干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响

采用水培试验方法,以2个耐旱性不同的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,研究了干旱胁迫对小麦幼苗根系形态、生理特性以及叶片光合作用的影响,以期揭示小麦幼苗对干旱胁迫的适应机制.结果表明： 干旱胁迫下,2个小麦品种幼苗的根系活力显著增大,而根数和根系表面积受到抑制;干旱胁迫降低了望水白的叶片相对含水量,提高了束缚水/自由水,而对洛旱7号无显著影响;干旱胁迫降低了2个小麦品种叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,但随胁迫时间的延长,洛旱7号的叶绿素含量和净光合速率与对照差异不显著;干旱胁迫降低了2个小麦品种幼苗的单株叶面积,以及望水白的根系、地上部和植株生物量,而对洛旱7号无显著影响.水分胁迫下,耐旱型品种可以通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降,保持较高的根系吸水能力,进而维持较高的光合面积和光合速率,缓解干旱对生长的抑制.     

干旱胁迫对光合作用的影响

地球上干旱和半干旱地区的面积占陆地总面积的1／3以上,而且广大半湿润地区也经常出现干旱,因此全球大约有一半左右的陆生植物群落经常处于干旱胁迫状态,甚至一些处于非常潮湿的植物群落,如热带雨林,在一天之内也可能受不同程度（如轻度甚至中度）的干旱胁迫,而且往往每隔数年就会周期性遭到一次严重于旱胁迫。因此,干旱经常威胁着人们的生存和制约着植物生产力的提高,甚至限制植物的分布。干旱所造成的损失比盐碱和低温冷害所造成的损失都大,尤其严重威胁作物产量的提高。据统计,全世界每年因水分胁迫（包括旱涝）所造成粮食生产…     

CO2浓度升高对干旱胁迫下小麦光合作用和抗氧化酶活性的影响

在CO     

干旱胁迫对玉米幼苗根系中NO信号转导的影响

以玉米(Zea mays L.)幼苗根系为材料,研究其生长发育对内外源NO的感应及在干旱条件下内外源NO对其生长发育的影响.结果表明:干旱抑制根系NO释放,NO的产生可能不依赖于NO合酶系统,而依赖于NADPH硝酸还原酶的酶促反应;用活性氧清除剂NAC、NAC与干旱复合处理均能促使内源NO的产生和释放:其根系生物量的分析表明内源NO的释放明显抑制根系的生长发育.     

渗透胁迫对小麦幼苗根系呼吸的影响

用PEG—6000调节培养液的渗透势,研究了渗透胁迫对小麦幼苗根系呼吸作用的影响。在-0.5 MPa的溶液中根总呼吸强度显著降低,不同苗龄根的反应差异明显;随胁迫加强呼吸强度随之降低;根系ATP含量减少。在胁迫初期呼吸废物对呼吸强度的降低无补偿作用,而在后期(72 h后)则可提高呼吸强度。 中度水分胁迫下,HMP支路活性上升,EMP-TCAO途径活性降低;抗氰呼吸活性增大,而对氰敏感的系统活性减低;细胞色素氧化酶活性显著低于对照。     

干旱低磷胁迫对不同品种小麦根系导水率的影响

控制磷素水平,采用控制灌水量(正常供水、中度及重度干旱胁迫)的盆栽试验法,选择抗旱性小麦品种陕合6号(W1)和水分敏感型品种郑引1号(W2)为供试材料。用压力室法测定了三叶期的两品种小麦根系导水率(LPr)的变化规律。结果表明：陕合6号,在有磷正常供水处理( PH)下具有较高的导水率,干旱胁迫时LPr降低较少,且复水后有较强的恢复能力。郑引1号, PH的LPr值相对较小,干旱导致的根系导水率下降非常突出,复水后的恢复能力也较弱。另外,干旱胁迫对小麦苗期根系导水率的影响大于磷胁迫对其导水率的影响,且两品种小麦无磷止常供水处理(-PH)的LPr分别为 PH的31．9%和53．6％,即磷对前者LPr的影响大于后者。     

