模拟酸雨条件下Pb2+和Cr6+对蕹菜光合作用及品质的影响

以蕹菜（Ipomoea aquatica Forsk．）为供试对象，通过盆栽试验，研究了不同酸度模拟酸雨（AR）条件下，Pb^2＋和Cr^6＋对其光合作用、营养品质及食用安全性的影响。结果表明：酸雨条件下，重金属对蕹菜叶片光合作用和品质的胁迫表现为Pb〉Pb＋Cr〉Cr；随酸度增加，AR＋Pb和AR＋Pb＋Cr处理的危害性显著增加，pH=3．5时，AR＋Pb＋Cr处理的胁迫性明显大于其他处理水平，对蔬菜造成伤害；3个光合作用参数均随酸雨酸度增加有不同程度的下降，但对胁迫的敏感性存在差异；pH〈5．6时，蕹菜中蛋白质和游离氨基酸含量与pH值呈正相关；随酸度增加，可溶性糖含量增加，而还原性糖含量下降，表现出对环境胁迫的应激反应；除了Cr污染处理外，Pb污染和Pb＋Cr污染都能显著促进蕹菜中硝态氮积累，其含量随酸雨酸度上升而增加；蕹菜中Pb和Cr存在竞争吸附作用，且随着酸雨酸度下降，蕹菜对2种重金属的富集有加快趋势。     

O3胁迫对冬小麦籽粒果皮光合能力及灌浆的影响

为揭示高浓度O3对冬小麦籽粒发育和干物质累积的影响,通过OTC设置了活性碳过滤空气(CF,4—28 n L/L)、不通风(5H,15—68 n L/L)、环境空气(NF,7—78 n L/L)、100n L/L O3(CF100,96—108 n L/L)和150n L/L O3(CF150,145—160n L/L)等5种O3熏蒸处理,测量了籽粒干物质累积、光合色素含量及果皮的叶绿素荧光特性(IMAGING-PAM)。结果显示,CF100和CF150处理显著降低了冬小麦籽粒的长度、最大宽度、最大厚度、10粒体积、穗粒数、灌浆持续时间和灌浆高峰结束前的平均灌浆速率,其千粒重在整个灌浆过程中均显著低于NF,收获时分别下降了10.7%和17.8%;CF100和CF150的光合色素含量在扬花后8—16d内显著高于其余3组(伴随着较强的光合能力),扬花16d后迅速下降18d后差异达到显著水平。穗粒重下降的主要原因是籽粒体积缩小、灌浆持续时间缩短和穗粒数下降;高浓度O3在灌浆前期延缓了冬小麦的生育进度,在灌浆后期使得植株迅速衰老,灌浆持续时间大幅缩短;籽粒果皮的最大光合能力在灌浆初期受到一定抑制,在灌浆中期表现出较好的适应性,在中后期由于籽粒衰老提前而迅速下降。高浓度O3条件下,果皮绿色层在籽粒干物质累积和营养物合成过程中发挥着更加重要的作用。     

地表蒸散的遥感估算模型及其在农业干旱监测中的应用

蒸散是地表水热交换的主要过程,其空间特征差异明显,而遥感技术的发展与应用使得区域蒸散估算成为现实.本文介绍了基于能量平衡法的单层与双层遥感蒸散模型,并对这2类遥感模型的优缺点分别进行了评述和比较.重点综述了近年来得到发展和应用的大气-陆地交换反演模型(ALEXI),阐述其主要结构、特色和过程.该模型通过耦合双层能量平衡模型(TSEB)和简化边界层模型,减少以往模型对台站气象数据的依赖,明显提高区域蒸散估算精度.研究表明,基于该模型的蒸散胁迫指数(ESI)具有很强的区域干旱监测能力.在今后研究中,多元遥感数据融合技术、陆面数据同化系统与遥感蒸散模型的结合将成为该领域的研究热点.     

