三种植物对UV-B辐射和臭氧污染的电生理响应

研究了仙人掌、芦荟和假明镜对紫外线UV-B辐射和臭氧胁迫的电生理响应。不同植物在不同胁迫下电生理响应不同,反映了植物对UV-B辐射和臭氧胁迫的敏感程度和耐受性存在差异。对UV-B辐射胁迫的耐受性从弱到强依次为假明镜、芦荟和仙人掌。对臭氧胁迫的耐受性从弱到强依次为仙人掌、假明镜和芦荟。植物电生理的测量能在一定程度上反映植物对胁迫的敏感性和耐受性。我们的研究结果表明,可望通过研究植物的电信号响应来筛选监测环境变化的指示生物,还有望用来预测全球污染日益严重的形势下植物群落结构的演替趋势。     

作物对增强UV-B辐射的响应及调控对策

就增强UV-B辐射对作物生长、生物量、产量、品质等方面的影响,对作物响应的种内、种间差异及相应的调控措施进行了论述。     

UV-B辐射增强和蒽对3种赤潮微藻生长的相互作用

通过实验生态学的方法,研究了赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的生长对UV-B辐射增强和蒽处理的响应.结果表明:低剂量的UV-B辐射和低浓度的蒽处理对3种赤潮微藻的生长有刺激作用,而高剂量的UV-B辐射处理和高浓度的蒽处理对3种赤潮微藻的生长均显示出抑制作用.UV-B辐射对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为1.63、2.34和2.58 J/m2,蒽处理对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为0.078、0.119和0.112 mg/L.在刺激浓度的蒽处理的同时,添加刺激剂量的UV-B辐射条件下,3种赤潮微藻的生长同样表现出了抑制作用.     

UV-B辐射增强对芦苇生长及生理特性的影响

在UV-B辐射增强条件下,以芦苇为材料,研究了不同辐射梯度对芦苇生长及生理特性的影响.结果表明:与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著降低芦苇植株高度、比叶面积、生物量,且高强度辐射处理的影响大于低强度辐射,随辐射时间延长,生物量分配有向地下部分转移的趋势;与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著增加芦苇叶片丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性(SOD、CAT、GR、APX)、抗氧化物质含量(GSH、As A),且随辐射强度增大,MDA含量、酶活性、抗氧化物质含量增强程度加剧,但随辐射时间延长,高辐射处理下,GR酶活显著低于对照,GSH也表现出相应的趋势;UV-B辐射增强条件下,类胡萝卜素含量显著降低,而类黄酮含量较对照组却显著升高,且高强度辐射处理对芦苇叶片紫外吸收物质的影响大于低强度辐射.     

UV-B辐射增强对大豆叶绿素荧光特性的影响

利用脉冲振幅调制叶绿素荧光仪测定大豆不同生育期叶片的荧光参数和快速光曲线,以研究UV-B辐射增强对大豆叶绿素荧光特性的影响.结果表明, UV-B辐射增强20%条件下,大豆幼苗期、分枝-开花期和结荚期的叶绿素含量分别降低了5.03%、 7.70%和10.38%;分枝-开花期,F_v/F_m值降低了6.13%;幼苗期和分枝-开花期,有效量子产量(Y)在PAR>366 μmol·(m~2·s)~(-1)时显著降低,最大潜在相对电子传递速率(P_m)分别降低了28.92%和15.49%;但对三叶期和结荚期的Y和P_m无显著影响.UV-B辐射增强使三叶期和幼苗期半饱和光强(l_k)分别降低了21.18%和23.17%;使分枝-开花期的初始斜率(α)降低了21.05%;并显著降低了幼苗期PAR>366 μmol·(m~2·s)~(-1)的非光化学淬灭(NPQ)和分枝-开花期PAR>366 μmol·(m~2·s)~(-1)的光化淬灭(qP).本研究意味着UV-B辐射增强抑制了PSⅡ的电子传递活性,损伤了捕光系统和耗散保护机制,破坏了大豆光合系统,使其光合效率下降.     

2种潮间带大型海藻种间竞争作用对UV-B辐射增强的响应

选择2种代表性的潮间带大型海藻孔石莼(Ulva pertusa)和蜈蚣藻(Grateloupia filicina),采用单独培养和共同培养的方法,以生物量为主要测定指标,研究了二者种间竞争关系及这种关系在UV-B辐射增强时的响应趋势.结果表明,孔石莼和蜈蚣藻二者的种间竞争同时包含营养竞争和相生相克2种机制,试验中营养充足及营养限制的共养处理下孔石莼特定生长率是蜈蚣藻相应值的2.54和2.47倍,蜈蚣藻在竞争关系中处于劣势;UV-B辐射对单独培养的孔石莼和蜈蚣藻的生长均有抑制作用,且随着UV-B胁迫时间延长及辐射剂量的增加,抑制作用愈加显著;共同培养条件下,低剂量[1.6kJ·(m2·d)-1]、中剂量[4.8kJ·(m2·d)-1]的UV-B辐射时孔石莼虽占据竞争优势,但其种群竞争能力有弱化趋势,孔石莼和蜈蚣藻的生物量比共养对照分别下降6.81%、3.88%和10.47%、6.98%,二者的种间竞争趋向均衡;12d时高剂量[9.6 kJ·(m2·d)-1]UV-B辐射使孔石莼的生物量下降13.09%,而蜈蚣藻生物量降低更多达14.72%,从而导致孔石莼在高剂量辐射处理中的优势地位更趋于明显,因此UV.B辐射增强可改变共培养体系中孔石莼和蜈蚣藻种间竞争的关系,且对应于不同uV-B辐射剂量其表现不同;长期UV-B辐射可能会影响孔石莼和蜈蚣藻产生克生物质的代谢过程.     

