高浓度臭氧胁迫两种园林观赏草的逆境生理特征比较

以两种常见园林观赏草：白穗狼尾草（Pennisetum alopecuroides ‘White’）和拂子茅（Calamagrostis epigeios）作为试验材料,利用开顶箱（OTCs）模拟法,研究了不同高浓度臭氧（O₃,EO）：80 nmol/mol（EO-80）、120 nmol/mol（EO-120）和160 nmol/mol（EO-160）下两种观赏草叶片逆境生理特征的变化规律。结果表明：（1）短期（7 d）内随O₃浓度增加,白穗狼尾草叶绿素和类胡萝卜素含量较对照呈下降趋势,拂子茅较对照无显著变化。（2）在EO-120、EO-160下处理7 d时,两种观赏草叶片的净光合速率（P_n）和气孔导度（g_s）较对照显著下降,且白穗狼尾草下降的幅度均大于拂子茅。（3）不同高浓度O₃胁迫下,两种观赏草叶片丙二醛（MDA）含量较对照均有所升高,其中在EO-160下处理21 d时白穗狼尾草和拂子茅叶片MDA含量分别增加30.2%（P<0.05）和13.5%（P>0.05）,表明在EO-160浓度胁迫下白穗狼尾草受到的膜脂过氧化伤害大于拂子茅。（4）在EO-120和EO-160下处理21 d时,白穗狼尾草叶片可溶性蛋白含量较对照分别显著下降24.2%和43.1%,而拂子茅较对照分别下降19.0%和22.9%（P<0.05）。（5）与对照组相比,高浓度O₃下两种观赏草叶片的过氧化物酶（POD）活性随胁迫时间延长呈下降趋势,超氧化物歧化酶（SOD）活性呈先升后降。（6）综合以上生理特征比较及主成成分分析表明,佛子茅比白穗狼尾草更耐O₃,前者在O₃高污染地区可能会有更高的应用价值。     

高浓度臭氧对美国薄荷(Monarda didyma L.)叶片光合及抗性生理特征的影响

以一种常见药食两用植物——美国薄荷(Monarda didyma L.)为实验材料,利用开顶箱(OTC)模拟法,研究了不同臭氧浓度(40 (CK)、80、120和160 nmol·mol-1)下薄荷叶片生理生态指标的变化规律。结果表明:(1) 120、160 nmol·mol-1浓度的O3经过14 d的熏蒸对薄荷造成了明显的伤害,叶片表面出现了大量黄褐色斑块,80 nmol·mol-1处理下则无明显的可见伤害症状;(2)处理14 d时,高浓度O3熏蒸(160 nmol·mol-1)降低了薄荷叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、PSⅡ电子传递量子产率(ΦPSⅡ)和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm),与对照相比分别下降了30.2%、53.1%、25.7%和3.6%;(3)处理14 d时,与对照相比,高浓度O3熏蒸(160 nmol·mol-1)使得薄荷叶片的丙二醛(MDA)含量显著增加(74.6%)、超氧阴离子(O2·-)产生速率显著上升(31.0%)(P 0.05);而超氧化物歧化酶(SOD)活性(19.5%)及可溶性蛋白含量(20.9%)显著下降(P0.05),表明高浓度O3导致了严重的膜脂过氧化和氧化胁迫,并且破坏了植株抗氧化系统的功能;脱落酸(ABA)含量显著增加(31.0%),表明O3熏蒸显著促进了植物叶片的衰老和脱落(黄叶率增加)。因此,O3污染可能会对薄荷等芳香类植物的生长及其食用和药用价值带来不利的影响。     

青菜/油菜茬口下水稻栽植方式对温光资源利用和产量的影响

轻简化栽培和优质稻是当前我国水稻生产的主要方向,气象因子是对水稻生长发育和产量形成影响最大的环境因素,但在不同轻简化栽植方式下水稻产量与其田间小气候的关系鲜有研究。为探究西南地区不同前作下杂交稻各生育阶段温、光和水等气候因子与水稻产量形成的关系,在2019—2020年,以杂交籼稻‘宜香优2115'为试验材料,采用两因素裂区设计,主区为青菜和油菜2种前作,副区为机直播、毯苗机插和人工移栽3种栽植方式,研究杂交稻产量对气候因子的响应及水稻植株对温光资源的利用。结果表明: 与油菜-水稻模式相比,青菜-水稻模式下杂交稻积温生产效率和降水生产效率显著提高,进而提高了有效穗数、结实率和千粒重,2年产量分别提高了12.7%和8.3%。与人工移栽相比,机插稻提高了单位面积有效穗数、全生育期光能生产效率、积温生产效率、籽粒光能利用效率和降水生产效率,2年平均产量提高了4.6%;而机直播全生育期降水生产效率、光能生产效率、积温生产效率、籽粒光能利用效率、每穗粒数和千粒重都显著降低,导致2年平均产量下降了8.7%。与2019年相比,2020年机插稻和人工移栽稻在同一茬口下提前一个月播种造成花后生育期缩短、气温降低和降雨量增多,导致有效积温和光辐射量大幅减少,积温生产效率、光能生产效率、降水生产效率和籽粒光能利用效率以及每穗粒数、结实率和千粒重均大幅降低,进而导致产量严重降低。用偏最小二乘法回归分析建立的气象因子产量预报方程标准化回归系数显示,水稻产量与阶段生育期或全生育期内有效积温和总辐射量呈正相关关系,与全生育期内降水量呈显著负相关关系。综上,青菜-水稻模式下机插秧与西南地区稻季光温资源匹配度最高,更有利于温光资源的充分利用和获得高产,但不宜过早播种或移栽。     

