人工湿地污水处理对三种植物光合作用及叶绿素荧光特性的影响

人工湿地环境下,湿地植物的光合代谢过程与陆生自然环境有较大的不同.通过对人工湿地三种中生植物即薏米(Coixaquatica Roxb)、文殊兰(Crinum asiaticum)和蜘蛛兰(Hymenocallis Americana)进行污水处理,研究人工湿地对植物的光合作用和叶绿素荧光特性的影响.结果表明:(1)与陆地自然环境相比,在人工湿地环境下,薏米,文殊兰和蜘蛛兰的净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr),气孔导度(Gs),叶绿素含量,最大荧光(Fm)和PSII最大光化学效率(Fv/Fm)均降低,而胞间CO2浓度(Ci)和初始荧光(Fo)升高.其中叶绿素含量,Fo和Fv/Fm在四月份生长旺盛期差异极显著(P<0.01),Gs差异显著(P<0.05).(2)在整个生长期,三种植物的光合参数和荧光参数的变化趋势不是单一的上升或下降,不同植物其变化过程和变化幅度也不一样.蜘蛛兰在生长旺盛期较薏米和文殊兰Pn,Gs,Fv/Fm,Fm,Fo大,而Ci较薏米和文殊兰低.可见人工湿地污水处理对三种植物光合作用和叶绿素荧光特性均有影响,但对各植物影响不一致.综合各项参数,蜘蛛兰耐性强于薏米和文殊兰.     

缓释微胶囊EDTA强化玉米提取土壤中铅铜的效应研究

将EDTA转化成具有缓释性能的微胶囊EDTA（Cap-EDTA）作为螯合剂,采用大宝山矿区周边重金属复合污染农田土壤进行重金属连续批浸提及盆栽试验,比较研究Cap-EDTA和未微胶囊化EDTA（Ncap-EDTA）对土壤铅铜活化的动态变化及其对玉米吸收提取铅铜的影响。结果表明：Cap-EDTA处理土壤溶液中初始增溶的铅铜质量分数显著低于Ncap-EDTA处理,且使土壤溶液中的铅铜质量分数长时间持续保持在适度范围内。添加Cap-EDTA的处理显著提高玉米吸收提取铅铜的效率,如实施3 mmol·kg-1的Cap-EDTA使玉米地上部Pb的积累高达1.26 mg·pot-1,是对照处理的1.9倍,是等量Ncap-EDTA处理的1.4倍。因此,在进行污染土壤植物修复的EDTA调控时,采用微胶囊化EDTA,能降低因直接实施EDTA而带来的污染地下水风险,且显著提高玉米修复效率。     

东方香蒲(Typha orientalis Presl)对铅的富集特征及其EDTA效应分析

通过野外调查和水培试验，研究了生长在永州铅锌铜尾矿上的优势植物东方香蒲（Typha orientalis Presl）对铅的富集特征及EDTA对其吸收和运输铅的影响。野外调查表明，东方香蒲对铅有很强的富集作用，其地上部分铅平均质量分数为619mg／kg，地下部分铅平均质量分数为1233mg／kg。营养液培养试验进一步证实了它的强富集能力，其地上和地下部分的铅质量分数都远远超过了超富集定义的参考值（1000mg／kg）。分析结果表明，东方香蒲是一种新的铅富集型植物，EDTA的加入不仅增加了植株对铅的吸收量，而且增大了铅在植株体内的转运系数。同时，铅对植株的毒害症状也得到缓解。     

