盐胁迫对沙拐枣光合生理特性的影响

以采自甘肃民勤一年生的沙拐枣幼苗为试材,对不同NaCl浓度(0、50、100、200、300mmol·L~(-1))处理下沙拐枣光合生理特性进行分析,并对各生理指标与地上生物量进行灰色关联度分析,以探讨荒漠植物沙拐枣的抗盐机理,为沙拐枣的保护及其恢复荒漠生态系统稳定提供理论依据。结果显示:随着NaCl浓度的升高,沙拐枣同化枝内脯氨酸含量逐渐增大,而其可溶性糖含量逐渐减小;在低浓度NaCl(50mmol·L~(-1) NaCl)处理下,同化枝光合参数均增加,且净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均达到最大值,比对照分别显著增加了33.3%、68.0%、60.8%;与50mmol·L~(-1) NaCl相比,处理浓度超过50mmol·L~(-1) NaCl时,Pn、Gs、Tr均降低;同化枝叶绿素b含量随着NaCl浓度的增加而降低,而叶绿素a和总叶绿素含量均呈先增加后降低的趋势。灰色关联度分析发现,同化枝的Tr、Gs、Ci以及叶绿素b与地上生物量的关联度较大。研究表明,低盐浓度NaCl激活了沙拐枣的某些生理机制,有利于植株的光合作用和生长,而植物在高盐浓度胁迫时能通过调节脯氨酸和可溶性糖的含量,减少叶绿素含量、Pn和Tr等维持自身的生长。     

不同盐胁迫下小麦叶片渗透性调节和叶绿素荧光特性

盐胁迫对植物伤害机理受到普遍关注。本试验以‘西旱3号’小麦幼苗为材料,通过比较钠盐(150 mmol·L^-1)、钙盐(5、30 mmol·L^-1)单独及其复合胁迫对叶片渗透调节和光合特性的影响,揭示不同盐胁迫对小麦的伤害机理。结果表明: 钠盐或钙盐单独胁迫显著抑制了小麦幼苗根、茎的生长,使叶片可溶性糖和脯氨酸含量、调节性能量耗散电子产量、非光化学猝灭及玉米黄质相对含量均显著增加,而叶绿素a和叶绿素b含量、最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、光化学猝灭及光合电子传递效率均显著下降。此外,钙盐对小麦幼苗生长的抑制作用更强,钠盐处理下叶片叶绿素含量减少和叶绿素荧光参数降低更显著。除了可溶性蛋白、叶黄素和玉米黄质相对含量以外,低浓度钙盐有效缓解了钠盐诱导其他各指标的变化,而高浓度钙盐进一步增大了钠盐处理小麦幼苗各参数的变化幅度。总之,钠盐和钙盐显著抑制了小麦幼苗的生长,低浓度钙盐能有效缓解钠盐对小麦幼苗的伤害,而高浓度钙盐加剧了钠盐的毒害作用。这均与叶片光合色素含量、光能捕获及光合电子传递的改变有关。此外,渗透调节物质在增强钠盐或钙盐环境中小麦幼苗的抗性方面发挥着重要作用。     

科尔沁沙地不同生境土壤水分扩散率

利用水平土柱吸渗法对科尔沁沙地的沙质草地、固定沙丘和流动沙丘等3种生境0~100 cm土层土壤水分扩散率(D(θ))与土壤水分(θ)之间的关系进行了测定,研究了不同生境D(θ)及Boltzmann参数(λ)与θ的定量关系,并分析了D(θ)随生境及土壤剖面的变化规律。结果表明:(1)3种生境0~100 cm土层的土壤湿润峰迁移速率差异显著(P0.05),且以沙质草地的最小,其次为固定沙丘,而流动沙丘的最大,平均值分别为0.38、0.97和1.60 cm·min-1;3种生境土壤湿润峰迁移速率随入渗距离均呈对数形式递减;(2)沙质草地、固定沙丘和流动沙丘0~100 cm土层的Boltzmann参数λ平均值分别为4.22、6.58和8.59 cm·min-1/2,且λ随θ的增加而减小;(3)沙质草地、固定沙丘和流动沙丘的D(θ)依次增大,0~100 cm的平均值分别为1.21、4.51和12.75 cm2·min-1;3种生境D(θ)随θ的变化规律都可以用经验公式D(θ)=aebθ拟合;D(θ)随土壤剖面的变化规律因生境不同而有较大差异,说明科尔沁沙地不同生境及同一生境不同土层的土壤水分扩散率差异较大,且具有较高的空间异质性;(4)土壤有机质含量和粘粉粒含量对D(θ)的影响较大,且D(θ)随这2个因素的增加而减小。此外,生境类型及植物根系对D(θ)也有较大影响。     

