田间小气候对水稻产量的影响

在中科院桃源农业生态试验站,选择了3个不同类型水稻品种(常规稻、一般杂交稻和超级杂交稻)为材料,利用稻田中部(距稻田边界6 m)和近边界(距稻田边界1 m)小气候的差异,研究了田间小气候对水稻产量和生物量的影响.稻田中部与近边界相比,在光合盛期(10:00-14:00),CO2含量低10~15μmol·mol-1,日平均温度低0.081℃,日平均相对湿度高10%.近边界水稻产量和生物量均显著高于稻田中部.稻田中部和近边界0.081℃的温度差异对光合速率的影响微小.稻田中部较高的相对湿度有利于缓解光合“午休”,促进光合作用.因此,温度和湿度差异均不是近边界水稻产量和生物量均显著高于稻田中部的原因.通过Li-6400光合仪测定发现水稻叶片光合速率与250~400μmol·mol-1的CO2含量内成线性正相关.在1200μmol·m-2·s-1光强下,如果 CO2含量增加10~15μmol·mol-1,水稻光合速率将增加0.6523~0.9785μmol·m-2·s-1.所以 CO2含量差异是近边界产量和生物量高于稻田中部的主要原因.最后建议通过一些栽培措施,改善群体通风状况,增加冠层内CO2含量,从而增加水稻产量和生物量.     

菹草石芽萌发及幼苗生长对光、温因子的响应

试验分冬夏2季进行.冬季采用盆栽试验方法,研究了菹草石芽在弱光环境下的萌发和幼苗生长以及弱光对菹草叶片光合效率的影响.冬季试验共设6个光照处理,即:2×104～5×104(对照,晴天中午最大[光]照度)、350～450、160～260、60～80、30～50、0～30 lx,试验时间为67 d.夏季试验在光照培养箱内进行,研究高温条件下石芽萌发的[光]照度阈值.夏季试验设6个光照处理,即:1 400、970、660、450、160、120 lx.结果表明:(1)冬季试验,栽培45 d时菹草石芽全部萌发,光照对石芽萌发无显著影响;夏季水温(32±1) ℃条件下,石芽萌发的[光]照度阈值为120～160 lx,[光]照度达到1 400 lx,石芽就能够达到自然萌发率.(2)菹草幼苗生长前期,5个弱光处理菹草株高生长速率(约1.20 cm·d-1)快于光照较充足的对照(0.92 cm·d-1);幼苗生长后期,对照菹草生长速率(3.15 cm·d-1)快于5个弱光处理菹草生长速率(1.09 cm·d-1),且各处理叶片数并未随株高的增加而增加.(3)冬季试验,菹草石芽萌发后的第39天,对照及各处理菹草幼苗的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ光量子产量(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qp)随着[光]照度的减弱而下降,弱光对菹草幼苗光系统Ⅱ(PSⅡ)产生显著影响;非光化学淬灭系数(qn)随[光]照度的减弱而增加,对菹草幼苗叶片PSⅡ有一定的保护作用.(4)从快速光响应曲线可以看出,长期光照不足导致菹草植株的光响应能力显著降低.     

Modifications of photochemical efficiency,cellular viability and total phenolic content of Prosopis glandulosa leaves exposed to copper

The effects of copper (Cu²⁺) on photochemical efficiency, cellular viability and total phenolic content in Prosopis glandulosa leaves were evaluated after 4, 8 or 12 h exposure to 0.1, 10 or 100 mM Cu²⁺ using the tissue tolerance test. The results showed that significant reductions (p<0.003) of photochemical efficiency in P. glandulosa leaves were found after 8 h exposure to 100 mM Cu²⁺ compared with controls leaves. The results also showed a significant increase (p<0.05) on electrolyte leakage values in P. glandulosa leaves after 4 h exposure to 100 mM Cu²⁺ compared with control leaves. Total phenolic content in P. glandulosa leaves only differed significantly when exposed 12 h to the highest concentration of Cu²⁺. These results suggest that Cu²⁺ can produce reactive oxygen species that may form hydroxyl radicals that damage proteins and lipids, which in turn causes loss of integrity and reduce photochemical efficiency of leaves. In conclusion, the photochemical efficiency and cellular viability analyses can be used as useful physiological tools to assess early changes in photosynthetic performance of P. glandulosa in response to copper pollution.     

