不同受旱胁迫下大豆蒸发蒸腾与地上部生长物质之间响应关系研究

农业旱灾损失形成过程中存在着大量的不确定性,不同受旱胁迫下作物蒸发蒸腾与生物量积累之间的定量响应关系是解析该过程的理论基础,对指导区域抗旱减灾具有重要实践意义。基于淮北平原两季夏大豆盆栽受旱试验,分别构建了收获时植株地上部生物量与籽粒产量之间、受旱当期和受旱后复水各生育阶段蒸发蒸腾量与同期地上部生物积累量之间的函数关系,并对不同阶段受旱胁迫下的产量构成要素响应进行了定量分析。结果表明,不同受旱胁迫下大豆收获时地上部生物量与籽粒产量之间均呈显著正相关（2015、2016季相关系数分别为0.91和0.78）,籽粒产量与其各阶段不断积累的地上部总生物量存在定量转化;大豆某一生育阶段受旱当期的蒸发蒸腾量与该阶段的地上部生物积累量呈显著正相关,且在花荚期更为明显;某一阶段受旱对后续各生育阶段的蒸发蒸腾与地上部生长均产生影响,且两者具有一定的相关性,但距受旱时期越远相关性越弱;大豆在营养生长阶段受旱后复水,鼓粒期的地上部生长机制恢复正常,且这种恢复效应在前期轻度受旱后更为明显;不同阶段受旱造成的籽粒产量损失差异较大,与充分灌溉相比,大豆分别在苗期、分枝期、花荚期和鼓粒期遭受干旱时,2015和2016季的产量分别减少了14.2%和28.0%、18.2%和30.5%、53.1%和56.2%、50.1%和45.2%,花荚期和鼓粒期受旱对籽粒形成的不利影响更为严重;两季鼓粒期受旱胁迫下的收获时地上部生物量和千粒重均为最低。     

不同浓度Cd~(2+)对酿酒酵母的毒害作用研究

以"模式生物"——酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为载体,通过测定酵母细胞的生物量、活细胞/死细胞的计数比值以及胞外聚合物(EPS)的含量,研究了不同浓度的Cd2+(Cd2+浓度分别为0.0mg/L、0.1mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、8.0mg/L)对酿酒酵母的毒害作用。试验结果表明:当Cd2+浓度小于或等于0.1mg/L时,活细胞/死细胞的计数比值随着时间的推移分别降低了7.86和8.37,在0.5 mg/L、1.0 mg/L和2.0mg/L的Cd2+浓度下,活细胞/死细胞的计数比值则分别上升了3.35、5.64和0.89,8.0mg/L浓度的Cd2+则会完全抑制酵母细胞的增殖,活细胞/死细胞的计数比值波动在0.86~1.11之间;同时,随着Cd2+浓度的上升,酵母细胞的生物量会逐渐减少,0.1mg/L浓度的Cd2+对酵母细胞生物量无明显影响,0.5~8.0mg/L浓度的Cd2+可使酵母细胞生物量比不含Cd2+的培养基分别下降了7.01%、35.14%、59.89%和96.86%;此外,0.5 mg/L和1.0mg/L浓度的Cd2+能显著刺激酵母细胞分泌更多的EPS,增幅分别为20.26%和7.54%。上述结果表明酵母细胞在一定的Cd2+浓度下可以通过提高EPS的产量来抵御Cd2+对细胞的毒性作用。     

