UV-B增强对土壤-大豆系统CO2排放的影响

采用静态箱-气相色谱法测定CO2排放通量,研究了人工模拟UV-B辐射增强对土壤-大豆系统CO2排放的影响.结果表明,在相同的气象条件和田间管理下,UV-B辐射增强对CO2排放的季节变化模式无明显影响.在植株结荚前,UV-B增强对CO2排放通量没有显著影响,但从植株结荚到成熟,CO2排放通量显著降低,2004和2006年分别降低了49.03%和48.13%;并显著降低了整个生育期的CO2累积排放量,2004和2006年分别降低了43.26%和44.79%.收割实验表明,在分枝开花期,UV-B增强降低了土壤CO2排放,但对植株地上部分的CO2排放没有明显影响;从结荚到成熟,UV-B增强主要通过降低植株地上部分CO2排放通量来降低土壤-大豆系统的CO2排放.UV-B辐射增强降低了大豆生态系统碳固定量,在分枝开花-结荚阶段的固定碳量减少了352.73g/m2CO2,在结荚-鼓粒阶段固定碳量减少了1456.25g/m2CO2.     

UV-B增强与秸秆施用对土壤-大豆系统呼吸速率和N2O排放的影响

采用人工模拟UV-B增强方式,通过大田试验,研究了UV-B增强与秸秆施用对土壤-大豆系统呼吸速率和N2O排放通量的影响.结果表明:在三叶-分枝期、开花-结荚期、鼓粒成熟期和全生长期,UV-B增强,系统平均呼吸速率分别降低了59.88%,65.47%,67.35%和64.44%,N2O平均排放通量分别降低了37.94%,24.61%,48.42%和34.16%;秸秆施用促进了系统呼吸速率,4个时期平均呼吸速率分别增加了59.88%,61.50%,99.16%和64.44%;降低了全生长期的N2O平均排放通量,但没有达到显著差异水平(P=0.236).UV-B增强和秸秆施用复合处理显著增大土壤-大豆系统的呼吸速率,降低全生长期的N2O平均排放通量,但没有达到显著差异水平(P=0.229).     

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.     

UV-B辐射胁迫对大豆幼苗内源激素的影响

为了探索UV-B辐射胁迫对大豆幼苗内源激素的影响,试验以大豆幼苗为材料,采用水培实验的方法研究了UV-B辐射胁迫对大豆幼苗生长素(IAA)、生长素氧化酶(IAAO)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)的影响.结果表明,UV-B辐射(T1:0.15W.m-2和T2:0.45 W.m-2)胁迫下,大豆幼苗IAAI、AAO、ABA、GA含量在胁迫期(1~5 d)和恢复期(6~11 d)分别呈现"先下降后有所回升"、"先升后降再升"、"先升后降"、"下降"趋势.进而从内源激素层面表明了UV-B辐射伤害大豆幼苗的机理效应。     

UV-B辐射增强对芦苇叶绿素荧光参数的影响

叶绿素荧光是光合作用的探针,可反映光合机构内一系列重要的调节过程.本文在露天条件下研究了不同UV-B辐照强度(对照:168μW·cm~2,低强度:210μW·cm~2,高强度:252μW·cm~2)对芦苇色素含量及叶绿素荧光参数的影响,探讨了芦苇光合生理对UV-B辐射的响应机制.结果表明:与自然光照相比,UV-B辐射增强对芦苇叶片表观造成一定的损伤,且随辐射梯度增大,损伤加剧.与自然光照相比,低辐射初期可促进芦苇叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素含量增大,但随辐射时间延长抑制作用显现;高辐射下,芦苇叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素含量均显著降低.与自然光照相比,低辐射前期,叶绿素荧光参数无显著变化,随辐照时间延长,Fo、NPQ增高,Fm、Fv/Fm与Fv/Fo显著降低,ΦPSII值、q P降低.高辐射可显著增大Fo、NPQ,显著降低Fm、Fv/Fm、Fv/Fo、ΦPSII,降低q P.试验结束时,处理组NPQ均低于对照,且随辐射梯度增大,下降幅度加剧.UV-B辐射对PSII的破坏作用随辐射强度增大而增大.     