Hg2+对萍蓬草光合膜超微结构及功能的影响

研究了不同浓度的Hg2 对萍蓬草离体类囊体膜的光合电子传递活性、吸收光谱、荧光发射光谱、多肽组分的影响及超微结构的毒害。结果表明 ,Hg2 对 2个光系统的电子传递活性均有抑制作用 ,且对PSⅠ的抑制作用较PSⅡ大。Hg2 处理导致类囊体膜在红光和蓝紫光区域的吸收峰都有下降 ,类囊体膜在波长 685nm处的荧光发射峰随Hg2 浓度升高也呈下降趋势。Hg2 处理并未使类囊体膜的多肽组分发生明显变化。在 1 0mmol·L- 1Hg2 毒害下 ,类囊体片层结构肿涨 ,基质减少 ,且随着毒害时间的延长 ,类囊体片层结构肿涨加剧 ,进而解体 ,基质进一步减少。     

植物吸收修复对土壤镍及其主要化学性质的影响

采用室内盆栽试验方法,研究了外源镍污染土壤的植物吸收修复对土壤镍形态和土壤主要化学性质的影响。试验用水稻土添加NiSO4·6H2O(100～1600mgkg-1)经过12周的驯化培养后,种植了镍超累积植物Alyssu mmurale,110 d后收获植物并进行了试验土壤镍的形态和主要化学性质的分析,采用再分配系数和结合强度系数对植物修复效果进行了定量分析。结果表明,根区土壤中DTPA提取态镍的数量明显减少,根区土壤DTPA-Ni与非根区土壤DTPA-Ni之比的范围在0.33～0.61之间。每盆植物提取镍量为6.61～31.18mg,植物提取量随着添加镍量增加而增加,地上部分最大镍含量达到12454.1mgkg-1。根区的再分配系数在2.17～4.19之间,而非根区的再分配系数在6.87～15.91之间,再分配系数随着镍添加量的增加而增大;根区的结合强度系数为0.84～0.39,而非根区的则为0.88～0.26,随着土壤中镍添加量的增加,结合强度系数逐渐减小。植物吸收修复后,根区土壤镍的再分配系数降低、结合强度系数增大,表明土壤镍各形态之间的稳定性增加,因此植物修复可以加快外源镍在土壤中的稳定。试验结果也表明,根区土壤中pH随着镍添加量的增加呈下降趋势、但较非根区土壤的高;根区土壤有机碳亦较非根区的高。     

砖厂废气污染对橡胶树光合生理特性的影响

选取砖厂废气排放方向种植的橡胶树（Hevea brasiliensis）品系＂云研77-2＂为研究对象,在距离砖厂200、400、600 m处设置3个研究点,研究分析砖厂排放废气污染对橡胶树光合参数的影响。结果表明：砖厂废气排放对3个不同距离处橡胶树叶片光合参数有显著影响（P〈0.05）。随着橡胶树与砖厂距离的缩近,即污染加剧,橡胶树叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2（Ci）、蒸腾速率（Tr）、最大光合速率（Pmax）、光饱和点（LSP）、暗呼吸速率（Rd）和叶绿素含量（Chl）均呈下降趋势;最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）和最大荧光比（Fv/Fm）也下降,初始荧光（Fo）升高。该研究结果证明,砖厂废气污染对橡胶树光合生理特性有显著影响：相距砖厂600 m范围内,越靠近砖厂,橡胶树叶片光合特性越低。     

两种富营养化水体对植物生长及光合荧光特性的影响

采用水培方法,研究水芹（Oenanthe javanica）、美人蕉（Canna indica）、菖蒲（Acorus calamus）在两种富营养化水体中生长、部分光合荧光特性的变化,结果表明：（1）营养盐对水芹、美人蕉株高、根长有显著影响,2种植物在低营养盐水体（L）中株高、根长增长率显著低于高营养盐水体（H）,生物量亦表现为L组〈H组,而菖蒲在2种水体中株高、根长,生物量等无显著差异（p〈0.05）;（2）水芹、美人蕉叶片的叶绿素a（Chla）,叶绿素b（Chlb）在L组中含量低,在H组中含量高,w（Chla）/w（Chlb）则随营养盐浓度的升高而降低。菖蒲叶片Chla,Chlb,Car、w（Chla）/w（Chlb）在两实验水体中无显著差异;（3）水芹、美人蕉叶片的Fv/Fm,Yield,qP,re,t,max值及其饱和光强随营养盐浓度的降低而显著降低,qN值变化趋势正好相反,表明在低营养盐水体中,两种植物光系统II（PS II）光能转换效率显著下降,且PS II将吸收过剩的能量通过热耗散的形式释放,以保护自身组织免受过剩光的损害,体现了两种植物在营养盐缺失下的自我保护机制,而菖蒲叶片Fv/Fm,Yield,qP,qN以及快速光响应曲线在L组、H组中均显著差异（p〉0.05）,表明在本文设定的营养盐浓度范围内,菖蒲叶片的光合作用能力未受到显著影响。     

