我国雷州半岛典型农田大气氮沉降

近一个半世纪以来,粮食和能源需求导致活性氮创造的急剧增加,从而导致各种活性氮的排放及其沉降的增加。氮沉降引起土壤酸化,水体富营养化,及敏感生态系统植物多样性的丧失等不良生态效应。因此定量不同生态系统氮沉降量对于确定该地区生态系统安全及氮循环有重要意义。南方地区氮沉降已有较多研究,主要集中于湿沉降的研究,选取雷州半岛地区典型农田综合研究了大气氮素的干湿沉降。结果表明:大气活性氮浓度NH3、HNO3、NO2、pNH+4和pNO-3浓度分别为5.62、0.88、3.16、3.30、2.02μg N/m3。采用欧洲氮沉降监测网的氮干沉降速率估算了大气氮干沉降量为17.6 kg N hm-2a-1。大气降雨NO-3-N浓度为(0.86±0.36)mg N/L,NH+4-N浓度为(1.11±0.68)mg N/L,大气降雨无机氮含量冬季最高,夏季最低。大气无机氮年湿沉降总量为25.3 kg N/hm2。湿沉降NH+4-N和NO-3-N,干沉降NH3、HNO3、NO2、pNH+4、pNO-3分别占沉降量的30.8%、28.0%、23.7%、5.4%、2.8%、3.9%、5.4%。湿沉降NH+4和干沉降NH3在氮沉降中占主导地位显示氮肥施用导致的NH3挥发对大气活性氮浓度及氮沉降的显著贡献。鉴于研究可观的氮沉降量(总沉降量42.9 kg N hm-2a-1),其向农田的养分的输入不容忽视;氮沉降对该地区水体,自然生态系统的环境影响需要受到重视。     

不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗生长和叶片性状对氮磷添加的响应

人类活动改变了氮素从大气向陆地生态系统输入的方式和速率,进而导致森林生态系统养分变化和失衡。研究氮磷添加对不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗生长和叶片性状的影响,可以为全球氮磷沉降背景下亚热带地区樟树人工林的经营管理提供依据。本试验以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH_4Cl)作为氮肥模拟大气氮沉降,以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)模拟磷添加。氮磷处理设置CK、施N、施P和施N+P 4个水平,种植密度设置10、20、40和80株·m~(-2 )4个水平。实验数据表明:N、P和N+P处理对樟树幼苗的苗高和地径均有促进作用,且N+P处理对幼苗生长的促进效果最好。N、P和N+P处理在整体上均能增加幼苗叶片的SPAD值,N和N+P处理均增加了幼苗叶片的比叶面积(SLA),而P处理减少了幼苗的SLA。随着种植密度的增大,N、P和N+P处理下樟树平均单株幼苗的苗高、地径、SPAD值呈现下降的趋势,各施肥处理下叶片的SLA变化规律不明显。密度和氮磷添加对叶片的SPAD值产生显著的交互作用。     

增氮对青藏高原东缘高寒草甸土壤甲烷吸收的早期影响

研究大气氮沉降对青藏高原高寒草甸土壤CH4吸收的影响,对于揭示氮素调节土壤CH4吸收的机制和评价氮沉降增加背景下大气CH4收支平衡至关重要.通过构建多形态、低剂量的增氮控制试验,测定土壤CH4净交换通量和相关土壤理化性质,分析高寒草甸土壤CH4通量变化特征及其主要驱动因子.研究结果表明:自然状态下高寒草甸土壤是大气CH4汇,CH4平均吸收量为(35.40±1.92) μg· m-2· h-1.土壤CH4吸收主要受水分驱动,其次为土壤NH4+-N和NO3-N含量.NH4+-N抑制CH4吸收,NO3--N促进CH4吸收;不同剂量氮素输入对土壤CH4吸收影响也不尽相同,低氮处理促进土壤CH4吸收,而中氮和高氮处理抑制土壤CH4吸收.结果显示青藏高原高寒草甸土壤是重要的大气CH4汇,在未来大气氮沉降加倍的情景下CH4汇功能增强,但当氮沉降量增加两倍以上时CH4汇功能将会减弱.     

