而逐渐增大,L_sp最小值[882.17 μmol/（m2·s）]出现在S1处理,S2、S3处理下有增加趋势,光能利用效率随盐胁迫的增强而减弱;随着干旱程度的减弱,L_cp先增后减,在W2处理下达到最大值[35.79 μmol/（m2·s）],L_sp最大值[1 581.56 μmol/（m2·s）]出现在W1处理,而在W2、W3处理下则减小,说明欧李幼苗对光照环境适应性减弱.研究显示,欧李幼苗对盐和干旱胁迫呈现出完全不同的响应特征,且对盐胁迫的响应更为敏感,研究结果可为欧李在治理水土流失、荒山绿化等生态修复工作中的应用提供依据.      

臭氧和干旱交互作用对杨树叶片抗氧化酶活性的影响

地表臭氧(O_3)污染和干旱成为严重威胁植物正常生长的主要环境胁迫因子.本文研究3种O_3浓度(CF:过滤空气O_3;NF:未经过滤的环境空气;NF40:NF+40 nmol·mol-1O_3)和2种水分处理(充分灌溉;干旱,60%灌溉)及其交互作用对敏感性杨树品种‘546’(Populus deltoids cv.55/56×P.deltoides cv.Imperial)叶片饱和光合速率、抗氧化酶活性及可溶性蛋白含量的影响.结果表明,O_3浓度升高显著降低饱和光合速率,干旱处理对饱和光合速率的影响不显著,O_3和干旱的交互作用显著.干旱显著降低过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,且随着处理时间的延长CAT和SOD活性降低显著.处理时间的延长也显著降低抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,增加了可溶性蛋白含量.过氧化物酶(POD)不受O_3、干旱及O_3与干旱交互作用的显著影响.O_3处理以及O_3与干旱的交互作用均未对抗氧化酶活性产生显著影响.该研究结果为应对环境变化背景下O_3浓度升高与干旱加剧对杨树的伤害提供科学依据.     

基于电生理信息的两种桑科植物叶片细胞代谢能比较

植物的细胞代谢能可以表征植物的生理活性和源库状况,而植物的细胞代谢能可由细胞的生理电容、生理电阻和生理阻抗来表征.本研究以桑科植物构树(Broussonetia papyrifera)和桑树(Morus alba)为例研究了不同夹持力下生理电阻、生理阻抗和生理电容的特征.先依据吉布斯自由能方程和Nernst方程构建模型...     

Effects of soil water and nitrogen availability on photosynthesis and water use efficiency of Robinia pseudoacacia seedlings

The efficient use of water and nitrogen (N) to promote growth and increase yield of fruit trees and crops is well studied.However,little is known about their effects on woody plants growing in arid and semiarid areas with limited water and N availability.To examine the effects of water and N supply on early growth and water use efficiency (WUE) of trees on dry soils,one-year-old seedlings of Robinia pseudoacacia were exposed to three soil water contents (non-limiting,medium drought,and severe drought) as well as to low and high N levels,for four months.Photosynthetic parameters,leaf instantaneous WUE (WUEi) and whole tree WUE (WUEb) were determined.Results showed that,independent of N levels,increasing soil water content enhanced the tree transpiration rate (Tr),stomatal conductance (Gs),intercellular CO2 concentration (Ci),maximum net assimilation rate (Amax),apparent quantum yield (AQY),the range of photosynthetically active radiation (PAR) due to both reduced light compensation point and enhanced light saturation point,and dark respiration rate (Rd),resulting in a higher net photosynthetic rate (Pn) and a significantly increased whole tree biomass.Consequently,WUEi and WUEb were reduced at low N,whereas WUE i was enhanced at high N levels.Irrespective of soil water availability,N supply enhanced Pn in association with an increase of Gs and Ci and a decrease of the stomatal limitation value (Ls),while Tr remained unchanged.Biomass and WUEi increased under non-limiting water conditions and medium drought,as well as WUEb under all water conditions;but under severe drought,WUEi and biomass were not affected by N application.In conclusion,increasing soil water availability improves photosynthetic capacity and biomass accumulation under low and high N levels,but its effects on WUE vary with soil N levels.N supply increased Pn and WUE,but under severe drought,N supply did not enhance WUEi and biomass.     