Ce(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗光化学反应的影响

用水培法研究Ce(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗光化学反应的影响.结果表明, 20 mg·L^-1 CeCl₃使大豆幼苗净光合速率(Pn)、Hill反应、Mg²⁺-ATPase活性与光合磷酸化活力4项指标较对照提高23.2%～14.3%; 有效抑制UV-B辐射(T₁=0.15 W·m^-2和T₂=0.45 W·m^-2)胁迫下4项指标下降, 4项指标降幅［Ce(Ⅲ)+T₁为36.6%～15.9%,Ce(Ⅲ)+T₂为65.6%～33.2%］小于对应的UV-B辐射组(T₁为50.9%～23.3%,T₂为77.3%～51.4%). 动态变化显示, Ce(Ⅲ)减缓了胁迫期4项指标的下降趋势,促进了恢复期4项指标上升幅度. 说明Ce(Ⅲ)通过减轻UV-B辐射对大豆幼苗光化学反应的伤害, 遏制UV-B辐射胁迫下大豆幼苗Pn下降.     

外源一氧化氮供体对镉胁迫下黑麦草幼苗活性氧代谢、光合作用和叶黄素循环的影响

为了探讨外源NO对镉胁迫下牧草生理响应的调节作用,采用溶液培养方法,以多年生黑麦草为试验材料,研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对镉胁迫下黑麦草幼苗生长、活性氧代谢、光合作用和叶黄素循环的影响.结果表明,150 μmol·L-1SNP能明显缓解100mg·L-1Cd2+对黑麦草幼苗生长的抑制作用,提高幼苗的生长速度.与单纯镉胁迫相比,外源150 μmol·L-1SNP显著抑制镉胁迫下黑麦草幼苗根系和叶片超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的下降和过氧化物酶(POD)活性的升高,促进过氧化氢酶(CAT)活性和谷胱甘肽(GSH)含量的提高,降低抗坏血酸(ASA)、H2O2和丙二醛(MDA)含量及超氧阴离子(O2-)产生速率.同时,外源SNP处理不仅降低了镉胁迫下黑麦草叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、光合电子传递量子效率(φPSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(qp)、光合电子传递速率(ETR)和光化学速率(PCR)的下降及初始荧光(F0)的上升幅度,还提高了非光化学荧光猝灭系数(NPQ)和叶绿素含量及叶黄素循环库(V+A+Z)的大小,使叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)升高.由此表明,外源NO可通过提高活性氧清除能力和增强依赖于叶黄素循环的非辐射能量耗散,保护由镉胁迫引起的黑麦草幼苗叶片光合机构的破坏,从而提高光合效率.     

双酚A对大豆、玉米和水稻叶绿素荧光反应的影响

双酚A(BPA)普遍应用在工业制成品中,因需求量递增而产生的环境安全问题引发各方关注.与BPA对植物生长影响的研究工作相比,BPA影响植物生长的机理的研究甚少.光合作用是植物生产的重要生理过程,可通过叶绿素荧光测定技术探测和分析.基于此,本文利用叶绿素荧光测定技术,研究了BPA对大豆、玉米和水稻幼苗叶绿素荧光反应的影响.结果表明,3.0 mg·L-1BPA可降低大豆和玉米初始荧光F0,增加原初光能转化效率F v/F m、实际光能转化效率ΦPSⅡ、电子传递速率ETR、光化学猝灭系数qP和非光化学猝灭系数qN,对水稻各荧光参数无影响,即3.0 mg·L-1BPA可改善大豆和玉米光合PSⅡ系统,增强光能吸收,提高光合电子传递和光能转化效率;6.0 mg·L-1BPA可增加大豆和水稻的ΦPSⅡ、ETR和qP,降低F0,除增加qN外不影响玉米的其它荧光参数,表明6.0 mg·L-1BPA能改善大豆和水稻光合PSⅡ系统,提高光能转化和电子传递效率;除10 mg·L-1BPA对水稻各荧光参数无显著影响及17.2 mg·L-1BPA增加玉米和水稻的qN外,10 mg·L-1和17.2mg·L-1BPA可增加3种作物F0,抑制其它各荧光参数,即高剂量BPA引起作物光抑制,PSⅡ中心受损,光能转化和电子传递效率降低.此外,对比3种作物荧光参数变幅可知,BPA对大豆各荧光参数的影响玉米水稻.总之,BPA对3种作物叶绿素荧光反应的影响在方式和效果上存在差异.     

