大气NO2影响植物生长与代谢的研究进展

二氧化氮(NO₂)是大气氮氧化物之一,是大气气溶胶颗粒形成的主要成分,降低大气NO₂浓度可减轻空气中的雾霾.大气NO₂通过干沉降和湿沉降两种方式降落到植物叶片.植物吸收NO₂后主要通过两种代谢途径来降低空气中NO₂浓度: 一是主要在细胞质和叶绿体中利用还原酶的氮代谢途径,二是在质外体和细胞质中的歧化反应.植物吸收NO₂干扰了植物正常的生长和生理代谢,包括: 植物营养和生殖生长,植物体内硝酸还原酶(NaR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性、氮素吸收、光合等生理代谢过程.对目前国内外有关大气NO₂影响植物生长与代谢的研究进展进行了综述,并对植物吸收NO₂的生理及分子机制的未来研究方向进行了展望.     

南昌市中心城区主要大气污染物分布模拟及土地利用对其影响

随着我国城市化、工业化的快速推进,城市大气污染问题日益突出,研究城市大气污染物的分布情况及其土地利用影响对解决城市大气污染问题具有重要意义.本研究以南昌市中心城区为研究区,基于土地利用回归模型(LUR)模拟了PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO、O₃等6种主要大气污染物浓度,并分析其时空分布特征;基于主导土地利用类型,选择南昌市中心城区内居住、商业、教育和工业用地各15个样本区,为了减少气象因子的影响,分四季统计各样本区6类大气污染物浓度,运用双因素方差分析和多重比较,定量分析土地利用(样本区)对6类大气污染物的影响.结果表明: 采用LUR模型模拟研究区PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO、O₃浓度的平均绝对误差率分别为11.9%、13.4%、12.5%、12.0%、12.7%和13.5%,模型误差较小,方法可行.研究区6类污染物浓度具有明显的时空分布特征,PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO浓度在冬季最高,春季和秋季次之,夏季最低;O₃浓度则为夏季高,春季和秋季次之,冬季低.PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO浓度整体呈现从城区中心到郊区递减的趋势,而O₃浓度则反之.不同季节与不同土地利用样本区间6种大气污染物浓度差异显著,表明在中心城区尺度上,气象条件和土地利用都对大气污染物有显著影响.不同土地利用对主要大气污染物浓度分布有不同程度的影响,其中,对PM_2.5、NO₂和O₃的影响较大,对CO的影响较小.     

大气NO2影响植物生长与代谢的研究进展

二氧化氮(NO₂)是大气氮氧化物之一,是大气气溶胶颗粒形成的主要成分,降低大气NO₂浓度可减轻空气中的雾霾.大气NO₂通过干沉降和湿沉降两种方式降落到植物叶片.植物吸收NO₂后主要通过两种代谢途径来降低空气中NO₂浓度: 一是主要在细胞质和叶绿体中利用还原酶的氮代谢途径,二是在质外体和细胞质中的歧化反应.植物吸收NO₂干扰了植物正常的生长和生理代谢,包括: 植物营养和生殖生长,植物体内硝酸还原酶(NaR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性、氮素吸收、光合等生理代谢过程.对目前国内外有关大气NO₂影响植物生长与代谢的研究进展进行了综述,并对植物吸收NO₂的生理及分子机制的未来研究方向进行了展望.     

湿润亚热带峰丛洼地岩溶土壤系统中碳分布及其转移

以桂林丫吉村岩溶试验场为例,研究了湿润亚热带峰丛洼地表层岩溶带生物量碳库、凋落物碳库、土壤有机碳库(SOM)及其活泼性、有机碳分解速率、土壤中CO₂浓度和土壤呼吸CO₂排放,表明岩溶系统中丰富的碳库提供了系统中CO₂的来源,并用D¹³C证实春夏岩溶活跃季节中岩溶输出C约60%来自土壤CO₂.由此认为,驱动岩溶作用的CO₂并非直接来自大气CO₂,而是大气-植物-土壤-水碳素转移的结果,因而揭示了土壤作为碳环境地球化学界面对于表生带岩溶作用的驱动意义.     

大气CO2浓度升高对植物、植食性昆虫及其天敌的影响研究进展

自世界工业革命以来,化石燃料的大量使用以及人类对自然环境的过度破坏,致使大气CO₂浓度不断升高.研究大气CO₂浓度升高介导的农业生态系统内植物、植食性昆虫及其天敌的适应机制,对于阐明气候变化下农业害虫爆发危害规律,指导防控与减排具有重要意义.本文综述了大气CO₂浓度升高对农业生态系统中植物、植食性昆虫及天敌的影响,主要包括：1)相关研究方法的改进;2)大气CO₂浓度升高介导的寄主植物营养和次生代谢物质的变化;3)大气CO₂浓度升高对以植物为食的昆虫的个体生长发育、种群数量、行为的影响;4)天敌昆虫的生物学及捕食量与寄生率变化.最后对今后的研究方向进行了展望.     