干旱胁迫对鸭茅幼苗根系生长及光合特性的影响

以不同耐旱型鸭茅品种(系)“01998”(敏感型)和“宝兴”(耐旱型)为试材,采用盆栽控水试验方法,研究土壤干旱胁迫对鸭茅幼苗根系生长、生理特性及叶片光合作用的影响,探讨不同品种耐旱机制的差异.结果表明：干旱胁迫下,不同耐旱型鸭茅幼苗的根系活力和根系数量均呈先上升后下降的趋势,当土壤相对含水量降到30%时,根系活力和根数显著增加并达到最大值;干旱胁迫降低了两个品种鸭茅叶片的相对含水量、叶绿素含量、净光合速率、叶片蒸腾速率、气孔导度,提高了电导率和胞间CO₂浓度.干旱胁迫降低了两个品种鸭茅的单株叶面积,品种“01998”的地下及地上生物量下降,而“宝兴”无显著变化.     

干旱胁迫对大豆鼓粒期叶片光合能力和根系生长的影响

以晋大70(抗旱型)和晋豆26(敏感型)2个大豆品种为材料,采用盆栽方法,在鼓粒期设置充分供水、轻度干旱和重度干旱3种水分处理,研究了干旱胁迫对大豆鼓粒期叶片光合能力和根系生长的影响.结果表明： 随着干旱程度加剧,2个品种的叶面积、叶绿素含量、净光合速率、叶片气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、株质量、株高、籽粒产量和收获指数均降低;根长和根质量在轻度干旱胁迫下增加,在重度干旱胁迫下减少;根冠比随干旱程度加剧而升高.重度干旱胁迫下,抗旱型品种晋大70根冠比的增幅达到135.7%,大于敏感型品种晋豆26根冠比的增幅(116.7%),晋大70的叶面积和叶绿素含量分别为对照的69.3%和85.5%,均优于晋豆26,晋大70的气孔导度和净光合速率分别下降了67.9%和77.9%,降幅均小于晋豆26,晋大70的收获指数的降幅为43.8%,小于晋豆26 (78.8%).不同干旱处理下,2个品种的叶面积、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度两两之间均呈显著正相关;株质量、株高、根长、根质量、籽粒产量、收获指数两两之间均呈显著正相关;根冠比与根质量呈显著正相关,而与其他5个指标呈显著负相关.     

甘草叶片形态结构和光合作用对干旱胁迫的响应

叶片结构在植物防御生物和非生物胁迫方面起着重要的作用,可通过合成、储存和分泌次生代谢产物提高植物抗性。以甘草幼苗为试材,采用盆栽控水自然干旱法,探讨叶片光合作用、气孔微形态和腺体形态对干旱胁迫的响应。结果表明:①随着干旱胁迫程度的加剧,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈先升高后降低的趋势;其中胞间CO2浓度(Ci)在重度干旱胁迫(severe stress,SS)时迅速增高。②随着干旱胁迫程度的加剧,叶片总气孔密度和气孔开张比呈先增大后减小的趋势;而气孔开张宽度呈逐渐减小的趋势。③随着干旱胁迫程度的加剧,叶片上表皮和下表皮腺体密度总数整体上呈增大的趋势,腺体颜色随着干旱胁迫程度的加剧逐渐加深,形状出现不规则褶皱和内陷。总之,甘草叶片表面的腺体特征参与抗旱逆境调节,从而避免干旱胁迫对甘草植株的伤害;在SS下,胁迫程度加速了气孔细胞的程序性死亡(PCD),甘草幼苗失去抗旱能力。     

广东省入库河口N2O分布和通量的时空变化

本研究于2011年7月(丰水期)和12月(枯水期)分别对广东省13个水库的入库河口进行调查,使用吹扫捕集-气相色谱法测定了水中N2O的浓度并用Liss&Merlivat公式估算出入库河口向大气释放N2O的水-气交换通量。结果表明,河口丰水期N2O溶存浓度范围为15.37～175.22 nmol/L,平均值为(73.77±43.58)nmol/L;N2O水-气交换通量范围为0.26～5.40μmol/(m2.d),平均值是(2.53±1.94)μmol/(m2.d)。河口枯水期N2O溶存浓度范围为44.26～366.11 nmol/L,平均值是(126.61±102.74)nmol/L;N2O水-气交换通量范围是0.86～21.88μmol/(m2.d),平均值是(7.50±6.65)μmol/(m2.d)。河口丰水期N2O溶存浓度和水-气交换通量明显低于枯水期。与其他研究相比,本研究区N2O溶存浓度和水-气交换通量偏低。     