郑州主要植物春季物候变化及其对气温变化的响应

根据1983—2004年期间郑州市的物候和气温资料,分析了郑州市4种木本植物和2种草本植物的春季物候变化趋势及其对气温变化的响应。结果表明,自1983年以来,郑州春季主要植物物候呈偏早趋势,其物候变化具有同步性和顺序性的基本特征。郑州主要植物始花期与早春（3—4月）平均气温的相关性达到极显著,而毛白杨和垂柳2种植物始花期与冬季平均气温的关系也达到极显著; 代表性植物的始花期随3—4月平均气温的升高而提前,气温每升高1 ℃,刺槐、垂柳、蒲公英和车前始花期分别提前4.17、3.69、8.16和13.0 d。此外,始花前4旬是始花期对气温变化反应最敏感的时间段。     

麦田根际土壤反硝化作用对O_3熏气和太阳辐射减弱的响应

为研究臭氧浓度升高和太阳辐射减弱复合背景下,麦田土壤反硝化作用及N2O排放的变化,采用开顶箱(OTC)法和遮光网技术,设置3个臭氧浓度梯度及3个辐射减弱梯度,连续4a对小麦生长季麦田土壤进行臭氧浓度增加太阳辐射减弱以及它们的复合作用的试验。采用MPN(最大或然数)法测定反硝细菌的数量,用气相色谱法测定反硝化强度。结果显示反硝化细菌数量和反硝化强度受小麦生长发育的影响,在小麦成熟期收割后土壤反硝化细菌数量和反硝化强度增加得特别明显。O3连续作用3个生长季后,以及太阳辐射减弱处理,土壤反硝化菌和反硝化强度显著升高,N2O排放量显著增加。减弱的太阳辐射与增加的O3复合作用,在小麦的每个生育期均显著促进了反硝化菌数量增加和反硝化强度增强,促进率显著高于O3和遮荫的单独作用。结果说明,O3浓度增加以及太阳辐射减弱对土壤反硝化菌和反硝化强度均有一定的促进作用,减弱的太阳辐射与高浓度的O3两因素之间存在协作关系,太阳辐射减弱有利O3的吸收,增加O3伤害,促进反硝化过程。     

郑州植物物候对气候变化的响应

利用统计和突变分析方法，对郑州气候（1956～2003年）和4种乔木物候（1986～2003年）的趋势变化特征进行了分析，并探讨了植物物候期与平均温度、日照的相关性以及对温度变化的响应趋势。分析发现：（1）郑州近50a来在冬、春季升温现象明显；日照在夏季下降最为显著，冬季其次，但在2～4月份历年呈弱上升趋势。（2）物候期变化趋势表现在展叶、开花、果熟期（除楝树外）呈提前趋势，落叶期略有推迟，绿叶期延长，特别是在20世纪90年代中后期，春季物候期（除垂柳外）提前10d左右。（3）平均温度是影响物候期最为显著的气候因子，温度每升高1℃，春季物候平均提前6d左右，绿叶期延长9．5～18．6d；物候期突变一般发生在温度突变之后。以上分析说明植物物候对气候变化响应比较敏感，通过分析和掌握气候和物候变化规律，了解其对当地植物物候的可能影响，可为农业生产、生态环境监测和评估等提供一些理论依据。     