炭化苹果枝通过减少土壤DTPA-Cd降低苹果砧木镉积累和镉伤害

为探究炭化苹果枝对苹果砧木镉积累和镉伤害的影响,以盆栽苹果砧木（平邑甜茶）实生苗为试材,在施有0.5%和1%（质量分数）的炭化苹果枝的盆土中灌入含镉（CdSO₄）营养液,分析盆土中二乙烯三胺五乙酸（diethylenetriamine pentaacetic acid,DTPA）所提取镉（DTPA-Cd）及根茎叶镉含量,检测根系和叶片抗氧化酶活性和根系细胞死亡情况以及叶片光合速率.结果表明,施用炭化苹果枝的盆土DTPA-Cd含量显著低于未施用炭化苹果枝的,其中施用0.5%和1%的炭化苹果枝使盆土DTPA-Cd含量在处理第12 d分别比未施的降低17.50%和25.55%;施入炭化苹果枝明显降低苹果砧木根茎叶镉积累量,提高根系和叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,降低根系和叶片·O₂^-生成速率、H₂O₂和MDA含量,还降低根系细胞死亡比率,提高叶片光合速率,其中施用（ω）0.5%和1%的炭化苹果枝使根系镉含量在处理第12 d分别比未施的降低29.49%和37.18%,使根细胞死亡比率分别比未施的降低22.73%和29.09%.这些说明施用炭化苹果枝可通过降低土壤DTPA-Cd含量,减少苹果砧木对镉的吸收和积累,减轻根系细胞以及叶片光合性能所受到的伤害,施用1%的比施用0.5%的效果更显著.     

不同生境下报春苣苔的光合作用日变化特性

国家一级濒危植物报春苣苔Primulina tabacum Hance是苦苣苔科多年生草本植物。研究不同生境下报春苣苔在干湿季的光合作用日变化动态及其对环境因子响应,结果表明：旷地午间时段,光合有效辐射（PAR）增加伴随着空气湿度（RH）的显著下降,此时报春苣苔的净光合速率（Pn）因受光抑制和气孔限制的影响而下降。岩洞生境下报春苣苔的Pn没有受到抑制,但其Pn和光合碳水化合物（CH2O）生成速率较低,洞内光照缺乏是限制其光合碳同化的原因之一。3个样地检测的Pn、CH2O产生速率、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）以及Rubisco的Vo/Vc比率等在湿季均优于干季。主成分分析表明叶片Narea与Chl含量、比叶重（LMA）以及气孔密度对光合作用具有显著影响。Pearson相关分析表明不同生境下影响报春苣苔Pn的关键生态因子有所不同,旷地强光环境下过高的叶片水蒸气压亏缺（VPD）和气温（ta）直接限制净光合速率的水平,而在岩洞弱光高湿环境中,PAR则成为Pn的限制因子。同一环境因子在不同生境下对报春苣苔Pn的影响也有所不同：在旷地强光生境下,空气湿度（RH）的适度增加有利于降低过高的VPD,促进气孔开放而提高Pn。而在岩洞低光条件下,过高RH则会使降低VPD而不利于叶片的气体交换,使光合作用受影响。这个结果启示,在进行报春苣苔野外回归栽培时,应该注意PAR和RH等环境因子的控制。     

四环素对铜绿微囊藻光合作用和抗氧化酶活性的影响

以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为试验材料,研究了四环素暴露对铜绿微囊藻光合作用和抗氧化酶活性的影响。结果显示,0.80~35.00 mg.L-1四环素暴露胁迫4 d时,铜绿微囊藻的叶绿素荧光和潜在最大电子传递速率(Re,t,max)受到抑制,抑制作用随ρ(四环素)的增加而增强,最大抑制率分别为39.95%和44.08%;暴露7 d时,2者最大抑制率分别升高至59.48%和91.90%。抗氧化酶系统也受到四环素的影响,暴露4和7 d时,超氧化物歧化酶(SOD)活性分别下降30.36%~35.92%和25.03%~35.51%,不同四环素浓度组间差异不显著;过氧化物酶(POD)活性升高,在7 d内呈现诱导现象。可见,四环素暴露能够阻碍铜绿微囊藻光合作用,破坏抗氧化酶系统平衡,抑制藻类生物量的增长。     