Modeling nitrous oxide emission from rivers: a global assessment

Estimates of global riverine nitrous oxide (N₂O) emissions contain great uncertainty. We conducted a meta‐analysis incorporating 169 observations from published literature to estimate global riverine N₂O emission rates and emission factors. Riverine N₂O flux was significantly correlated with NH₄, NO₃ and DIN (NH₄ + NO₃) concentrations, loads and yields. The emission factors EF(a) (i.e., the ratio of N₂O emission rate and DIN load) and EF(b) (i.e., the ratio of N₂O and DIN concentrations) values were comparable and showed negative correlations with nitrogen concentration, load and yield and water discharge, but positive correlations with the dissolved organic carbon : DIN ratio. After individually evaluating 82 potential regression models based on EF(a) or EF(b) for global, temperate zone and subtropical zone datasets, a power function of DIN yield multiplied by watershed area was determined to provide the best fit between modeled and observed riverine N₂O emission rates (EF(a): R² = 0.92 for both global and climatic zone models, n = 70; EF(b): R² = 0.91 for global model and R² = 0.90 for climatic zone models, n = 70). Using recent estimates of DIN loads for 6400 rivers, models estimated global riverine N₂O emission rates of 29.6–35.3 (mean = 32.2) Gg N₂O–N yr⁻¹ and emission factors of 0.16–0.19% (mean = 0.17%). Global riverine N₂O emission rates are forecasted to increase by 35%, 25%, 18% and 3% in 2050 compared to the 2000s under the Millennium Ecosystem Assessment's Global Orchestration, Order from Strength, Technogarden, and Adapting Mosaic scenarios, respectively. Previous studies may overestimate global riverine N₂O emission rates (300–2100 Gg N₂O–N yr⁻¹) because they ignore declining emission factor values with increasing nitrogen levels and channel size, as well as neglect differences in emission factors corresponding to different nitrogen forms. Riverine N₂O emission estimates will be further enhanced through refining emission factor estimates, extending measurements longitudinally along entire river networks and improving estimates of global riverine nitrogen loads.     

不同施肥方式对土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响

采用密闭室间歇通气法和静态箱法对不同施肥方式(撒施后翻耕、条施后覆土、撒施后灌水)下的土壤氨挥发和氧化亚氮排放进行了研究.结果表明:不同施肥方式显著影响了土壤中的氨挥发和氧化亚氮排放.撒施后灌水处理明显促进了氨挥发,其最大氨挥发速率明显高于其它处理,氨挥发累计达2.465 kg N·hm-2.不同施肥方式下氧化亚氮排放通量存在显著差异(P《0.05),且峰值出现时间也不同.施肥后第2天,撒施后灌水处理达到峰值,为193.66 μg·m-2·h-1,而条施后覆土处理在施肥后第5天才出现峰值,为51.13 μg·m-2·h-1,且其排放峰值在3种施肥方式中最低.撒施后灌水处理的氧化亚氮累积净排放量达121.55 g N·hm-2,显著大于撒施后翻耕和条施后覆土处理.撒施后翻耕和条施后覆土处理能有效抑制氨挥发和氧化亚氮排放损失,是较为合理的施肥方式.     

冻融作用下土壤物理和微生物性状变化与氧化亚氮排放的关系

在中、高纬度及高海拔地区,土壤冻融交替现象普遍存在.冻融作用影响土壤的物理和微生物性状,影响土壤的氮素转化过程和强度,导致土壤温室气体氧化亚氮排放增多,使冻融区土壤成为氧化亚氮的重要排放源.冻融作用改变了土壤水分特征和土壤团聚体的稳定性;冻融作用使土壤微生物量、微生物的组成和结构发生改变,导致微生物标识物氨基糖种类和数量改变.本文概述了上述变化与氧化亚氮排放的关系,简要提出了冻融作用下土壤氧化亚氮产生、排放的理论问题及其研究去向.     

