广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4—9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4-9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

内蒙古大兴安岭森林可燃物燃烧释放PM2.5中水溶性离子排放特性

研究森林可燃物燃烧释放的细颗粒物(PM_2.5)的排放因子对于揭示森林火灾对大气和生态系统的影响至关重要,而水溶性离子是细颗粒物的重要化学成分,对颗粒物的形成具有重要意义。利用自主设计的生物质燃烧系统,模拟内蒙古大兴安岭5种典型乔木(蒙古栎、白桦、兴安落叶松、黑桦、山杨)的3种组成部分(树干、树枝、树皮)及其地表死可燃物(凋落物层、半腐殖质层、腐殖质层)以及3种典型灌木(平榛、二色胡枝子、兴安杜鹃)树枝燃烧,采用ISC1100离子色谱分析仪测定2种燃烧状态(阴燃和明燃)下PM_2.5中水溶性离子(Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-、NO₂^-、SO₄^2-)的排放因子。结果表明:乔木所有组成部分及其地表死可燃物和灌木树枝燃烧所排放PM_2.5中检测到的水溶性离子,阴燃以K⁺、Cl^-和Na⁺为主要组分,明燃以K⁺、Cl^-和SO₄^2-为主要组分。不同燃烧状态下相同乔木树种及其地表死可燃物和相同灌木排放PM_2.5中检测到的水溶性离子总量均存在显著差异。灌木树枝在阴燃期间PM_2.5中水溶性无机离子的排放因子比明燃更高。乔木释放的PM_2.5中阳离子与阴离子的比率为1.26,地表死可燃物为1.12,灌木为2.0,表明颗粒物呈碱性。内蒙古大兴安岭的森林大火不会通过释放水溶性离子导致生态系统的酸化。     

NO3-/NO2-对渤海湾油藏中硫酸盐还原菌SO42-还原活性的抑制效应

长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H₂S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO₃^-和NO₂^-对SRP富集培养物SO₄^2-还原活性的抑制效应. 结果表明： 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO₄^2-还原活性较强,SO₄^2-还原速率为10.4 mmol SO₄^2-·d^-1·g^-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L^-1NO₃^-时,SRP富集培养物的SO₄^2-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L^-1的NO₂^-时,SO₄^2-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO₃^-还原成NH₄⁺的代谢途径.当环境中同时存在SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-时,SRP富集培养物优先利用NO₃^-和NO₂^-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO₂^-的毒性效应是NO₃^-/NO₂^-抑制渤海湾海域油藏中SO₄^2-还原活性的主要原因.     

NO3-/NO2-对渤海湾油藏中硫酸盐还原菌SO42-还原活性的抑制效应

长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H₂S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO₃^-和NO₂^-对SRP富集培养物SO₄^2-还原活性的抑制效应. 结果表明： 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO₄^2-还原活性较强,SO₄^2-还原速率为10.4 mmol SO₄^2-·d^-1·g^-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L^-1NO₃^-时,SRP富集培养物的SO₄^2-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L^-1的NO₂^-时,SO₄^2-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO₃^-还原成NH₄⁺的代谢途径.当环境中同时存在SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-时,SRP富集培养物优先利用NO₃^-和NO₂^-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO₂^-的毒性效应是NO₃^-/NO₂^-抑制渤海湾海域油藏中SO₄^2-还原活性的主要原因.     

NaCl胁迫下沙芥的渗透调节作用

本文系统分析了荒漠资源植物沙芥在不同浓度NaCl下的渗透调节作用。结果表明,随外加NaCl浓度从25 mmol·L^-1升高至200 mmol·L^-1,Na⁺、Cl^-、脯氨酸和总无机离子的含量及其对叶渗透势的贡献不断升高,K⁺和可溶性糖的含量及其贡献先降低后升高,SO₄^2-和PO₄^3-的含量不断升高但其贡献变化不大;Na⁺、Cl^-和K⁺对叶渗透势的贡献交替位列前三,可溶性糖位居第四。由上可知,沙芥主要通过积累无机离子特别是Na⁺和Cl^-进行渗透调节以抵御外加NaCl的渗透胁迫。     

