菹草对铵氮和硝氮急性胁迫的响应

利用水族箱研究了在单一的铵氮和硝氮急性胁迫下.3d内菹草的现存量、生产力、叶绿素与可溶性蛋白质含量以及SOD和POD活性的变化特点.结果表明:铵氮胁迫下,菹草现存量增加百分比与铵氮浓度间显著负相关;铵氮＞1.56mg/L时,菹草现存量、生产力、可溶性蛋白含量开始明显下降.生长受到抑制;叶绿素含量在胁迫6h时无明显变化,在高浓度的铵氮胁迫24和72h时,含量明显下降;随着胁迫时间延长,SOD活性明显升高时对应的胁迫浓度越来越低,而在高浓度的铵氮胁迫下,活性明显下降;POD活性随着胁迫浓度的提高,在6、24和72h时,均先升后降.在0～200mg/L的硝氮胁迫下.菹草现存量先升后降,但其最低值与对照无明显差异;随着胁迫浓度增加,蛋白质含量在胁迫6h时无明显变化,24和72h时先升后降;叶绿素含量无明显变化,SOD活性持续升高;POD活性除在＞25mg/L的硝氮作用72h时下降外,均随硝氮浓度增加而增加.总生产力在硝氮≤100mg/L时无明显下降.NH4-对菹草的毒性远大于NO3-.     

硝氮胁迫对不同沉水植物生理生长的影响

沉水植物是水生生态系统的初级生产者,对调控生态系统能量的循环和传递,维持水生态系统的结构和功能。都有极为重要的作用。为了解硝态氮浓度对不同种类沉水植物生理生长的综合影响,实验采用6种浓度的硝态氮对苦草和黑藻进行胁迫处理,在实验开始后的6、24h测定植株抗氧化物酶（SOD、POD、CAT）的活性;并于实验处理7d后考察植株的叶绿素含量和各项生长指标。结果表明,缺氮条件下苦草和黑藻的SOD、POD反应强烈,40mg／L下苦草和黑藻的SOD、CAT酶活性几乎无变化;从处理时间上看,苦草总体表现为各浓度处理的SOD、CAT随胁迫时间增加活性上升,POD活性下降;黑藻生理活性表现则相反。胁迫处理7d后,苦草5mg／L处理下生物量积累最大,1～20mg／L内黑藻生物量积累没有差异,苦草的叶绿素、鲜重增量生长指标总体远低于黑藻。研究表明,10mg／L是苦草能够耐受的最高硝态氮浓度．黑藻在1～20mg／L内均能较好生长;黑藻较苦草对硝态氮胁迫具有更大的耐受性。     

喜旱莲子草对Pb、Cd胁迫响应的研究

采用营养液培养法,以喜旱莲子草为对象,选择重金属Pb在浓度梯度0,0.1,10,50,100和200 mg/L条件下,Cd在浓度梯度0,0.01,1,10,20和40 mg/L条件下,研究了不同浓度Pb、Cd单一及复合胁迫对喜旱莲子草生长的影响。结果表明,在试验条件下,对单一Pb及Cd对喜旱莲子草生长及生理影响而言,与对照相比,当Pb处理浓度为0.1 mg/L时,植物最高株高和最长根长分别增加了3.8%和15%。随着Pb处理浓度增加到200 mg/L时,植物生长受到明显抑制,茎叶株高呈显著下降。当Cd处理浓度为1 mg/L时,与对照相比,植物最高株高和最长根长分别增加了9.0%和10.0%,随着Cd处理浓度增加(20~40 mg/L),植物生长受到明显抑制,茎叶株高呈显著下降。随Pb和Cd处理浓度增加,喜旱莲子草叶绿素含量呈下降趋势,POD活性先升后降,MDA含量呈上升趋势,植株体内Pb、Cd积累量呈上升趋势。在研究Pb、Cd对喜旱莲子草生长及生理胁迫的基础上,选择Pb、Cd不同配比浓度,探讨其对喜旱莲子草的复合胁迫作用,研究植物对重金属Pb、Cd富集特性,结果表明,低浓度Pb、Cd处理表现出相互促进吸收富集,高浓度处理表现出相互抑制吸收富集的特性。     