保水剂与钾肥对旱地马铃薯产量和叶绿素荧光动力学参数的影响

以“陇薯3号”为材料,设C1(0.5％保水剂+钾肥60 g·hm-2)、C2(钾肥60 g·hm-2)、C3(0.5％保水剂)、CK(对照)4个试验组,测定叶绿素荧光参数、块茎产量、商薯率等产量指标,从光合效能的角度探讨了保水剂、钾肥对旱地马铃薯叶绿素荧光参数和块茎产量的影响.结果表明:C1处理的出苗率较对照组显著提高9.4％;所有处理的冠幅、茎粗等指标不同程度地高于对照;除C3组中的NPQ值低于对照之外,其余处理的叶绿素荧光参数Fv/Fm、(Fm'-Fo')/Fm'、qP、ETR日均值较CK均有不同程度提高,(Fm'-Ft)/Fm'日变化成“V”型;C1组商薯产量最高;保水剂和钾肥直接影响马铃薯叶绿素荧光动力学参数,增强其光合效能,从而提高旱地马铃薯商品薯产量.     

硅的生物学功能及在草地生态系统中的应用研究进展

硅能增强农作物对干旱和重金属如铝、镉、锰等的抗性已得到大量的证实,但硅在草地生态系统中的作用及作用机理至今没有明确。将国内外有关硅对土壤质地、植物个体生长以及植物群落结构影响的最新研究进行归纳,以期为硅在草地生态系统中的应用提供理论支持。通过总结发现,硅能够提高土壤有机碳、硝态氮、铵态氮和速效磷含量;在施氮肥情况下,硅肥添加通过改善植物群落的光照条件,提高杂类草的生长高度,从而缓解因氮肥添加导致的物种丰富度降低,提高植物群落的地上生产力。因此,硅在草地生态系统中具有非常重要的作用,今后应加强硅对植物生物量碳氮和土壤有机碳积累的调控作用、硅对草地生态系统中碳、氮、磷元素的生物地球化学循环规律和生产力形成机制方面的研究工作。     

金川矿区本土植物光合生理生态日变化特征

采用便携式LI-6400光合测定仪, 选择晴朗天气对金川矿区自然生长的软紫草(Arnebia szechenyi)、蒺藜(Tribulus terrester )、木本猪毛菜(Salsola arbuscula)叶片的气体交换参数及环境因子进行了测定, 通过对比分析三种植物光合特性及其与环境因子间的关系, 以揭示三种植物对矿区环境的适应特征。结果显示: 软紫草和木本猪毛菜的净光合速率日变化有明显的“光合午休”现象, 软紫草产生“午休”的主要原因为非气孔限制因素, 而木本猪毛菜的主导因素为气孔限制因素。其中软紫草和木本猪毛菜的净光合速率日变化最大峰值均出现在11:00和17:00左右。蒺藜“光合午休”现象不明显, 主要原因为气孔限制因素, 最大峰值出现在9:00左右。总之, 三种植物的水分利用效率存在时空差异, 在强光、高温、低湿荒漠环境中都具有一定的生存优势, 对矿区生境的适应能力大小依次为蒺藜、木本猪毛菜、软紫草。     

温带荒漠生物土壤结皮微生物群落结构与功能演替研究综述

生物土壤结皮(biological soil crusts,BSC)在荒漠植被的恢复及稳定性维持方面发挥了重要作用,被誉为“荒漠生态系统工程师”。BSC微生物群落是其发挥功能的主要成分,参与了BSC的形成、土壤性状的改善、土壤团聚体的稳定及植被的发育等过程。由于技术方法的限制,以往对BSC微生物群落发育如何调控荒漠植被稳定性的机理尚不清楚。近年来,随着土壤微生物组学技术的快速发展,BSC微生物群落组成及其功能的研究取得了较大进展,关于BSC微生物群落对荒漠生态系统贡献的认识日渐清晰。本文总结了温带荒漠BSC演替过程中微生物不同类群细菌、真菌、古菌群落的组成结构及参与碳氮循环的潜在功能变化,并对影响微生物群落结构和功能的土壤因素进行了剖析,阐释了BSC微生物群落与土壤功能性状相互作用及协同演替的模式,厘清了BSC促进荒漠土壤改善的机理,为温带荒漠植被恢复及荒漠生态系统对全球贡献的理解提供了依据。     