O3和UV-B共同作用对大豆干物质和产量的影响

为揭示O₃和UV-B共同作用对大豆干物质和产量的影响,以大豆“八月黄”为供试材料,利用OTC(开顶式气室)和紫外灯模拟O₃和UV-B共同作用环境,研究大豆干物质和产量的变化. 结果表明:与对照组相比,T1(UV-B辐射增强10%左右)、T2(100nL/L O₃与增强10%左右的UV-B复合)和T3(150nL/L O₃与增强10%左右的UV-B复合)处理下,成熟期大豆株高分别降低了12.73%、12.78%和14.15%;w〔Chl(a+b)〕分别减少了-1.16%(P>0.05)、34.20%(P<0.05)和57.38%(P<0.05);净光合速率(P_n)分别下降了11.50%、46.65%和48.58%;单株干物质质量显著降低(P<0.05),分别减少了31.02%、61.35%和67.53%;大豆产量分别减少了4.13%、54.09%和79.34%. O₃和UV-B对大豆的生长和干物质累积均有不利影响,并且存在一定的协同影响,2个因子共同作用对大豆生长和干物质累积更为不利;O₃和UV-B共同作用下大豆产量的降低主要是由粒数和粒质量降低所致.      

UV-B辐射增强与秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响

利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸,研究了UV-B辐射增强和秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响.结果表明,UV-B辐射增强20%使土壤呼吸速率降低了30.31%,秸秆施用使土壤呼吸速率提高了14.51%,UV-B辐射增强+秸秆施用复合处理对土壤呼吸速率没有显著影响.UV-B增强提高了施用秸秆的碳转化率.对照、UV-B增强、秸秆施用和UV-B增强+秸秆施用4种处理的土壤呼吸与土壤温度都存在极其显著的指数关系(p0.01),拟合方程的决定系数R2分别为0.434、0.563、0.451和0.513.土壤呼吸温度敏感系数Q10值分别为1.55、1.91、1.80和1.71.可见,UV-B辐射增强、秸秆施用和UV-B辐射增强+秸秆施用提高了大豆田土壤呼吸的Q10.     

盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响

通过2007年8月~2008年5月对长江口崇明东滩中部潮间带4个不同植被带沉积物间隙水营养盐进行季节观测来研究盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响.结果表明,大型植物生长带间隙水的NH4+-N、PO43--P浓度低于光滩,尤其是夏、秋两季NH4+-N的浓度比光滩低1个数量级以上.在植物生长季节,间隙水各种营养盐含量要明显高于冬季,且植物生物量与间隙水氮、磷有明显的相关关系.氮盐受植物的影响最明显,NH4+-N在互花米草与芦苇带分别是44.21、74.38μmol.L-1,明显低于光滩与海三棱草带(分别是340.14、291.87μmol.L-1);NOx--N的浓度比NH4+-N低1~2个数量级,但以芦苇带最高(5.94μmol.L-1).沉积物-水界面分子扩散通量结果表明,潮滩沉积物是上覆水中SiO32--Si、NH4+-N、PO43--P的源,NOx--N(NO3--N、NO2--N的总和)的汇,其中NOx--N从上覆水向沉积物的扩散通量[16.23μmol.(m2.h)-1]大于NH4+-N从沉积物向上覆水的扩散通量[15.53μmol.(m2.h)-1].植物的生长还通过影响沉积物-水界面的物质交换与间隙水中营养盐比值及其与上覆水间营养盐比值,对毗邻富营养化河口生态系统营养盐结构起到调节作用.     

UV-B辐射增强对麻花艽叶片光合作用及相关生理参数的影响

采用20 W和40 W的UV-B灯辐射增强处理,测定分析了UV-B辐射增强对麻花艽(Gentiana straminea Maxim)叶片净光合速率及相关生理参数的影响. 结果显示:2008年8月3日,研究区大气温度从09:00开始上升,到14:00达到最高点,叶温和大气饱和水气压变化与气温变化趋势相似;光合有效辐射强度从07:00开始上升,至13:00达到最高,之后下降;麻花艽叶片净光合作用速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(E)和水分利用效率在对照下最高,在40 W UV-B辐射下最低;P_n在08:00—10:00最高,G_s在07:00—08:00最高,C_i在日出及日落时最高,E在09:00—13:00及14:00—18:00最高,水分利用效率在日出后最高;P_n与G_s,叶片温度,大气温度,光合有效辐射和大气饱和水气压亏缺呈正相关,与C_i呈负相关,与光合有效辐射强度的相关系数较高. P_n在光合有效辐射强度为0～800 μmol/(m2·s)时随光合有效辐射强度增加而增加,在2 200～3 000 μmol/(m2·s)时变化不大;G_s和E随光合有效辐射强度的增加而增加;C_i在光合有效辐射强度为0～800 μmol/(m2·s)时,随光合有效辐射强度的增加而呈下降趋势;水分利用效率在光合有效辐射强度为0～800 μmol/(m2·s)时随光合有效辐射强度的增加而呈增加的趋势,在800～3 000 μmol/(m2·s)时呈下降趋势. 说明UV-B辐射增强将使高寒草甸植物叶片P_n,G_s,C_i,E和水分利用效率降低.      

