不同光照和淹浸程度对木榄幼苗生长的综合效应

光照和淹水是影响无瓣海桑(Sonneratia apetala)林下乡土红树自然更新的主要限制因子。为了探究光照和水淹对木榄(Bruguiera gymnorrhiza)幼苗生长的影响,运用潮汐模拟系统培养木榄幼苗,设置淹水9、12、15和18 h,光照30%、60%和100%,共12个光照+淹水交互处理组合,研究木榄幼苗的叶数、节数、高度、叶生物量、茎生物量、根生物量及总生物量等7项指标。结果表明,(1)光照处理对木榄幼苗叶数、节数和高度影响均不显著,节数和叶数随光照强度增加而增多,高度随光照强度增加而降低;叶、茎、根及总生物量随光照强度的增加而升高,淹水时间9 h和12 h处理组,叶、茎、根及总生物量随光照强度的增加显著升高,淹水18h时差异不显著。(2)淹水处理对叶数、节数和高度影响均不显著,节数随淹水时间增加而增多,叶数和高度随淹水时间增加呈先增加后降低趋势;光照30%时,叶、茎、根及总生物量呈先升后降再升再降低的趋势;光照60%和100%处理组,木榄幼苗叶、茎、根及总生物量呈先升高后降低趋势,各部分生物量在光照100%处理组中差异显著,光照60%和30%处理组生物量差异不显著。(3)光照-淹水交互处理对叶数、节数和高度影响均不显著,节数以18 h100%组最多,叶数以12 h100%组最多,高度以12 h30%组最高;对叶、茎、根及总生物量有显著影响,其最大的处理组合均为12 h100%。(4)结合相关性分析可知,叶数、茎生物量、叶生物量和根生物量与这些环境因素显著相关,节数和高度与其他指标相关性不显著。主成分分析得出光照对木榄幼苗的适应性生长起到关键作用,光照60%～100%和淹水时间9～12 h对木榄幼苗生长有促进作用。     

光照强度对鸡爪槭叶色变化生理的影响

光照强度会影响到植物叶片中色素合成、酶活性和内含物含量,光照强度的改变是否会影响鸡爪槭(Acer palmatum Thunb.)叶片颜色变化期的生理特征?探讨不同光照强度对鸡爪槭秋季叶片呈色效果的影响,可为彩叶树种引种栽培提供一定的理论依据.采用不同遮荫的梯度处理,光照强度为自然光照100%(对照)、80%自然光照、50%自然光照,分析鸡爪槭叶片颜色转变过程中叶片色素、叶绿素酶(chlase)等酶活性和内含物质等生理指标.结果显示,鸡爪槭叶片颜色转变过程中,叶绿素含量显著降低(P 0.05),花色素苷(anthocyanin)含量显著增加,叶绿素酶活性显著增强,100%和50%的光照下苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性显著降低,超氧化物歧化酶(SOD)先增强后降低. 80%、50%的光照强度下花色素苷的合成、丙二醛(MDA)的积累、叶绿素b(Chlb)和类胡萝卜素(Caro)含量显著低于对照,叶绿素a(Chla)、可溶性糖(SS)和脯氨酸(Pro)含量没有显著影响;光照强度处理对9月的叶绿素酶和PAL活性影响显著,对11月SOD和过氧化物酶(POD)活性影响显著,光照强度越弱,活性越强.因此光照强度减弱延迟了鸡爪槭叶片变色,同时也缩短了彩叶期,影响了观赏效果,光照强度越弱影响越大.(图1表2参36)     