臭氧浓度升高对坪用高羊茅生长、亚细胞结构及活性氧代谢的影响

通过开顶箱(OTCs)模拟,以环境臭氧(O₃)浓度约40 nmol·mol^-1为对照,研究大气O₃浓度升高(80和160 nmol·mol^-1O₃)对冷季型草坪草高羊茅生长、亚细胞结构及其活性氧代谢的影响.结果表明: 14 d的80 nmol·mol^-1O₃熏蒸使高羊茅株高和叶宽降低,总生物量降低43.7%,老叶变黄,而160 nmol·mol^-1O₃处理高羊茅叶出现大量枯死褐斑,叶尖坏死,新叶卷曲,总生物量降低46.2%,叶肉细胞膜卷曲,叶绿体和线粒体受损严重.与对照相比,80和160 nmol·mol^-1O₃熏蒸下高羊茅叶片超氧阴离子(O₂^-·)产生速率、过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量显著增加,抗氧化酶活性显著升高,但叶片总酚含量和抗氧化能力随O₃浓度升高而先升高后降低.在明显O₃伤害症状出现之前,O₃已对高羊茅的生长和抗氧化代谢产生不利影响;高羊茅抗氧化系统虽对O₃浓度的升高存在一定的适应性反应,但其不能抵御过高浓度的长期胁迫和伤害.     

连续两个生长季大气CO2浓度升高对银杏希尔反应活力和叶绿体ATP酶活性的影响

近年来,随着温室气体浓度不断上升,有关CO2浓度升高对植物影响的研究已取得一定进展,但CO2浓度升高对植物光合作用的影响需要从生理生化水平上进一步深入的研究.以沈阳城市森林树种银杏(Ginkgo biloba L.)为研究对象,利用开顶式气室研究连续两个生长季大气CO2浓度升高对银杏光合特性的影响.结果表明,在大气CO2浓度为700μmol·mol-1条件下,与对照相比,第1个生长季CO2处理的银杏叶片净光合速率极显著增加(P<0.01),希尔反应活力极显著增大(P<0.01)、Ca2+/Mg2+-ATP酶活性显著(P<0.05)或极显著增强(P<0.01)、光合产物淀粉的含量极显著增多(P<0.01);第2生长季CO2处理的银杏叶片净光合速率显著增加(P<0.05),希尔反应活力在通气60d时极显著(P<0.01)增大,Ca2+/Mg2+-ATP酶活性在处理30d时显著降低(P<0.05),淀粉含量增多.与第1个生长季相比,第2个生长季CO2处理的银杏叶片净光合速率降低,希尔反应活力减小,Ca2+/Mg2+-ATP酶活性减弱,叶绿素含量增多,淀粉含量减少.试验中出现了光合适应现象.     

高浓度臭氧对蒙古栎叶片酚类物质含量和总抗氧化能力的影响

采用开顶箱(OTC)法,研究了高浓度臭氧(80±8 nmol·mol^-1)熏蒸处理对蒙古栎叶片 中总酚、类黄酮、单宁及丙二醛(MDA)含量的影响,使用1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH) 法测定了蒙古栎叶片的总抗氧化能力.结果表明:蒙古栎叶片中总酚、类黄酮、缩合单宁和MDA的含量都有所增加,其中总酚和缩合单宁含量分别增加了48.17%和26.77%,差异显著（P<0.05）;类黄酮和MDA含量分别增加了24.66%和5.26%,差异不显著(P＞0.05);蒙古栎叶片总抗氧化能力显著增强(P<0.05),且与叶片中总酚和缩合单宁含量呈显著的正相关关系.     

冷季型草坪草的耐热性调控研究进展

在非生物胁迫中,高温是影响草坪植物特别是对冷季型草坪草生长和发育最重要的生态因子之一. 高温胁迫会导致冷季型草坪草生长受到抑制、草坪质量下降、草坪植株体内的生理生化代谢紊乱,细胞内产生大量氧自由基,使膜脂过氧化,植株体内蛋白质变性,最后导致细胞死亡. 因此,如何提高冷季型草坪草的耐热性是目前冷季型草坪在热带、亚热带地区建植能否安全越夏的重要问题. 文中综述了国内外冷季型草坪草耐热性调控的研究进展, 在阐明冷季型草坪草耐热性调控原理的基础上,报道了用于草坪草耐热性鉴定的形态、生态、生理和生化等指标,以及通过降低土壤温度、叶面喷施生长调节剂、施肥、灌溉和修剪等养护管理措施来提高冷季型草坪草的耐热性研究进展.     