氮添加对昆仑山高山草地土壤、微生物和植物生态化学计量特征的影响

全球范围内的氮沉降增加改变了生态系统氮(N)素循环过程,由此带来的生态学效应已成为当前研究的热点。以昆仑山高山草地生态系统2种优势植物黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)和针茅(Stipa capillata)为研究对象,开展人工氮肥添加试验,研究土壤-微生物-植物系统各组分生态化学计量特征对氮添加的响应特征。结果表明:①氮添加显著提高了土壤NH4^+-N和土壤NO3^--N含量(P<0.05),土壤全N、全磷(P)、速效P含量没有明显变化。②氮添加条件下针茅叶片N含量增加,P含量降低,而黄花棘豆N和P含量无明显变化。③土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)随着施氮量的增加呈现出先增加后降低的趋势,当施氮量为6N·m^-2·y^-1时呈现出最高值。土壤NH4+-N含量与土壤微生物量N含量有显著的正相关关系(P<0.01)。综合分析表明,短期氮添加有利于土壤养分和微生物量的积累,促进植物和微生物养分吸收利用。2种优势植物的生态化学计量特征对氮沉降的响应不同,过量的氮输入将会造成植物生长受到P限制,氮沉降会改变昆仑山高山草地生态系统的生物地球化学循环过程。     

增氮对青藏高原东缘典型高寒草甸土壤有机碳组成的影响

土壤有机碳动态是陆地生态系统碳平衡研究的关键环节,有关青藏高原高寒草甸土壤有机碳组成对大气氮沉降增加的响应研究至今尚未开展。基于中国科学院海北生态站的大气氮沉降模拟控制实验平台,于2010年5月、7月和9月中旬分别测定不同施氮处理下0—10cm、10—20cm、20—30cm土壤中粗颗粒态有机碳(CPOC)、细颗粒态有机碳(FPOC)和矿质结合有机碳(MOC)含量,研究不同施氮类型(NH4Cl,(NH4)2SO4和KNO3)和施氮水平(0、10、20、40 kgN.hm-.2a-1)对土壤POC和MOC含量以及POC/MOC比值的影响。结果表明:青藏高原高寒草甸土壤POC积聚在土壤表层,占总土壤有机碳(SOC)含量的64%以上,稳定性较差。施氮水平显著改变了土壤CPOC、FPOC和MOC含量,而施氮类型的影响不显著。不同月份土壤POC和MOC含量对增氮的响应不同,反映了SOC组分对增氮响应的时间异质性。在生长季中期,施氮倾向于增加表层土壤POC含量,而在生长季初期和末期恰好相反。土壤MOC对增氮的响应不敏感。另外,施氮显著降低生长季初期表层土壤POC/MOC比例,SOC稳定性增加。表明,青藏高原高寒草甸土壤有机碳活性组分较高,未来大气氮沉降增加短期内即可降低活性有机碳含量,相应地改变了其组成和稳定性。     

添加氮肥对沙地樟子松幼苗生物量分配与叶片生理特性的影响

设计5个氮肥(NH4NO3)添加水平(g.m-2):0(CK)、10.0(N1)、20.0(N2)、40.0(N3)和50.0(N4),研究了沙地樟子松幼苗生长与生理学指标的季节变化。结果表明,添加氮肥促进了幼苗的高生长、相对生长速率、单株总生物量的增加,对叶片相对含水量没有影响;N4水平促进了叶片脯氨酸含量的积累。单叶重、株高、地径、叶重比、叶绿素(a b)、叶绿素a以及叶绿素b含量等均在N3水平下达到最大值。在1个生长季的观测中,添加氮肥主要促进了樟子松幼苗在5~7月份的生长,其中N3水平对樟子松幼苗生长发育的促进作用最大。     