高铵条件下绿狐尾藻的生理与氮磷吸收特征

为了探讨水生植物绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)在生态湿地系统对高铵态氮(NH_4~+-N)的耐受及氮(N)、磷(P)吸收能力,试验设置3个高NH_4~+水平(70、210、420 mg·L~(-1))的营养液,对绿狐尾藻培养21 d,研究高浓度NH_4~+对绿狐尾藻生理及N、P吸收特征的影响.结果表明,70 mg·L~(-1)高NH_4~+处理,绿狐尾藻生长健壮,培养21 d后,茎高和生物量分别达到40.56 cm和17.82 g·穴-1;与70 mg·L~(-1)高NH_4~+对照相比,210 mg·L~(-1)高NH_4~+处理下,绿狐尾藻丙二醛含量显著增加,但叶绿素和可溶性糖含量仍较高,说明其受到一定NH_4~+的胁迫,但不影响其正常生长,茎和生物量的生长速率与对照无显著差异.当NH_4~+水平达到420 mg·L~(-1)时,丙二醛含量增加了2倍,茎高和生物量生长速率仅为对照的27.4%和17.9%,植物受到严重胁迫,生长受阻甚至死亡.3种高NH_4~+处理下,绿狐尾藻总N和总P含量的变化范围为30.7~53.4 mg·g~(-1)和3.8~7.7mg·g~(-1),表现出对N、P超高的吸收能力.鉴于绿狐尾藻在高浓度NH_4~+-N中的高耐受性,及很强的N、P吸收能力,绿狐尾藻可作为高铵/氨废水生物处理中理想的湿地生物,将具有良好的应用前景.     

黑土有机碳、氮及其活性对长期施肥的响应

以长期定位试验为基础,研究不同长期施肥模式对中国东北黑土表层(0～20 cm)及亚表层(20～40 cm)土壤碳、氮的影响.结果表明,有机肥的施入显著提高了表层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量,其中以有机无机配施处理最为显著.与不施肥相比,常量和高量有机无机配施分别增加了表层SOC含量24.6%和25.1%,分别增加了表层土壤TN含量29.5%和32.8%,亚表层土壤SOC和TN含量对施肥无响应.尽管常量及高量有机无机配施分别增加了黑土0～40 cm土壤碳储量11.6%和7.6%、氮储量17.3%和12.7%,但各处理之间无显著差异,仅增加了黑土碳、氮储量的变异性.与不施肥相比,有机肥的施用不仅显著增加了表层和亚表层土壤微生物生物量碳、氮(SMBC、SMBN)及可溶性碳、氮(DOC、DN)的含量,且显著提高了这些组分在总有机碳、全氮中所占的比例.有机无机配施处理能使表层土壤SMBC/SOC、SMBN/TN值分别提高0.36～0.59和1.21～1.95个百分点,而DOC/SOC、DN/TN也分别达到0.53%～0.72%和1.41%～1.78%.土壤微生物生物量碳氮、可溶性碳氮及其在总有机碳、氮中所占的比例对于施肥的响应在土壤剖面上表现更为敏感,更能反映土壤肥力对于长期施肥的响应.有机肥的施入尤其是有机无机配施能显著提高黑土表层和亚表层土壤有机碳、氮活性,有利于提升土壤肥力和养分供应能力,但同时也导致了农田系统碳、氮的大量损失,容易引起潜在的环境污染.     

生物炭对水体中铵氮的吸附特征及其动力学研究

以生物炭作为吸附剂,通过静态实验研究了生物炭对水体中铵氮的吸附特性,并从动力学角度探讨了其吸附机理。结果表明,生物炭对铵氮的吸附在60min内基本达到吸附平衡,其吸附量随着水溶液中铵氮的增加而增加,Langmuir方程能够更好的描述铵氮在生物炭上的等温吸附行为,最大吸附量为l.24mg／g,铵氮在生物炭上的吸附动力学数...     

Hg~(2+)、Cd~(2+)及其复合胁迫对苦草的毒害

利用微宇宙系统研究了不同浓度的Hg2+、Cd2+单一及复合处理下,苦草对这三种胁迫的响应。三种胁迫下,3d内苦草现存量增加百分比与金属离子浓度间显著负相关,其中在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]([Hg2+]/[Cd2+]=1)>5μmol/L时,2～3d可致死;总生产力、净生产力、呼吸强度以及叶绿素含量均随着金属离子浓度的增加而下降,同时叶绿素含量还随着胁迫时间的延长而降低,但上述四个指标在低浓度胁迫时常略有升高;可溶性蛋白含量在[Hg2+]或[Hg2++Cd2+]≤2.5μmol/L、以及[Cd2+]≤10μmol/L时升高或基本稳定,之后随着金属离子浓度的增加和胁迫时间的延长而明显降低。Hg2++Cd2+的复合胁迫效应略小于相应浓度的Hg2+,但明显大于相应浓度的Cd2+。Hg2+对苦草的毒性数倍于Cd2+,二者对苦草的毒性有相加或协同效应。     