不同水氮处理下毛白杨碳氮磷化学计量特征

为了解灌水和施氮对毛白杨(Populus tomentosa Carrière)优良无性系休眠期各器官碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,利用毛白杨速生丰产林10年连续灌水和施氮双因素试验(通过灌水分别维持土壤含水量至田间持水量的45%、60%、75%;施氮量为0、101.6、203.2、304.8 kg/hm2,共计12个处理,每个处理3次重复)林地,选择其中的优良无性系S86为研究对象,2016年10月末待树木生长停止进入休眠期时,在每个水氮处理小区选取1株标准木并对其进行伐倒肢解处理后,测定分析毛白杨根、干、枝中的碳、氮、磷含量.结果显示:(1)毛白杨树干和枝碳、磷含量显著高于根(P 0.05);氮含量在各器官间差异显著,大小为枝根干. C:N在各器官间差异显著,大小为干根枝;C:P在各器官间差异不显著;N:P在各器官间差异显著,大小为枝根干.(2)灌水对各器官碳含量无显著影响,施氮显著降低根碳含量;灌水、施氮以及两者交互作用均显著影响根、干、枝氮含量,灌水和施氮显著增加各器官氮含量,并在高水高氮条件下毛白杨各器官氮含量显著增大.(3)灌水和施氮显著降低了毛白杨各器官C:N,对C:P影响不显著,显著增加N:P含量.本研究表明,灌水和施氮均促进了毛白杨各器官对氮的吸收,从而提高各器官氮含量;灌水和施氮降低了各器官C:N,促进了毛白杨生长;尽管此区为毛白杨适生区,但毛白杨速生丰产林仍受氮素限制,灌水和施氮是提高毛白杨速生丰产林生长量的重要栽培措施.(图2表6参41)     

达乌里胡枝子根系形态特征对土壤水分变化的响应

为揭示黄土丘陵区天然草地群落优势种达乌里胡枝子(Lespedeza davurica L.)根系生长与土壤水分供应条件间的关系,采用盆栽控制试验,设置高水(土壤田间持水量80%)、中水(土壤田间持水量60%)和低水(土壤田间持水量40%)3个处理后,在现蕾期、开花期和结实期进行阶段改善水分供应条件,生育期末测定和计算了不同土壤水分处理下达乌里胡枝子根系生物量和形态特征.结果表明:达乌里胡枝子根系生长与水分供应条件密切相关,充分的水分供应有利于促进其根系生物量增大和根系长度的生长,但适度水分胁迫有利于增强其根系的吸收能力.其根系生物量和总根长在高水处理下显著最高(P0.05);根表面积、比根长和比根面积以中水处理下显著最高(P0.05);不同水分处理下,其根系平均直径为0.76-0.94 mm,根系生物量、根表面积和总根长间存在显著的正相关关系(P0.05).综上,充足的水分供应有利于促进达乌里胡枝子根系生物量积累和根系形态建成,其根系生物量及其形态特征对水分阶段改变的响应不仅取决于水分供应条件改善的幅度,也与其生育期密切相关.     

青杨扦插苗生物量积累与分配对土壤水-氮有效性的短期响应及动态调整北大核心CSCD

大气氮沉降是全球气候变化的主要特征之一,近年来关于树木对土壤水、氮有效性响应的研究很多,但树木如何在生物量积累与分配方面动态调整以适应水、氮供应仍不清楚.以青杨(Populus cathayana)扦插苗为材料,通过盆栽控制试验,采用两因素(水分×施氮)随机区组设计,设置3个水分(W1、W2、W3,分别为最大田间持水量的40%、60%、80%)和3个施氮梯度(N0、N1、N2,分别为0、4和8 g m^(-2) a^(-1)),并于施氮处理后1、7、14、31和62 d测定青杨生物量的积累与分配、叶片及根系性状,进而探究其对水、氮有效性的动态响应过程.结果表明:(1)土壤水分的增加和施氮显著地促进了青杨根、茎、叶和总生物量的积累,在W3处理下最大;施氮效应随时间延长更加明显,N2的促进效应明显高于N1.水氮交互作用对其影响不显著.(2)生物量的分配主要受杨树生长节律(时间)的控制,茎重比和根重比随处理时间延长显著增加,而叶重比显著降低.土壤水分有效性的提高显著提高了茎重比,降低了根重比,而对叶重比影响不显著.氮素及水氮交互作用对根重比、茎重比和叶重比均无显著影响.(3)施氮对比叶重的影响随时间变化而不同.到试验后期,施氮在土壤水分不足处理提高了比叶重;在水分充足处理降低了比叶重.(4)土壤水分有效性的提高显著促进了杨树细根的比根长和比表面积,施氮效应随处理时间逐渐变化.试验后期,土壤水分较好条件下(W3)施氮均促进根系增长;在干旱胁迫(W1)下氮添加抑制了根系生长.总体而言,施氮先促进叶生物量积累,随后根、茎生物量作出响应,最终形成有利于植株生长的分配格局;土壤水分有效性的提高显著提高了杨树扦插苗细根的比根长和比表面积,施氮效应因土壤水分而异;本研究结果可加深对树木响应气候变化机制的理解.(图5表3参63)     