陆生植物生物量分配对模拟氮沉降响应的Meta分析

分析了陆生植物地上、地下各组织中生物量分配对氮沉降的响应,为研究大气氮沉降背景下陆地生态系统的碳、氮循环过程及植物生物量分配、立木收获、定向培育等相关研究和实践提供参考依据。共收集整理了国内外63篇论文的原始数据资料进行Meta分析(Meta-analysis),用以定量评估氮沉降对植物生物量分配的影响,并通过亚组分析进一步探讨了不同生态系统类型、植物种类、氮肥形式、施氮水平和持续时间对生物量分配的影响。结果表明,总体来看施氮会显著促进植物地上部分生物量分配,植物叶生物量和茎生物量在施氮条件下均显著增加;然而地下生物量所受促进作用要低于地上部分,表现为植物细根生物量和粗根生物量在氮输入下并没有显著变化;植物根冠比在氮沉降下显著降低;叶重比、茎重比和根重比在氮沉降下没有显著变化。此外,亚组分析结果表明生态系统类型和植物类型会显著影响植物总生物量和根冠比对氮沉降的响应,草本植物在氮沉降下的生物量累积明显优于木本,这说明短期氮沉降可能会增加草本的覆盖面积;施肥形式对根冠比的影响存在明显差异,相比于尿素,硝酸铵对植物根冠比的作用更显著;不同施氮水平显著影响地上生物量分配,中氮水平(本研究为60—120 kg hm-2a-1)促进作用最大,高氮水平(本研究为≥120 kg hm-2a-1)促进作用明显减弱,这与总生物量的变化一致,表明过高的氮沉降量将抑制植物生长;氮沉降处理时间长短对植物地上生物量的影响也存在显著差异,当施氮时间高于3年,氮沉降对地上生物量的促进作用几乎消失。总之,短期氮沉降会使植物分配更多生物量给地上部分,且氮沉降对草本植物生物量的累积作用明显优于木本,这些发现可为未来大气氮沉降背景下植物地上、地下部分碳存储、植物群落结构、植被动态等相关研究提供科学依据。     

峨眉冷杉幼苗叶片功能特征及其N、P化学计量比对模拟大气氮沉降的响应

通过人工施氮模拟大气氮沉降,研究了施氮对峨眉冷杉(Abies fabiri)幼苗叶片功能特征、氮和磷含量及其化学计量比的影响,以及幼苗对氮素的积累效应。结果表明:经过2个生长季节的施氮处理(2009年和2010年,N2)幼苗的总生物量、叶干重、叶重比、叶片氮和磷含量及其N:P分别高于对照处理11.29%、46.70%、41.40%、37.30%、22.33%和6.43%,而比叶面积则降低了6.61%,其中叶干重、叶重比和叶片氮含量与对照处理差异显著(P<0.05),N:P差异极显著(P<0.01),并且叶干重与叶片氮含量具有较强的线性相关;与经1个生长季节施氮处理(2009年,N1)的幼苗总生物量、叶干重、叶重比、比叶面积、叶片氮和磷含量及其N:P的比较分析表明,除叶重比和比叶面积外,其他指标N2均高于N1;人工施氮显著促进了幼苗叶片的生长,提高了叶片氮、磷含量及其N:P,但也反映幼苗生长仍受氮素限制,同时,峨眉冷杉幼苗具有氮素积累效应。     

氮素形态对黄檗幼苗生长及氮代谢相关酶类的影响

通过改变水培溶液中NH4+-N和NO3--N的比例, 研究了不同氮素形态对黄檗(Phellodendron amurense)幼苗生长及氮代谢相关酶类的影响。结果表明, 硝态氮比例较高的营养供给比铵态氮比例较高的营养供给有利于黄檗幼苗的生长, 叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量也高。在NH4+-N/NO3--N为25/75 时黄檗幼苗具有最大生物量。在铵态氮比例大的营养供给下, 黄檗幼苗的谷氨酰胺合成酶(GS)活性增强,而在硝态氮比例大的营养供给下幼苗的硝酸还原酶(NR)活性则较高, 叶片中的硝态氮较低。营养液的氮素形态及其组成通过影响GS与NR的活性而调控黄檗幼苗的氮素代谢。     

施氮和增温对降香黄檀幼苗生长发育和生理特征的影响

采用添加氮素模拟氮沉降和人工气候箱模拟增温的方法,设置了对照、施氮、增温以及增温 ×施氮交互作用4个处理,分析不同处理对降香黄檀(Dalbergia odorifera T.Chen)幼苗生长形态变化、生物量的积累、叶片和根系生理方面的影响.结果显示:与对照相比,增温、施氮以及增温 ×施氮交互作用均促进了降香黄檀幼苗的...     