冻融循环期间土壤氧化亚氮排放影响因素

全球气候变化可能会提高冻融循环时间、强度以及频率, 从而可能显著影响土壤氧化亚氮(N₂O)排放。N₂O是一种重要的温室气体, 但目前对冻融循环期间土壤N₂O排放规律以及影响因素的了解还有限。为此, 该研究采用整合分析方法, 从已发表文献中收集了30篇关于冻融循环对土壤N₂O通量和累积排放量影响的文献, 探究冻融循环在不同生态系统对N₂O排放的影响, 从试验设置、土壤基本理化性质以及冻融循环格局等角度全面综合地探究其排放影响因素。该研究得出, 冻融循环能显著增加N₂O通量、N₂O累积排放量和硝化作用速率, 全球平均增幅分别为72.34%、143.25%和124.63%; 冻融循环也可增加反硝化作用速率, 全球平均增幅为162.56%; 与之相反, 冻融循环显著减少微生物生物量氮含量, 全球平均减幅为6.39%。不同生态系统土壤水热条件和基本理化性质差异可显著影响冻融循环对N₂O排放的影响。当年平均气温超过5 ℃时, 冻融循环作用可显著提高N₂O通量104.13%, 显著高于年平均气温为0-5 ℃ (25.56%)和小于0 ℃ (55.29%)时; 土壤湿度大于70%时, N₂O通量增加109.17%, 显著高于土壤湿度为50%-70% (65.67%)和小于50% (20.37%)时的通量。土壤黏粒和养分含量越高的土壤区域, 冻融循环对N₂O排放的提高幅度越大。在有植物存在时, 冻融循环可显著提高土壤N₂O通量达91.21%, 高于无植物存在时的54.43%。土壤过筛和在冻融循环期间采集土壤都会增加冻融循环对N₂O排放的影响。另外, 融化时间长, 冻结强度大和冻融循环频率高均可显著提高土壤N₂O累积排放量对冻融循环的响应。当冻结温度低于-10 ℃时, 冻融循环对土壤N₂O排放通量的增幅可达100.73%, 显著高于在冻结温度为-10- -5 ℃ (47.74%)和高于-5 ℃ (70.25%)时。主要原因是冻结强度高可促进土壤微生物和土壤结构释放更多的养分, 从而提高N₂O的产生和排放。该研究结果有助于更好地理解土壤N₂O对冻融循环的响应及其影响因素, 为更准确地预测未来全球气候变化对N₂O排放影响提供科学数据支撑。     

真菌对土壤N2O释放的贡献及其研究方法

N₂O是一种重要的温室气体,而土壤作为N₂O的重要来源之一,其N₂O主要产生于硝化和反硝化作用的生物过程.研究表明细菌和古菌是这些生物过程的主要参与者,然而在特定土壤生态系统中,真菌在N循环过程中起主要作用.但真菌对土壤N₂O释放贡献的研究报道甚少.本文阐述了土壤真菌N₂O产生机制的研究进展,介绍了自养硝化、异养硝化和反硝化过程的发生机理、关键微生物和功能基因.详细介绍了与真菌有关的N₂O产生过程,真菌的异养硝化作用和反硝化作用,并且比较了真菌和细菌反硝化系统的差异.此外,本文重点总结了研究土壤真菌N₂O产生的主要方法,包括选择抑制剂法、^15N标记、分离和纯培养以及免培养的分子生态学方法,对各种方法的优势和弊端进行了探讨,并对今后的研究工作提出了展望.     

畜禽粪便好氧堆肥过程氧化亚氮排放机制

好氧堆肥是实现畜禽粪便处理及资源化的有效途径,但畜禽粪便好氧堆肥过程是全球温室气体N2O的潜在来源,与全球温室效应和大气臭氧空洞等问题密切相关.随着畜禽养殖规模的扩大和畜禽粪便堆肥产量的急剧提升,畜禽粪便好氧堆肥过程N2O排放问题日趋严重,堆肥过程N2O排放机制机理研究引发学者们的关注.本文综述了畜禽粪便好氧堆肥过程中N2O的产生途径、排放规律、排放影响因素及其相关微生物学机理研究动态,总结了该过程中减排N2O的措施,并对该领域的研究趋势进行了展望.     

