土壤水、氮供应对麻疯树幼苗光合特性的影响

在盆栽半控制试验中, 采用两因素的随机区组设计, 在3个土壤水分梯度(分别为80%、50%和30%的田间持水量(FC))下研究了施氮肥和不施氮肥处理麻疯树(Jatropha curcas)幼苗的光合特性。比较了不同水分和氮素供应条件下麻疯树幼苗的光合-光响应和CO₂响应曲线、PSII的最大光化学效率(F_v/F_m)、氮含量和光合色素含量之间的差异。结果表明: 1)施氮肥处理中, 随着土壤水分含量的增加, 叶片表观量子效率(AQY)、光补偿点、最大净光合速率、羧化效率、光呼吸速率、暗呼吸速率和叶片氮含量均呈现增加的趋势, 而且均在80% FC下最高。2)不施氮肥处理中, 随着土壤水分含量的增加, 麻疯树各光合参数均与施氮肥处理呈现相反的变化趋势。3)在30% FC下, 施氮肥处理和不施氮肥处理相比, 氮含量显著增加, AQY、F_v/F_m、光合色素含量无显著的变化, 其他各项指标均显著降低。这些结果表明, 水氮耦合效应对麻疯树光合特性有显著影响, 尤其是在80% FC下增施氮肥的效果最为明显。因此, 在土壤氮素含量不高的情况下, 麻疯树更适宜在较低的土壤水分下生长, 土壤水分较高反而不利于麻疯树的光合作用; 而如果增施氮肥, 麻疯树在土壤水分含量较高时生长更好。     

大戟科麻疯树属三种植物花器官发生

利用扫描电子显微镜观察了大戟科Euphorbiaceae麻疯树属Jatropha麻疯树J. curcas L.、佛肚树J. podagrica Hook.和棉叶麻疯树J. gossypifolia L.花器官发生。结果表明: 麻疯树、佛肚树和棉叶麻疯树花萼原基均为2/5型螺旋发生。在同一个种不同的花蕾中, 花萼的发生有两种顺序: 逆时针方向和顺时针方向。远轴面非正中位的1枚先发生。5枚花瓣原基几乎同时发生。雄花中雄蕊两轮, 外轮对瓣, 内轮对萼。研究的3种麻疯树属植物雄蕊发生方式有两种类型: 麻疯树亚属麻疯树的5枚外轮雄蕊先同时发生, 5枚内轮雄蕊后同时发生, 佛肚树亚属佛肚树和棉叶麻疯树雄蕊8-9枚, 排成两轮, 内外轮雄蕊同时发生。雌花的3枚心皮原基为同时发生。麻疯树属单性花, 雌花的子房膨大而雄蕊退化, 雄花的雄蕊正常发育, 子房缺失。根据雄蕊发生方式, 支持将麻疯树属分为麻疯树亚属subgen. Jatropha和佛肚树亚属subgen. Curcas。     

攀枝花市麻疯树根际土壤内生菌根菌分布特征

【目的】研究天然麻疯树根际土壤中内生菌根菌孢子果密度,揭示麻疯树根际土壤中内生菌根菌的分布特征,为麻疯树育苗繁殖和栽植推广提供科学依据。【方法】采用随机采样的方法对攀枝花市仁和区天然麻疯树根际土壤中内生菌根菌孢子果数量进行调查,确定了20个采样点,采集了20个土根混合样,利用解剖镜测定其孢子果密度,再根据1999年林业行标测定样品中的水分含量,养分含量等。【结果】天然麻疯树根际土壤采样从海拔1025m开始,直到1500m。土壤样品中均含有AM菌根菌孢子果,且数量丰富的,含量最高的土壤样品中AM菌根菌孢子果密度为236个/g干土,最小的密度为9个/g干土,平均密度为80个/g干土。土样含水量在4.01%-13.39%之间,平均值为6.79%,与AM菌根菌孢子果含量正相关。有机质平均含量为3.80g/kg,与AM菌根菌孢子果含量正相关。【结论】天然麻疯树根际土壤中均能检测出AM菌根菌孢子果,且含量高,但分布不均。它的密度随着海拔高度的升高逐渐降低,随土壤含水量的增加而增加,随土壤有机质含量的增加而增加。     