渗透胁迫下外源茉莉酸甲酯对油菜种子生理特性的影响

采用PEG模拟水分胁迫的方法,研究在5%PEG-6000胁迫下,不同浓度(0.025、0.05、0.1 mmol·L-1)茉莉酸甲酯(MeJA)对油菜种子萌发、幼苗生长、叶片氧化损伤和保护酶活性等生理生化特性的影响.结果显示:0.1mmol·L-1MeJA处理能显著缓解5%PEG-6000的胁迫伤害,使油菜种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数分别显著提高62.3%、11.2%、55.2%、126.3%,主根长度降低45.0%,不定根数提高59.4%,但对株高无显著影响;同时叶片MDA含量降低20.6%,SOD、CAT、POD和APX活性分别提高100.0%、109.1%、452.6%和134.8%.研究表明,MeJA在一定程度上能够缓解渗透胁迫的抑制作用,提高SOD等保护酶的活性,缓解渗透胁迫造成的氧化损伤,有效促进渗透胁迫下油菜种子的萌发和幼苗生长.     

Cd胁迫对黄菖蒲幼苗4种抗氧化酶活性的影响

采用水培法对Cd胁迫下黄菖蒲（Iris pseudacorus L．）幼苗叶片和根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性进行了研究。结果表明,10、40和120mg·L^-1Cd胁迫下,黄菖蒲幼苗叶片和根系中4种酶活性的变化不同。10和40mg·L^-1 cd胁迫下,黄菖蒲幼苗叶片和根系中的POD及APX活性、叶片中的SOD活性及根系中的CAT均明显高于对照;在120mg·L^-1 Cd胁迫下,叶片中的POD活性及根系中的POD和CAT活性均高于对照;各处理组根系中的SOD活性均低于对照。随处理时间的延长,40和120mg·L^-1Cd胁迫处理组叶片的CAT活性和120mg·L^-1Cd胁迫处理组根系的APX活性逐渐降低,其他处理组不同酶的活性逐渐升高或先升后降。黄菖蒲叶片及根系中的4种酶对Cd胁迫的响应能力有差异,其中POD可能是黄菖蒲耐Cd胁迫的主要抗性诱导酶。     

铀尾沙对油菜幼苗生长和生理特征的影响

采用沙培盆栽试验,以铀尾沙所占比例分别为0%(CK)、25%(T1)、50%(T2)、75%(T3)、100%(T4)的培养基质,研究了铀尾沙对芥菜型油菜、甘蓝型油菜和白菜型油菜出苗率、幼苗生物量、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和还原型谷胱甘肽(GSH)含量的影响.结果表明:不同比例的铀尾沙对油菜出苗率的影响差异不显著(P＞0.05).3种油菜的生物量均随铀尾沙处理量的增加而呈先增后降的现象,甘蓝型油菜和白菜型油菜在T2时生物量最大,芥菜型油菜在T3时生物量最大.MDA含量则呈先降低后升高,甘蓝型油菜和白菜型油菜在T2时MDA含量最低,芥菜型油菜在T3时的MDA含量最低,并与叶绿素含量呈显著的负相关.随铀尾沙处理量的增加,3种类型的油菜SOD、CAT、POD、APX和GR活性逐渐增加,GSH含量也持续升高.铀尾沙对油菜幼苗生长和抗氧化酶系统产生了一定的诱导作用,而这3种油菜也对铀尾沙也表现出较强的耐受能力.     