水分胁迫对短葶山麦冬生长和总皂苷量的影响

以盆栽的短葶山麦冬为材料,采用称重控制浇水的方法,设置对照(CK)、轻度胁迫(W1)、中度胁迫(W2)、重度胁迫(W3)4个处理[土壤含水量分别为土壤田间持水量(FC)的80%、65%、50%和35%],研究不同程度土壤水分胁迫对短葶山麦冬生长和总皂苷量的影响规律.结果表明:短葶山麦冬生物量总体分配格局表现为叶片>根茎>须根>叶基>块根.在胁迫至d 75(块根发生期)和d 130(块根膨大前期)时中度胁迫(50%FC)组具有最大的叶片和须根生物量及须根分配比例,d 195(块根膨大后期)时对照(80%FC)具有最大的叶片和须根生物量,但各处理差异未达显著水平.随土壤水分胁迫的加剧,叶生物量分配比例总体呈下降趋势.中度胁迫组具有最大的块根生物量和块根分配比例及根冠比,而重度胁迫推迟了块根的萌生.各土壤水分条件下须根总皂苷含量差异不显著,对照的须根总皂苷产量显著高于轻度和重度胁迫组.表明短葶山麦冬对土壤水分有较强的适应性,随土壤水分减少,趋于将更多的资源分配给根系以提高根冠比,50%FC土壤水分条件可提高块根产量,80%FC下可获最大的须根总皂苷产量.图3表1参19     

镉和酸雨对不同性别桑树幼苗光合生理的影响

土壤镉(Cd)污染和酸沉降(AR)是当今全球性的环境问题,而雌雄异株植物对逆境胁迫的差异性性别响应也是植物逆境生理生态研究的重要内容.为探讨桑树雌株、雄株和雌雄同株幼苗对土壤Cd污染和酸沉降的性别响应差异,以盆栽模拟法研究Cd(50 mg/kg)、AR(pH 3.0)及两者复合处理对不同性别桑树幼苗生物量积累与分配、光合荧光特性的影响.结果表明:(1)Cd处理显著降低了3种性别桑树幼苗的总生物量积累和光合速率,且存在性别差异,与对照相比,雄株总生物量仅下降了23.54%,而雌株和雌雄同株下降幅度分别为对照的29.43%和36.38%;雄株光合速率下降程度也低于雌株和雌雄同株.(2) Cd处理改变了桑树的生物量分配,雌株以减少茎生物量为主,与对照相比,雌株茎生物量降低了37.45%,但根、叶生物量仅降低了7.72%和9.71%;而雄株和雌雄同株以减少根、茎生物量为主,叶生物量仅降低了9.17%和5.28%.(3)3种性别桑树幼苗光合速率的下降是气孔导度和PSⅡ实际光量子产量下降导致的,与对照相比,Cd处理与复合处理下,雌株气孔导度降低了47.39%和57.82%,PSⅡ实际光量子产量降低了21.59%和18.49%;雌雄同株气孔导度下降了46.57%和58.88%;PSⅡ实际光量子产量降低了26.63%和19.81%;而雄株气孔导度和PSⅡ实际光量子产量下降程度均低于雌株和雌雄同株.(4)AR的加入导致了Cd胁迫下,雌株和雌雄同株叶生物量积累和光合速率的进一步下降,但是对雄株影响不大.由此可见,Cd通过降低光合能力抑制了3种性别桑树幼苗的生物量积累,对雄株的影响小于雌株和雌雄同株,而光合能力的下降是由气孔和非气孔因素共同作用引起的.(图3表3参39)     