大气二氧化碳和臭氧浓度升高对植物挥发性有机化合物排放影响的研究进展

对流层大气中CO₂和O₃浓度变化可对植物挥发性有机化合物(VOCs)的排放产生一定影响,而植物VOCs具有很高的化学活性,可影响低层大气的化学组成,促进光化学污染的形成,对温室效应和全球变化具有潜在的影响.文中总结了大气CO₂和O₃浓度单独及复合作用对植物VOCs排放规律的影响,并对今后植物VOCs排放规律及多重环境胁迫下城市树木VOCs释放机制的研究进行了展望.     

大气CO2浓度升高对植物、植食性昆虫及其天敌的影响研究进展

自世界工业革命以来,化石燃料的大量使用以及人类对自然环境的过度破坏,致使大气CO₂浓度不断升高.研究大气CO₂浓度升高介导的农业生态系统内植物、植食性昆虫及其天敌的适应机制,对于阐明气候变化下农业害虫爆发危害规律,指导防控与减排具有重要意义.本文综述了大气CO₂浓度升高对农业生态系统中植物、植食性昆虫及天敌的影响,主要包括：1)相关研究方法的改进;2)大气CO₂浓度升高介导的寄主植物营养和次生代谢物质的变化;3)大气CO₂浓度升高对以植物为食的昆虫的个体生长发育、种群数量、行为的影响;4)天敌昆虫的生物学及捕食量与寄生率变化.最后对今后的研究方向进行了展望.     

植物地上部氮素损失及其机理研究现状与展望

植物地上部气态氮化合物挥发是氮素损失的重要途径, 同时也是大气NH₃和N₂O的重要来源, 因此, 研究植物氮素挥发损失对于大气环境保护和提高氮肥利用率具有重要意义。该文综述了各种气态氮化物(NH₃、NO、NO₂、N₂O和N₂)损失及其机理, 结果表明, 活性氮源积累和同化的不平衡, 是植物氮素挥发损失的主要因素; 环境条件(光、温、水、肥、气)和植物生理病害、衰老等因素, 均可引起植物活性氮源积累和同化的不平衡, 导致植物地上部氮素的挥发损失, 但各种气体氮化物能否从叶面挥发, 还要取决于气体氮化物的补偿点; NH₃和N₂O是主要的植物氮素损失形态, 主要氮素挥发损失发生在生育后期, 但不同氮素损失形态对植物生育期的响应并未完全相同。该文较完整地归纳总结了植物氮素挥发损失的作用机理, 指出了目前研究尚需要解决的重要问题: 1)氮素损失形态间的内在关系并不清楚, 尚不能完整地解释植物氮素挥发损失机制, 尤其是酶催化协同机制; 2)植物叶际气态氮化物交换(包括吸收和释放)作用及其机理也未完全清楚, 因而难以正确评估植物氮素的挥发损失; 3)植物衰老对增强氮素挥发损失有明显促进效果, 但有关其生理机制尚不完全清楚; 4)缺乏可行的抑制植物氮素挥发技术方法, 故还难以有效缓解肥料氮的挥发损失, 提高氮肥利用率。     

C3和C4植物光合途径的适应性变化和进化

高等植物大多为C₃植物, C₄植物和景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism, CAM)植物是由C₃植物进化而来的。C₄途径的多源进化表明, 光合途径由C₃途径向C₄途径的转变相对简单。该文分析研究了植物光合途径的进化前景, 指出C₄植物是从C₃植物进化而来的高光效种类, 且地质时期以来降低的大气CO₂浓度和升高的大气温度以及干旱和盐渍化是C₄途径进化的外部动力。C₃植物的C₄途径的发现说明植物的光合途径并非是一成不变的, C₃和C₄植物的光合特征具有极大的可塑性, 某些环境的变化会引起植物光合途径在C₃和C₄途径之间转变。C₃植物具有的C₄途径是环境调控的产物, 是对逆境的适应性进化结果, 因而光合途径的转变也适用于干旱地区植被的适应性生存机理研究。该文还利用国外最新的C₄光合进化模型介绍了植物在进化C₄途径中所经历的7个重要时期(从分子基础到形态基础、结构基础, 再到物质代谢水平、光合酶活水平, 直到C₃和C₄途径协调运转时期, 最后达到形态与功能最优化阶段), 并结合全球气候变化的特点对国内外相关领域的研究进行了分析, 总结了植物光合途径的适应性转变和进化的研究成果, 为今后的相关工作提出建议。     