高强度Te(IV)胁迫对极大螺旋藻生理生化性质的影响

对极大螺旋藻(Spirulina maxima)在接种后第3～5 d分3次添加Na2TeO3,4个Te胁迫组的累计加Te量分别为650、750、850和950 mg/L.结果表明:4个Te胁迫组螺旋藻的最终生物量、水溶性蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的含量均低于对照组,且随Te胁迫强度增加而逐渐减少;而SOD的比活力均高于对照组,但随Te胁迫强度增加也呈逐渐减少趋势;Te(IV)胁迫没有改变螺旋藻中脂溶性色素的组成,但各色素的含量也随Te胁迫强度增加而下降;胞外多糖含量随Te胁迫强度增加而增加,但950 mg/L实验组(第9 dxTe(IV)为2.21),胞外多糖的含量反而下降.     

苦草对不同浓度氮净化效果及其形态转化规律

为研究不同营养程度下水生植物对污染物的净化效果,选择长江中下游河流和湖泊水体中典型沉水植物苦草作为研究对象,在2006-09-07～2006-09-22期间开展了7种氮浓度条件下,苦草对水体氮的净化效应及氮在植物体内累积分布规律研究,并分析了水体中氮形态的转化特征.结果表明,试验期内苦草在氮浓度低于60.0 mg/L范围内表现为对水体中氮较强的净化作用,且对总氮的净化效果具有相似的规律性.但是当水体氮浓度大于80.0 mg/L时,苦草对水体氮净化的贡献无明显的规律性.氮在植物体内的累积与水体中氮浓度相关,但其在地下部和地上部的分配规律与浓度的差异无关.水体中氮的形态转换与总氮浓度相关,水中氮浓度低于20.0 mg/L时,氨氮浓度迅速降低,但随着氮浓度的增加,氨氮所占比例明显增大,表明苦草对不同氮浓度条件氮净化具有明显的差异和影响.     

集胞藻钙化对Cd胁迫的生理响应

为了研究在藻体钙化情况下Cd对集胞藻的胁迫作用,采用实验室模拟方法,通过不同浓度Ca2 、Cd2 配比下培养基中生物量、光合溶解氧、叶绿素等一系列生理指标的变化来反映钙化条件下Cd2 对集胞藻细胞的胁迫程度.结果显示,钙离子的存在能够使Cd2 对藻细胞的毒害作用减小并保护其受到进一步损害;二因素影响下交互试验,发现Ca2 、Cd2 分别与生物量呈现明显的负相关(|FCa2 |＞F0.05|FCd2 |＞F0.05),两者的交互作用与其呈显著正相关(FCd2 ＞F0.05).SEM和EDS观察到钙化层的产生.这说明重金属Cd对藻体胁迫压力的减小是由于钙化层的保护作用.     

Cd对小白菜生长及氮素代谢的影响研究

采用水培的方法,研究了不同Cd2 水平(0、1、2.5、5、10 mg·L-1)对小白菜叶片中铵态氮、硝态氮、可溶性蛋白质、游离脯氨酸、叶绿素、部分营养元素含量以及蛋白水解酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺转化酶与合成酶活性的影响.结果表明,低浓度的Cd处理(1 mg·L-1)刺激了小白菜的生长,提高了小白菜的生物量、叶绿素含量以及硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶与转化酶活性.Cd处理降低了小白菜对Cu、Ca、Fe、Mg的吸收,但促进了P的吸收.10 mg·L-1的Cd处理显著降低了可溶性蛋白质含量、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和转化酶活性(p＜0.05),提高了蛋白水解酶活性,不利于叶片中铵态氮与硝态氮的同化,造成叶片中铵态氮和硝态氮的累积.小白菜叶片中游离脯氨酸含量与铵态氮含量成极显著正相关(p＜0.01),说明小白菜叶片中游离脯氨酸的累积在一定程度上缓解了铵的毒害.     

