四年O3熏气对小麦根际土壤氮素微生物转化的影响

采用开顶箱（open top chambers,OTC） 法设置3个臭氧浓度梯度,连续4a对小麦生长季土壤进行臭氧增加试验。测定小麦拔节、孕穗、抽穗、灌浆和成熟期的根际土壤微生物量氮、氨氧化细菌、反硝化细菌数量以及硝化和反硝化强度。结果显示微生物量氮、氨氧化细菌数量和硝化强度随小麦生育进程的推进,呈先升高后降低的趋势,4a变化趋势相同。O₃胁迫下,小麦根际微生物量氮、氨氧化细菌数量、硝化强度亦降低,与对照比较,均达显著水平（P < 0.05）;随O₃作用年限增加,抑制效应越强,第4年 O₃对其的抑制率显著高于第1年的抑制率。反硝化细菌数量在前期没有显著变化,成熟期则增加两个数量级,O₃显著促进成熟期反硝化细菌数量增加。4a试验有相同的变化趋势。在较短时间里O₃对土壤反硝化强度没有显著影响,而作用3个生长季后,反硝化强度显著升高。结果说明,O₃浓度升高降低了麦田土壤微生物量氮、氨氧化细菌数量和硝化强度,并有一定的积累效应。O₃剂量和作用时间的累积量达到一定阈值,显著增加土壤反硝化细菌数量和反硝化强度,增加麦田土壤N₂O排放的风险。土壤氮素微生物转化受小麦生长发育状况和O₃剂量、作用时间的共同影响,不同形态的氮素对O₃的敏感阈值不同,响应的时间和变化的范围有差异。     

近地层臭氧对小麦抗氧化酶活性变化动态的影响

摘要:利用开顶式气室（TOCs）模拟了地表O3浓度升高的大田试验条件,测定了小麦各生长期(返青期、拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期)叶片抗氧化酶的活性。通过两年的重复试验,得到相似结果。试验表明,过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性在小麦的生长进程中,先升高后降低。O3浓度升高使CAT酶和POD酶活性的峰值期提前,POD酶峰值期明显提前所需的O3浓度比CAT酶高,O3诱导小麦生长前期的CAT、POD酶活性升高,后期则起抑制作用。POD酶对低浓度O3的胁迫响应时间较晚。当O3浓度提高到150 nL?L-1时,超氧化物歧化酶（SOD）活性随小麦生长期的变化,由原来的双峰曲线变为单峰曲线,高浓度O3使SOD酶活性在抽穗期后持续显著降低。O3不明显改变抗坏血酸过氧化物酶（APX）对胁迫的响应时间,但一定浓度范围内O3能诱导APX酶活性升高。不同浓度的O3对SOD酶和APX酶的作用效应和强度显著不同, CAT酶和POD酶对O3比较敏感。 因此,近地层O3浓度增加,改变了CAT、POD和SOD酶活性变化的时序特征,抗氧化酶对O3胁迫的响应特征取决于小麦的生育期、O3的浓度和薰气时间。     

臭氧胁迫对冬小麦灌浆期光合日变化的影响

利用开顶式气室(OTC)开展了大田实验条件下地表臭氧浓度增加对灌浆期冬小麦光合日变化影响的实验研究.结果表明:13:00-15:00大田环境变量(光合有效辐射、温度、水气压差)对冬小麦光合作用产生了胁迫;与对照组相比,100和150 nl·L-1臭氧熏气下净光合速率平均下降了6.3%和11.1%(P＜O.05);100 nl·L-1臭氧熏气下气孔限制值、蒸腾速率、气孔导度、水分利用率变化趋势与对照组基本一致,但在150 nl·L-1臭氧熏气下,11:00之前蒸腾速率和气孔导度均显著增加,水分利用率显著下降,13:00-15:00,水分利用率显著增高;在无环境胁迫条件下,100和150 nl·L-1臭氧熏气分别对冬小麦光合作用产生了气孔限制和非气孔限制,导致光合速率下降.环境变量胁迫下,100和150nl·L-1臭氧熏气均显著提高了冬小麦的水分利用率,且150 nl·L-1臭氧熏气显著提高了进入气孔用于光合作用的二氧化碳比例.     