CO2浓度和气温升高对植物形态结构影响的研究进展

形态结构是植物对气候变化响应研究中的重要内容之一。论文分别综述了CO₂浓度、气温及二者同时升高对植物株高、分枝、冠型、叶片和根系形态结构的影响。结果表明,大气CO₂浓度升高促进植物的枝、茎、节间长和根系的生长,因而改变了植物的冠层结构和根系结构;单独气温升高或CO₂浓度和温度同时升高对植物形态结构的影响因不同功能群、种或区域而显现出不确定性;通过对比研究,探讨了各研究结果出现差异的可能原因。最后分析了目前气候变化对植物形态结构影响研究的特点并提出未来应加强形态结构变化机理及形态结构变化与生态系统功能之间关系的研究。     

中国城市森林的特点及发展思考

城市森林作为一种与城市密切相关的森林类型 ,受人为干扰的影响很大 ,承受的大气污染、土壤污染、水污染等环境压力大 ,无论是在组成上还是在功能上 ,都表现出不同于一般森林类型的特点。本文在论述了我国发展城市森林意义的基础上 ,分析了城市森林功能、结构、生长、生物多样性、管护要求、效益等方面具有的特殊性 ,并对我国城市森林发展的一些原则性问题进行了探讨 ,以期对正在兴起的我国城市森林的发展提供帮助     

Responses of Woody Plants To Human-Induced Environmental Stresses: Issues,Problems, and Strategies for Alleviating Stress

Forest ecosystems are enormously important to mankind.They not only supply wood,foods,medicines,waxes,oils,gums,resins and tannins,but they also regulate climate, hydrology,mineral cycling,soil erosion,and cleansing of air and water.A variety of natural and human-induced environmental stresses have both beneficial and harmful effects on forest ecosystems.However,human-induced stresses are much more harmful than naturally induced disturbances.Human-induced stresses,which often are catastrophic although avoidable,include defor estation,fire,pollution,flooding,and soil compaction.Such stresses variously injure woody plants,impede vegetative and reproductive growth,and induce mortality,largely by causing physiological dysfunction in plants.Human-induced environmental stresses have led to decimation of forest ecosystems,loss of biodiversity,forest declines,and potential global warming. Short-rotation plantations,especially in the tropics,are increasing rapidly,largely to produce wood quickly.Plantations also stabilize soil,prevent water runoff,provide shelter from wind and heat,and relieve pressure for exploiting natural forests.However,plantations alone are unlikely to satisfy society 's growing needs for the products and services that can be provided by woody plant ecosystems.Hence,several multiple concurrent strategies are urgently needed to lessen the many destructive effects of human-induced environmental stresses on woody plants.These include not only the expansion of plantations but also of agroferestry systems and forest reserves as well as the development of innovative silvicultural techniques with a focus on the preservation of natural forests.Conserving sustainability of natural forests will require a land ethic as prelude to understanding the functioning of forest ecosystems,ecological and physiological impacts of disturbances on ecosystems,and the processes involved in recovery of disturbed ecosystems. Many of the harmful effects of pollution,fire,flooding,and soil compaction can be abated by judicious planning to create and perpetuate the critical components of forest stand structure and species composition.Strategies for continuous production of the products and services that can be supplied by woody plants will need to be reinforced by expanded long-term research and close cooperation among forest biologists,social scientists,economists,and regulatory government agencies.     

Long-term monitoring of CO<Subscript>2</Subscript> emission from industrially contaminated agricultural lands of the Baikal region

For many years (1992–2004) monitoring was focused on the features of CO₂ emission from agricultural lands contaminated with industrial aerosols emitted by chemical and aluminum plants. The contribution of agroecosystems on different soil types to CO₂ release to the atmosphere was evaluated as a function of the anthropogenic load and the nature and level of industrial pollution. CO₂ emission from agricultural lands in the zone of local pollution was shown to exceed the direct industrial emissions.     

Opportunities and feasibilities for biotechnological improvement of Zn, Cd or Ni tolerance and accumulation in plants

Metals contaminate the soil when present in high concentrations causing soil and ultimately environmental pollution. “Phytoremediation” is the use of plants to remove pollutants from contaminated environments. Plants tightly regulate their internal metal concentrations in a process called “metal homeostasis”. Some species have evolved extreme tolerance and accumulation of Zn, Cd and Ni as a way to adapt to exposure to these metals. Such traits are beneficial for phytoremediation, however, most natural metal hyperaccumulator species are not adapted to agriculture and have low yields. A wealth of knowledge has been generated regarding metal homeostasis in plants, including hyperaccumulators, which can be used in phytoremediation of Zn, Cd and Ni. In this review, we describe the current state of Zn, Cd and Ni physiology in plants and the underlying molecular mechanisms. The ways to efficiently utilize this information in designing high biomass metal accumulator plants are discussed. The potential and application of genetic modification has extended our understanding about the mechanisms in plants dealing with the metal environment and has paved the way to achieve the goal of understanding metal physiology and to apply the knowledge for the containment and clean up of metal contaminated soils.     