不同锌营养下喷施锌肥对油菜生长和元素含量的影响

采用水培试验,研究Zn缺乏和正常条件下,喷施不同浓度的ZnSO_4和Zn Na2EDTA对两种油菜地上部生物量和Cd、Zn、Fe、Mn、Cu等元素含量的影响,并通过设置喷施Na2EDTA处理和分析Cd在油菜体内的累积分配规律来揭示喷施Zn肥降低油菜Cd含量的作用机理.结果表明,正常Zn营养下油菜地上部生物量显著高于Zn缺乏条件下,不同Zn营养条件下喷施Zn肥对油菜地上部生物量都没有显著影响.正常Zn营养下油菜地上部Cd含量极显著低于Zn缺乏条件下;正常Zn营养下喷施ZnSO_4使得普通油菜寒绿的地上部Cd含量显著低于对照处理,降幅为27.22%;Zn缺乏时喷施低浓度和高浓度ZnNa_2EDTA使得Cd低积累油菜华骏的地上部Cd含量显著降低,与对照相比分别减少28.70%和26.94%,喷施ZnNa_2EDTA降低油菜地上部Cd含量的作用与EDTA成分没有密切关系;喷施Zn肥主要通过抑制根部Cd吸收来降低油菜的地上部Cd含量.正常Zn营养下油菜地上部Zn含量极显著高于Zn缺乏条件下;喷施Zn肥显著提高油菜地上部和根部Zn含量.正常Zn营养下油菜地上部Fe含量极显著低于Zn缺乏条件下,Zn营养条件对油菜地上部Mn和Cu含量没有显著影响;不同Zn营养条件下喷施Zn肥可使油菜地上部Fe、Mn、Cu含量显著升高或降低,但是并没有显著影响油菜微量元素的营养平衡.     

磺胺二甲嘧啶与镉单一和复合污染对生菜生长的影响

为阐明磺胺二甲基嘧啶(SM2)与镉(Cd)对生菜(LachicasativaL.)的单独和复合毒性效应及其毒性机制,采用随机区组试验研究了水培条件下,SM2(0、0.5、2、10 mg·L~(-1))与Cd(0、1、5 mg·L~(-1))单一和复合污染对生菜种子发芽、幼苗生长和污染物积累的影响。结果表明,单一SM2处理对生菜幼苗根伸长具有一定的毒性效应,与对照相比,单一SM2处理下,随SM2质量浓度的增加(0.5-10 mg·L~(-1)),根长抑制率增加了11.51%-51.87%;但单一SM2处理对生菜发芽率、生物量则无显著影响。而单一Cd处理对生菜发芽率、根生物量以及根伸长均无显著影响。Cd的加入可以增强SM2对生菜的毒害作用,与10 mg·L~(-1) SM2处理相比,10 mg·L~(-1) SM2+5 mg·L~(-1) Cd处理的发芽率降低了7.14%;加入1、5mg·L~(-1)Cd后SM2的根伸长半抑制浓度IC50分别降低了7.89%、23.68%。单一污染条件下,生菜对Cd/SM2的积累随污染物质量浓度的增加而增加。低浓度Cd处理(1 mg·L~(-1))条件下,加入SM2可显著降低生菜根系和地上部Cd含量,但是对于高浓度Cd(5 mg·L~(-1)),加入SM2可以增加根系和地上部Cd积累量。低浓度SM2(0.5、2 mg·L~(-1))条件下,加入Cd可显著促进生菜根部SM2的累积,但高浓度SM2(10mg·L~(-1))条件下,Cd的加入却显著降低生菜根部SM2的累积。SM2处理下,Cd的加入对生菜地上部SM2的积累无显著影响。SM2/Cd在生菜中的富集和迁移受其性质、投加量及质量浓度组合影响,复合污染下生菜对Cd的积累能力在较高Cd质量浓度时表现出协同作用,而对SM2的积累能力则在相对低质量浓度时表现出协同作用。这可能与Cd和SM2复合存在条件下会形成络合物,以及络合物对生菜产生的毒性效应有关。     

马尾松和木荷幼苗主要功能性状对氮磷和石灰添加的响应

植物功能性状能够反映植物个体对环境的响应和适应.为探究氮沉降对亚热带优势乔木树种功能性状的影响并寻求缓解过量氮沉降影响的措施,选择马尾松(Pinus massoniana)和木荷(Schima superba)幼苗为研究对象,设置了6个实验处理对照、加氮(20 g m~(-2)a~(-1))、加碳酸钙(100 g m~(-2)a~(-1))、加氮和加碳酸钙、加磷(10 g m~(-2)a~(-1))、加氮和加磷.结果显示:(1)氮添加显著增加木荷的根茎叶生物量,分别增加了319.83%、67.79%和66.14%;但对马尾松生物量的影响不显著.(2)氮添加显著增加木荷的总叶面积(增加了96.13%),但显著降低木荷的根系分叉数(降低了34.26%);马尾松叶片和根系功能性状对氮添加的响应不显著.(3)高氮添加背景下,碳酸钙添加显著降低了木荷的根叶生物量、总叶面积和比根长,分别降低了63.39%、30.56%、44.67%和80.81%;也显著降低了马尾松的比根长、比根面积和根分叉数,分别降低了54.11%、43.12%和59.39%;但对马尾松生物量无显著影响.(4)同时添加氮磷显著增加了木荷的根茎叶生物量,分别增加了96.41%、14.30%和34.65%;但对马尾松的生物量及根系功能性状无显著影响.本研究表明木荷对氮沉降的敏感程度较马尾松高,氮沉降可能通过改变物种的叶片和根系功能性状影响木荷的生长;高氮沉降背景下,碳酸钙添加可能抑制木荷和马尾松幼苗的生长,但磷添加可进一步促进木荷的生长.(图3表2参37)     

