连续流湿地中DO、ORP状况及与植物根系分布的关系

构建了水平潜流芦苇人工湿地以处理富营养化河水.在连续运行的近2a时间中,对湿地芦苇根系分布、湿地水体溶解氧(DO)、氧化还原电位(OBP)的时空变化及水力负荷(HLR)对DO、ORP的影响等进行了研究.结果表明,当年生芦苇95%的根系生物量分布在0～20 cm的基质层中,第2个生长年中97%的根系生物量分布在0～35 cm的基质层中,第2年植物根系在深度方向上有了更大的扩展.湿地中上层水体DO和ORP在沿程方向上是逐渐升高的,底层的变化很小,在水深方向上上层大于中底层.受芦苇根系主要分布在基质上层的影响,距地表20 cm的范围内基本属于中等还原环境,中底层水体为强还原环境,水平潜流湿地内部总体上是厌氧状态的.受植物光合作用及大气复氧作用的影响,湿地水体DO在1d之内先升高后降低.水体DO及ORP随着HLR的增大而降低.考察了植物根区ORP状况及根系分布对水体氧化还原状态的影响,结果表明,根系表面的OBP高达(260.6±54.3)mV,远高于水体的ORP(-220.3±21.5)mV.植物根系的释氧作用提高了根区的氧化能力.根区的好氧微环境不足以改变湿地内部的整体厌氧状态;但湿地上层大量根系分布仍然起到了改善湿地上层环境氧化状态的作用.     

含锌废水对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

试验用不同浓度的锌溶液模拟污水,浸种后用水培法培养小麦,全面观察研究不同浓度的锌对小麦种子萌发、幼苗生长过程中的形态和生理生化指标的影响以及相同浓度的锌溶液对不同品种小麦的影响,初步探讨锌对小麦的作用机制.结果表明:10 mg/L及20 mg/L的Zn2 溶液对小麦种子的萌发、幼苗根系活力和叶绿素含量有促进作用,25 mg/L～160 mg/L的Zn2 溶液随着浓度的增高使得小麦种子的发芽和幼苗根系及地上部分的生长发育受到押制,同时叶绿素的含量也有所降低;相同浓度的锌溶液对不同品种的小麦有不同程度的影响.     

生物炭添加对湿地植物菖蒲根系通气组织和根系泌氧的影响

在处理污水的潜流人工湿地中,湿地植物容易受到缺氧胁迫.尽管菖蒲(Acorus calamus L.)是一类对缺氧条件具有显著抵抗能力的湿地植物,但菖蒲的生理响应并不能完全消除湿地长期缺氧带来的胁迫.生物炭添加能够缓解菖蒲体内超氧化物和过氧化物的积累,显著降低膜脂过氧化程度,但生物炭对缓解缺氧胁迫的具体机制尚不清晰.因此,本研究通过在温室内构建5种不同的生物炭湿地,采用植物生态学分析方法,将植物根系通气组织、根孔隙度和根系泌氧相结合,研究菖蒲根部组织对生物炭添加的响应机制.结果表明,通过在传统潜流人工湿地中添加生物炭,有利于菖蒲形成根系通气组织,增大根孔隙度,生物炭投加量与根孔隙度具有显著正相关关系.在湿地中添加生物炭将利于O_2通过通气组织传输至地下部分,并以根系泌氧(radial oxygen loss,ROL)的形式扩散至根际,显著提高根系泌氧量.与其它光强相比,在3 000μmol·(m~2·s)~(-1)条件下,菖蒲泌氧能力较强,生物炭投加比例对植物ROL的影响不显著.     

稻草型生物有机肥对萝卜的作用效果

为推广应用稻草型生物有机肥,采用田间小区试验研究了稻草型生物有机肥对萝卜(Raphanus sativus)功能叶叶绿素含量、碳氮代谢关键酶活性、萝卜产量和品质的影响.结果表明:稻草型生物有机肥处理Ⅰ与等NPK养分施用量的纯化肥处理Ⅱ和菜枯肥处理Ⅲ相比,可提高萝卜功能叶叶绿素含量、防止功能叶早衰;提高硝酸还原酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶三种碳氮代谢关键酶活性.处理Ⅰ使萝卜的产量分别比处理Ⅱ和处理Ⅲ提高4.48%、6.01%,维生素C分别提高22.48%、28.24%,可溶性糖含量分别提高10.39%、19.91%,萝卜硝酸盐含量分别下降8.78%和16.67%,且以上4个指标处理Ⅰ与处理Ⅱ和处理Ⅲ的差异均达极显著水平,此外亚硝酸盐含量也明显降低.     

覆盖模式和小麦根系对土壤拮抗性放线菌分布的影响

采用常规分离培养和琼脂块拮抗性测定法,研究了西北旱作农业区不同覆盖模式和根系对小麦田土壤中拮抗性放线菌分布的影响.结果表明:①小麦田土壤拮抗性放线菌比率随覆盖模式而异.在SDSA培养基上以覆盖模式较高,常规对照最低,拮抗性放线菌比率由高到底顺序为垄沟(49.1%)>覆膜(41.5%)>覆草(37.5%)>常规(25.0%),垄沟、覆膜和覆草分别较对照提高96.4%、66.0%和50.0%.②小麦根系生长和分泌物对拮抗性放线菌比率有显著影响.在3种覆盖和常规对照条件下,拮抗性放线菌总数的比率、抗细菌和抗真菌的拮抗放线菌比率均表现为根区高于根外,其中覆膜模式下抗真菌放线菌的比率在根区土壤中约为根外的4倍.图1表2参19     