污水氮浓度对粉绿狐尾藻去氮能力的影响

粉绿狐尾藻是构建人工湿地的重要植物,对污水具有较强的净化作用,但有关其去氮能力及其与污水氮浓度的关系尚不清楚.本试验采用人工模拟盆栽试验,设2、5、10、20、100、200、400 mg·L~(-1)共7个氮水平,研究污水氮浓度对粉绿狐尾藻去氮能力的影响.结果表明,氮浓度不高于20 mg·L~(-1)时,前3周粉绿狐尾藻以20 mg·L~(-1)生长最好,处理1周水体总氮和氨氮的去除率接近100%,而硝态氮浓度低、变化不大;粉绿狐尾藻氮含量因氮浓度变化不大但部位间有"上高下低"趋势,且粉绿狐尾藻还利用了底泥氮.氮浓度100~400 mg·L~(-1)时,4~5周以氮浓度200 mg·L~(-1)粉绿狐尾藻生长最好;处理5周总氮去除率依次为76.5%、71.5%和48.1%,氨氮去除率依次为99.6%、99.3%和60.2%;各处理硝态氮去除率约为50%且处理间差异不大;粉绿狐尾藻氮含量随氮浓度而升高,但部位间差异小、呈均匀分布;粉绿狐尾藻积累氮、底泥固定氮分别占水体去除氮的27.9%~48.4%和12.2%~24.4%.因此,粉绿狐尾藻去氮能力受污水氮浓度的显著影响,去除氨氮率显著高于硝态氮;氮浓度还影响粉绿狐尾藻对氮的吸收积累和分配机制,值得深入研究.     

长期施用氮肥对土壤细菌硝化基因多样性及组成的影响

以中国科学院桃源农业生态试验站水稻长期定位试验为平台(28°55′49.8″N,111°26′25.7″E),运用PCR、克隆文库构建等分子生物学技术研究长期单施氮肥(尿素)对亚硝化基因(amoA和hao)多样性及其群落结构的影响.结果表明,长期单施氮肥使amoA基因多样性降低(Shannon指数减少了11%),而ha...     

接种丛枝菌根真菌对诸葛菜生理指标和氮磷钙吸收的影响

为了探究AM（Arbuscular mycorrhiza fungi,丛枝菌根）真菌对于喀斯特地区石漠化治理的应用,以石灰土为培养基质模拟喀斯特高钙环境,选用4种球囊霉属的AM真菌（BEG-141、BEG-167、BEG-168、BEG-193）作为供试菌种接种喀斯特适生植物——诸葛菜（Orychophragmus violaceus）进行模拟研究.选取诸葛菜的全株生物量、净光合速率值、水分利用率为生理指标同时以氮磷钙为代表元素,通过对比接种和非接种试验,研究AM真菌对宿主植物生理状态的影响.结果表明:接种AM真菌对喀斯特适生植物诸葛菜的生长有显著的促进作用,对全株生物量的促进效应达到了3~5倍;对净光合速率值比较分析,接种组显著高于对照组,与对照组相比接种组净光合速率提高了2~3倍,其中BEG-167接种组的净光合速率〔33.14 μmol/（m2·s）〕最大;从水分利用率来看,只有BEG-168和BEG-141的水分利用率显著高于对照组,分别为对照组的1.8和1.4倍;所有接种组地下部的TP含量都显著高于对照组,提高了9.71%~34.39%,只有BEG-193接种组的地上部分TP含量显著高于对照组,整体而言,接种促进了诸葛菜地下部分对TP的吸收;接种组地上部TN含量均显著低于对照组,而地下部的TN吸收提高了38.07%~138.04%,均显著高于对照组;此外,接种后诸葛菜地上部TCa（总钙）含量降低了7.61%~55.58%,接种减少了TCa向其地上部的运输,从而减少TCa过量对植物体的伤害.研究显示,AM真菌对诸葛菜的促进效应很可能是通过提高植株净光合速率、水分利用率、TP和TN的吸收,抑制钙向植物体地上部转移等途径实现的.      

水网藻对铜绿微囊藻的化感作用及对氮磷去除能力研究

通过测定藻液D680和叶绿素a浓度,研究了水网藻种植水对铜绿微囊藻生长的影响,探讨了在分离培养和共生培养2种条件下水网藻对铜绿微囊藻的抑制作用,并考察了水网藻对氮磷的去除能力.结果表明,水网藻对铜绿微囊藻有较强的抑制作用,在水网藻种植水作用8 d后,铜绿微囊藻死亡率达92%;不同浓度的水网藻对铜绿微囊藻的抑制作用不同,...     

