植物叶寿命及其相关叶性状的生态学研究进展

 科学家早已注意到,具有长叶寿命的植物通常生长于营养和（或）水分较为缺乏的环境,而具短叶寿命的植物一般生长在具有较高的营养可利用性地带。国外大量的实验研究结果表明,单位重量的叶氮含量（Nmass）与叶的最大光合速率存在密切正相关,而比叶面积（单位干重量的叶面积）与植物生产单位叶面积的物质成本呈负相关,二者又随叶寿命的增加而降低,这种相互关系几乎在所有植物种群和群落中都普遍存在,反映了植物对环境适应的趋同进化特征,是进一步理解生态系统行为特征的基础。松属(Pinus)及云杉(Picea)、冷杉(Abies)等常绿针叶树种的叶寿命一般随海拔的升高而增大,其相关叶性状也普遍存在明显的垂直分布格局：随着海拔升高,单位面积的叶氮含量（Narea）及最大光合速率增加,而比叶面积则减少。一般认为,长的叶寿命是对高寒及养分、水分贫乏等胁迫环境的适应,而短的叶寿命和（或）落叶性被认为是植物为了快速生长以及对干旱或寒冬等季节性胁迫环境的适应结果。根据成本-效益分析理论,在特定环境条件下叶寿命大小取决于形成并维护单位叶面积所需要的物质消耗与叶片碳收获的平衡,与常绿/落叶森林植被纬向/垂直地带性分布存在一种内在联系机理。因此,叶寿命及其相关叶性状成为将叶片水平上的生理生态实验数据扩展到整个群落冠层乃至生物地理群区的关键因子。加强叶寿命及其相关叶性状的格局分析研究,可为现有的区域生物地球化学循环模型与植被地理模型的连接（即区域植被动态模型）提供科学依据,这将有助于从机理上解释区域植被对全球变化的适应与响应机制。但是,以往植物生理生态研究大多注重于个体叶片水平的测定,仍不清楚如何实现这些叶性状在不同尺度间的转换,尤其是从叶片水平上升至整个群落冠层。国际上至今仍缺乏在生态系统水平上的大量野外观测数据来定量描述这些叶性状与群落特征、气候因子的数量关系;国内相关研究基本尚属空白。     

土壤水分对单性木兰幼苗光合特性的影响

2001年夏季(7月15-19日)和秋季(10月20-25日)分别测定了在3组土壤水分条件下(高WH、中WM和低WL3种土壤水分处理)单性木兰(Kmeriaseptentrionalis)叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、潜在水分利用效率(IntrinsicWUE)和叶绿素含量等特性。夏季和秋季土壤水分的减少均引起单性木兰叶片单位面积干重和叶绿素含量的降低。夏季,单性木兰的Pn均在上午900达到峰值,其日进程为鞍型格式,WH、WM和WL处理组的Pn分别为4.41±1.10、4.28±1.23和1.89±0.94μmolm-2s-1,土壤水分的降低限制了单性木兰叶片的Pn,它们的Gs和IntrinsicWUE的日进程与Pn相似。秋季,WH组的Pn在上午1200达到峰值,WM和WL组在900达到峰值,3组的Pn的日进程相似,都为单峰曲线格式。3组的Pn、Gs和IntrinsicWUE的日平均值都是秋季比夏季高。不管夏季和秋季,凡土壤水分低的,其Pn、Gs和IntrinsicWUE都低。因此,调节土壤水分将有助于促进单性木兰的生长和有效提高单性木兰的迁地保护。     

薄皮甜瓜果实不同部位中的挥发性酯类物质与氨基酸的关系

结合固相微萃取法（SPME）和气质联用仪（GC—Ms）检测薄皮甜瓜果实成熟时期不同部位中挥发性酯类物质和游离氨基酸的种类及含量的结果表明,果实中有25种挥发性酯类物质,脐果肉、中果肉、蒂果肉以及瓜瓤中的酯类物质种类分别为17种、13种、7种和13种,相对含量分别为71．67％、61．45％、51．46％和68．76％。果肉中共检测到12种游离氨基酸,脐果肉、中果肉和蒂果肉中游离氨基酸含量依序呈递减趋势,与总酯类物质和支链酯类物质的种类及含量趋势变化相一致。     