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.     

田间增强UV-B辐射对麦田生态系统Fe营养和累积的影响

研究大田栽培和自然光条件下,模拟ＵＶ－Ｂ辐射（ＵＶ－Ｂ,２８０ｎｍ ～３１５ｎｍ ）增强对麦田生态系统Ｆｅ营养和累积的影响．在４ 个生育期中,ＵＶ－Ｂ辐射显著增加叶和穗Ｆｅ含量,显著降低根Ｆｅ 含量,并改变茎Ｆｅ 含量．叶Ｆｅ累积对ＵＶ－Ｂ辐射的响应有明显的生育期之间的差异． 分蘖期无显著变化,拔节期和扬花期显著增加,而成熟期显著降低．在各生育期,ＵＶ－Ｂ辐射显著降低叶、根和穗Ｆｅ累积．ＵＶ－Ｂ辐射显著降低春小麦不同生育期Ｆｅ总累积,在５．３１ｋＪ·ｍ^-2 ＵＶ－Ｂ辐射下,降低最显著．ＵＶ－Ｂ辐射还降低春小麦群体Ｆｅ输出．麦田土壤速效Ｆｅ含量增加是春小麦群体Ｆｅ输出降低的结果,可能导致土壤库中Ｆｅ 储量的增加．     

UV-B辐射增强与1,2,4-三氯苯污染复合胁迫对青菜生长的影响

采用盆栽实验,分析了单一UV-B辐射增强或1,2,4-三氯苯(TCB)污染土壤与两种胁迫复合作用对青菜生长发育、气孔阻力及叶片结构的影响.结果表明,单一1,2,4-TCB污染对青菜生长发育的抑制作用大于两种胁迫复合作用.UV-B辐射增强和1,2,4-TCB污染均显著增加青菜叶片正面和反面气孔阻力.UV-B辐射增强使青菜叶片产生白化现象.1,2,4-TCB污染使叶片颜色变淡,并使青菜叶片表面出现黑斑症状,且UV-B辐射增强使黑斑症状加剧.总之,单一增强UV-B辐射或1,2,4-TCB污染及其复合作用对青菜各生长发育指标的影响结果不同.     

UV-B辐射增强对亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争的影响

通过共培养的方法,研究了亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争关系对UVB辐射增强的响应变化.结果表明,不同的接种密度对亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争有明显的影响.当亚历山大藻(A)和赤潮异弯藻(H)的接种比例为A:H=1:4时,赤潮异弯藻在与亚历山大藻的竞争中占优势;当接种比例为A:H=1:1和A:H=4:1时,亚历山大藻在竞争中占优势.UVB辐射增强可改变亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争的关系,使赤潮异弯藻的种群竞争能力降低,使亚历山大藻的种群竞争能力大大提高,从而导致亚历山大藻在处理Ⅱ(A:H=1:1)和处理Ⅲ(A:H=4:1)中的优势地位更加明显.     

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.     

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.     

Study on the sensitivity to cadmium of marine fish Salaria basilisca（Pisces： Blennidae）

The present study tested the sensitivity of Salaria basilisca to water-cadmium (Cd) contamination. For this purpose, liver somaticindex (LSI), Cd concentrations and the activities of antioxidant enzymes such as catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) andglutathione peroxidase (GSH-Px) were measured in the liver of S. basilisca exposed to Cd-contaminated water (2 mg Cd/L as CdCl2)for 14 and 28 d. The results showed that the LSI decreased significantly after 14 and 28 d of Cd-exposure. Cd bioaccumulation in theliver resulted in an increasing uptake up to 42 g/g dry weight after 28 d of exposure. Activities of CAT and SOD were significantlyincreased with increasing exposure time. A significant increase in GSH-Px activity, under Cd influence, was observed during 14-dayexposure period (p < 0.0001). However, a significant decrease (p < 0.05) in this activity with respect to control fish was registeredafter 28 d of Cd-exposure. These results showed that Cd accumulation in the liver of S. basilisca could induce oxidative stress asdemonstrated by changes in the antioxidant enzyme activities. Results also emphasized that S. basilisca may considered as a sensitivespecies to Cd exposure.     

滨海区黄花鸢尾的耐盐碱性及氮磷去除效果

为探究黄花鸢尾(Iris pseudoacorus)在滨海区的耐盐碱程度及对盐碱污染水体中氮磷的去除能力,采用水培实验,分析其幼苗在盐碱交互胁迫下的生长状况、生理响应及其对水体中氮磷的去除效果.结果表明,黄花鸢尾耐盐碱范围:p H值为7、8、9时,盐度分别低于9‰、6‰、3‰.在其耐盐碱范围内,植株的含水量和叶绿素含量与对照相差在5.0%以内,而Na+、Cl-与甜菜碱、可溶性糖含量随盐度和p H值的升高而增加,但增幅均低于130.0%.在低盐弱碱(p H 7、盐度为3‰、6‰与p H 8、盐度为3‰)条件下,黄花鸢尾幼苗相对生长速率比对照高0.6~6.1%,对水体中总氮、总磷的最大去除率分别为0.046mg/(g?d)、0.020mg/(g?d).在其耐盐碱范围外,Na+与脯氨酸含量与对照相比增幅高达14.0倍和91.4倍;黄花鸢尾生长受阻,对水体中氮磷的去除效果较差.因此,黄花鸢尾仅适用于滨海低盐弱碱水体的生态修复.