氮添加对盐渍化草地根际土壤理化性质的影响

为探究氮输入和根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响,对8个水平氮添加处理下(0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m^-2·a^-1)晋北盐渍化草地根际和非根际土壤理化性质进行研究。结果表明: 氮添加显著降低根际土壤pH,显著增加根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N和无机氮含量;随氮添加量的增加,根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N、无机氮含量以及根际土壤全氮含量呈逐渐升高的趋势,而根际土壤Na⁺、K⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N和氨基酸含量以及非根际土壤全氮含量呈先升高后降低的趋势。主成分分析表明,根际土壤理化性质对低氮(≤8 g·m^-2·a^-1)和高氮添加(>8 g·m^-2·a^-1)的响应具有明显差异。根际土壤pH、有机酸和氨基酸含量分别比非根际土壤低0.71、44.3%和9.8%,而K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N、无机氮、全碳和全氮含量分别比非根际土壤高51.0%、47.6%、20.8%、215.5%、139.3%、31.7%和65.3%,表明根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响大于氮输入的影响。     

盐胁迫下外源褪黑素和Ca2+对甜瓜幼苗的缓解效应

以甜瓜品种‘羊角酥瓜’为试材,利用人工气候室控制环境条件(昼/夜25/18 ℃),研究盐胁迫条件下外源褪黑素(MT)和Ca²⁺对甜瓜幼苗根系和叶片中Cl^-、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子含量,Na⁺/K⁺、 Na⁺/Ca²⁺、Na⁺/Mg²⁺值,以及H⁺-ATP酶活性、渗透调节物质积累和细胞膜质过氧化的影响.结果表明: 与对照相比,盐胁迫处理显著抑制甜瓜幼苗生长,增加根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,降低K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量.盐胁迫下,喷施外源MT或Ca²⁺处理均可以显著降低甜瓜根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,提高K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量,植株体内Na⁺/K⁺、Na⁺/Ca²⁺和 Na⁺/Mg²⁺值下降;同时也提高了根系和叶片H⁺-ATP酶活性及叶片渗透调节物质的含量,降低盐胁迫对细胞膜的伤害,表现在甜瓜叶片相对电导率和丙二醛含量降低.总之,在盐胁迫条件下,外源MT、Ca²⁺单独和复配处理均可通过提高H⁺-ATP酶活性来降低盐害离子的含量,改善甜瓜幼苗中的离子平衡,同时增加渗透调节物质的含量,降低膜质过氧化水平,从而增强其对盐胁迫的适应性,其中MT和Ca²⁺复配处理时的效果更好.复配外施 MT 和Ca²⁺在诱导甜瓜幼苗提高耐盐方面具有协同增效作用.     

盐胁迫下外源褪黑素和Ca2+对甜瓜幼苗的缓解效应

以甜瓜品种‘羊角酥瓜’为试材,利用人工气候室控制环境条件(昼/夜25/18 ℃),研究盐胁迫条件下外源褪黑素(MT)和Ca²⁺对甜瓜幼苗根系和叶片中Cl^-、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子含量,Na⁺/K⁺、 Na⁺/Ca²⁺、Na⁺/Mg²⁺值,以及H⁺-ATP酶活性、渗透调节物质积累和细胞膜质过氧化的影响.结果表明: 与对照相比,盐胁迫处理显著抑制甜瓜幼苗生长,增加根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,降低K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量.盐胁迫下,喷施外源MT或Ca²⁺处理均可以显著降低甜瓜根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,提高K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量,植株体内Na⁺/K⁺、Na⁺/Ca²⁺和 Na⁺/Mg²⁺值下降;同时也提高了根系和叶片H⁺-ATP酶活性及叶片渗透调节物质的含量,降低盐胁迫对细胞膜的伤害,表现在甜瓜叶片相对电导率和丙二醛含量降低.总之,在盐胁迫条件下,外源MT、Ca²⁺单独和复配处理均可通过提高H⁺-ATP酶活性来降低盐害离子的含量,改善甜瓜幼苗中的离子平衡,同时增加渗透调节物质的含量,降低膜质过氧化水平,从而增强其对盐胁迫的适应性,其中MT和Ca²⁺复配处理时的效果更好.复配外施 MT 和Ca²⁺在诱导甜瓜幼苗提高耐盐方面具有协同增效作用.     

多花黑麦草对不同形态氮的吸收动力学特征研究

采用改进常规耗竭法,比较研究了多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)对NH₄⁺和NO₃^-吸收动力学特征。结果表明多花黑麦草对NH₄⁺和NO₃^-吸收符合Miehaelis-Menten方程,它对NH₄⁺的亲和力显著大于对NO₃^-的亲和力,但对NH₄⁺和NO₃^-的最大吸收速率差异不显著,说明多花黑麦草偏爱吸收NH₄⁺,在实际污水净化过程中,多花黑麦草具有优先吸收NH₄⁺的趋势,若有足够的停留时间,其对NH₄⁺净化程度会更高些;当吸收系统微生物受抑制时,多花黑麦草对NO₃^-的吸收速率明显降低,亲和力明显提高,可见微生物对吸收体系中氮素的去除有一定促进作用。     