黑暗条件下不同氮源对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长和pH的影响

在黑暗条件下,利用不同形态的氮源(硝酸盐氮,氨氮,有机氮和硝酸盐氮,有机氮)培养蓝藻水华优势种铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),分析其氮代谢和对水体pH的影响.研究结果表明,在不同氮源的培养液中铜绿微囊藻密度在最初的24 h内出现波动,之后下降.培养液中pH值在试验最初的24 h显著下降,之后趋于稳定,在硝态氮培养液中pH值下降最大,从8.18下降到7.19,其反硝化作用产生的NO-2浓度也最大.不同氮源培养液中总氮含量都有所下降,以混合氮源培养液中总氮减少量最大,说明化合态氮经过反硝化作用生成了氮气并溢出培养液,因此,在黑夜条件下藻华水体中存在反硝化作用.     

粉绿狐尾藻（Myriophyllum aquaticum）对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）的化感抑制效应及其生理机制

由于生物法,尤其是水生植物化感控藻方法在治理水体富营养化及水华现象中具有多方面的优势,近年来该领域的理论和技术研究备受世界各国关注.采用初始添加种植水和连续添加种植水的方法,研究挺水型粉绿狐尾藻对铜绿微囊藻的化感抑藻效应,并从光合作用的角度探讨其对铜绿微囊藻化感抑制的生理生态机制及作用靶点.研究结果表明:粉绿狐尾藻能够分泌某些化感物质有效抑制铜绿微囊藻的正常生长,其抑藻效应是通过连续释放某些化感物质作用于铜绿微囊藻而实现的,且具有累积性;粉绿狐尾藻分泌化感物质对铜绿微囊藻的Chl a、PC及APC的损伤程度存在差异(如处理5 d后,Chl a、PC、APC的相对含量分别降至52.7%、15.3%、7.6%),其中藻胆蛋白(尤其是APC)比Chl a 更为敏感,说明藻胆蛋白是粉绿狐尾藻化感物质抑制铜绿微囊藻的关键靶点.研究为水生植物化感控藻技术的发展提供了新的材料,并有助于深入了解水体生态系统的化学生态作用及其机制.     

壶状臂尾轮虫(Brachionus urceus)培养滤液对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)形态和多聚糖含量的影响

分离自太湖的壶状臂尾轮虫(Brachionus urceus (Linnaeus))按1000 ind·L-1的密度置于斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)中培养24h后,用孔径0.10 靘的微孔滤膜抽滤,得到壶状臂尾轮虫培养滤液.将壶状臂尾轮虫培养滤液以20%的比例添加到纯培养的斜生栅藻中,进行为期7d的试验.结果表明壶状臂尾轮虫培养滤液能显著地影响斜生栅藻的形态,处理组中诱发性多细胞群体增加,导致处理组中斜生栅藻种群平均每个个体的细胞数量显著高于对照组.斜生栅藻在壶状臂尾轮虫诱发下形成群聚体可以解释为一种诱发性的反牧食防御,同时也进一步证实了栅藻对浮游动物牧食的响应是一种广泛存在的现象.壶状臂尾轮虫培养滤液处理后的斜生栅藻在生长率上与对照组没有显著性差异,说明诱发性防御群聚体形成的代价没有体现在对生长的影响上.在壶状臂尾轮虫培养滤液诱发下,较多栅藻细胞聚积在一起形成群聚体后,栅藻溶解性胞外多聚糖和固着性胞外多聚糖均有显著提高,而胞内多聚糖略有下降.但从总多聚糖含量看,处理组明显高于对照组,这也说明轮虫培养滤液刺激了栅藻多聚糖合成的额外增加,且被分泌到胞外,充当细胞之间的粘合物,促使细胞容易聚合形成群聚体,有效防御象轮虫这些小型浮游动物的进一步牧食,保持种群得以延续.     