草甸化草原优势牧草冷地早熟禾生长发育对气候变化的响应

利用青海湖北岸天然草地中冷地早熟禾(Poa crymophila)定位观测资料,应用数理统计方法,分析了该地区气候变化特征及其对牧草生长发育和产量形成的影响。结果表明:研究区年平均气温呈极显著上升趋势,升幅为0.512℃·10a-1,秋冬季气温上升幅度大于春夏季;年降水量增加主要是由春秋季降水增加所贡献的,年降水量有一个9年左右的周期;牧草生长季的干燥指数呈上升趋势,20世纪90年代末至2010年明显趋于暖干化;冷地早熟禾返青期、抽穗期、开花期和种子成熟期提前,黄枯期推迟,从而使冷地早熟禾整个生育期延长;Logistic模拟结果表明,冷地早熟禾返青后的第72天,其生长速度达到最大,为0.29cm·d-1;从返青后49d开始,由缓慢生长转为迅速生长阶段,从返青后第95天开始,其生长从迅速生长又转为缓慢生长,迅速生长期为46d;冷地早熟禾高度和地上生物量年际变化呈逐年增加趋势;热量对冷地早熟禾产量变化敏感期为5月,旬平均气温升高1℃,产量增加20～30kg·hm-2;抽穗开花期是冷地早熟禾需水敏感期,降水量增大,牧草产量增加。     

富营养水体中总氮与总磷比对苦草生长的影响

在室外受控实验条件下,研究了富营养水体中不同氮磷比(TN/TP)(12.5∶1、25∶1、50∶1)对苦草(Vallisneria spiralis)生长的影响.结果表明:当TN/TP为25∶1时,苦草的生长状态最好,苦草生物量的增长率最大,分别高于TN/TP为12.5∶1和50∶1时的54%和31%;当TN/TP为25∶1时,附着生物尤其是附着藻类的生长状态最差,对苦草生长的不利影响最小;可见,富营养水体中适宜于苦草生长的TN/TP为25∶1;TN/TP为25∶1这一比例的应用具有相对性,当水体营养浓度低于限制水平时,该比例适用,如果水体中营养盐浓度超过限制水平时,该比例则不适用.     

模拟酸雨对油菜(Brassica napus L.)生长、产量及品质的影响

以油菜为供试材料,通过田间试验方法研究了酸雨对农作物生长、产量及品质的胁迫效应.研究结果表明,模拟酸雨胁迫对油菜的生长发育有较大的影响,具体表现为株高、叶面积生长受抑,叶单面鲜重明显降低,且在pH3.1时开始出现外观上的可见伤害;产量的分析结果表明,pH4.1可作为酸雨对油菜产量的影响阈限;品质特征指标分析结果表明,酸雨胁迫会导致油菜粗脂肪含量降低,使可溶性糖含量减少,而且随着酸度增强,粗脂肪与可溶性糖降低幅度越大;酸雨胁迫对可溶性蛋白质的影响阈限在pH5.1与pH4.1之间,对游离氨基酸总量的影响阈限在pH4.1与pH3.1之间,而对还原性糖、总酸度的影响阈限则在pH3.1与pHl.5之间,但以上各指标的确切阈值及酸雨对其影响的具体机理还有待进一步研究.     

基于气孔导度和臭氧吸收模型的冬小麦干物质累积损失评估

为深入了解地表臭氧(O3)增加对冬小麦的伤害,利用开顶式气室(OTC)开展了大田试验,综合分析了不同生育期温度、光照、水汽压差等环境变量的变化,以及生育期差异和O3胁迫的影响,利用Pleijel等2007年修正的Jarvis型气孔导度阶乘模型,计算了冬小麦气孔导度的变化,并与冬小麦扬花期测定的日气孔导度变化进行了比较,表明该模型适用于本地O3增加对冬小麦影响的评估。同时,根据O3吸收通量模型,计算冬小麦的O3日吸收通量大于6nmol.m-2全生育期的累积吸收通量AFst06,并建立其与冬小麦全生育期干物质累积损失响应的关系模型,分析结果表明,在整个O3熏期期间的150nL.L-1和100 nL.L-1处理的AFst06与冬小麦不同生育期的干物质累积相对值的决定系数分别为0.91和0.93(P0.01),存在显著的相关关系,当AFst06增加10mmol.m-2,150nL.L-1和100nL.L-1处理组与对照相比,其干物质累积分别损失16.41%和13.23%。此外,讨论了O3胁迫下不同评估方法的优劣和通量响应评估模型的优势,以及不同水汽压差(VPD)等环境条件对气孔导度和O3吸收通量的影响。