土壤含水量对麻疯树幼苗生长及其生理生化特征的影响

以麻疯树(Jatropha curcas L.)1年生盆栽幼苗为材料,通过设置3个土壤水分(分别为80%、50%和30%田间持水量(FC))处理,研究土壤含水量对麻疯树幼苗生长及生理生化指标的影响,探讨麻疯树的水分适应性。结果表明:随土壤含水量的降低,麻疯树的株高、生物量等均呈下降趋势,根重比、根冠比和比叶面积无显著变化;蒸腾速率和气孔导度显著降低,净光合速率和PSII的光能转换效率无明显变化;叶片色素含量显著升高。在80%FC下,丙二醛和过氧化氢含量、可溶性糖和游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和抗坏血酸含量均呈现最大值。在本实验条件下:麻疯树作为一种抗旱性较强的树种,30%FC没有对其造成干旱胁迫;而从生理生化代谢方面看,80%FC不能为麻疯树生长提供最适宜的条件,主要体现在体内自由基积累、膜脂过氧化程度加重以及叶绿体色素含量的降低,但体内抗氧化防御系统的积极防御和渗透调节物质含量的增加缓解了水分过多对麻疯树造成的伤害,从而没有对净光合速率造成影响。因此,在当地土壤养分状况下,以30%-50%FC的土壤含水量栽培,更有利于麻疯树的生长。     

施用污泥等废料对稀土矿废弃地土壤中麻疯树生长和元素吸收的影响

城市污泥等废料可以用于调理稀土矿废弃地土壤,而能源植物麻疯树有望成为稀土矿废弃地的先锋植物。本研究通过向稀土矿废弃地土壤中添加污泥(T₁)、污泥+蔗渣(T₂)、污泥+蔗渣+钝化剂(T₃),并以矿区土壤为对照(CK),研究盆栽条件下各处理对麻疯树生长和元素吸收的影响。结果表明: 与CK相比,T₁仅显著提高麻疯树株高,T₂、T₃显著提高麻疯树株高、地径和生物量,其中总生物量提高184.7%以上;3个处理均显著促进麻疯树对N、P、K、Cu的吸收;T₁、T₂显著提高基质中可交换态Zn、Cd、Ni比例,T₃则相反,并显著降低Zn、Cd、Ni在基质中的迁移系数和活性系数,抑制麻疯树对Zn、Pb、Cd、Ni的吸收,抑制率达36.1%以上。隶属函数综合评价结果表明,各处理对麻疯树生长的促进顺序为T₂>T₃>T₁>CK,对麻疯树吸收Cu、Zn、Pb、Cd、Ni的抑制顺序为T₃>CK>T₂>T₁。混施污泥和蔗渣显著促进麻疯树生长和元素吸收,进一步加入钝化剂则显著抑制麻疯树对重金属的吸收,但不影响麻疯树生长。     

施氮量对麻疯树幼苗生长及叶片光合特性的影响

采用盆栽土培的方法,研究了不同施氮量(对照N₀ 0 kg N/hm²、低氮N_L 96 kg N/hm²、中氮N_M 288 kg N/hm²、高氮N_H 480 kg N/hm²)对麻疯树幼苗生长、叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响。结果表明,麻疯树幼苗叶片氮含量、可溶性蛋白含量、株高、地径、叶片数量、叶面积、根长、各组分生物量、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE)均随施氮量的增加先升高后降低,N_M处理下麻疯树幼苗长势最好,各气体交换参数值最高;施氮对麻疯树地上部分的促进作用远大于地下部分,施氮后根冠比显著降低;此外,麻疯树叶绿素含量、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ有效量子产量(F'v/F'm)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)均随施氮量的增加而升高,非光化学淬灭系数(NPQ)随施氮量增加而降低。适量施氮可通过增强叶绿体光化学活性、气孔导度和羧化能力而提高麻疯树幼苗的光合能力,促进生长;过高施氮对麻疯树幼苗光合与生长的促进效应降低。试验条件下,当年生麻疯树幼苗的最适施氮量为288 kg N/hm²。     