开顶式气室内外冬小麦光合特性差异比较

为探明开顶式气室(OTC)内外冬小麦光合特性的差异,测定了OTC内(T1处理组,冬小麦整个生育期生长在OTC内)和OTC外(T2处理组,大田自然环境组)冬小麦(扬麦16)不同生育期的气体交换参数、光合色素含量和叶绿素荧光参数。结果表明,T1处理的净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci、最大光合速率Pm和半饱和光强Ik大部分生育期均大于T2;灌浆之前T1的表观量子效率AQY较高,蒸腾速率Tr和暗呼吸速率Rd较低,灌浆之后则出现逆转。大部分生育期T1处理叶绿素和类胡萝卜素含量均显著大于T2。T1处理的初始荧光Fo和最大荧光Fm均大于T2,而两者最大光量子产量Fv/Fm大部分生育期无显著差异,孕穗期和扬花期T1处理光化学淬灭系数q P显著低于T2。T1和T2处理PSⅡ的实际光化学量子效率Y(II)大部分生育期无显著差异,但灌浆期以后T1的非光化学淬灭系数NPQ和PSⅡ处调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)显著大于T2,而PSⅡ处非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)显著低于T2。由此可见,OTC内冬小麦的气体交换能力和光响应能力均优于OTC外,光合色素含量也更高;OTC内外冬小麦内禀光能转换效率和实际光化学量子效率相当,但OTC内冬小麦过剩光能向调节性热耗散分配的比例较高而向非调节性热耗散分配的比例较低,其光保护能力更强,光能分配也更加合理。     

南京秋季裸地臭氧干沉降通量观测及土壤阻力模拟

利用涡度相关系统配合快速臭氧浓度脉动仪在南京地区裸地上观测臭氧浓度及沉降通量,分析臭氧浓度、沉降通量与气象条件的相关性,揭示沉降通量和速率的变化特征,利用模拟的土壤阻力计算臭氧沉降通量和速率并与观测结果进行对比.结果表明: 2015年9月25日至10月28日,臭氧浓度日变化呈单峰型分布,并且因辐射的增强而升高.秋季裸地臭氧沉积通量主要受臭氧浓度影响,平均日变化-31.4～-156.8 ng·s^-1·m^-2(负号表示方向向下).因裸地无植被的缓冲作用,臭氧沉降通量受环境因素影响更为明显.臭氧沉降速率为0.09～0.30 cm·s^-1.臭氧在大气传输中湍流交换起主要作用,裸地臭氧干沉降的下垫面条件尤为重要,土壤阻力(R_s)随相对湿度(RH)的增加呈指数上升,其关系模型为R_s=89.981e^0.0246RH,模拟的臭氧通量和沉积速率与观测的通量和速率的一致性较好.     

紫外线辐射增加对大豆光合作用和生长的影响

通过模拟南京地区自然光中有效紫外线Ｂ和紫外线Ａ辐射,增大辐射剂量对大豆光合作用,生长及生物量形成的影响迸行了研究。３个加强的ＵＶ辐射（０．１５,０．３５,０．７０Ｗ·ｍ－２）处理均使大豆植株矮化,抑制根、茎、叶的生长及干物质的积累。在３个ＵＶ处理中,生物效应以０．７０Ｗ·ｍ－２处理力最大,０．１５Ｗ·ｍ－２处理影响最小。ＵＶ辐射匀能使大豆叶片光合作用下降。下降幅度随ＵＶ辐射强度的增大而增大,本文还对ＵＶ影响大豆生长的可能机制进行了探讨。     

增强UV-B辐射与其它因子复合作用对植物生长的影响研究

增强UV-B辐射与其它因子复合作用对植物的影响研究是扩展UV-B辐射效应研究的重要途径,有着广阔的研究空间,并已成为目前UV-B辐射研究新的发展趋势.本文较为全面地综述了目前国内外有关增强UV-B辐射与其它因子（包括CO2、O3、水分、温度、有效辐射、重金属、盐分、矿质营养、酸雨、铈、镧、硒以及某些物理因子）复合作用对植物影响的研究进展,提出了目前该领域研究的一些不足并对未来发展提出了展望.     