调水调沙对黄河下游营养盐变化规律的影响

根据黄河首次调水调沙期间(2002年7月)和2002年在黄河利津站对营养盐的月际观测结果,系统分析了2002年黄河首次调水调沙期间黄河利津站和全年溶解无机态营养盐的变化,讨论了营养盐与水情要素之间的相互关系,计算了调水调沙期间及全年营养盐入海通量,并和历史资料作了比较.结果表明,调水调沙期间NO_3~-N、NO_2~--N、NH_4~+-N浓度的变化范围分别为169.3～273.2、 0.08～0.84、 1.39～5.04 μmol·dm~(-3),平均浓度分别为218.6、 0.16、 2.27 μmol·dm~(-3);PO_4~(3-)-P、 SiO_3~(2-)-Si浓度的变化范围为0.36～0.56、 161.4～195.8 μmol·dm～-3,平均浓度分别为0.48、 166.7 μmol·dm~(-3).在调水调沙期间,NO_3~--N浓度与水量无显著相关性,PO_4~(3-)-P浓度与水沙均无显著相关性,而SiO_3~(2-)-Si浓度与沙量呈显著正相关.与历史资料相比,调水调沙对黄河下游溶解态无机营养盐浓度在全年的变化规律并无明显影响.但黄河首次调水调沙短短不到一个月的时间,所输送的营养盐通量便占到当年输送通量的一半左右.调水调沙对营养盐输送通量在年内的分配产生重大影响,使得黄河营养盐向河口的输送非常集中.     

氮素调控对冻融过程中土壤N2O排放的影响

应用室内冰柜模拟冻融过程,研究了不同氮素形态(铵态氮、硝态氮和酰胺态氮)和浓度(40、200和800 mg/L)对潮土N2O排放通量的影响.结果表明,随土壤冻结时间的延长N2O排放通量缓慢降低,土壤融化初期出现一个土壤N2O排放通量高峰,而后随土壤逐渐融化的进行N2O排放通量缓慢升高.3种氮素浓度条件下,铵态氮、硝态氮和酰胺态氮冻融过程中土壤平均N2O排放通量分别为119.01、205.28、693.95μg.(m2.h)-1,611.61、1 084.40、1 820.02μg.(m2.h)-1和148.22、106.13、49.74μg.(m2.h)-1,而对照处理仅为100.35μg.(m2.h)-1.随氮素浓度的增加,铵态氮、硝态氮源土壤N2O累积排放通量分别比对照增加17.49%、40.09%、425.67%和563.38%、915.28%、1458.6%,且施加的浓度越高累积排放量越大,但达到稳定N2O排放通量的时间向后推移.随浓度增加酰胺态氮处理土壤N2O排放通量随浓度增加而降低.建议潮土越冬水中铵态氮和硝态氮浓度应分别小于200 mg/L和40 mg/L,酰胺态氮的浓度不限,从而减少土壤N2O的排放.     

Effect of cerium on photosynthetic characteristics of soybean seedling exposed to supplementary ultraviolet-B radiation

Effects of cerium （Ce^3＋） on photosynthetic characteristics were investigated by hydroponics under laboratory conditions when soybean seedlings were exposed to two levels of supplementary UV-B radiation. UV-B radiation badly inhibited the photosynthesis in soybean seedling, leading to a reduction in net photosynthetic rate （Pn）, Hill reaction activity, light saturated photosynthetic rate （Ps） and apparent quanta yield （AQY）, as well as the CO2 and light saturated photosynthetic rate （Pro） and carboxulation efficiency （CE）. On the contrary, Ce obviously promoted the photosynthesis of plants by increasing Hill reaction activity, accelerating electron transport and photophosphorylation, and enhancing carboxylation efficiency. For Ce＋UV-B treatments, the values of photosynthetic parameters were still lower than those of the control, but obviously higher than those of UV-B treatment. The results indicated that Ce alleviated the inhibition of UV-B radiation on the photosynthesis in soybean seedling to a certain extent. In correlating of Pn with Hill activity, AQY and CE, we found that the changes of photosynthetic rate were mainly influenced by the regulating effect of Ce on Hill activity and AQY at low level （0.15 W/m^2） of UV-B radiation, but were dominated by the regulating effect of Ce on CE at high level （0.45 W/m^2）. Thus, Ce could regulate many aspects in photosynthesis of soybean seedling under UV-B stress. The regulating mechanism was close related with the dosage of UV-B radiation.