锌胁迫对“不知火”和“椪柑”的生理指标及锌分布的影响

采用砂基培养法,研究了0、0.05和0.5 mg·L^-1Zn²⁺（0.05 mg·L^-1为对照,0.5 mg·L^-1为锌过量,0 mg·L^-1为锌缺乏）处理下“不知火”和“椪柑”叶片的一些生理指标及不同部位锌含量的变化。结果表明：1）缺锌处理的“不知火”叶绿体色素含量和叶面积均显著低于其对照和锌过量处理;锌过量处理的“椪柑”叶绿体色素含量和叶面积均显著低于对照。2) 3个锌浓度处理间,“不知火”叶片POD、“椪柑”叶片CAT活性无显著性差异,“不知火”叶片CAT、SOD活性随着锌浓度的升高而升高,锌缺乏处理下“椪柑”叶片POD、CAT、SOD活性均显著地高于“不知火”,而锌过量时“不知火”叶片SOD活性显著高于“椪柑”;锌胁迫下“不知火”和“椪柑”叶片MDA含量均显著高于对照,锌过量时“椪柑”叶片MDA含量显著高于“不知火”。3）2品种柑橘不同部位的锌含量随着锌处理浓度的升高而升高,在相同浓度的锌处理下“椪柑”叶锌含量显著高于其他部位及“不知火”叶锌含量,“不知火”上部叶锌含量显著高于其下部叶。     

Putrescine alleviation of growth in salt stressed Brassica juncea by inducing antioxidative defense system

Seedlings of Indian mustard (Brassica juncea L.cv. RH-30) grown in controlled condition (irradiance 75 Wm(-2), RH 60-70% and temp. 25 +/- 2 degrees C) for 7d and watered with Hoagland's solution containing different level of NaCL (50-250 mmol/L NaCl) with or without putrescine (PUT, 0.1 mmol/L) were examined for PUT amelioration of NaCl induced inhibition in seedling growth by altering activity of antioxygenic enzymes and level of free radicals in the leaves. Salinity caused reduction in seedling growth and biomass accumulation was parallel to increased superoxide (*O2-), hydrogen peroxide (H2O2) levels, lipid peroxidation (MDA content) and electrolyte leakage in leaf tissues which were reversed significantly by PUT. The antioxygenic enzymes viz superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POD), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) were differentially altered, depending on salt level. PUT induction of enzyme was in the following order APX>GR>CAT>SOD>POD in leaf tissues of salt stressed seedlings. PUT increased the level of glutathione and carotenoids in leaf tissues. This finding suggests that PUT might be activating antioxygenic enzymes and elevating antioxidants there by controlling free radical generation, hence preventing membrane peroxidation and denaturation of biomolecules resulting into improved seedling growth under salinity.     

硝酸盐水平对芹菜幼苗生理及生长特性的影响

以西芹‘文图拉’幼苗为试材,通过水培方式研究了不同浓度NO3-(0、1、5、10、15、50、100、150mmol·L-1)对芹菜植株生物量、养分含量、叶绿素、丙二醛(MDA)及两种渗透调节剂含量的影响。结果显示:(1)随着NO3-浓度的增加(1～50mmol·L-1),芹菜株高、生物产量、根冠比以及叶面积显著增加,植株对N、P、K养分的吸收和叶绿素明显提高,同时植株的MDA含量上升,POD和CAT的活性增强,可溶性糖和可溶性蛋白含量显著增加。(2)当NO3-浓度等于或大于100mmol·L-1时,芹菜的生物产量和叶绿素含量下降,植株对K、P养分的吸收降低,膜脂过氧化物MDA、可溶性糖和可溶性蛋白含量及SOD活性达到最高峰值,POD和CAT活性有所下降。研究表明,NO3-浓度为15mmol·L-1时最有利于芹菜植株的生长;NO3-浓度为100mmol·L-1时对植株生长产生了硝酸盐胁迫,导致膜脂过氧化伤害,但芹菜植株能通过调节抗氧化物酶活性及渗透调节剂的合成代谢抵御环境胁迫,从而表现出一定的硝酸盐耐受性。     