大气污染对珠江三角洲森林及土壤影响的初步研究

于1998年4月至1999年3月采用定点测定和面上调查相结合的方法,开展大气污染对珠江三角洲森林生长及其土壤酸碱性的肥力特性的影响研究。初步结果表明：大气污染引起珠江三角洲的地区发生大面积、高频率的酸雨,主要的污染物有SO、NOx、悬浮颗粒物等;随着污染程度的增大,森林土壤pH值降低,SO4^2-和AI^3 质量浓度增大;马尾松、湿地松叶片叶绿素含量降低,生长衰退甚至死亡;但不同树种对大气污染敏感程度不同,种植马占相思比马尾松更能增加林地对酸雨缓冲力和提高土壤肥力。     

新氵冖 仝口堤围果林生态环境污染调查与保护对策

广州市海珠区新氵口冖仝镇堤围果林区设点采样,对大气、自然降水、河涌及灌溉水、河涌底泥及果基土壤等生态环境因子,以及果树叶片的污染现状进行监测调查,结合现有广州市环境污染资料,对果林生态环境污染现状进行综合分析．     

天津汉沽农田土壤－植物系统中汞的分布、迁移和积累

本文研究了受汞污染的农田土壤—植物系统中汞的分布,迁移和积累的规律。土壤中的汞在离污染源3公里的范围内含量最高;主要集中在0一20厘米的土壤上层,几乎不往下迁移。植物可以从土壤和大气中吸收、积累汞。在汉沽区没有发现由于汞污染所造成的植物受害症状。植物中的汞含量与土壤中的汞含量成正相关。土壤汞含量与水稻茎叶汞含量的相关系数为0.836(N=7),与糙米汞含量的相关系数为0.898(N=7)。植物不同部位的汞含量根>叶>茎>种子。不同作物种子比较,糙米>高粱>小麦。在大气中汞含量高的地段,植物地上部分汞含量高于根。土壤、植物中的汞不断地向大气扩散,而大气中的汞随着降雨、降尘等又不断地沉降到土壤和植物的气生表面,并可被植物吸收。汞向其邻近地区扩散的能力较小。     

Potential for Plant-Based Remediation of Pesticide-Contaminated Soil and Water using Nontarget Plants such as Trees,Shrubs, and Grasses

Appropriate environmental management of pesticides includes their proper application, use of filter strips and riparian buffers to contain pesticides in runoff from fields, prompt cleanup of spills, and treatment processes for wastewater associated with manufacturing and equipment usage. Plants have beneficial effects in the management of pesticide-contaminated soil and water, including direct metabolism of many pesticides, stimulation of microbial activity in the root zone, extraction of contaminated water, and reduction of infiltrating contaminated water. In this work, we review the literature on nontarget plants that can grow in pesticide-contaminated soil and water, and the fate of pesticides in filter strips, riparian buffers, and vegetated remediation environments. Past research indicates that there are significant differences in the tolerance of plants to pesticides present in soil and water, and that some plants are more effective than others in the remediation of pesticide-contaminated soil and water. Thus, there is value in the identification of tolerant plants and favorable plant-based remediation technologies for management of pesticides and contaminated sites.     

植物对重金属的吸收和分布

植物修复是利用植物来清除污染土壤中重金属的一项技术。该技术成功与否取决于植物从土壤中吸取金属以及向地上部运输金属的能力。植物对金属的吸收主要取决于自由态离子活度。许多螯合剂能诱导植物对重金属的吸收。金属离子在液泡中的区域化分布是植物耐重金属的主要原因。同时,细胞内的金属硫蛋白、植物螯合脓等蛋白质以及有机酸、氨基酸等在金属贮存和解毒方面也起重要作用。本文还论述了重金属在植物体内运输的生理及分子方面的研究进展。     

植物对重金属的吸收和分布

植物修复是利用植物来清除污染土壤中重金属的一项技术。该技术成功与否取决于植 物从土壤中吸取金属以及向地上部运输金属的能力。植物对金属的吸收主要取决于自由态离子活度。许多螯合剂能诱导植物对重金属的吸收。金属离子在液泡中的区域化分布是植物耐 重金属的主要原因。同时,细胞内的金属硫蛋白、植物螯合肽等蛋白质以及有机酸、氨基酸等在金属贮存和解毒方面也起重要作用。本文还论述了重金属在植物体内运输的生理及分子 方面的研究进展。