干旱胁迫对不同施氮水平麻疯树幼苗光合特性及生长的影响

采用盆栽控水的方法,研究了干旱胁迫（连续干旱0 d,5 d,10 d,…,45 d）对不同施氮水平(对照 0 kg N·hm^-2、低氮 96 kg N·hm^-2、中氮 288 kg N·hm^-2、高氮 480 kg N·hm^-2)麻疯树幼苗光合特性及其生长的影响.结果表明: 随干旱胁迫强度的增加,各施氮水平麻疯树幼苗叶片相对含水量、苗高生长量、地径生长量、叶面积、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均降低,且各水分处理间差异极显著(P<0.01);随干旱时间的延长,叶绿素含量和水分利用效率表现出先升高后降低的趋势,而胞间CO₂浓度呈先降低后升高的趋势.正常供水时,施氮处理均不同程度提高了麻疯树幼苗的光合能力,促进了麻疯树幼苗的生长,且施氮量越高效果越好;干旱条件下,氮素营养对植株光合能力和生长的影响与干旱程度和施氮水平有关.轻度干旱时,提高施氮水平对植株光合能力和生长具有明显的促进作用;中度干旱时,中氮的促进作用明显高于其他施氮水平;严重干旱时,低氮的促进效果最好,高氮的促进作用减弱并逐渐转向抑制.     

麻疯树鲨烯合酶基因SQS的克隆及生物信息学分析

以麻疯树(Jatropha curcas L.)总RNA为模板,根据已报道的鲨烯合酶基因序列设计简并引物,用RACE方法克隆得到麻疯树鲨烯合酶基因全长cDNA,命名为JcSQS。JcSQS全长1609 bp,包含1个1242 bp的开放阅读框,预测麻疯树鲨烯合酶基因编码的蛋白含有413个氨基酸。JcSQS具有鲨烯合酶类的保守结构域,JcSQS 蛋白与蓖麻、柿、木榄等植物中SQS基因编码的氨基酸序列具有高度同源性。这为研究麻疯树萜烯类物质的生物合成和调控机制奠定了基础。     

基于最大信息熵模型的能源物种麻疯树潜在适宜区

麻疯树(Jatropha curcas L.)为传统能源植物,是作为生物柴油最具希望的植物资源之一。本研究通过收集麻疯树分布点的经纬度数据,基于气候、土壤和地形等37个相关生态因子,采用最大信息熵模型,预测麻疯树的潜在适宜区域,分析影响其生长的主要生态因子特征。结果显示,麻疯树生长最适宜区域主要分布在我国华南地区的广东、海南、香港、台湾和西南地区的广西、云南、四川;对麻疯树分布贡献率较大的主要生态因子为:最暖季度降水量(53.5%)、温度季节性变化标准差(15.8%)、降水量变异系数(9.3%)、年均温变化范围(5.8%)、最湿季度降水量(3.6%)、最干月降水量(3.2%);Maxent模型预测的AUC值大于0.9,表明对麻疯树潜在分布的预测结果较准确。本文对麻疯树潜在分布区域以及影响其分布的主要生态条件的研究结果,可为麻疯树的种植栽培提供科学依据。     