Sources and sinks of nitrous oxide (N2O) in deep lakes

As reported from marine systems, we found that also in15 prealpine lakes N₂O concentrations werestrongly correlated with O₂ concentrations. Inoxic waters below the mixed surface layer, N₂Oconcentrations usually increased with decreasingO₂ concentrations. N₂O is produced in oxicepilimnia, in oxic hypolimnia and at oxic-anoxicboundaries, either in the water or at the sediment-waterinterface. It is consumed, however, incompletely anoxic layers. Anoxic water layers weretherefore N₂O undersaturated. All studied lakeswere sources for atmospheric N₂O, including thosewith anoxic, N₂O undersaturated hypolimnia.However, compared to agriculture, lakes seem not tocontribute significantly to atmospheric N₂Oemissions.     

蓝藻堆积对河蚬N2O释放通量及其肠道细菌群落结构的影响

【背景】底栖动物是湖泊生态环境的重要组成部分,在泥水界面氮迁移转化中扮演着重要的角色,是一个潜在的N_2O释放源,其N_2O释放量与栖息环境有关。蓝藻堆积区通常是湖泊N_2O释放的热点区域,其水质环境不同于无藻区。【目的】为了解蓝藻堆积与无藻堆积时底栖动物河蚬N_2O释放情况。【方法】采用室内微宇宙实验,以河蚬为研究对象,通过气相色谱和现代分子生物学相结合的技术测定蓝藻堆积区域底栖动物N_2O释放特征及其内在微生物学机制。【结果】蓝藻堆积区河蚬N_2O释放通量为447.2pmol/(ind·h),相比无藻区河蚬减少63%左右。河蚬肠道内总细菌及反硝化细菌对蓝藻堆积有不同的响应。454测序结果显示,无藻区河蚬肠道内细菌以变形菌门(β-和δ-变形菌纲)、绿弯菌门和拟杆菌门为主,三者相对丰度为67.3%,而蓝藻堆积区河蚬肠道细菌优势类群为变形菌门(α-和β-变形菌纲),相对丰度达到85.8%。Chao1和Shannon指数表明,蓝藻堆积区河蚬肠道细菌丰富度和多样性低于无藻区河蚬。对河蚬肠道内具有反硝化功能细菌进一步分析发现,蓝藻堆积区河蚬肠道内反硝化菌相对丰度可达到22.6%,是无藻区河蚬的2.3倍,反硝化作用得到增强。【结论】蓝藻堆积导致河蚬肠道内细菌丰富度和多样性降低,反硝化功能菌丰度增加,完全反硝化作用得以强化,导致河蚬N_2O释放通量降低。研究结果有助于揭示富营养化中湖泊底栖动物的环境效应,为湖泊温室气体控制提供理论支撑,具有重要的理论和现实意义。     

塿土土壤剖面中N2O浓度的时间和空间变异

用土壤探头法对塿土玉米—小麦轮作体系下不同剖面层次N2O浓度变化进行了2a的田间原位监测。结果表明：塿土土壤剖面中N2O浓度具有较大的时间变异,表现为土壤N2O浓度在一年的不同时期变化较大,以温度高、水分充足的7—8月份为最高,温度较低的冬季最低;全年中土壤剖面中各层N2O浓度在降水或者灌溉后均有一个峰值。从空间上来看,土壤不同剖面层次的N2O浓度的变化以60cm土层最高,表层10cm最低,浓度在剖面中的变化顺序为10cm＜30cm＜150cm＜90cm＜60cm。2a的研究结果相比,降水量较高的1999年土壤剖面各层的N2O浓度较高。2a试验期间对照和施肥处理各土壤层次的变异系数分别为7．1％-29．4％和10．8％-50．9％,其中1999年变异系数分别为20．2％-29．4％和32．11％-50．9％,2000年分别为7．14％-18．4％和10．8％-25．9％。从变异系数上来看,1999年高于2000年;施肥处理高于对照;N2O浓度较高的下层土壤高于10cm表层土壤。两个处理N2O出现的时间和剖面变化趋势相同,但施肥处理各时期、各土层的浓度均高于对照。这些结果充分说明塿土土壤存在明显的反硝化N2O气态损失,施肥显著地增加了其产生量,深层土壤N2O的产生是塿土N2O的一个不容忽视的来源;N2O的产生和排放具有极大的时间和空间变异。