水深梯度对荆三棱(Scirpus yagara)生长的影响

研究湿地植物对水深梯度的响应对于湿地修复具有重要的指导意义.在南四湖湖边滩地上的人工修复湿地中开展水深梯度对荆三棱(Scirpus yagara)生长的影响研究,试验观测水深分别为-10、0、10、20、30 cm共5个梯度.结果显示:随着水位的升高,1)荆三棱的株高、基茎、叶长和叶宽均有所增加,当水位大于10 cm时各项指标增加更为显著;2)生物量呈增加趋势,而根茎比则逐渐减小,水位为30 cm时的生物量和根茎比分别为-10 cm时的2.67倍和58.15%;3)叶绿素含量总体呈增加趋势,但在不同水位间的差异不明显(P>0.05);4)叶绿素荧光方面,最大光化学量子产量Fv/Fm均在0.75以上,光化学淬灭qP和非光化学淬灭qN分别呈现出升高和下降的趋势.结果表明,在试验所设置的水位条件下(-10～30 cm),荆三棱的生长没有受到水深梯度增加的显著影响,相反表现出随着水深的增加而生长更好的趋势.可见,在试验设置的水深梯度范围内,相对较高的水位有利于荆三棱的生长,因此在湿地管理中应控制适当的高水位以利于其种群的生长和稳定.     

五氯酚胁迫对转基因杨树光合光响应特性的影响

以从美国引入的转基因杨树(Populus deltoides×nigra,DN34)为材料,设置0、50、100 mg·kg~(-1)三个五氯酚胁迫质量分数开展温室盆栽试验,利用Li-6400便携式光合作用测量系统研究五氯酚污染胁迫下转基因杨树对光强的生理响应.结果表明:与对照相比,相同光强下50和100 mg·kg~(-1)质量分数的五氯酚胁迫均降低了转基因杨树叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO_2摩尔分数(C_i)和气孔导度(G_s).因此高质量分数五氯酚比低质量分数五氯酚对转基因杨树光合作用产生更大的抑制响应.     

砷胁迫对不同烟草品种光合色素和叶绿素荧光特性的影响

为了研究不同浓度砷(As)对烟草光合色素和叶绿素荧光特性的影响,首先将3个烟草品种翠碧1号、K326和云烟-87幼苗种植在从0到100 mg·kg-1亚砷酸钠(Na As O2)的6个浓度组中进行盆栽试验,并定期进行烟草受害症状的观测,测定叶片的光合色素含量、叶绿素荧光参数。结果表明:烟草在As胁迫下的反应因As胁迫浓度、胁迫时间和烟草品种而异。烟草光合色素含量、叶绿素荧光参数均表现为低浓度下有促进效应和高浓度下有抑制效应,同时3种烟草在40 mg·kg-1As浓度处理下出现生长受阻,且浓度越高胁迫症状越明显。K326和云烟-87表观症状较明显,对As毒害的敏感性高于翠碧1号。随着As胁迫时间的延长,烟草的耐性增强,对As胁迫的敏感性减弱。     

