盐胁迫对四季竹细胞膜透性和矿质离子吸收、运输和分配的影响

采用盆栽控制试验,研究了土壤不同NaCl浓度(0(CK)、1‰、2‰、3‰、4‰、5‰和6‰)处理45 d对四季竹叶片脱落率和细胞膜透性以及立竹器官K+、Na+、Ca2+和Cl-等矿质离子的吸收、运输和分配的影响.结果表明,1‰～2‰NaCl处理对四季竹叶片脱落率和离子渗漏率无显著影响,3‰～6‰ NaCl处理显著提高了叶片脱落率和离子渗漏率,四季竹的盐胁迫伤害随土壤盐浓度的增大而加剧.随着Na+、Cl-在四季竹立竹各器官中的显著增加,竹根、竹秆、竹枝K+含量逐渐下降,Ca2+含量变化较小,并且K+、Ca2+在竹根、竹秆中的向上选择性运输能力逐渐减弱.由于竹叶在低浓度(1‰～2‰)和高浓度(3‰～6‰)盐胁迫下分别对Ca2+和K+具有较高的选择性吸收能力,随盐浓度的增大,竹叶K+含量迅速升高,Ca2+含量先升高后下降,这对维持竹叶的营养平衡和正常生长具有重要意义.3‰～6‰NaCl处理时,Na+、Cl-在竹叶中的浓度显著高于立竹其他器官,不仅降低了竹叶的渗透势,有利于水分的向上运输,而且四季竹还可以通过叶片脱落的方式降低体内的盐分含量,减轻盐离子毒害.     

青藏高原牧区家庭能源消费对生态环境和人体健康的影响研究现状与展望

探究家庭能源消费对生态环境和人体健康的研究是系统推进家庭能源绿色低碳转型和实现联合国2030可持续发展目标的关键。重点综述了目前家庭能源消费、影响因素及其对生态环境和居民健康影响的国际研究现状。目前研究不足主要聚焦在以下两个方面：一方面,影响家庭能源消费因素的贡献率和影响消费行为的驱动机制尚不清晰;另一方面,目前主要针对家庭能源消费或者生态系统或者环境或者居民健康其中的某一方面或者某两个方面开展研究,鲜有研究系统的考虑家庭能源消费对生态环境和人体健康影响的综合研究。基于上述研究现状,结合青藏高原的实际情况,提出未来需要在宏观层面和微观层面加强研究。宏观层面：(1)亟需厘清青藏高原家庭能源与生态环境和人体健康之间的内在联系与驱动机制,形成青藏高原牧区“家庭能源-生态效应-环境效应-健康效应”的理论分析框架;(2)构建模块化的牧区“能源-生态-环境-健康-经济”等多学科交叉的综合评估模型,形成完整的、系统的评估方法。微观层面：(1)迫切开展青藏高原家庭能源消费特征与变化规律的研究;(2)深入开展家庭能源消费特征和变化规律与生态系统的反馈机制与量化研究;(3)加强牧区室内空气污染物浓度测定,...     

黄条金刚竹对高浓度CO2和O3及其复合作用的生理响应

以黄条金刚竹为试材,环境背景大气为对照,应用开顶式气室(OTCs)熏蒸法模拟大气高浓度CO2(700μmol.mol-1)、O3(100nmol.mol-1)及其复合作用情景,分析叶片光合色素、膜脂过氧化及抗氧化酶等的变化规律。结果显示:(1)与对照相比,高浓度O3处理103d的黄条金刚竹叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和叶绿素a/b、叶绿素/类胡萝卜素及SOD、POD、CAT活性均显著下降,而超氧阴离子和丙二醛含量、相对电导率、APX活性均显著升高,类胡萝卜素含量变化不明显。(2)与对照相比,同期高浓度CO2处理的叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和叶绿素/类胡萝卜素均显著升高,而叶绿素a/b和超氧阴离子、丙二醛含量及SOD、POD、CAT、APX活性显著降低,相对电导率和类胡萝卜素含量变化不明显。(3)高浓度O3和CO2复合作用下,除叶绿素a/b和CAT活性显著下降外,其余测定指标均与对照无明显变化。研究表明:高浓度O3使黄条金刚竹叶片活性氧产生速率提高,抗氧化酶活性和光合色素含量降低,膜脂过氧化程度加剧,膜结构破坏,表现出严重的伤害效应;而高浓度CO2能降低叶片活性氧产生速率,减轻膜脂过氧化程度,提高光合色素含量,表现出保护效应;高浓度O3和CO2复合处理能使叶片维持比高浓度O3处理更高的光合色素含量和抗氧化酶活性,即高浓度CO2能在一定程度上有效地缓解高浓度O3对黄条金刚竹所造成的生理伤害。     