高浓度O3对城市蒙古栎凋落叶分解和养分释放的影响

采用开顶箱(OTCs)模拟法和分解袋法,以O₃自然浓度(40 nmol·mol^-1)为对照,研究高浓度O₃(约120 nmol·mol^-1)对城市自然环境下生长的10年生蒙古栎凋落叶分解和养分释放的影响,分解时长达150 d.结果表明：高浓度O₃未对蒙古栎凋落叶的分解产生显著影响.高浓度O₃抑制了蒙古栎凋落叶C、K释放,分解150 d,高浓度O₃处理K残留率为23.9%,显著高于对照(17.1%).高浓度O₃在分解前期(0～60 d)抑制了凋落叶N、木质素的释放,在分解后期(60～150 d)起促进作用.高浓度O₃处理与对照木质素/N变化趋势一致且无显著差异.除分解中期(60 d)外,对照P残留率始终高于高浓度O₃处理.C/P变化趋势与P相反,在整个分解过程中,高浓度O₃处理C/P高于对照,而且C、N、K残留率以及C/N与凋落叶干质量剩余率呈显著正相关.因此,高浓度O₃将对蒙古栎林的营养循环产生一定影响.     

不同播期和抽穗期弱光胁迫对杂交稻生理性状及产量的影响

以耐阴性中等的杂交稻川香9838为材料,研究不同播期和抽穗期弱光胁迫对杂交稻抽穗期光合特征、渗透调节物质、保护性酶活性和产量的影响.结果表明:不同播期和抽穗期弱光胁迫对水稻抽穗期干物质积累、剑叶光合速率、抗氧化酶活性和产量均有显著影响.随播期的推迟,全生育期明显缩短,稻谷产量呈不同程度的下降趋势.与对照相比,抽穗期轻度弱光胁迫(遮光20％)能缓解水稻生育过程中面临的高温及强光照危害,进而能缓解剑叶光合速率和抽穗期干物质累积的降低,调节抗氧化酶活性,适度提高结实率;而抽穗期中度(遮光40％)、重度(遮光60％)弱光胁迫均不利于水稻生长.剑叶光合速率、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性对播期和抽穗期弱光胁迫较为敏感.水稻始穗1 ～5d剑叶光合速率与稻谷产量和抽穗后干物质积累量显著相关.     

高浓度CO2对树木生理生态的影响研究进展

大气CO2浓度升高已成为世界范围内的重要环境问题。CO2浓度升高势必会对植物的生理生态变化产生重要影响。综述了国内外有关高浓度CO2对树木生理生态影响研究的最新进展,具体包括高浓度CO2对树木生长发育、光合和呼吸作用、抗氧化系统、树木代谢物质、挥发性有机化合物以及树木凋落物等方面的影响。高浓度CO2一般会促进树木地上植株的生长和发育,但也因树种差异而有所不同。最新研究表明,高浓度CO2促进了树木细根周转,树木根系生长在大气CO2浓度升高条件下表现为促进作用,这种作用加快了全球森林生态系统的C循环。高浓度CO2虽然在一定程度上促进树木光合速率的增加,但长期熏蒸也往往会发生光合驯化,这种现象产生的生理学机制目前仍无定论。高浓度CO2对树木呼吸作用尤其是根系呼吸的影响将是未来研究的重点和难点。高浓度CO2一般会提高树木抗氧化酶活性与抗氧化剂含量,但不同树种响应高浓度CO2的过程和机理也有所差异。研究表明,高浓度CO2一般对树木凋落物的分解产生不利影响,但也因树种而异。需要强调的是,目前关于树木地下部分、树木对高浓度CO2的适应机理和重要过程(碳氮水耦合及基因调控等)以及多个树种包括不同类型树种及不同品种之间比较研究较少;关于某一重要生理生态机制(如根系生理代谢)尤其是多个生态因子复合条件下缺乏长期深入的研究。在此基础上给出了大气CO2浓度升高下树木生理生态学研究的未来发展方向,包括高CO2浓度条件下树木根系生理代谢及机制、树木碳氮水耦合的生理过程及机制、不同生态因子复合作用对树木生理影响机制以及树木分子作用机理等方面的研究。这些研究不仅将丰富森林树木应对未来气候变化的有关科学理论,也为全球气候变化背景下实现森林树种生态功能的优化选择及森林生态系统的可持续发展与经营提供重要的生理生态学理论依据和参考。