城市周边生活污水排放对绿地土壤环境质量的影响

大城市郊区的小型居住区,将生活污水未经处理直接排入附近的绿地是比较常见的.这种直接排放虽然利用了有限水源,但对绿地土壤带来环境影响.为了研究这类排放对周边土壤环境的影响,选择了京郊一处接受附近生活污水直接排放的绿地,取其污水排放口附近的土壤样品为实验对象,以远离该点的土样为对照来研究生活污水排放对周边土壤环境质量的影响.模糊聚类分析结果表明:与对照点相比,生活污水排放提高了排放口附近土壤的养分含量,土壤pH值由8.9降低至7.32,有机质含量由1.7873%提高到5.9455%,钾含量由220 mg/kg提高到1230 mg/kg,磷含量由11.8 mg/kg提高到150.72mg/kg,全氮含量由0.1078%提高到0.5325%,重金属铅含量由52.87 mg/kg提高到129.53mg/kg、镉含量由0.7525mg/kg提高到2.5692mg/kg.铅含量达到了国家二级标准,而镉含量超过了国家三级标准,存在严重的土壤环境污染.     

新疆塔里木河下游土壤特性及其对物种多样性的影响

结合塔河下游大西海子至台特玛湖区段的8个地下水监测断面、31个土壤剖面的217个土样分析数据,利用非参数检验、单因素方差分析和灰色关联方法,分析了塔河下游土壤特性及其对物种多样性变化的影响.研究结果表明,塔河下游土壤除全磷外,有机质等指标存在垂直分布差异,出现显著差异的土层深度为50cm.塔河下游上段的土壤养分含量相对较高,下段较低;物种多样性指数自上段至下段的下降趋势与有机质等的变化相同,而植物群落退化则表现为从复合群落到单一群落的演变趋势,即从乔(胡杨为主)、灌(柽柳为主)、草复合群落演变到单一的柽柳灌丛群落.灰色关联分析表明塔河下游上层(0～50cm)土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量与物种多样性的相关性较高.塔河下游土壤有机质、全氮、全磷、全钾等在一定程度上对物种多样性变化有一定影响.     

盐胁迫环境下不同抗盐性小麦品种幼苗长势和内源激素的变化

采用两种浓度NaCl溶液,对不同抗盐性小麦品种德抗961(抗盐性强)和泰山9818(抗盐性弱)萌发期幼苗进行胁迫处理,观察其幼苗长势和内源激素含量变化.结果表明,盐胁迫抑制小麦幼苗生长,抗盐性弱的泰山9818受抑制较重.苗、根ABA含量随盐胁迫浓度增加而提高,泰山9818的增幅高于德抗961.苗、根IAA含量随盐胁迫浓度增加而降低,但德抗961的IAA含量高于泰山9818,说明盐胁迫下抗盐性强的品种具有较高IAA合成量.2品种GA3含量变化因盐胁迫浓度而异.在低盐胁迫下抗盐性强的品种苗中GA3含量提高以适应盐胁迫利于苗的生长,在高盐胁迫下2品种GA3含量降低.盐胁迫使苗中ZR含量增加,且德抗961的苗中ZR含量高于泰山9818,而根中ZR含量则前者低,说明盐胁迫下抗盐性强的品种可迅速将根部合成的ZR向苗中转移,促进苗的生长.2品种IAA/ABA、GA3/ABA比值随盐胁迫浓度增加和时间延长而下降,德抗961 IAA/ABA比值大于泰山9818.在盐胁迫下,抗盐性强的品种协调自身激素平衡的能力较强可能是其生长受抑制较小的重要原因.     

玉米自交系子粒中锌和铁含量的配合力分析

选用子粒锌、铁含量有显著差异的7个玉米自交系,按NCⅡ7×7不完全双列杂交设计组配21个杂交组合进行玉米子粒锌和铁含量的配合力分析.结果表明,7个亲本中,锌含量最高的是亲本178(22.00mg/kg),铁含量最高的是亲本鲁原92(28.29mg/kg);21个杂交组合中,锌含量最高的是丹340×178(20.50mg/kg),铁含量最高的是鲁原92×178(29.95mg/kg).自交系178和鲁原92子粒锌和铁含量一般配合力效应值显著高于其他自交系,是比较理想的富集锌和铁的亲本.遗传参数分析表明,子粒锌、铁元素含量以非加性方差为主.2005年和2006年7个自交系锌和铁含量的变异分析表明,不同自交系子粒锌、铁含量在年度间的稳定性不同,其中自交系丹340子粒锌、铁含量较高并稳定性好.