微胶囊EDTA对2种土壤中铅释放的影响

选用不同铅污染程度及pH值的土壤,采用连续批浸提实验和土柱淋溶实验,比较研究微胶囊EDTA（Cap-EDTA）和未微胶囊化EDTA（Ncap-EDTA）对不同土壤溶液中pH值和铅离子浓度动态变化影响,以及土壤渗滤液中铅离子淋失特征。结果表明：施加2种不同形式的EDTA,可极显著地增加土壤溶液中铅离子浓度,Cap-EDTA能控制土壤溶液中铅浓度的突增幅度,且使土壤溶液中的铅持续保持在适度浓度的时间更长。同一种土壤不同处理间土壤pH值的变化趋势基本一致,无显著差异。施用2种不同形式EDTA可极显著地增加土壤渗滤液中铅离子含量,土壤铅累积淋失量呈对数曲线上升,但施用Cap-EDTA处理能显著降低土壤中铅的初始淋失量和淋失总量。在相同浓度及形式的EDTA下,高铅浓度和高pH值的土壤铅更易活化和淋失。因此,在进行污染土壤植物修复的EDTA调控时,采用微胶囊化EDTA,能降低其带来的污染地下水风险。     

高等植物对甲醇的释放和利用

植物可向大气中释放一种挥发性的有机气体——甲醇,同时对这种气体可加以利用。在详细阐述甲醇的产生、释放和可能的代谢机制的基础上,通过不同浓度的甲醇溶液喷施牡丹叶片,测定其对光合作用过程及叶绿素荧光参数变化的影响。结果表明,光合作用有较大改善:光合速率明显提高,气孔导度增加,叶内CO2浓度也有一定幅度改善。叶绿素荧光参数(qN和NPQ)以及电子传递速率(ETR)发生较大改变;Fm/Fo,Fv/Fo和ΦPSII的下降可能与甲醇对牡丹叶片的双向效应(促进性和毒性)有关,这取决于喷施的浓度、次数和时间。初步的结果显示:甲醇提高光合作用速率的同时,并没有伴随光合效率和机能的改善和提高。期间的气孔导度和胞内CO2浓度的提高以及非辐射能耗散(qN和NPQ)和光呼吸的降低可能是牡丹叶片光合作用速率提高的主要原因。     

遮阴和盐分对银叶树幼苗光合特性与叶绿素荧光参数的影响

通过比较不同光和盐水平下银叶树(Heritiera littoralis)幼苗的叶绿素含量、光合光响应参数及叶绿素荧光参数的差异,探讨了遮阴和施盐处理下银叶树幼苗的光合生理及适应能力。以银叶树盆栽幼苗为研究对象,以全光无盐为对照,设置遮阴(遮光率为80%)与2.5%盐水处理,经60 d的处理,测定其光合光响应参数、叶绿素荧光参数及叶绿素含量。结果表明,在正常环境下,银叶树光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)及Chla/b分别为1023、28.8μmol·m^?2·s^?1及3.65,属阳性树种。在无盐条件下,遮阴处理导致了叶片叶绿素含量、表观量子效率(AQY)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及PSⅡ有效光化学量子产量(Fv'/Fm')的升高,却降低了Chl a/b、最大净光合速率(P′max)、LSP、LCP、暗呼吸速率(Rd)、初始荧光(Fo)、PSⅡ实际光合效率(ΦPSⅡ)、表观光合量子传递效率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)及非光化学淬灭系数(NPQ)。在全光照或80%的遮阴环境下,盐胁迫均使得叶片叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max、LSP)及叶绿素荧光参数(Fm、Fv/Fo)显著下降(P<0.05);而在全光环境下,盐胁迫同样显著降低了Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR(P<0.05),但在遮阴环境下,盐胁迫并没有显著降低叶片Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ及ETR(P>0.05)。盐分对叶片叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max及LSP)及叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fo、ΦPSⅡ、ETR及NPQ)的影响高于光照,光和盐对叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max及LSP)及叶绿素荧光参数的影响没有交互作用。研究表明,银叶树幼苗表现出较高的耐阴性及对弱光的利用能力;盐胁迫使银叶树幼苗发生了明显的光抑制,PSII的光化学活性降低,过剩光能对光系统的破坏的风险增加,光能转换效率与电子传递能力下降,光合作用效率大幅降低。     