低氮胁迫诱导木薯幼苗花青素积累及其基因表达

为明确氮素浓度和形态与木薯花青素产生和积累的关系,基于氮素胁迫能够在拟南芥等植物中促进花青素产生的研究结果,以木薯品种Arg7为研究对象,研究木薯无菌幼苗在添加了(1)40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺,(2)40 mmol/L NO₃^-,(3)20 mmol/L NH₄⁺,(4)0.4 mmol/L NO₃^-+0.2 mmol/L NH₄⁺,(5)0.4 mmol/L NO₃^-,(6)0.2 mmol/L NH₄⁺,(7)1 mmol/L(N),(8)5 mmol/L(N),(9)9 mmol/L(N),(10)13 mmol/L(N)10种氮素浓度和形态的MS培养基中生长40 d的农艺性状,以及对花青素合成相关结构基因的诱导和花青素积累的差异。结果表明,木薯品种Arg7无菌幼苗在添加有40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺,40 mmol/L NO₃^-和20 mmol/L NH₄⁺的MS缺氮培养基中生长至40 d,没有观察到花青素产生;与40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺处理条件相比,在40 mmol/L NO₃^-条件下的株高和初生根根长没有显著差异,但初生根根数显著减少,而在20 mmol/L NH₄⁺条件下其株高、初生根根长和初生根根数都受到极显著抑制;木薯品种Arg7无菌苗在含有0.4 mmol/L NO₃^-+0.2 mmol/L NH₄⁺,0.4 mmol/L NO₃^-和0.2 mmol/L NH₄⁺的MS缺氮培养基中生长至40 d,3种处理条件下的木薯茎秆和叶柄中花青素积累明显,花青素合成相关结构基因被诱导表达;与40 mmol/L NO₃^-+20 mmol/L NH₄⁺条件下相比,在0.4 mmol/L NO₃^-+0.2 mmol/L NH₄⁺,0.4 mmol/L NO₃^-和0.2 mmol/L NH₄⁺条件下的株高、初生根根长和根数极显著降低,而花青素含量极显著增加,且花青素含量随着氮素浓度增加呈负相关关系(R²=0.96)。由此表明,木薯品种Arg7无菌幼苗植株中花青素的诱导表达只与氮素浓度有关,而与氮素形态无关。     

氮形态对不同小麦基因型氮素吸收和光合作用的影响

利用水培试验,研究了3个小麦基因型对不同形态N素吸收和积累的差异.结果表明,在不同N浓度下,小麦对增铵营养和NH⁺的吸收速率显著高于NO₃^-营养,且在较高浓度下,增铵营养处理具有更强的吸收优势.与次敏感型莱州953和钝感型江东门相比,敏感型扬麦158不仅具有较强的NO₃^-和NH⁺吸收能力,而且具有最强的增铵营养吸收能力.增铵营养促进了扬麦158和莱州953对NO₃^-和NH⁺的吸收,但在一定程度上抑制了江东门对NO₃^-的吸收.与NO₃^-营养及NH⁺营养相比,增铵营养显著提高了扬麦158和莱州953的全株、地上部N积累量和叶片光合速率,而对江东门影响较小因此,增铵营养促进了植株的N吸收,提高了N积累和光合速率,从而促进了小麦生长     

Effects of night warming on the uptake of inorganic nitrogen by two dominant species in subalpine coniferous forests

Aims Plant roots play a critical role in the uptake of nutrients, and nitrogen (N) absorption is considered as the first step and a pivotal process in N metabolism of plants. Our objective was to better understand the absorption of two major inorganic N forms (NH₄⁺ and NO₃^-) in subalpine coniferous forests under global warming Methods Experimental warming using infrared heater was applied to two dominant species in subalpine coniferous forests of Sichuan, China, Picea asperata and Abies fargesiivar. faxoniana. The non-invasive micromeasurement technology was used to investigate the effects of warming on the uptake rates of NH₄⁺ and NO₃^- and the potential interactions between these two ions.Important findings Results showed that the maximal net root uptake of NH₄⁺ and NO₃^-occurred at a distance of 17-18 mm and 17 mm from root tips, respectively for P. asperata. and at a distance of 11 mm and 11.5 mm from root tips respectively for A. fargesiivar. faxoniana. Experimental warming elevated the uptake rates of NH₄⁺ and NO₃^- in both species, but the interactions between NH₄⁺ and NO₃^- differed between the two species. While NO₃^- uptake was inhibited in the presence of NH₄⁺ for both P. asperataand A. fargesiivar. faxoniana, net NH₄⁺ uptake was promoted by NO₃^- supply only in P. asperata roots under experimental warming.     

