亚热带典型岩溶区地表溪流水文地球化学昼夜变化及其影响因素研究

为了解岩溶区地表溪流水文地球化学的昼夜变化过程及其影响因素,于2013-07-09～2013-07-14期间,在广西壮族自治区融安县官村地下河出口(G1)和下游雷崖村(G2)设置两个监测点同时展开了为期5 d的高分辨率昼夜监测工作,每15min监测水温(T)、pH、溶解氧(DO)和电导率(Spc),每2 h进行人工采样工作,样品测试Ca2+、HCO-3和NO-3等主要离子以及δ13CDIC.结果发现:1 G1和G2点都是HCO3-Ca型水,但是两个监测点表现出不同的水文地球化学昼夜变化过程;2监测期间官村地下河出口(G1)的物理化学参数和主要离子(Ca2+、HCO-3和NO-3等)基本上保持稳定,而雷崖监测点(G2)的物理化学参数(T、pH、DO、Spc)和Ca2+、HCO-3和NO-3离子表现出有规律的昼夜变化特征;3 G2监测点的溶解无机碳(DIC)和δ13C值表现出相反的昼夜变化特征,DIC在白天下降晚上升高而δ13C值白天上升晚上下降,并表现出较好的负相关关系(相关系数为-0.87,P<0.01).结果表明,水生植物的光合作用和呼吸作用、水温以及脱气作用共同影响岩溶区地表溪流水文地球化学的昼夜变化,控制了岩溶地表溪流内部物质循环过程.     

喀斯特不同坡位圆果化香的生理与形态特征比较

以喀斯特不同坡位的圆果化香为研究对象,测定上坡和中坡的土壤理化性质、圆果化香叶片的生理生化以及形态指标,研究不同坡位下圆果化香种群的水分调控、光合能力和形态特征的适应性差异。结果表明:(1)土壤含水量中坡比上坡高出94.73%,土壤有机质含量高出81.96%;土壤有效磷含量中坡高于上坡,全氮和全钾含量在两个坡位相差不大。(2)叶片净光合速率(Pn)日变化在上午9:00~11:00和下午13:00~16:00时中坡高于上坡,在"光合午休"时略低于上坡;Pn在中坡10时达到全天最高值7.53μmol·m~(-2)·s~(-1),而上坡在11时达到全天最大值7.03μmol·m~(-2)·s~(-1);叶片蒸腾速率(Tr)日变化在9:00~12:00中坡高于上坡,在12:00~15:00低于上坡。(3)圆果化香在中坡的叶片叶绿素a、b和总叶绿素含量分别比上坡高74.35%、80.89%、76.57%,丙二醛含量中坡小于上坡。(4)圆果化香叶片的平均长、宽、叶面积、叶片干重均为中坡大于上坡,而比叶面积上坡大于中坡;球果直径在中坡为2.65±0.16cm,比上坡大31.84%,球果的平均种子数量比上坡多27个。综合而言:由于坡位的差异,上坡土壤养分比中坡低得多,不能很好地供给植物生长;上坡圆果化香在水分输入方面不及中坡,而在水分输出方面高于中坡且调控不及时和不合理;在一天的光合作用中,中坡能积累更多的光合产物。     

富里酸存在条件下铜对普通小球藻光合作用与细胞生理的影响

为探究富里酸存在条件下,铜对普通小球藻光合作用与细胞生理的影响,对普通小球藻进行富里酸及铜的复合暴露,检测相关的光合作用及细胞生理指标,并与单独暴露富里酸的普通小球藻指标水平进行比较分析.结果表明,铜的加入会影响藻细胞的光合作用,增加细胞膜通透性,使藻细胞体积增大,并导致藻细胞的死亡.富里酸可以明显减弱铜的毒性,减少藻细胞的死亡.随富里酸浓度升高,藻细胞死亡率呈下降趋势;高浓度的富里酸(74.5 mg·L~(-1)和119.2 mg·L~(-1))可以明显减弱铜对藻细胞体积增大的作用,低浓度的富里酸(20 mg·L~(-1)和54 mg·L~(-1))无明显影响.富里酸单独作用能够增强普通小球藻的光合作用,增加藻细胞的细胞膜通透性,但不具有致死性.     

EDTA对波士顿蕨吸收Hg的影响及其光合响应

采用水培实验方法研究EDTA对波士顿蕨吸收和转移Hg的影响,以及波士顿蕨对Hg及Hg和EDTA胁迫下光合系统II(PSII)的响应.结果显示:波斯顿蕨的根部能富集Hg,加入EDTA可以提高Hg从其根部转移到地上部分.单独Hg处理略微抑制了叶绿素的合成,Hg或Hg与EDTA处理对叶绿素的合成没有明显的影响.Hg或Hg与EDTA对植物的光合作用产生一定程度的胁迫作用.Hg单独处理或Hg与EDTA一起处理都导致了植物光合效能指数下降,干扰光系统II中的能量转移,将部分反应中心被转化为能耗中心,在一定程度上抑制了光系统II中的电子传递.     