四季竹对大气臭氧浓度升高的生理响应

运用开顶式同化箱(OTCs)在5个O3浓度梯度(过滤大气CF、环境大气NF、50 nL·L-1、100 nL·L-1和150nL·L-1)下,研究了大气O3浓度对四季竹(Oligostachyum lubricum)叶片光合色素、脂质过氧化和抗氧化系统的影响.结果显示:在胁迫处理90 d时,随着O3浓度的升高,四季竹叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)、可溶性糖和可溶性蛋白含量呈持续下降趋势,相对电导率和丙二醛(MDA)含量持续升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性先升高后降低,过氧化物酶(POD)活性呈升高趋势.与CF相比,四季竹叶片Chl、Car和MDA含量在O3浓度为100 nL·L-1时均有显著差异,在150 nL·L-1时均有极显著差异;相对电导率、SOD和POD活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在O3浓度为100 nL·L-1及以上时均有极显著差异.研究表明,大气长时间高O3浓度(100 nL·L-1及以上)胁迫对四季竹会产生明显伤害效应,致使其叶片光合色素降解或合成受阻,叶片老化加快,膜脂过氧化程度加剧,膜结构和抗氧化系统遭到破坏.     

四季竹对大气臭氧胁迫的光合生理响应

为了给全球变化背景下的竹林经营应对策略提供理论依据,运用开顶式同化箱(OTCs)模拟4个大气O₃浓度,分别为环境背景大气(40～45 nl·L^-1)、降低1/2(22～25 nl·L^-1)、倍增1倍(92～106 nl·L^-1)和倍增2倍(142～160 nl·L^-1),研究分析四季竹(Oligostachyum lubricum(Wen) King f)对大气O₃胁迫的光合生理响应规律.结果表明:随着大气O₃浓度的升高,四季竹叶片光合色素含量呈降低趋势,倍增1倍处理的大气O₃浓度是显著变化的节点;大气O₃浓度变化对四季竹Pn日变化影响复杂,环境背景大气、倍增2倍处理呈"单峰"曲线,而降低1/2、倍增1倍处理呈"双峰"曲线.对Tr日变化无明显影响,各处理均呈"单峰"曲线;大气O₃浓度较环境背景大气升高或降低,四季竹的光合生理响应都表现为伤害效应.当大气O₃浓度倍增1倍及以上,对四季竹会造成严重的伤害,表现为叶片光合色素降解或合成受阻,水分利用效率降低,光合作用能力明显下降.大气O₃胁迫对四季竹光合作用的影响表现为非气孔因素限制.     

二氧化碳和臭氧浓度升高对四季竹矿质养分含量和运输的影响

为阐明CO_2和O_3浓度升高对竹子矿质养分含量和运输的影响,以2年生四季竹(Oligostachyum lubricum)为试材,采用开顶式气室(OTCs)设置了环境背景大气[CK,(40±5)nmol·mol~(-1) O_3,(360±20)μmol·mol~(-1) CO_2]、O_3浓度升高[EO,(100±10)nmol·mol~(-1) O_3,(360±20)μmol·mol~(-1) CO_2]、CO_2浓度升高[EC,(40±5)nmol·mol~(-1) O_3,(700±35)μmol·mol~(-1) CO_2]、CO_2和O_3浓度复合升高[EOEC,(100±10)nmol·mol~(-1) O_3,(700±35)μmol·mol~(-1) CO_2]4个处理,测定了竹叶、竹枝、竹秆和竹根的Na+、Fe(~(2+,3+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)含量,并分析了矿质营养在器官间的转运情况。结果显示:与CK比较,EO处理显著降低了四季竹植株体内Na+和Fe(~(2+,3+)含量,特别是竹根和竹叶,同时也明显降低Na+和Fe(~(2+,3+)器官间的运输能力。EC处理显著降低了四季竹植株体内Na+含量,而未改变其他矿质元素含量,但其器官中的分配格局和运输能力发生变化,尤其是竹枝向竹叶运输Ca~(2+)和Mg~(2+)的能力增强。EOEC处理显著降低了四季竹植株体内Na+含量,但显著提高了Fe(~(2+,3+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)含量及其向上运输能力。研究表明,O_3浓度升高降低了四季竹植株体内矿质养分含量和器官间养分运输能力,在一定程度上影响四季竹的正常生长;CO_2浓度升高通过提高Ca~(2+)和Mg~(2+)向光合器官叶片的运输能力,促进四季竹生长;CO_2和O_3浓度升高复合作用能够通过提高四季竹光合器官竹叶中Fe(~(2+,3+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)含量及其向光合器官叶片的运输能力,以维持体内矿质养分元素的平衡,提高四季竹对高浓度CO_2和O_3浓度复合环境下的适应能力。     

毛竹对大气臭氧浓度倍增的生理响应

为了给气候变化背景下的竹林培育应对策略提供理论依据,以毛竹 （Phyllostachys edulis） 为材料,运用开顶式气室 （OTCs） 模拟当前环境背景大气O3浓度（NF,40~45nL·L-1）的倍增1倍（TR1,92~106nL·L-1）和倍增2倍（TR2, 142~160nL·L-1）情景,分析叶片光合色素、脂质过氧化及抗氧化酶等生理指标的变化规律。结果表明：大气O3浓度倍增处理90d时,毛竹叶片Chl、Car含量和SOD活性显著降低,叶片相对电导率和可溶性蛋白、MDA、O2-含量及POD活性显著升高。叶片O2-含量与SOD活性、光合色素含量呈极显著负相关,而与叶片相对电导率、POD活性和MDA、可溶性蛋白含量呈显著正相关。研究表明大气O3浓度倍增会导致毛竹叶片老化加快,光合色素降解或合成受阻,膜脂过氧化,膜结构和氧化系统破坏,影响毛竹的正常生长。本文从抗性生理方面揭示了毛竹对大气臭氧胁迫的耐受性,为竹子应对气候变化研究提供了参考。     