丛枝菌根真菌对鸢尾的促进作用研究

为高效利用水陆两栖植物鸢尾修复污染水体,本研究通过测定不同的丛枝菌根真菌（AMF）与鸢尾构建共生体系的生长指标、土壤理化性质及植物光合作用指标,探讨不同AMF对水生植物鸢尾的促进作用。结果表明：AMF对鸢尾的促进作用主要体现在地上及地下两部分,其中地下部分通过利用其庞大的菌丝网络吸收土壤中的营养物质,进而促进了鸢尾的生长,其中对比无菌剂侵染的空白植物,摩西球囊霉作用的鸢尾对氮元素的吸收率提高71.75％,磷元素的吸收率提高8.36％,而根内球囊霉作用的鸢尾对氮元素的吸收率提高42.55％,磷元素的吸收率提高9.5％;而地上部分则是通过加强叶片气孔导度的开启来调控植物净光合速率与蒸腾速率之间的平衡,进而提高了鸢尾的最优水资源利用率,加快植物的新陈代谢,最终促进植物的生长发育。其中对于鸢尾光合作用的调节摩西球囊霉的促进效果显著好于（P＜0.05）根内球囊霉。     

三苯基锡对假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)的生长抑制及温度的影响

在我国近岸海域环境中,三苯基锡分布十分广泛。本研究以假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)为目标物种,研究了4个不同温度条件下(10℃、15℃、25℃与30℃)三苯基锡暴露对其细胞生长以及光合作用参数(Fv/Fm与ФII)的影响。结果表明,假微型海链藻的细胞生长速率在高温与低温条件下均显著下降,而光合作用参数仅在30℃条件下受到显著影响。在暴露温度为10℃、15℃、25℃与30℃时,三苯基锡(triphenyltin,TPT)对假微型海链藻的生长抑制IC50值分别为1.81、1.69、1.09与0.73μg·L-1。TPT对假微型海链藻光合作用抑制的IC50随着温度的升高呈降低趋势。Two-way ANOVA分析结果显示,温度与三苯基锡的相互作用显著影响假微型海链藻的光合作用。上述研究结果可以为了解不同温度下三苯基锡对海洋微藻的毒性效应提供科学依据。     

假稻对铬的富集作用及其耐受能力研究

假稻属的李氏禾（Leersia hexandra）是中国境内发现的铬超富集植物。研究以其同属植物假稻（Leersiajapon ica）为材料,测定了假稻对铬（Cr^3＋）的富集能力及其在模拟铬污染的实验条件下的光合、生理和根系形态学指标。结果发现：（1）在0～40 mg·L^-1的Cr^3＋浓度范围内,假稻根茎和叶中铬的含量随铬质量浓度的提高而升高,在培养液中铬浓度为40 mg·L^-1时,根茎中铬含量高达2 292.00 mgLkg^-1,其生物富集系数为57.30;（2）浓度为10～40 mg·L^-1的Cr^3＋处理对假稻的叶绿素a和b含量、胞间CO2浓度（Ci）和气孔限制（LS）和净光合速率无明显影响;（3）叶片中脯氨酸含量变化趋势呈单峰型,在20 mg·L^-1的Cr^3＋时假稻叶片脯氨酸含量达到最高;（4）随着Cr^3＋浓度的升高,假稻根系的根尖数表现出升高的趋势,而根表面积（相对于对照组）也表现出增加的趋势。以上结果表明,假稻的根茎对Cr^3＋有很强的富集能力,且对Cr^3＋有较强的耐受性,这种耐受性有其光合生理和根系形态学上的基础,说明假稻在净化铬（Cr^3＋）污染的水体环境上很有应用前景。