广州南沙海岸防护林群落的生态效应初步研究

采用群落生态学和植物化学监测的研究方法,对广州市南沙海岸滩头近6 a生防护林群落的生物量、高温胁迫光合特征、NPP及吸储C、N、S、Pb、Cd、Cu、Hg的生态效应进行了定位观测研究,结果表明：海岸6种防护林群落的生物量的平均达到10.7 t.hm-2、NPP达到2.5 t·hm-2·a-1、生长要素表现为速生性生长特征。各种海防林群落的年均吸储空间CO2、NO2、SO2质量分别为4.2 t.hm-2、27.1 kg·hm-2和3.4 kg·hm-2,吸储Pb、Cd、Cu分别为13.2、4.4、0.1 g·hm-2,其生态环境功能已经初步凸显,可有效地减少这些元素在地表和土壤积累、迁移或随地表径流输出至生活环境的危害,对于海岸环境区域是非常有益的。雨季高温（气温t≥35.5℃）胁迫下,海岸路网林群落的优势种群净光合速率日均达到9.8μmol·m-2·s-1且乡土树种高于引进树种,高山榕（Ficus altissima）的日最高净光合速率达到14.3μmol·m-2·s-1,较羊蹄甲（Bauhinia blakeana）高0.4μmol·m-2·s-1、较塞楝（Kaya senegaiensis）高2.2μmol·m-2·s-1,优势树种适宜海岸滩头立地、高温胁迫的光合生理特点,是其速生长的原因之一。     

纳米银对小球藻光合作用和呼吸作用的影响

使用硼氢化钠还原硝酸银,聚乙烯醇(PVA)作为分散剂,制备出粒径为(7 ± 3)nm的纳米银,分别使用计数法和溶解氧法,研究了纳米银对小球藻(Chlorella vulgaris)生长、光合作用和呼吸作用的影响,并调查了对叶绿素a的抑制状况.结果显示,黑暗条件下加入3mg/L的纳米银,基本抑制了小球藻的呼吸作用,当暴露于4mg/L的纳米银时,小球藻生长的抑制率为93%;而光照条件下加入10mg/L纳米银时,才能抑制其光合作用,此时对小球藻生长的抑制率达到90%.光照时,叶绿素a在10mg/L纳米银的作用下,抑制率达到77%.研究表明了纳米银对小球藻呼吸作用有很强的抑制作用,对光合作用的影响可能通过抑制叶绿素a的合成或破坏叶绿体的结构来完成;光照能够明显减弱纳米银的毒性.     

Metabolic responses of Azolla pinnata to cadmium stress: photosynthesis,antioxidative system and phytoremediation

This present study deals with the growth, photosynthesis, oxidative stress and phytoremediation character of Azolla pinnata L. exposed to different levels (0.05, 0.1, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 mg·L^?1) of cadmium (Cd). Significant accumulation of Cd in Azolla fronds was noticed after 24 and 96 h of exposure and the accumulation rate was dose and time dependent. Growth of A. pinnata increased significantly after both exposure times with and without metal. At lower Cd doses (0.05 and 0.1 mg·L^?1), growth and photosynthesis of A. pinnata showed a marginal increase over the respective control, however, at higher Cd doses (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 mg·L^?1), a decreasing trend was noticed. At lower doses, Azolla fronds could counterbalance the negative effect of enhanced levels of superoxide radicals (SOR) and hydrogen peroxide (H₂O₂) through the greater activity of antioxidative enzymes. The decaresing trends in catalase and peroxidase activity at higher Cd doses suggest that Azolla fronds were not able to mitigate the negative effects of H₂O₂, hence an increase in malondialdehyde content was noticed. The study concludes that up to 0.1 ,mg·L^?1 Cd, A. pinnata can flourish and be used as biofertiliser and for phytoremedial purposes in Cd-contaminated fields; beyond this concentration poor growth may restrict its application.     