基于氮掺杂碳量子点的制备及其对Hg2+的响应

以乙二胺和抗坏血酸为原料,通过一步水热法制备了水溶性的氮掺杂碳量子点(N-CQDs).研究了N-CQDs的形貌特征、光学性能和应用分析.表征结果说明,N-CQDs形态为均匀分散的球形,有明显的晶格条纹,抗光漂白性能良好,表面富有含氧官能团,具有良好的水溶性.此外发现N-CQDs还具有优良的荧光性能和荧光稳定性,量子产率可以高达12.29%.分析得出,Hg²⁺对N-CQDs在1.0—120μmol·L^-1范围内有一定的猝灭效应,可作为Hg²⁺的荧光探针,检出限达230 nmol·L^-1.     

低温胁迫对6种珍贵树种苗木光合荧光特性的影响

以格木（Erythrophleum fordii）、降香黄檀（Dalbergia odorifera）、闽楠（Phoebe bournei）檀香（Santalum album）、铁刀木（Cassia siamea）和樟树（Cinnamomum camphora）6种珍贵树种苗木为研究对象,分析自然降温过程中苗木相对叶绿素含量、气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标的变化,探讨低温胁迫对这6种苗木光合荧光特性的影响,并利用隶属函数法对6种珍贵树种耐寒能力进行了评价,以期了解这几种植物的抗寒能力差异及低温对其光合能力的影响,为扩大引种和栽培提供依据。结果表明,与对照相比,低温胁迫下6种珍贵树种苗木净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）均有不同程度的下降,其中,格木、降香黄檀、闽楠、檀香、铁刀木净光合效率的下降很大程度上来源于非气孔因素抑制,而樟树净光合速率下降可能来源于气孔限制因素。闽楠、檀香和樟树水分利用效率（WUE）呈上升趋势,而格木与降香黄檀WUE均有不同程度的降低,表明闽楠、檀香和樟树能较好地协调碳同化和水分耗散。低温胁迫下6种珍贵树种Fm均有所下降,表明低温可对珍贵树种苗木叶片PSII反应中心的电子传递潜力产生明显的抑制,致使珍贵树种PSII的光能转换效率降低。降香黄檀、闽楠、檀香、铁刀木和樟树经历2次低温胁迫后qP呈现出持续下降的趋势,表明珍贵树种PSII反应中心的开放程度降低。在2次低温胁迫间格木、降香黄檀、闽楠和铁刀木qN差异不显著（p〉0.05）,表明珍贵树种具有过剩光能耗散机制,保护光合机构免受破坏。相关性分析结果表明,Pn与Gs、Tr、Fv/Fm、qP、qN、ETR和Fm存在极显著相关关系（p〈0.01）,表明Gs、Tr、Fv/Fm、qP、qN、ETR和Fm均可作为衡量植物光合能力的参数。隶属函数法分析结果表明,6种珍贵树种抗寒能力依次为格木〉樟树〉闽楠=檀香=铁刀木〉降香黄檀。总之,?     

温度对金钟藤光合特性的影响

研究了在温度升高(15~35℃)的过程中,离体金钟藤(Merremiaboisiana(Gagn.)vanOoststr.)的一些光合生理指标的变化。结果表明,在15~30℃时,随着温度升高,金钟藤的最大光合速率、光补偿点、气孔导度、胞间CO2摩尔分数、光量子利用率、蒸腾速率都随之升高。在外界环境的光照,CO2摩尔分数和湿度一致的条件下,温度升高能促使金钟藤生长加速,合成更多的有机物。所以,全球气候变暖可能是金钟藤爆发成为有害植物的重要原因之一。     