不同湿地植物的根系酸化作用与重金属吸收

为研究不同湿地植物根系分泌物对水体的酸化能力与重金属吸收积累能力间的关系,选用六种对废水中重金属吸收能力较强的湿地植物进行了盆栽实验.这六种湿地植物分别是:稗(Echinochloa crus-galli)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)、茭笋(Zizania latifolia)、鸭舌草(Monochoria vaginalis)、柳叶箬(Isachne globosa)、辣蓼(Polygonum hydropiper).研究结果表明,不同种类的植物对水体的酸化能力存在明显差异,水体pH差异最大可达0.85个单位;不同湿地植物间对重金属的吸收积累能力有显著差异,而且在重金属积累量方面的差异明显高于重金属浓度方面的差异.相关分析表明,不同湿地植物水体pH与植株重金属积累量之间存在较好的负相关关系,相关系数达到或接近P0.05显著水平.研究结果说明,湿地植物对废水中重金属的吸收积累能力在相当大的程度上取决于其根系分泌物对水体的酸化能力.     

镉胁迫下红树林沉积物中水溶性有机物的变化

在温室条件下采用根箱法,研究了在不同浓度镉(Cd, 0～50 mg kg-1)胁迫下红树植物秋茄幼苗生长的土壤中水溶性有机碳(DOC)和水溶性有机氮(DON)的浓度变化.研究表明,秋茄沉积物中DOC和DON含量随Cd胁迫浓度的增加出现不同程度先降后升再降的趋势, DOC含量在土壤Cd处理浓度为10 mg kg-1和30 mg kg-1时分别达到谷值(0.134 mg g-1)和峰值(0.190 mg g-1).除了R5层(30 mg kg-1 Cd处理时DOC含量高于对照组),其他土层的对照组DOC含量均高于Cd处理组的DOC含量. DON含量在土壤Cd处理浓度为5 mg kg-1和20 mg kg-1时分别达到谷值(0.075 mg g-1和0.081 mg g-1),在10 mg kg-1和30 mg kg-1时分别达到峰值(0.117 mg g-1和0.138 mg g-1).这表明沉积物中的DOC和DON在低浓度的Cd胁迫下可与Cd相互作用,降低Cd的有效性,反映秋茄对低浓度的Cd有一定的抵抗能力.高浓度的Cd胁迫可能刺激秋茄根系分泌和改变土壤微环境.与非根际层土壤相比,根际层的DOC和DON含量较高.     

C4植物甜高梁和玉米幼苗对Zn胁迫的响应差异

实验采用营养液培养法,设置2,50,100,500和1000μmol-L-1浓度ZnSO4处理,比较C4植物甜高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench.)和玉米(Zeamays.L)幼苗对zn胁迫的响应差异.结果表明,甜高粱对重金属zn胁迫的敏感性强于玉米,随着zn处理浓度加大,前者幼苗苗高、根长、单株干物质量、叶绿素含量和根系活力的下降幅度及丙二醛含量的上升幅度皆大于后者,玉米对Zn胁迫的耐受性强于甜高粱.在处理浓度达到500 μmol-L-1之前,甜高粱和玉米体内吸收的Zn随处理浓度加大显著递增,达500μmol-L-1之后,玉米根系积累的Zn不再明显增加.在处理浓度达到和高于100μmol·L-1时,甜高粱由根系向地上部转运的Zn显著高于玉米.甜高粱和玉米对Zn胁迫的敏感性差异可能缘于它们的吸收和转运差异.     

农田土壤呼吸对大气CO2浓度升高的响应

大气CO2浓度急剧升高引起的全球气候变暖是人们关注的环境问题之一.随着气候变化对全球生态环境的影响日益增大,全球碳循环研究已经成为各国科学家研究的热点之一.模拟大气CO2浓度升高试验技术先后经历了人工气候室、开顶式气室、FACE技术(Free Air carbon dioxjde eariclament)阶段,FACE技术因其无限接近自然条件而成为研究大气CO2浓度增加对整个生态系统影响的最理想试验平台.土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节,农田生态系统是陆地生态系统的重要组成.研究农田生态系统的土壤呼吸对大气CO2浓度增加的响应是预测和评价农田系统乃至整个陆地生态系统土壤碳周转和碳收支的重要前提与基础.文章根据现有研究成果.阐述了模拟大气CO2浓度升高的试验技术,比较了农田土壤呼吸的测定方法,总结了以FACE研究成果为主的高CO2浓度条件下农田土壤呼吸、不同地下来源贡献及环境因子影响,提出了进一步研究的方向,以期为全球气候变化背景下的农田土壤呼吸和碳固定及全球碳循环研究提供帮助.     

几何法测定生物栅中美人蕉根系面积

设计了1种测定生物栅中水生植物根系面积的方法.通过分别测定美人蕉(Canna indica)3级根平均直径和2级根平均直径计算得到植物根系总面积.这种方法比常用的不分级测定植物根系直径及表面积的方法准确度高1个数量级,可以应用于大根系植物的根系测定.研究结果表明,生物栅装置中美人蕉根系总面积39.4 m2,3级根系面积是2级根系的22.2倍,而体积比接近2:1,3级根和2级根平均直径比小于1:10.应用生物栅技术处理富营养化水体时,表面积占绝对优势的3级根系在对氮、磷等元素的吸收,作为微生物附着的重要载体及加强植物与填料的固着能力,改善根系与填料的空间结构等方面起重要作用.