地表臭氧浓度升高与干旱交互作用对杨树非结构性碳水化合物积累和叶根分配的短期影响

人类活动加剧和全球变化导致植物在生长季同时受到高浓度地表臭氧(O₃)和干旱的双重胁迫。为了探究两者对植物非结构性碳水化合物(TNC)积累和分配的影响, 该实验采用开顶式气室研究了2种O₃浓度(CF, 过滤空气; NF40, NF (未过滤空气) + 40 nmol·mol ^-1 O₃)和2个水分处理(对照, 充分灌溉; 干旱, 非充分灌溉)及其交互作用对杨树基因型‘546’ (Populus deltoides cv. ‘55/56’ × P. deltoides cv. ‘Imperial’)叶片和细根中TNC及其组分(葡萄糖、果糖、蔗糖、多糖、总可溶性糖和淀粉)含量的影响。结果表明: O₃浓度升高显著降低杨树叶片中淀粉和TNC的含量, 增加葡萄糖、果糖和总可溶性糖含量, 但对细根中淀粉和总可溶性糖含量的影响不显著。干旱胁迫显著增加细根中果糖和多糖含量, 降低蔗糖含量, 但对叶片中淀粉和总可溶性糖含量的影响不显著。充分灌溉下O₃浓度升高显著增加了杨树叶片多糖和总可溶性糖含量, 而干旱下O₃浓度升高显著增加了TNC含量的根叶比。该研究结果发现O₃主要影响叶片中TNC及各组分的含量, 而干旱主要影响细根中TNC及各组分的含量。从杨树叶片TNC的响应来看, 适度的水分限制有助于减缓O₃的负面伤害。     

四种常见树木叶片光合模型关键参数对臭氧浓度升高的响应

随着城市化进程的加快, 臭氧(O₃)已经成为中国夏季首要大气污染物。已有研究表明O₃通过气孔进入叶片显著抑制光合作用, 影响陆地生态系统碳水循环过程。但是O₃浓度升高对植物光合和气孔导度模型关键参数影响的研究仍然缺乏。该研究利用开顶式气室, 设置两个O₃处理(CF, 过滤空气; E-O₃, 未过滤空气+ 60 nmol·mol^-1 O₃), 选用4种常见的树木(茶(Camellia sinensis)、复叶槭(Acer negundo)、栾树(Koelreuteria paniculata)和蒙古栎(Quercus mongolica)), 通过测定叶片气体交换参数, 探究O₃浓度升高对植物光合和气孔导度模型关键参数的影响。结果表明: O₃浓度升高显著降低了4种植物的饱和光合速率和光合生化模型参数叶肉导度, 但是O₃对光合生化模型参数最大羧化速率和最大电子传递速率的负效应在不同树种间存在差异。此外, 不同植物气孔导度对O₃的响应也存在差异。通过对最优化气孔导度模型进行参数化, 结果表明O₃显著提高了蒙古栎和复叶槭的斜率参数(g₁), 并显著增加了茶的气孔导度模型截距参数(g₀), 但降低了复叶槭的g₀。在不同O₃处理下4种树木的内源水分利用效率与g₁呈显著线性负相关关系。综上所述, O₃浓度升高显著影响光合生化和气孔导度模型关键参数。     

三江平原小叶章模拟实验对氮磷的净化

模拟研究三江平原小叶章湿地生态系统对N、P的净化规律。结果表明,在小叶章生长期和成熟期,模拟系统对N、P的去除率随时间变化呈负指数型增长,最高去除率在实验初期分别达到93.26%、98.98%;在净化过程中,P的加入会促进模拟系统对N的吸收,并减缓其对N净化能力的衰退幅度,而模拟系统对P的净化不受N输入的影响。基于小叶章生态系统中N、P营养元素的分配和循环,小叶章对N元素的净化效应大于P元素,土壤子系统对P元素的净化起主导作用,整个模拟系统对N、P元素的净化效果很显著,总净化率分别可达53.11%、58.95%。该结果为东北地区湿地净化功能的研究和非点源污染的治理提供理论根据。     

臭氧对生态系统地下过程的影响

对流层中高浓度的臭氧是一种严重危害植物的大气污染物,臭氧浓度的升高会对作物、林木等产生一系列的损害。本文综述了大气臭氧浓度升高对生态系统地下过程的影响,包括植物根系、根系分泌物、菌根、土壤-根呼吸、土壤酶以及土壤微生物的影响研究进展;阐述了目前研究中存在的争论以及今后需要研究的领域和方向。     

三唑酮对黄瓜幼苗生长及抗寒性的影响

研究了不同浓度三唑酮浸种对黄瓜幼苗生物量及抗寒性的影响。结果表明,20～100μmol·L^-1三唑酮能显著抑制黄瓜幼苗的株高、根长,增加了根重、根冠比和叶绿素含量,30d幼苗经过3d低温胁迫后,10～50μmol·L^-1三唑酮处理能保持较高的叶绿素含量,有效地降低质膜相对透性,维持较高的SOD活性,50μmol·L^-1三唑酮处理明显减缓低温胁迫过程中MDA的累积。另外,50μmol·L^-1三唑酮处理在低温胁迫第1d促进脯氨酸的累积,在第3d脯氨酸反而低于对照。但高浓度(>100μmol·L^-1)三唑酮不利于幼苗抵御低温伤害,总的来看,三唑酮增强了黄瓜幼苗的耐寒性。     

臭氧胁迫冬小麦叶片高光谱特征和叶绿素含量估算

为无损、快速监测臭氧胁迫下冬小麦叶片叶绿素含量，建立叶绿素含量与光谱指标的定量关系，基于自由式臭氧浓度增加系统平台观测了臭氧浓度升高下拔节期、开花期及灌浆期冬小麦叶片的叶绿素含量和光谱特征。通过线性回归、人工神经网络(ANN)以及偏最小二乘回归(PLSR)模型对臭氧胁迫下叶片高光谱特征进行了叶绿素含量的估算。结果表明：臭氧胁迫冬小麦叶片的光谱曲线特征出现绿峰“红移”和红边位置“蓝移”现象。相比于拔节期和开花期，小麦叶片在灌浆期受到臭氧的影响更大。臭氧胁迫下叶绿素含量与部分光谱特征参数及遥感植被指数存在显著相关关系，所有模型均取得了较高的估算精度(R²>0.8),其中以光谱特征参数为建模参量的偏最小二乘回归模型精度最高。该方法可用于臭氧胁迫下冬小麦叶片叶绿素含量的估测，动态监测作物的臭氧胁迫。