不同光质对衣藻（Chlamydomonas sp.212）生长及油脂积累的影响

研究白光、红光、蓝光、红蓝光(1:3)、红蓝光(1:2)、红蓝光(1:1)、红蓝光(2:1)和红蓝光(3:1)8种光质在100μmol m-2 s-1的光照强度下对Chlamydomonas sp. 212生长特性及油脂积累的影响.在不同光质条件下进行Chlamydomonas sp. 212的培养,对其生物量、光合色素含量、碳水化合物含量、蛋白质含量、油脂积累量及脂肪酸组成等指标进行测量与综合分析.结果发现,蓝光下Chlamydomonas sp. 212的生物量达到最大(0.335 1 g/L),红光下其生物量最小.蓝光下Chlamydomonas sp. 212的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量均为最高,分别为12.26、6.34和5.94 mg/L;红光下叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量均较低.Chlamydomonas sp. 212在红光下碳水化合物的含量最高(27.54%),蛋白质的含量最低(23.68%);蓝光下碳水化合物的含量最低(19.12%),蛋白质的含量为31.46%;红蓝光下碳水化合物和蛋白质的含量低于白光. Chlamydomonas sp. 212在蓝光下油脂含量为29.86%,产量为100.06mg/L;红光下油脂含量为27.52%,油脂产量最低;而红蓝光下油脂的积累量明显升高,红蓝光(1:2)下油脂含量最高35.25%,红蓝光(1:3)下油脂产量最高(109.23 mg/L).不同光质对Chlamydomonas sp. 212脂肪酸组成的影响不显著,C16和C18脂肪酸的相对含量达到93%以上,饱和脂肪酸约占47%,不饱和脂肪酸约占53%.本研究表明蓝光有利于Chlamydomonas sp. 212的生长,红光不利于其生长;蓝光有利于油脂的积累,红蓝光下油脂的积累显著升高,且蓝光占比越高,越有利于油脂的积累,红蓝光(1:3)下油脂的积累量最高;结果可为不同光质在微藻生产生物柴油中的应用提供理论依据.(图6表1参32)     

基于三七连作障碍的土壤理化性状及酶活性研究

为评价三七(Panax notoginseng(Burk)F.H.Chen)连作对土壤理化性状及土壤酶活性的影响,分析了三七不同种植年限及连作土不同治理方法的土壤理化性状和酶活性,从而为部分解析三七连作障碍形成机制及为缓解并克服连作障碍提供理论依据。结果表明,随着三七种植年限的增加,土壤p H呈显著下降趋势,土壤酸化现象加重;种植三七1年、2年和3年的土壤与未种植过三七的土壤相比有机质含量分别下降73%、87%和83%,并伴随着土壤的板结。与生土和健康土相比,大量元素氮(N)和磷(P)含量在种植三七的土壤及发病土壤中显著下降。铁(Fe)、硼(B)、铝(Al)等元素在种植三七的土壤中却显著升高,种植三七3年的土壤与生土相比,Fe、B、Al分别上升29%、31%、32%。土壤蛋白酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶及脲酶活性随着三七种植年限的增加均显著降低,种植三七3年的土壤中,其土壤蛋白酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶及磷酸酶较未种植过三七的土壤分别下降91%、56%、52%、92%、92%和69%;而发病植株根际土壤的过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶活性高于健康植株根际土壤的酶活性,其中发病土壤的蔗糖酶活性较健康土高出42%;连作植株根际土壤与经消毒治理后的植株根际土壤相比,脲酶、蛋白酶、多酚氧化酶及过氧化氢酶活性显著较高。研究结果还显示,土壤酶活性与土壤p H、有机质含量、N、P、K及一些微量元素(如:钼、铜)之间存在显著相关关系。本研究结果暗示,三七连作后导致了土壤酸化和板结现象加重及土壤矿质元素组成失衡和某些元素的富集,这可能是诱导三七连作障碍发生的原因之一;另外,三七种植年限增加明显抑制土壤酶活性,这将阻碍三七对某些营养元素的吸收及间接加剧土壤自毒物质的积累,从而也可能诱导连作障碍的发生。     