夜间增温对亚高山针叶林主要树种无机氮吸收的影响

吸收营养物质是植物根系的主要生理功能。氮素吸收是植物体内氮代谢的第一步, 也是最关键的一步。为了全面地认识亚高山针叶林在全球气候变化背景下对两种主要无机氮(NH₄⁺和NO₃^-)吸收特点的变化, 该研究以川西亚高山针叶林优势树种——云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies fargesii var. faxoniana)为材料, 通过红外辐射加热器模拟增温, 利用非损伤微测技术(non-invasive micromeasurement technology)研究了这两个树种吸收NH₄⁺和NO₃^-特点的变化, 同时还探究了NH₄⁺和NO₃^- 之间的相互作用对植物吸收这两种离子的影响。研究结果显示: 在云杉根系中, NH₄⁺和NO₃^-的最大吸收速率分别发生在距离根尖最顶端17-18 mm区域和17 mm处, 而岷江冷杉对这两种离子的最大吸收速率分别发生在距离根尖顶端11 mm和11.5 mm处。增温对云杉和岷江冷杉根系吸收NH₄⁺和NO₃^-有促进作用。在增温条件下, NO₃^-能够促进云杉根系对NH₄⁺的吸收, 而NH₄⁺则抑制了其对NO₃^-的吸收。无论是否增温, 岷江冷杉对NH₄⁺的吸收都不受NO₃^-的影响, 而在增温条件下, NH₄⁺会抑制岷江冷杉对NO₃^-的吸收。     

亚适宜温光环境下不同硝铵比营养液对黄瓜幼苗生长、氮吸收和代谢的影响

以‘中农26’黄瓜为试材,研究亚适宜温光(18 ℃/10 ℃,180±20 μmol·m^-2·s^-1)下不同硝铵比(26:2、21:7和14:14)营养液对黄瓜幼苗生长和生理特性的影响.结果表明:硝铵比为21:7处理的黄瓜总根长最长、根体积和根表面积最大、根尖数最多;根中H⁺-ATPase活性最高;硝态氮转运蛋白(NRT)和铵转运蛋白(AMT)基因表达量也升高,提高了根系的氮吸收能力;叶中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性较高,提高了体内氮代谢能力,使黄瓜氮含量和干物质积累显著增加.亚适宜温光下,营养液中硝铵比为21:7时,黄瓜幼苗干质量分别比26:2和14:14处理增加14.0%和19.3%.亚适宜温光下,可通过调整营养液中硝铵比,提高黄瓜氮吸收与代谢能力,缓解亚适宜温光对黄瓜幼苗的不利影响,促进黄瓜生长.     

Nitrogen preference across generations under changing ammonium nitrate ratios

Aims Nitrogen (N) in natural environments is typically supplied by a mixture of ammonia (NH₄⁺) and nitrate (NO₃^-). However, factors that underlie either NH₄⁺or NO₃^-preference, and how such preference will change across generations remain unclear. We conducted a series of experiments to answer whether: (i) NH₄⁺:NO₃^-ratio is the driving factor for plant N preference, and (ii) this preference is consistent across generations.     

Gill microsomal (Na+,K+)-ATPase from the blue crab Callinectes danae: Interactions at cationic sites

Euryhaline crustaceans tolerate exposure to a wide range of dilute media, using compensatory, ion regulatory mechanisms. However, data on molecular interactions occurring at cationic sites on the crustacean gill (Na⁺,K⁺)-ATPase, a key enzyme in this hyperosmoregulatory process, are unavailable. We report that Na⁺ binding at the activating site leads to cooperative, heterotropic interactions that are insensitive to K⁺. The binding of K⁺ ions to their high affinity sites displaces Na⁺ ions from their sites. The increase in Na⁺ ion concentrations increases heterotropic interactions with the K⁺ ions, with no changes in K_0.5 for K⁺ ion activation at the extracellular sites. Differently from mammalian (Na⁺,K⁺)-ATPases, that from C. danae exhibits additional NH₄⁺ ion binding sites that synergistically activate the enzyme at saturating concentrations of Na⁺ and K⁺ ions. NH₄⁺ binding is cooperative, and heterotropic NH₄⁺ ion interactions are insensitive to Na⁺ ions, but Na⁺ ions displace NH₄⁺ ions from their sites. NH₄⁺ ions also displace Na⁺ ions from their sites. Mg²⁺ ions modulate enzyme stimulation by NH₄⁺ ions, displacing NH₄⁺ ion from its sites. These interactions may modulate NH₄⁺ ion excretion and Na⁺ ion uptake by the gill epithelium in euryhaline crustaceans that confront hyposmotic media.