不同非生物胁迫对麻疯树幼苗光合速率等生理指标的影响

对麻疯树(Jatropha curcas L.)幼苗在不同非生物胁迫下的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)等生理指标的变化进行了研究。结果表明,在缺磷处理中,麻疯树叶片Pn保持在对照的90%左右,气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)在处理2 d后显著增加,Gs上升20%～40%,Ci升高4%～16%,Tr变化不大;处理17 d时,麻疯树的P含量下降55%～85%,而干重只下降3%。缺氮处理9 d时麻疯树叶片的Pn下降到最低,之后维持在对照的64%左右,Gs在处理2～7 d显著高出对照15%～57%,处理9～16 d恢复到对照水平,Ci从第2天开始上升,高出对照4%～24%,Tr变化不大;处理17 d时组织中N含量显著下降47%～78%,植株干重下降23%。盐胁迫处理5 d后,麻疯树叶片Pn降低到对照的54%,之后维持在对照的48%左右,Gs、Ci和Tr与Pn的变化一致,均呈下降趋势;处理17 d,叶柄和茎中P含量增加37%～54%,组织中K+/Na+下降87%～96%,植株干重下降18%。干旱胁迫处理6 d,叶片Pn快速下降至29%,Gs、Ci和Tr与Pn整体变化趋势一致;处理第7天,叶片细胞膜透性增加67%,停止浇水17 d后植株干重下降55%,同时叶片卷曲下垂,老叶脱落。麻疯树植株Pn在缺磷胁迫过程中最早达到相对稳定状态,其次为盐胁迫和缺氮胁迫。这说明麻疯树植株对缺磷环境具有良好的适应性,而对缺氮环境适应性相对较差;耐盐类型可能属于逃避盐害中的聚盐植物,适应干旱环境的机制属于御旱性类型。     

干热河谷车桑子光合生理特性对氮磷添加的响应

氮磷养分是限制干热河谷植物生长的重要元素,不同土壤上植物受到的养分限制类型不同。光合作用作为植物生长发育的基础,不同土壤上氮磷养分添加对干热河谷植物光合生理特征的影响还没有报道。因此,以干热河谷优势植物——车桑子为研究对象,在元谋县不同海拔处采集土壤,设置加氮（+N）、加磷（+P）、氮磷同时添加（+NP）和不添加（CK）四个处理,研究车桑子光合响应曲线、叶绿素含量和叶绿素荧光特性对氮、磷添加的响应规律,并探讨光合响应特征与车桑子生长的关系：研究结果显示：1）不同海拔土壤上,车桑子光合生理特性对氮磷添加具有不同的响应。在低海拔燥红土上,氮添加处理（+N和+NP）提高了车桑子净光合速率、叶绿素含量和PSII活性;中海拔紫色土上,+NP促进了车桑子光合速率和叶绿素含量的提高;高海拔黄棕壤上,+N处理降低了车桑子净光合速率和PSII活性,而磷添加处理（+P和+NP）提高了车桑子净光合速率。2）车桑子光合特性对养分添加的响应取决于土壤的养分限制类型,限制性养分添加可以提高车桑子的净光合速率。3）燥红土上+P以及黄棕壤上+N对PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）的降低更大程度上归于可变荧光Fv的减少而不是最小荧光F₀的增加,可减少养分限制对光系统II造成的伤害。4）三种土壤类型上车桑子的叶绿素含量和组成差异极显著,相比于燥红土和紫色土,黄棕壤上车桑子的叶绿素含量显著更高,而叶绿素a/b显著更低。综上,本研究结果表明,车桑子光合能力受到氮和磷的共同调节,不同土壤上光合生理特性的响应可增强植物对限制性养分的适应性,影响植物生长发育。     

土壤纤毛虫群落对退牧还草生态恢复的响应——以玛曲县为例

为研究退牧还草对土壤纤毛虫群落特征的影响、退牧还草后土壤环境变化以及如何利用原生动物纤毛虫群落特征来评价退还效果的可行性,于2015年5月至2016年3月在甘肃省甘南藏族自治州玛曲县选取3个不同恢复年限的草地样点和1个未经过退牧还草对照样点,采用"非淹没培养皿法"、活体观察法和培养直接计数法对土壤纤毛虫的物种数和密度进行测定,同时测定了土壤温度、pH值、含水量、土壤孔隙度、速效钾、速效氮、速效磷、全氮、全钾、全磷和有机质含量,并分析了在生态逐渐恢复条件下,土壤纤毛虫群落特征与土壤环境因子间的相关性。研究共鉴定到纤毛虫95种,隶属9纲15目21科28属。研究发现,退牧还草样地与未退牧还草样地的土壤纤毛虫的物种分布存在明显差异:退牧还草后的3个样点间的物种相似性减小,群落组成复杂化,纤毛虫丰度、丰富度指数、均匀度指数和物种多样性指数增高。相关性分析结果表明,退牧还草后,对纤毛虫群落结构稳定性影响最主要的是土壤有机质、含水量和土壤全氮、全磷和全钾的含量,不同恢复年限样点的土壤纤毛虫群落组成差异较大。土壤纤毛虫群落对退牧还草生态恢复过程中土壤环境条件的变化有较好的响应。     