模拟酸雨对五爪金龙幼苗光合生理特性的影响

在华南地区,酸雨引起的农作物和经济作物生长发育障碍常导致严重的经济损失,而一些有害入侵种在酸雨条件下仍在扩散,危害性未受到明显的抑制.因此,酸雨条件下入侵种生物学特性研究有助于揭示其入侵规律.在人工环境条件下（光照培养箱的温度为30 ℃,相对湿度为47.6%,光合有效辐射为63.6 μmol·m^-2·s^-1）进行五爪金龙（Ipomoea cairica L）盆栽试验.五爪金龙幼苗每天喷施营养液.采用模拟酸雨（pH梯度为2、3、4、5、6）对幼苗进行胁迫实验,利用LI-6400便携式光合仪和分光光度法测定其光合生理特性指标.结果表明：五爪金龙叶片净光合速率随酸雨pH值的下降而降低.当光合有效辐射（PAR）低于200 μmol·m^-2·s^-1时,不同酸雨处理叶片的净光合速率均随光合有效辐射强度的增加而增大;当光合有效辐射高于200 μmol·m^-2·s^-1时,同一光合有效辐射不同pH处理叶片的净光合速率均为：CK（对照） 〉 pH6.0 〉 pH5.0 〉 pH4.0 〉 pH3.0 〉pH2.0.随着酸雨pH值的下降,光饱和点、光补偿点、最大净光合速率、表观量子效率和暗呼吸速率均呈下降的趋势.其中,pH3.0和pH2.0酸雨处理对各项光合特性参数的抑制作用均达到了显著水平.酸雨胁迫导致五爪金龙叶片叶绿素含量下降,丙二醛含量（MDA）和可溶性糖含量均显著增加,表明酸雨胁迫对叶片细胞膜系统产生了破坏作用.pH6.0、pH5.0和pH4.0酸雨处理对五爪金龙的光合生理特性影响较小,pH值为3.0和2.0的酸雨处理对五爪金龙的光合能力抑制显著.酸雨胁迫导致五爪金龙利用强光能力下降,提高了其利用弱光的能力.五爪金龙光合生理特性对酸雨环境较为敏感,对酸雨胁迫具有一定的耐受性和适应性.     

双酚A对紫背浮萍生长和光合色素及抗氧化系统影响

以紫背浮萍为实验对象,探究双酚A(bsiphenol A, BPA)对其生长、光合色素含量、抗氧化系统和渗透压调节物质的影响。结果表明,不同浓度(0、1、5、20和50 mg·L~(-1))BPA连续暴露7 d后,与对照组相比,随暴露浓度升高,紫背浮萍湿重和叶绿素含量呈现先显著增加后降低的趋势;暴露组过氧化氢(H_2O_2)含量和抗超氧阴离子自由基活性显著降低;丙二醛(MDA)含量在20和50 mg·L~(-1)组显著升高;暴露组抗氧化酶活性包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)和总抗氧化能力(T-AOC)均低于对照组;谷胱甘肽(GSH)含量在高浓度组显著升高,20 mg·L~(-1)组可溶性糖含量显著升高,可溶性蛋白含量在中高浓度组显著增加。研究表明,中低浓度BPA会提高紫背浮萍光合色素含量,有机物积累增多,促进其生长;但随BPA浓度不断升高,紫背浮萍体内产生氧化损伤,抗氧化酶活性及叶绿素含量降低,生长受到抑制。本研究结果将为BPA污染控制及对水生植物生态毒性效应评价提供理论基础。     

四环素对微囊藻生长及光合作用的毒性效应机制

光合作用是蓝藻生长繁殖的生理基础,研究四环素胁迫下蓝藻的生长和光合作用的变化和响应,有助于揭示其作用机制。为探究四环素对微囊藻的毒性效应,对培养在0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0和5.0 mg·L~(-1)共7个浓度下的微囊藻的细胞数、叶绿素a含量、微囊藻光合系统Ⅱ(PSⅡ)快速光响应曲线(RLCs)及快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)进行了测定。结果表明,四环素处理7 d后,微囊藻的半致死浓度(LC_(50))为(0.571±0.036) mg·L~(-1)。随着四环素浓度的增加,微囊藻生长受到抑制,叶绿素含量减少,PSⅡ中单位反应中心失活。当四环素浓度高于0.5 mg·L~(-1)时,微囊藻Q_A~-到Q_B的电子传递被抑制,造成Q_A~-大量积累,影响PSⅡ的电子受体侧。然而,在低浓度四环素处理中,以吸收光能为基础的性能指数(PI_(ABS))、用于电子传递的量子产额(φ_(Eo))和最大光化学效率(φ_(Po))显著升高,用于热耗散的量子比率(φ_(Do))显著降低。这些结果表明,低浓度四环素处理时,微囊藻能通过自身调节改变PSⅡ中能量配置,改变电子传递速率,提高光合效率,从而应对低浓度四环素胁迫,而当四环素浓度较高时,微囊藻的光合作用显著降低,生长受到抑制。