铜绿微囊藻生长的营养动力学

应用Monod方程考察氮、磷营养盐对铜绿微囊藻生长的影响.分别计算得到铜绿微囊藻对总磷的半饱和常数Ks_P与对总氮的半饱和常数Ks_N.结果表明:Ks_N>Ks_P,说明总磷对铜绿微囊藻生长的影响大于总氮.铜绿微囊藻的现存量(X)与特定增长率(μ)随着总磷或总氮浓度的升高而升高,但都存在拐点.当总磷或总氮为单一限制性底物时,铜绿微囊藻特定增长率快速增加的总磷与总氮浓度区间分别为:0.005～0.2mg/L与0.01～2mg/L;由于铜绿微囊藻对氮磷亲和力(半饱和常数)的不同,氮磷比对铜绿微囊藻生长的影响并不表现在一个确定值上,也不能用某一确定比例来衡量一个特定水环境中影响铜绿微囊藻生长的限制性营养元素,而应结合氮、磷浓度与氮磷比进行综合考察确定.     

铜绿微囊藻高温胁迫后的超补偿生长

将在40℃条件下培养5d和10d的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB905)转接至新鲜培养基,以25℃培养条件下转接的相同细胞密度的培养物为对照,然后均置于相同的培养条件下恢复生长.研究了各培养物的生长、叶绿素a浓度、光系统Ⅱ的光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率和呼吸速率的变化.结果表明,在40℃高温下分别培养5d和10d,铜绿微囊藻的比生长速率、Fv/Fm等指标均受到显著抑制(p0.01).但在胁迫解除后的中后期,40℃培养5d组的比生长速率为0.362,显著高于其对照组的0.301(p0.05),证明在恢复生长中出现超补偿生长现象;而40℃培养10d组的比生长速率为0.358,与其对照组的0.341差异不显著(p0.05),证明在恢复生长中出现等补偿生长现象.铜绿微囊藻的这种超补偿生长特性是其成为水华优势种的一个生物内源性因素.     

不同营养模式下固定化斜生栅藻和普通小球藻氨氮去除能力对比分析

微藻培养耦合污水处理是一项极具潜力的绿色生物技术,具有污染物减排和资源化的双重效应.为明确不同微藻固定化后对NH₄+-N去除的差异及优势,以斜生栅藻和普通小球藻为研究对象,以自由生长为对照,通过5 d的批次培养试验对比分析了2种固定化微藻不同营养模式下对NH₄+-N污水的适应性及其生长特性.结果表明:①对比自由生长,固定化生长可有效提升斜生栅藻在自养和异养模式下的NH₄+-N去除能力,2种模式下最大去除率分别为98%和53%,而在混养模式下,最大去除率则从100%降至86%.②固定化生长对普通小球藻NH₄+-N去除率的提升较弱,仅在自养模式下发挥正效应,最大去除率可升至37%,在混养模式下,其自由生长优势强于固定化生长,当C/N为10时,NH₄+-N第4天即可完全去除.③固定化生长并未改变混养模式下2种微藻生长对ρ(COD_Cr)的依赖性,而该效应在异养模式下并不明显.④除自养模式外,固定化生长均略低于自由生长,并且普通小球藻的生长速率也显著高于斜生栅藻.研究显示,斜生栅藻单个细胞对NH₄+-N的去除能力优于普通小球藻单个细胞,斜生栅藻污水培养的适应性更强,并且固定化自养模式最佳,而普通小球藻固定化优势微弱.      

溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响

在静态暴露的条件下,利用流式细胞术等检测技术,考察了不同浓度的溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响,并对溴酸盐的毒性作用机制进行了初步的探索.结果表明,当溴酸盐浓度达到8 mmol·L~(-1),持续暴露96 h时,能够引起普通小球藻比生长率显著降低、细胞膜完整性显著降低、酯酶活性显著升高、线粒体膜电位显著升高、活性氧水平显著增加.扫描电镜可直观表明细胞膜受到损伤.由此说明,由于溴酸盐毒性的持续作用,使得活性氧在藻细胞内积累,普通小球藻自身的调节功能不能及时消除过多的活性氧,从而引起细胞膜完整性、酯酶活性和线粒体膜电位出现异常情况,藻细胞生理功能出现紊乱,藻细胞结构遭到破坏,最终导致普通小球藻生长受到抑制或死亡.