镉污染条件下香樟和油樟对镉的吸收能力和耐性差异

利用速生乡土木本植物修复Cd污染土壤日益受到重视。利用香樟(Cinnamomum camphora)和油樟(C.longepaniculatum)作为实验材料,研究镉(Cd)污染(对照(CK)0.12 mg·kg-1;处理1(T1)2.5 mg·kg-1;处理2(T2)5mg·kg-1)对2种树种形态生长、Cd积累与分配和生理生化特征的效应,旨在比较2种树种的重金属耐受性及修复能力差异。T1和T2均没有显著影响香樟的生物量积累,但T2条件下油樟叶片和根部的生物量显著下降,仅为CK的86%和65%;T1和T2均显著增加了2种树种细根及叶片的Cd含量,油樟在T1时总积累量达最大(与香樟相当,均为0.37 mg),T2条件下油樟的生物量和耐性指数显著降低,仅为CK的85%和76%,香樟的Cd总积累量(0.48 mg)高于油樟(0.36 mg),因此认为T2条件下香樟具有更强的修复能力;油樟叶片在T1和T2时均受到氧化胁迫,但香樟叶片却并没有受到活性氧分子的显著伤害;香樟在2个污染处理时超氧化物歧化酶(SOD)(T1和T2分别为CK的1.3和1.2倍)和过氧化物酶(POD)(T1和T2分别为CK的6.3和4.0倍)的活性均显著上升,但油樟的这些抗氧化酶活性却没有显著变化。这些结果说明,香樟幼苗比油樟幼苗具有更强的Cd耐受能力和脱毒能力;从土壤修复角度讲,低水平污染土壤条件下2种树种的修复能力差异不大,但香樟更适合修复污染程度更高的土壤。     

臭氧胁迫对大豆氮磷化学计量特征的影响

研究臭氧浓度升高对大豆(Glycine max)器官生态化学计量特征的影响,对预测未来生态过程和生物地球化学循环有重要作用。以大豆为试验材料,利用开顶室气室(OTCs)探讨臭氧胁迫对大豆不同器官氮磷化学计量特征的影响。试验设置3个处理:CK处理(对照,O3浓度为45 nmol·mol~(-1))、T1处理(O3浓度为(80±10) nmol·mol~(-1))、T2处理(O_3浓度为(110±10)nmol·mol~(-1))。结果表明,随着生育期的延长,大豆根系和茎秆N含量呈升高趋势,叶片N含量呈先升高后降低的趋势。与对照相比,臭氧浓度升高使根N含量在分枝期和结荚期显著升高(P0.05),开花期T1处理下显著降低7.13%(P0.05),T2处理下显著升高17.37%(P0.05);茎N含量均显著升高,叶片N含量在开花期显著升高,结荚期显著降低。臭氧浓度升高使大豆根、茎、叶P含量表现出不同程度的增加趋势,仅有根系P含量在开花期T1处理下显著降低15.96%(P0.05),叶片P含量分别在分枝期和结荚期T2处理下显著降低25.10%和11.37%(P0.05)。茎和根P含量间呈显著正相关(P0.05),根和茎中N和P含量之间呈显著正相关(P0.05);N含量和N/P在各器官中表现为叶根茎;P含量在各器官中无显著差异。各器官N含量变异系数表现为茎根叶;P含量在各器官中变异系数相似;N/P变异系数表现为叶根茎。随着臭氧浓度升高和生育期的延长,大豆各器官N/P均小于14,说明大豆生长主要受N素限制。     