水稻光合同化碳在土壤中的矿化和转化动态

作物光合碳是"大气-植物-土壤"碳循环的重要组成部分,是农田土壤有机碳的重要来源,然而其在土壤碳库中的矿化和转化动态尚不清楚.应用室内模拟培养实验,研究水稻收获后输入土壤的光合同化碳在土壤碳库中的矿化及其转化特征.结果表明,100 d的培养期内,原有有机碳的平均矿化速率在4.44~17.8μg·(g·d)-1之间,而光合碳(新碳)的矿化速率则在0.15~1.51μg·(g·d)-1之间.光合同化碳的输入对土壤活性碳库(DOC、MBC)的转化产生显著影响,在培养期内,14C-DOC的转化量为1.89~5.32 mg·kg-1,转化速率的变化幅度为0.18~0.34 mg·(kg·d)-1,原有DOC则在61.13~90.65 mg·kg-1,减少幅度为4.10~5.48 mg·(kg·d)-1;14C-MBC和原有MBC的转化量分别为10.92~44.11 mg·kg-1和463.31~1 153.46mg·kg-1,转化速率变化幅度分别为0.80~2.87 mg·(kg·d)-1和41.60~74.46 mg·(kg·d)-1,说明水稻光合碳的输入对MBC的周转要大于DOC的周转.而且,与原有有机碳相比,输入的"新碳"易被微生物矿化分解,100 d的培养期内,有13.5%~20.2%的新碳被矿化分解,而仅2.2%~3.7%的原有有机碳被矿化分解,光合同化碳的输入对维持稻田土壤的碳汇功能具有重要作用.     

桑树(Morus alba)幼苗对铅污染的生理耐性和积累能力的性别差异

以桑树(Morus alba)雌雄幼苗为实验材料,研究了施铅处理对其生长发育、生理过程和铅元素积累的影响,以揭示桑树幼苗对铅污染的生理耐性和积累能力的性别差异.结果表明:施铅后桑树雌雄幼苗的可溶性蛋白(Pr)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著增加,雄株增幅略高于雌株,而丙二醛(MDA)含量和相对电导率无显著变化;雌雄幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著增加,雄株比雌株具有更高的Pn和Tr;雌雄幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及叶绿素相对含量显著增加,雄株增幅高于雌株;雌雄幼苗的形态生长与地上部生物量显著增加,根冠比显著降低,而雄株比雌株具有更高的株高、基径和总叶片数;铅在植物体内的分布为根叶茎,雄株根、叶中的铅含量和转移系数略高于雌株.综上,灌施剂量为800 mg·kg-1的铅离子对桑树雄株幼苗生长的促进作用高于雌株,雄株比雌株具有更强的生理耐性和积累能力.     

陕北某化工企业周围污灌区土壤-作物系统重金属积累特征及评价

对陕西北部某化工企业污灌区土壤-作物系统的重金属积累状况及空间分布进行了深入研究.结果表明,污水排放导致了周围农田土壤中Cd和Cu的聚集,其中Cd的积累量超过国家土壤环境二级标准;土壤Cu、Zn和Pb的单因子污染指数均小于1,Cd的单因子污染指数为1.21,属轻度污染,4种重金属综合污染指数为0.74,属警戒线等级.在剖面上,所有重金属元素均表现出明显的表聚现象,主要聚集在土壤表层0~10 cm范围内,在空间分布上,污水排放企业污灌区土壤和作物重金属Cu、Zn和Cd的强烈聚集区出现在企业排污口附近100 m范围内,而Pb集中在200 m范围内,并随着距企业距离的增加重金属含量呈降低趋势.在企业污水灌溉的影响下,玉米籽粒中Cu、Pb和Cd的平均含量分别为4.74、0.129和0.036 mg·kg-1,明显高于对照区,其中Pb达到5.7%的超标率.玉米籽粒中重金属单因子污染指数均小于1,大小为PbCuZnCd,综合污染指数为0.53,属安全清洁等级;4种重金属元素中,除Cd在作物中与土壤中有效态和全量之间均呈现极显著的正相关关系外,其余元素作物中和土壤中含量相关性均未达到显著水平.因此,该化工企业周围,尽管由于污灌引起重金属在土壤中的累积,但由于在农作物中的积累有限,暂时未对人体健康造成威胁,但由于交通及烟尘引起的Pb的超标应引起重视.     