两种沉水植物对风浪及持续高水位胁迫的适应性研究

以两种沉水植物马来眼子菜(Potamogeton malainus)和狐尾藻(Myriophyllum spicatum)为研究对象,通过原位模拟试验,比较在相同水位变化幅度下不同高水位持续胁迫水平(分别以T0、T1、T2、T3表示恒静止、持续4 d、持续8 d和持续12 d)对沉水植物的生物量、植株伸长、具体形态指标和光合荧光特性的影响,并同步分析滆湖大洪港内两处风浪差异区(湖岸区M1和湖心区M2)两种沉水植物相应的适应性和形态变化的特征.结果表明,马来眼子菜和狐尾藻都表现出了较好的环境适应性,T0时任意两处的两种植物生物量和株高均最大;在风浪扰动较小区域(M2),持续高水位减弱了两种植物的伸长和生长(p0.01),并显著限制其在地上生物量的投资和茎干横向的分支(p0.05).在风浪扰动较大区域(M1),持续高水位对两种沉水植物产生了相同的形态变化,并显著降低各梯度下其Fv/Fm和快速光响应曲线(p0.05),但M1处两种沉水植物的光合能力均显著大于M2处.狐尾藻对风浪扰动和长时间水位胁迫能表现出更强抗弱光性和光合作用能力.因此,持续高水位胁迫下(小于8 d)两种沉水植物对一定程度水动力仍有较好的形态和生长适应性,对特定水文波动特征进行合理应对以保持沉水植物活力和维持湖泊生态系统具有指导作用.     

两种植物根际促生菌对博落回抗干旱及富集铀性能的增强作用研究

采用土壤盆栽试验,通过在博落回(Macleaya cordata)根际单独接种荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种(Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca)及同时接种这两种菌,研究了这两种植物根际促生菌对博落回抗干旱及富集铀性能的增强作用.结果表明:在干旱胁迫下,单独接种荧光假单胞菌、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种及同时接种这两种菌后,博落回的生物量分别增加了35.03%、21.01%和17.33%,相对含水量分别增加了26.90%、19.31%和29.48%,叶绿素总量分别增加了71.11%、48.47%、12.85%,脯氨酸含量分别降低了71.70%、64.91%和61.35%.在干旱和铀同时胁迫下,单独接种荧光假单胞菌、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种及同时接种这两种菌后,博落回对铀的总富集量分别提高了109.52%、66.67%和42.86%.可见,两种植物根际促生菌对博落回抗干旱和富集铀性能的增强作用表现为:单独接种荧光假单胞菌单独接种绿针假单胞菌橙色亚种同时接种这两种菌.实验结果可为干旱地区铀污染土壤的植物修复提供参考.     

Leaf area development, dry weight accumulation and solar energy conversion efficiencies of Phaseolus vulgaris L. under different soil moisture levels near Nairobi, Kenya

Leaf area development, dry weight accumulation and solar energy conversion efficiencies of Phaseolus vulgaris L. cv GLP-2 under two soil moisture levels in two contrasting seasons near Nairobi, Kenya were investigated. The experiment confirms that dry weights and yields of Phaseolus vulgaris are limited by a drought induced decrease in leaf area, leading to less radiation interception as a source for assimilation. However, photosynthetic efficiency in Phaseolus vulgaris also appears to decrease and to contribute to these effects. Finally, an even larger decreases of economic efficiency as obtained in the second season, where stress lasted much later into the season, reveals that such a drought also limits considerably the partitioning and translocation of assimilates to the seeds of Phaseolus vulgaris. The efficiencies obtained are in line with the better literature data for other crops.     

抗大气复合污染的城市森林植物初步筛选

大气复合污染成为我国最主要的城市病之一.城市森林建设的植物选择除了达到景观要求和色彩效果外,根据各城市需求选择对污染物综合抗性阈值大的树种,成为当今环境污染背景下维持城市森林生态功能可持续发展的保障.综合分析我国常见城市森林537种植物对二氧化硫、二氧化氮、氟化氢、氯气、臭氧和颗粒物这6种大气污染物的吸附吸收能力,并对植物进行抗性赋值和综合因子分析,得出对大气复合污染综合抗性能力较强的树种主要为桑树、侧柏和臭椿等;对大气复合污染综合抗性中等的树种主要为毛白杨、五角枫、圆柏、山桃、垂柳、泡桐和油松等;对大气复合污染综合抗性相对较弱的树种主要为刺槐、加杨、银杏、核桃、悬铃木、栾树、紫薇和连翘等.根据中国南北方各城市气候背景、经济结构和空气污染特点,因地制宜选择对当地主要空气污染物吸收量较大的植物种类,充分发挥城市森林群落对复合空气污染物的最大净化效果.