续断菊与玉米间作系统不同植物部位Cd、Pb分配特征

采用植物修复的方法对会泽铅锌矿周围受Cd、Pb污染的农用地进行修复,将超富集植物续断菊和农作物玉米在污染农用地间作种植,以减少农用地重金属含量,并获得合格的农产品。通过田间小区直接种植的方式,测定植物生物量及各器官重金属含量,研究续断菊(Sonchus asper L.Hill)与玉米(Zea mays L.)间作系统植物不同器官Cd、Pb分配特征。结果表明,(1)间作续断菊生物量相比单作增加了31.55%,间作玉米生物量相比单作增加了29.02%。(2)从拔节期到成熟期,间、单作玉米各器官Cd质量分数呈下降趋势。成熟期与拔节期相比,间作玉米根、茎、叶Cd质量分数分别降低了24.51%、29.06%、55.32%,单作玉米根、茎、叶Cd质量分数分别降低了22.05%、7.20%、45.02%。在不同时期,间作玉米根、叶Cd质量分数都低于单作玉米根、叶Cd质量分数。根部Cd质量分数在抽穗期和成熟期差异显著;叶部Cd质量分数在成熟期差异性显著;茎部Cd质量分数在抽穗期和成熟期呈现出单作大于间作,在成熟期差异显著。玉米各部位Pb质量分数呈现出先增加后下降趋势,且成熟期根、茎Pb质量分数小于拔节期,而该期叶Pb质量分数则大于拔节期。不同时期,间作玉米根、叶Pb质量分数小于单作玉米根、叶,根在抽穗期和成熟期Pb质量分数差异性显著;间作玉米籽粒Cd、Pb质量分数显著小于单作。(3)续断菊根部及地上部Cd质量分数随时间推移而呈现逐渐增加趋势,间作续断菊根部及地上部Cd质量分数分别增加16.88、15.45 mg·kg-1,单作续断菊根部及地上部Cd质量分数分别增加5.5、10.09 mg·kg-1,间作续断菊地上部Cd质量分数显著大于单作,间作根部大于单作根部,在抽穗期和成熟期出现显著差异。(4)间作、单作种植模式下土壤Cd、Pb质量分数均有下降,土壤Cd质量分数在间作模式下降25.99%,单作续断菊模式下降23.19%,单作玉米模式下降14.78%;土壤Pb质量分数在间作模式下降6.78%,单作续断菊模式下降7.53%,单作玉米模式下降7.23%。结果表明,续断菊和玉米间作促进了续断菊各部位对镉的积累量,同时抑制了玉米各部位镉的积累量。     

三江平原小叶章和芦苇幼苗生长对低光胁迫的响应木

采用5种低光处理(100、200、400、600、1000 lx)研究了小叶章和芦苇幼苗成活和生长对低光胁迫的响应.两种湿地植物幼苗的成活率均随着光照强度的升高而显著增大,小叶章和芦苇幼苗全部成活的光照强度下限分别为400、1 000 lx.两种植物幼苗生长参数(根重、茎重、叶重、总生物量、绝对生长速率、相对生长速率、净同化速率)都随光照强度的升高显著增大,而叶生物量比和形态学参数(叶面积比、比叶面积)随光照强度的升高显著降低.可见,小叶章和芦苇幼苗生长明显受到光照的影响,幼苗可通过增大光合器官的投入适应低光环境.相对芦苇而言,小叶章幼苗在低光胁迫下形态可塑性大,小叶章更低的存活光强下限及更强的形态可塑性表明小叶章幼苗适应低光胁迫的能力大于芦苇,这可能是小叶章能成为三江平原典型草甸、湿草甸和沼泽群落的优势种,而芦苇只能成为伴生种的主要原因之一.图6表1参31     

不同土壤水分条件下添加硅对紫花苜蓿茎叶和土壤氮磷钾含量的影响

为提高植物氮磷钾利用能力,采用盆栽试验研究了不同土壤水分条件下添加硅对紫花苜蓿(Medicago sativa)茎叶和土壤氮、磷、钾含量的影响.结果表明,土壤含水量为饱和含水量的35%和80%时添加硅对紫花苜蓿生物量没有明显影响,而土壤含水量为饱和含水量的50%和65%时则显著提高了紫花苜蓿生物量(P<0.05);添加硅对紫花苜蓿茎叶内氮含量没有显著影响,但显著提高了茎叶内钾和磷含量(P<0.05);添加硅对土壤全氮、速效氮、全钾和全磷含量没有显著影响,而显著提高了土壤速效磷含量(P<0.05),显著降低了土壤速效钾含量(P<0.05).说明添加硅能够显著增加紫花苜蓿茎叶内磷和钾的积累量,刺激土壤速效磷释放,降低土壤速效钾含量.     