大气CO2浓度升高对毛竹叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

为了解竹子对大气CO2浓度升高的生理响应,为气候变化背景下的竹林适应性管理提供理论依据,运用开顶式气室(OTCs)设置了3个CO2处理浓度(环境大气、500和700μmol·mol-1),探讨了大气CO2浓度升高对毛竹(Phyllostachys edulis)叶片光合色素、膜脂过氧化和抗氧化系统的影响。结果表明:与环境大气比较,500μmol·mol-1浓度处理30d时对毛竹叶片光合色素、膜脂过氧化和抗氧化系统影响并不明显,仅叶片CAT活性显著降低;随着处理时间的延长,对毛竹叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响逐渐显现,至处理90d时,除叶片可溶性糖含量无明显变化,其他测定指标均有显著变化;700μmol·mol-1浓度处理在不同时间上对毛竹叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响均较500μmol·mol-1CO2浓度处理明显,处理30d时毛竹叶片可溶性糖含量和抗氧化酶活性有明显变化,处理90d时,各项测定指标均有显著变化;研究表明大气CO2浓度升高一定程度上能增强毛竹的抗氧化能力,但光合产物的过量积累也会造成碳水化合物源-库失衡和Rubisco的再生受到反馈作用抑制。     

美丽箬竹对模拟大气O3浓度倍增胁迫的生理响应

运用开顶式气室(OTCs)模拟当前环境大气O3浓度(对照,40～45 nL·L-1)、O3浓度倍增4倍(TR-1,92～106 nL·L-1)和O3浓度倍增2倍(TR-2,142～160 nL·L-1)胁迫,以叶片光合色素、MDA、可溶性蛋白质和可溶性糖含量及SOD和POD活性和相对电导率为指标,分析了美丽箬竹(Indocalamus decorus Q.H.Dai)对O3胁迫的生理响应规律.结果显示:随O3浓度的提高,叶片叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、总叶绿素和类胡萝卜素含量,SOD和POD活性,可溶性蛋白质和可溶性糖含量及二者的比值(SPC/SSC)均呈下降趋势;叶绿素a口与b的比值(Chla/Chlb)、MDA含量和相对电导率均呈增加趋势.TR-1条件下叶片POD活性和可溶性糖含量分别比对照下降38.86％和10.37％,差异显著;Chla/Chlb比值显著高于对照,其余指标均与对照无显著差异.而在TR-2条件下叶片Chla、Chlb、总叶绿素和类胡萝卜素含量显著低于对照,降幅分别为26.89％、40.91％、30.47％和20.37％;SOD和POD活性、可溶性蛋白质和可溶性糖含量以及PC/SSC比值也均显著低于对照,降幅分别为42.03％、46.62％、45.09％、11.52％和40.15％;Chla/Chlb比值、MDA含量和相对电导率均显著高于对照.另外,TR-1与TR-2处理组间光合色素含量和POD活性差异不显著,TR-2处理组MDA含量和相对电导率显著高于TR-1处理组,SOD活性显著低于后者.研究结果表明:美丽箬竹对O3胁迫具有强耐受性,可种植于O3浓度较高的环境中.     

大气CO2与O3浓度升高对毛竹叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

以盆栽一年生毛竹为材料,利用开顶式气室模拟大气O3和CO2浓度升高情景,分析毛竹叶片细胞膜脂过氧化、抗氧化酶(SOD、CAT、POD和APX)活性和渗透调节物质(可溶性糖和可溶性蛋白)含量的响应规律,为气候变化背景下的竹林适应性管理提供理论支撑.结果表明:(1)短期(30 d)高浓度O3(92～106 nL-L-1)胁迫能刺激毛竹叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量显著提高,清除活性氧能力增强,并未出现细胞膜脂过氧化现象,即毛竹对短期高浓度O3具有较强的适应性;但长期(90 d)O3胁迫条件下,毛竹叶片抗氧化酶活性显著降低,叶片细胞膜脂过氧化程度加剧,膜结构破坏,发生严重的氧化伤害.(2)短期高浓度CO2(685～730 μmol·mol-1)处理总体上对毛竹叶片细胞膜脂过氧化和抗氧化酶系统活性影响并不明显;而长期高浓度CO2处理能一定程度上增强毛竹的抗氧化能力和渗透调节功能,减轻氧化损伤,体现了对毛竹的保护效应.(3)高浓度O3和CO2复合作用下,相对于单一高浓度O3胁迫,毛竹叶片能够维持较高的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,有效地调节活性氧产生与清除间的平衡,细胞膜脂过氧化程度变化不明显,说明高浓度CO2可在一定程度上缓解高浓度O3对毛竹所造成的生理伤害.