重金属胁迫对真菌生长及发酵液pH的影响

【背景】矿区废渣堆重金属污染严重,废渣堆分布着一些耐重金属的微生物。【目标】探究重金属胁迫对真菌生长及发酵液pH的影响。【方法】从金川矿区废渣堆采集土样,分离培养具有产酸能力的真菌,采用形态学与分子生物学技术鉴定这些菌株,并测定其产酸能力及其对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Zn~(2+)的耐受性。【结果】形态学及18S rRNA基因序列分析获得黑曲霉ZJ-I (Aspergillus niger ZJ-I)和产黄青霉ZJ-V (Penicilium chrysogenum ZJ-V)两个产酸菌株。未加重金属培养时,与不接种真菌对照相比,上述2个菌株的发酵液pH分别下降0.58和0.69;添加重金属处理后,随着重金属浓度的增加,pH变化幅度变小,不同浓度Pb~(2+)使A.nigerZJ-I发酵液pH值分别下降0.53、0.39、0.34和0.39,使P. chrysogenum ZJ-V发酵液pH值分别下降0.21、0.23、0.14和0.09;不同浓度Cd~(2+)使A. niger ZJ-I发酵液pH值分别下降0.75、0.43、0.39和0.32,使P. chrysogenum ZJ-V发酵液pH值分别下降0.62、0.46、0.38和0.49;不同浓度Zn~(2+)可使A.nigerZJ-I发酵液pH分别下降0.87、0.61、0.57和0.43,使P. chrysogenum ZJ-V发酵液pH分别下降1.1、0.34、0.44和0.49;低浓度的Zn~(2+)对菌株A.niger ZJ-I和P. chrysogenum ZJ-V产酸都有促进作用,低浓度的Cd~(2+)对A. niger ZJ-I产酸有促进作用。当Cd~(2+)、Zn~(2+)与Pb~(2+)的浓度分别超过200、400、2 000 mg/L时,3种不同浓度的重金属对菌株A. niger ZJ-I的抑制率达到80%以上,抑制效果显著;当Cd~(2+)、Zn~(2+)与Pb~(2+)浓度分别超过200、1 000、2 000 mg/L时,3种不同浓度的重金属对菌株P.chrysogenumZJ-V抑制率达到80%以上,抑制效果显著。【结论】两株真菌均具有产酸能力和一定的重金属耐受性,菌株P. chrysogenum ZJ-V发酵液产酸性能与重金属耐受能力都要优于ZJ-I,菌株ZJ-V具备潜在的淋洗重金属污染土壤的能力。     

尾矿中重金属对4种土著植物生理特性的影响

【摘要】文章以盐生草(Halogeton glomeratus)、地肤(Kochia scoparia L.)、碱蓬(Suaeda glauca)、绿藜(Chenopodium glaucum)4种土著藜科植物为研究对象, 对比分析了农田土(T1)和原生土+尾矿(1:1, T2)大田盆栽试验下, 4种植物幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素(Chl)、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(SP)、脯氨酸含量(Pro)和抗氧化酶活性等生理指标的变化情况, 为金川尾矿生态修复植物的筛选提供理论依据。结果表明, T2条件下的盐生草、地肤的3个光合指标(Pn、Gs、Tr)均显著下降, 其余6个指标均显著上升; 碱蓬的气孔导度、蒸腾速率、丙二醛、脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性(SOD)显著上升, 过氧化氢酶活性(CAT)、叶绿素含量和净光合速率显著下降; 绿藜的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著下降, 可溶性蛋白、过氧化物酶活性(POD)显著上升。通过模糊隶属函数综合评价分析得出4种植物幼苗抗重金属性顺序为盐生草＞地肤＞绿藜＞碱蓬。盐生草可作为金川尾矿复垦及原位修复的优势植物。     

重金属复合胁迫下碱蓬萌发生长及富集特征

为探究重金属复合胁迫对金川镍铜矿区广布植物碱蓬Suaeda salsa(L.)Pall.的影响,根据当地环境条件及预实验结果设置胁迫梯度,测定分析重金属胁迫下碱蓬种子萌发和芽期生理指标,并从野外站台取样研究碱蓬重金属富集能力。结果表明:无论是单一胁迫还是低浓度复合胁迫(Cu20和Ni20复合),发芽期碱蓬的生长均呈现"低促高抑"的趋势,即低浓度(≤40 mg/L)时促进碱蓬生长,高浓度(≥80 mg/L)时抑制碱蓬生长;高浓度复合胁迫(Cu320和Ni320复合)下均抑制碱蓬的生长。MDA(丙二醛)的含量随胁迫浓度的增加而增加;胁迫组可溶性蛋白和游离脯氨酸含量整体上高于对照组;单一胁迫下POD(过氧化物酶)活性随胁迫浓度增加而增加;复合胁迫下低浓度提高POD活性,高浓度抑制POD活性;碱蓬叶片的平均转移系数(TF)大于茎部,且平均转移系数大于1.00;碱蓬叶片的富集系数(BCF)大于根部大于茎部。碱蓬对Cu和Ni均具有很高的耐受性,但对于Cu的耐性强于Ni;低浓度时Cu、Ni复合胁迫对碱蓬生长的促进作用强于Cu、Ni单一胁迫,高浓度时则相反;碱蓬具有较高的重金属富集和转移能力;在当前矿区土壤环境背景下,碱蓬可以作为矿区生态恢复和重金属污染修复的备选植物。