水分胁迫对春播玉米苗期生长及其生理生化特性的影响

采用盆栽试验,以‘蠡玉18'玉米单交种为供试材料,设置充分供水(CK)、轻度水分胁迫(LS)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)4个水分处理水平,研究了水分胁迫对春播玉米苗期保护酶活性和生长的影响,以探讨土壤水分胁迫对玉米苗期生长发育及其生理过程的影响机制.结果表明:(1)随着水分胁迫程度的加剧,玉米幼苗的生物量显著下降,根冠比、根系活力和脯氨酸含量增加,且水分胁迫对玉米幼苗地上部生物量的抑制作用更大;可溶性蛋白含量差异不明显,MDA含量波动变化.(2)随着水分胁迫时间的延长,根冠比、根系活力和植株脯氨酸含量先升高后降低,可溶性蛋白含量呈先下降后升高的趋势;玉米幼苗叶片和根系MDA积累波动变化,而叶片MDA含量始终高于根系.(3)在水分胁迫初期,玉米叶片中CAT活性较SOD、POD响应更敏感;玉米苗期根系在中度水分胁迫下主要依赖CAT来降低氧化危害,而在重度水分胁迫下前期主要依赖CAT、后期通过CAT和POD的共同作用来降低氧化伤害;水分胁迫条件下,叶片和根系POD同步降低氧化伤害,而SOD和CAT在叶片和根系间存在互补作用.研究表明,在不同程度的水分胁迫条件下,玉米幼苗的生长受到一定程度的抑制,但其能够通过调节自身的保护酶活性和渗透调节物质含量来减轻干旱伤害,维持植株的正常生理代谢功能.     

钙和水杨酸对亚高温胁迫下番茄叶片保护酶活性的调控作用

为了明确Ca²⁺和水杨酸对番茄耐亚高温特性的调控作用,在番茄第1花序第1花开花当天进行昼间亚高温（35 ℃）胁迫处理,并在亚高温处理区喷施10 mmol·L^-1CaCl₂和0.2 mmol·L^-1水杨酸（SA）水溶液,以25 ℃喷施清水为对照,研究叶片保护酶活性（SOD、POD和CAT）和可溶性蛋白质含量的变化.结果表明：亚高温处理使叶片中SOD、CAT、POD活性降低,在处理结束时,SOD、CAT、POD活性分别比对照降低了14.82%、31.84%和 26.34%.而亚高温条件下喷施CaCl₂和SA可以显著降低番茄叶片MDA含量,提高SOD、POD和CAT活性,并使这些指标达到或超过对照水平.说明Ca²⁺和水杨酸对亚高温条件下番茄植株叶片保护酶活性具有正调控作用,这种调控作用可能对亚高温条件下番茄的光合系统起到保护作用.     

土壤pH值对烤烟叶片生理生化特性的影响

烟草生长初期,超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量与pH增长呈正相关,而过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性则随着pH的增加而下降,pH值6.5和7.5时叶绿素含量和净光合速率(Pn)较高,旺长期达到高峰;生长后期,各处理的MDA含量和POD活性最高,SOD、CAT活性最低.各pH值处理的叶片中,叶绿素含量、Pn下降,比叶重达到高峰,但pH 8.5下的烟叶中叶绿素含量高,Pn大,比叶重较小.pH 6.5和7.5下的烟叶中蛋白质和可溶性糖总体含量高于其它pH的.烟碱含量在pH 5.5时最高,pH 8.5时最低.     

硒对镉胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响

采用溶液培养 ,研究不同浓度的硒和镉处理对稻苗的株高、叶片干重、叶绿素、还原糖、叶片丙二醛含量以及保护酶 SOD、POD、CAT活性的影响。结果表明 ,镉胁迫下稻苗矮化 ,镉毒害使叶片失绿 ,干重降低 ,还原糖含量下降 ,叶片 MDA含量增加 ,POD活性增强 ,而 SOD、CAT活性降低 ;硒可减轻镉对水稻的毒害 ,表现为 :减轻镉胁迫对株高增加的抑制 ,提高叶绿素含量 ,增加叶片干物质积累 ,提高叶片还原糖含量 (Cd0 .5 mg/ L加 Se 0 .1 0～ 0 .5 0 mg/ L例外 ) ,降低 MDA含量与 POD活性 ,提高 SOD、CAT活性