土壤中积累态磷的化学耗竭

积累态P是指肥料P未被植物利用而积累于土壤中的那一部分P素,本文用一次平衡法、流动技术法和阴离子树脂膜等不同方法来研究土壤中积累态P的化学耗竭。研究表明,解吸出的P量随时间的增加而增加,P解吸过程符合二级动力学方程,各处理中P的释放过程快慢程度是PK＞NPK＞NK,红壤的释放量和释放速度均比潮土的要大且快。解吸P量与土壤速效P和植物吸收P均有显著相关。土壤中积累态P最大表观利用率为总P量的45％左右。     

柑橘丛枝菌根真菌生长与根际有效磷和磷酸酶活性的相关性

通过观测田间国庆1号温州密柑/枳和国庆4号温州密柑/枳根系菌根侵染率、孢子密度、根际有效磷和磷酸酶活性的年变化,探讨丛枝菌根真菌生长与根际有效磷和磷酸酶活性的相关性.结果表明,2种柑橘菌根侵染率和孢子密度的年变化均呈 “Λ”形,2月和12月较低,4月和10月居中,6月和8月较高;有效磷和中性磷酸酶年变化呈“V”形.2种柑橘的菌根侵染率都与孢子密度呈极显著正相关,与有效磷呈极显著负相关,说明较高的孢子密度和较低的有效磷对菌根侵染率有促进作用;2种柑橘的孢子密度均与有效磷呈极显著负相关,与中性磷酸酶和总磷酸酶呈极显著正相关,表明中性磷酸酶和总磷酸酶对孢子密度有刺激作用,而有效磷对其有抑制作用.柑橘树下有机磷矿化主要以中性磷酸酶为主.     

Phytostabilization potential of Jatropha curcas L. in polymetallic acid mine tailings

Greenhouse pot experiments were conducted to determine the growth response, metal tolerance, and phytostabilization potential of Jatropha curcas L The plants were grown on different degrees of multi-metal contaminated acid mine soils (T0, control; T1, moderately and T2, highly contaminated soils) with or without limestone amendments. The order of metal accumulation in J. curcas was roots>stems>leaves. The higher tolerance index (>90%) with no phytotoxic symptoms and growth reduction in T1 showed that this plant has the ability to tolerate polymetallic acid mine tailings. Further, various enzymatic and non-enzymatic antioxidants also actively involved in metal defense mechanism in J. curcas. On the other hand, to alleviate the predominant phytoavailable toxic metals such as Al, Cu, and Pb, different rates (0.1, 0.25, 0.50, and 1%) of limestone amendments were added in both T1 and T2 soils. The growth performance of J. curcas was improved due to the increase in soil pH and decrease in phytoavailable soil A1 (95%), Zn (approximately 75%), and Cu (approximately 65%) contents at 0.50% of lime addition. Based on the inherent tolerance ability of J. curcas in existing adverse environmental conditions without liming, it could be used as a suitable candidate for phytostabilization in acid mine tailings.     

黄土丘陵区土壤质量评价指标研究

针对黄土丘陵区侵蚀土壤最主要的功能--生产力和抗侵蚀能力,运用敏感性分析、主成分分析和判别分析法,对10种土地利用类型、208个样点的32项土壤属性指标进行了筛选.结果表明,在黄土丘陵区,土壤速效磷含量、抗冲性、渗透系数、活性有机碳、有机质、脲酶作为土壤质量评价的高度敏感指标,是土壤质量恢复与调控的主要目标.土壤生物指标属于高度敏感和中度敏感指标.黄土丘陵区侵蚀土壤的29项理化及生物属性指标可以被归纳为5个土壤质量因子:有机质因子、质地因子、磷因子、孔隙因子和微结构因子.5个因子中,孔隙因子在不同土地利用方式之间差异不显著,其余4个质量因子在不同土地利用方式之间差异极显著.黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价指标为有机质、渗透系数、抗冲性、CEC、蔗糖酶、团聚体平均重量直径、速效磷、微团聚体平均重量直径.其中,有机质、渗透系数、抗冲性是表征黄土丘陵区侵蚀土壤质量的关键指标.     