高浓度O3及太阳辐射减弱对冬小麦PSⅡ光合活性及光能耗散的影响

为给地表太阳辐射减弱和O3浓度增加等大气环境变化条件下我国粮食生产和安全提供安全评估依据,利用开顶式气室(OTC)和黑色遮光网开展了1种熏气水平和2种辐射减弱程度的大田试验(野外CK,T1:遮光20%,T2:遮光40%,T3:O3浓度100 nL/L,T4:O3浓度100 nL/L与遮光20%复合,T5:O3浓度100 nL/L与遮光40%复合)。结果表明:T1、T2和T4组的Fv/Fm、L(PFD)与CK均相似且变化不明显,Yield、qP、Y(NO)、(1-qP)/NPQ分别较CK不同程度下降,而NPQ和Y(NPQ)较CK分别较大程度升高;T3—T5组的Fv/Fm,L(PFD)、Yield、qP、Y(NO)和(1-qP)/NPQ较CK不同程度降低,而NPQ和Y(NPQ)较CK分别显著升高且T5增幅显著大于T1—T4组。综上表明,复合胁迫下,冬小麦光能更多地向调节性热耗散途径分配,辐射减弱效应能使臭氧胁迫下冬小麦较好地自我调节以更好地适应逆境环境。尽管冬小麦对复合胁迫具有一定的适应能力,地表臭氧浓度升高和辐射减弱仍然是我国粮食生产中面临的一个重要问题。     

太阳辐射减弱对冬小麦旗叶光合速率的影响

以冬小麦扬麦13号为供试材料,设计了15%(T₁₅)、20%(T₂₀)、40%(T₄₀)、60%(T₆₀)和100%（CK）自然光5个处理,在大田条件下研究了模拟太阳辐射减弱对
冬小麦旗叶光合速率日变化及其影响因素的影响.结果表明：太阳辐射减弱显著提高了冬小麦叶绿素和叶黄素含量,降低了光合速率（P_n）.不同辐射减弱条件下冬小麦P_n日变化差异较大,日最高值表现为CK＞60%自然光＞40%自然光＞20%自然光＞15%自然光,其中CK呈双峰曲线变化,有明显的“午休”现象,其他各处理均呈单峰型曲线变化,“午休”现象不明显,但峰值出现时间滞后.相关分析表明,太阳辐射减弱是影响P_n日变化的主导因子,但其他因子也显著影响P_n.与CK相比,60%和40%自然光处理中光合有效辐射（PAR）、叶温（T_l）、气孔导度（G_s）和蒸腾速率（T_r）与P_n均呈显著正相关,表明上述因子对P_n有正效应;冬小麦叶片胞间二氧化碳浓度（C_i）和气孔导度限制值（L_s）在60%和40%自然光处理中与P_n呈显著负相关,但在20%和15%自然光处理中与P_n呈显著正相关,说明太阳辐射强度高于40%自然光时C_i和L_s对P_n有负效应,太阳辐射强度低于40%自然光时则为正效应.     

玄武湖菹草种群的发生原因及人工收割对水环境的影响

利用以沉水植物为主的水生植物进行水体生态修复是目前研究的热点问题, 为研究南京玄武湖2005-2006年的菹草(Potamogeton crispus)种群发生的原因及人工收割对水体的影响, 对玄武湖不同湖区定期监测其透明度、溶解氧、pH、TN、TP等水质指标, 并进行分析, 结果表明: 对湖泊蓝藻水华的应急处理, 使水体透明度提高179.5%, DO含量增高24.1%, TN、TP分别降低54.1%、74.5%, pH由9.1降至8.7, 水质改善是菹草种群萌发并能大规模生长的主要原因。而菹草生长阶段短期内对菹草进行大规模收割使水体DO含量降低42.1%, 透明度下降51.5%(P0.05), 收割虽从水体中携带走部分氮、磷营养盐, 但差异不显著(P0.05), 且收割后TP出现升高现象。故在对草藻型湖泊生态修复过程中, 可先期通过物理或化学手段改善水体透明度、调节pH、降低营养盐, 使其满足水生植物萌发及幼苗生长的需求, 为水生植物后期存活并生长打下基础, 在后期生态管理过程中, 应逐步收割植株, 缓慢从水体携带营养盐, 以达到改善水质, 恢复及重建水生生态系统的目的。