ERF3促根突变体缓解高浓度CO_2对粳稻植株氮吸收的负效应

大气CO_2浓度升高会显著降低粳稻植株和叶片氮浓度,从而减缓叶片净光合速率和降低产量的响应幅度。植物氮浓度在高CO_2浓度下的降低与植株氮素吸收能力密切相关,而后者受到根系大小及其活力的调控。为探索通过提高粳稻根系生长及其活力来缓解大气CO_2浓度升高对氮吸收负效应的可行性,利用CO_2生长箱和农田开放式空气CO_2浓度增高FACE(free air CO_2 enrichment)研究平台,以促根突变体ERF3及其野生型作为研究对象,评价二者根系形态指标(总根长、冠根数和扎根深度)、根系活力、氮素吸收和利用效率、各器官氮浓度、叶片净光合速率和地上部生物量对CO_2浓度升高(+200μmol?mol-1)的响应。结果表明,(1)促根突变体ERF3和野生型总根长、冠根数、扎根深度及根系生物量在高CO_2浓度下均表现为显著增加(P0.05)。突变体ERF3根系形态指标和生物量对高CO_2浓度的响应幅度为42.3%~288.9%,较野生型高出6.4%~191.0%。(2)突变体ERF3单茎根系活力在高CO_2浓度下表现为显著(P0.05)增加,增幅为212.1%;而野生型在高CO_2浓度下无显著变化。(3)无论是生长箱还是田间盆栽试验,突变体ERF3在高浓度CO_2下均可以更好地协调氮素的吸收和利用过程。突变体ERF3各器官的氮浓度在高浓度CO_2下并未表现出明显降低趋势;而野生型在高浓度CO_2下表现为显著降低。(4)叶片氮浓度和Rubisco含量的稳定显著提高(P0.05)了突变体ERF3叶片的净光合速率对浓度CO_2升高的响应能力,增幅为42.8%。以上结果表明,未来育种可考虑通过提高粳稻根系生长和活力来减缓CO_2浓度升高对粳稻植株氮素吸收的负效应,从而促进水稻生长和生产。     

盆栽水稻对土壤汞富集特征及其影响因素

通过室内水稻盆栽实验,研究了苏南水稻土在外源无机汞及秸秆还田条件下,成熟期水稻不同器官对汞(Hg)的富集行为,并对稻米Hg积累的影响进行分析。结果表明,土壤外源Hg明显抑制水稻生长,表现为根部、秸秆生物量及产量均显著下降,平均分别下降35%、24%和35%。相同土壤条件下,盆栽稻米Hg含量基本上低于野外调查结果,表明野外稻米中Hg的来源具有多元性特点,也存在其他室内外差异因素的影响。土壤中添加外源Hg,可明显增加成熟期水稻各器官对Hg的富集,稻米、稻壳和秸秆Hg含量平均分别提高220.9、39.5和97.8μg·kg~(-1)。在不同盆栽土壤中,秸秆还田对外源Hg向水稻各器官迁移的影响存在异同。土壤pH、CEC、有机质和碳酸钙均可影响稻米对土壤中外源Hg的吸收。稻米富集Hg的能力强于稻壳,土壤中添加外源Hg条件下,稻米对Hg的富集能力提升速率明显高于秸秆。     

载畜率对荒漠草原群落及植物功能群生物量的影响

以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)草原为研究对象,设置4个载畜率水平的随机区组实验,根据生活型和不同光合途径划分植物功能群,探讨载畜率对群落地上地下生物量和不同功能群生物量的影响。结果表明:群落地上生物量随载畜率的增大而显著降低(P0.05),且二者呈负相关关系,回归方程Y=281.54-53.47X;地下生物量呈"T"字型分布,约80%生物量集中分布在0~20 cm土层中,载畜率对地下生物量及分布无显著影响(P0.05);群落根冠比在7~12之间,随载畜率的增大而显著增大(P0.05)。载畜率对C4植物地上生物量无显著影响(P0.05),但其相对生物量随载畜率的增大而增大,C3植物地上生物量与相对生物量均随载畜率的增大而降低(P0.05)。多年生丛生禾草地上生物量相对稳定,受载畜率的影响差异不显著(P0.05);其相对生物量在群落中最高,且均随载畜率的增大而增大(P0.05);灌木、半灌木和小半灌木的地上生物量随载畜率的增大而减小(P0.05),但其相对生物量除重度放牧显著最低(P0.05)外,其他处理之间无显著差异(P0.05);多年生杂类草、多年生根茎禾草和一、二年生植物地上生物量与相对生物量均随载畜率的增大而显著降低(P0.05),多年生根茎禾草在轻度放牧下就几乎消失,而一、二年生植物在重度放牧下消失。