三峡库区典型消落带土壤微生物生物量碳、氮的变化特征及其影响因素探讨

本文以三峡库区王家沟一典型消落带为研究对象,选择180、175、165和155 m这4个高程以探讨水位变化对土壤微生物生物量碳(SMBC)和微生物生物量氮(SMBN)的影响.其中,175、165和155m高程坐落在消落带内,分别表现为短、中和长期淹水,180 m高程作为对照,为永不淹水的陆地.土壤样品的采集深度为0~20 cm,每周采集一次.结果表明,180 m高程处土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)均无明显的季节变化,而175 m高程处SOC和TN季节变化明显,表现为春夏季高于秋冬季;各高程上的SMBC和SMBN及其分配比例呈现出秋高夏低的季节变化形态,表明消落带夏季高温低湿的土壤环境限制了微生物活性及土壤有机碳氮的周转速率.数据分析表明,与180 m高程相比,消落带上的175 m和165 m高程SOC、TN、SMBC及微生物商、SMBN及其分配比例均得到不同程度的升高,而155 m高程除了SMBN及其分配比例与对照无显著差异外,其他指标均显著低于对照,表明与未淹水对照点相比较,中短期淹水有利于提高消落带土壤碳氮含量及周转速率和微生物生物量,而长期受到江水淹没胁迫的土壤则会抑制土壤碳氮以及SMBC含量,并降低SOC的周转速率.相关分析表明,SMBC和SMBN均与地下5 cm处温度和p H呈极显著负相关,说明地下5cm处的温度以及p H对土壤微生物生物量有强烈的影响.     

气候变化主要因子对马铃薯生物量积累及产量和品质的影响

利用新型开顶式气室(OTC)开展CO2浓度升高和大气增温试验,分别为模拟增温2.0℃,模拟增温2.0℃且CO2浓度增加到650μmol·mol-1,对照CO2浓度约410μmol·mol-1,对马铃薯叶片、叶柄和茎等地上生物量、根和块茎等地下生物量积累过程及其特征参数的协同影响研究,分析气候变化对马铃薯产量形成和品质的...     

岷江干旱河谷西康扁桃地上生物量估测模型

西康扁桃[Amygdalus tangutica (Batal.) Korsh.]是西南干旱河谷区具有较高生态和经济价值的特色乡土灌木树种,为准确估测其地上生物量,采用全株收割法,获取了80丛西康扁桃灌丛及其588个萌生株的外部形态特征与地上生物量数据,分别建立灌木丛与萌生株地上生物量预测模型.选取8种[地径(D)、高...     

酸性土壤条件下纳米氧化锌长期暴露对蕹菜生长和叶绿素荧光参数的影响

为了探明酸性土壤条件下纳米氧化锌（nano-ZnO）长期暴露对蕹菜的生理生态效应,通过盆栽实验,设置7个浓度系列的nano-ZnO,70 d后测定相对叶绿素含量、生长参数和叶绿素荧光参数。结果显示,随nano-ZnO浓度升高,蕹菜相对叶绿素含量和生长参数先缓慢增加后显著下降。nano-ZnO对蕹菜生物量在根部和冠部间的分配无显著影响。相对叶绿素含量与nano-ZnO浓度呈显著负相关（r=-0.879,p<0.001）。在nano-ZnO质量比为160 mg/kg时,光合有效辐射190μmol/(m²·s)诱导的激发能过剩,但过剩激发能可通过热耗散保护机制消耗,以避免发生光损伤。酸性土壤条件下,弱光诱导的蕹菜叶绿素荧光参数对nano-ZnO长期暴露不敏感,但蕹菜的生物量累积易受nano-ZnO长期暴露的影响。     

曝气生物滤池快速启动和活性保持性能研究

研究了两级曝气生物滤池处理生活污水时各级的快速启动和在低负荷下活性保持的能力,考察了出水中主要污染物和生物滤池内生物量随时间的变化情况。结果表明,碳氧化生物滤池从低负荷恢复时,所需要的时间与活性保持时的负荷大小有关,负荷越小,所需要的时间越长。在极端情况下,恢复时间接近一次完全启动的时间,因此碳氧化生物滤池的低负荷维持并没有太大的实际意义。而硝化生物滤池在低负荷下活性保持良好,重新启动仅需要完全启动1/10的时间,这就有可能以低成本实现硝化生物滤池的活性保持。