Quantification and correlation of vesicular-arbuscular mycorrhizal propagules with soil properties of some mollisols of northern India

The populations of vesicular-arbuscular mycorrhizae (VAM) propagules by the most probable number method in some mollisols and their correlations with some important soil properties were determined. On average, the six soils, Phoolbagh clay loam, Beni silty clay loam, Haldi loam, Nagla loam, Khamia sandy loam and Patherchatta sandy loam contained 4.9, 4.0, 7.9, 7.9, 3.3 and 13.0 propagules/g soil, respectively, i.e. none of the soils was found to be high in VAM. The size of the VAM population was compared to soil properties such as pH, organic carbon, sand content, available phosphorus and available potassium, cation-exchange capacity, silt and clay contents. A significant positive correlation (r=0.586) was only found with available soil phosphorus (P<0.05) and a significant negative correlation (r=-0.555) with soil clay content (P<0.05).Directorate research paper series No. 7862     

有机酸对土壤无机态磷转化和速效磷的影响

土壤有效磷含量低是影响作物生产的重要限制因素之一.作物根分泌活化难溶性磷的有机酸对改善其磷素营养具有重要意义.采用张守敬和Jackson无机磷分级方法,以湖北省3种pH值土壤为材料,加入不同磷源和有机酸,经过室温培养后,测定速效磷含量和无机磷组分的变化.结果表明:施磷显著提高了土壤中速效磷含量,中性土、酸性土Fe-P和Al-P含量大幅上升, Fe-P占增加量的50%以上,而碱性土Ca-P含量显著增加.加施有机酸使中性土速效磷含量增多,除苹果酸处理的变幅较小外,草酸和柠檬酸的加入速效磷显著增加.由于有机酸的作用,中性土Al-P含量下降,Ca-P含量上升,变幅大小依次为草酸＞柠檬酸＞苹果酸;酸性土中Al-P含量呈下降趋势,碱性土中Ca-P含量有不同程度的减少,3种土壤中O-P含量均有所增加.说明有机酸活化的磷主要来源于中性土和酸性土Al-P、Fe-P及碱性土Ca-P中的磷,同时有机酸能够促进土壤中闭蓄态磷(O-P)的形成与积累.     

Physicochemical and Mineralogical Characterization of Uranium-Contaminated Soils

Physicochemical and mineralogical properties of the contaminants should be taken into account to decide a remediation strategy for a given radionuclide because development and optimization of soil remedial technologies are based on physicochemical and mineralogical separation techniques. The objectives of this study are to (1) demonstrate how a priori physicochemical and mineralogical characterization of soil contaminants can direct the development of remediation strategies and their performance evaluation for soil treatments and (2) understand the nature of uranium contamination and its association with the soil matrix by chemical extractions. This study examined two U-contaminated sites (K311 and K1300) at the DOE K-25 site, presently located at East Tennessee Technology Park, Oak Ridge, Tennessee. Uranium concentrations of the soils ranged from 1499 to 216,413 Bq kg^?1 at both sites. Scanning electron microscopy with backscattered electron spectroscopy and X-ray diffraction analysis showed that the dominant U phases are U oxides (schoepite), U-Ca-silicate (uranophane) and U silicate (coffinite) from the K311 site soils, whereas U-Ca-oxide and U-Ca-phosphate dominate in the K1300 site soils. Sodium carbonate/bicarbonate leaching was effective on the K1300 site soils, whereas citric acid leaching is effective on the K311 site soils. Sequential leaching showed that the majority of the uranium in the contaminated soils was contained in carbonate minerals (45%) and iron oxides (40%). Conventional leaching showed that citric acid treatment was most effective on the K311 site soils, whereas the sodium carbonate/ bicarbonate treatment was most effective on the K1300 site soils.