米草光合作用速率季节变化及其对初级生产的影响

对江苏省滨海具盐沼生态系统中大米草和互花米草群落有关生理生态学指标进行了为期一年的定位观察和测定。结果表明：互花米草和大米草，地上生物量（干重）在９月达到最高值，分别为１７１４ｇ／ｍ￣２和４１９ｇ／ｍ￣２；叶绿素季节变化模式分别呈斜“Ｚ”型和扁“Ｗ”型。两种米草光合作用同化率６月明显高于９月．植物材料能含量变化从１２．５６ｋＪ／ｇ到２０．１０ｋＪ／ｇ。     

Cu2+对普通小球藻的光合毒性：初始藻密度的影响

为了研究Cu2+对普通小球藻的光合毒性以及初始藻密度对Cu2+光合毒性的影响,将初始密度为107mL-1的普通小球藻暴露于Cu2+的6个浓度(0、5、10、20、30和40μmol.L-1)中进行96 h的毒性暴露实验,在2、48和96 h分别利用叶绿素荧光仪(MAXI-Imaging-PAM)测定各项叶绿素荧光参数,同时,针对3个不同初始密度的普通小球藻(2×106、5×106和2×107mL-1),测定并比较了其暴露于0、20和40μmol.L-1的Cu2+12 h后,叶绿素荧光参数的变化。不同初始藻密度的毒性实验结果显示,初始藻密度为2×106mL-1时,20和40μmol.L-1Cu2+可完全抑制普通小球藻的光合作用;当初始藻密度增加到5×106和2×107mL-1时,40μmol.L-1Cu2+对普通小球藻的实际光合作用效率仅有约75%和25%的抑制。这表明初始藻密度越大,Cu2+的光合毒性越弱。但随着初始藻密度的增加,初始藻密度的变化对Cu2+光合毒性的影响减弱。初始藻密度为107mL-1时的毒性实验结果显示,暴露于20~40μmol.L-1Cu2+2 h后,普通小球藻的光合作用即受到抑制,且该抑制程度随Cu2+浓度的增加而增强,并随着暴露时间的延长有所缓解。随着Cu2+浓度的增加,最大量子产量(Fv/Fm)、实际量子产量(Yield)、相对电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)逐渐降低,非光化学淬灭系数(NPQ/4)逐渐上升。研究结果表明,Cu2+对普通小球藻的光合作用有一定的抑制作用,其机理可能为通过引起PSII系统反应中心的部分失活,导致PSII系统反应中心的开放比例减少,引起电子传递速率降低以及ATP和NADPH的合成减慢,从而使光合作用速率下降;初始藻密度对Cu2+的光合毒性大小有较大的影响,故在进行藻类的毒性实验时,也应关注初始藻密度的影响。     

镉胁迫下铵态氮对春小麦光合生理特性的影响

为了研究铵态氮肥在缓解镉毒害对植物影响方面的作用,减少镉的危害,试验采用盆栽方法模拟镉污染农田,以辽春10号小麦Triticum aestivum为试材,无氮无镉的处理（H0）作为对照,设置5个铵态氮施用水平,即0（CH0）、75（CH1）、150（CH2）、225（CH3）和300（CH4）kg·hm-2,研究不同施氮量下铵态氮肥对小麦光合生理特性的影响。结果表明：与无氮无镉处理相比,无氮镉胁迫处理极显著地（P〈0.01）抑制了小麦叶片净光合速率（Pn）、叶片气孔导度（Gs）、胞间CO2体积分数（Ci）、蒸腾速率（Tr）和Hill反应活力,但对小麦叶绿素含量和叶绿体Ca2＋/Mg2＋-ATPase活性的抑制作用不显著（P〉0.05）;小麦叶片Gs,Ci和Tr随着施氮量增加逐渐升高,而小麦叶片Pn、叶绿素含量、Hill反应活力和叶绿体Ca2＋/Mg2＋-ATPase活性呈现先升高后降低的趋势,从净光合速率角度看,225 kg·hm-2施氮水平（CH3）氮的解毒作用最佳。