FACE条件下臭氧浓度升高对不同筋型小麦籽粒品质的影响

为深入研究不同筋型小麦籽粒品质对地表臭氧(O_(3))浓度升高的响应,本研究依托于开放式O_(3)浓度增加系统(O_(3)-FACE),于2021年和2022年分别以13个(4个强筋品种、5个中筋品种、4个弱筋品种)和12个(4个强筋品种、6个中筋品种、2个弱筋品种)小麦(Triticum aestivum L.)品种为供试材料,设置环境O_(3)浓度(AA)和1.5倍环境O_(3)浓度(E-O_(3))处理,研究不同筋型小麦对O_(3)浓度升高的响应差异。结果表明:O_(3)浓度升高下2021年Ca元素含量显著升高24.8%,2022年直链淀粉含量显著降低8.1%。不同筋型小麦籽粒品质对O_(3)响应存在显著差异,强筋和中筋小麦2022年直链淀粉含量显著降低8.6%和7.6%,2021年Ca元素含量显著升高24.7%和27.2%,弱筋小麦2021年淀粉含量显著降低6.7%,两年蛋白质含量增幅较强筋和中筋小麦更大。根据不同筋型小麦籽粒品质标准,高浓度O_(3)将会有利于中筋和强筋小麦品质形成,而不利于弱筋小麦籽粒品质形成。高浓度O_(3)对所有供试小麦均有重要影响,其中宁麦13、扬麦33和扬麦22对O_(3)敏感。

地表臭氧浓度升高对麦田水热通量的影响

臭氧(O_(3))浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O_(3)对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O_(3)浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。该研究利用完全开放式O_(3)浓度升高平台(O_(3)-FACE),通过连续观测农田小气候特征,结合能量平衡法分析O_(3)浓度升高对麦田水热通量、小麦籽粒产量和田间水分利用效率的影响。结果表明:O_(3)浓度升高显著降低了开花后第32天小麦旗叶的叶绿素含量,降低了乳熟–成熟期的麦田潜热通量平均值和正午峰值,但影响幅度较小。O_(3)浓度升高对麦田平均水热通量及其分配无显著影响,也未影响籽粒产量、产量组成和田间水分利用效率。不同于10年前江淮地区主推的扬辐麦2号、烟农19和嘉兴002等品种,当前推广的农麦88表现出极强的O_(3)抗性。在O_(3)浓度不断升高背景下,种植农麦88有助于减缓O_(3)浓度升高对田间蒸散和水分利用效率的影响。

不同种类秸秆添加对稻田NH_(3)挥发的影响机制

秸秆还田对稻田土壤NH_(3)挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W秸秆:W_土=0.5%、0.8%)下水稻各生长期NH_(3)挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH_(3)挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量。试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH_(3)挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH_(3)挥发变化幅度为-33.2%—27.3%。不同秸秆种类对稻田土壤NH_(3)挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,RS与WS施用对NH_(3)挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH_(3)挥发量21.1%;高添加量下,RS施用显著降低NH_(3)挥发量33.2%。不同秸秆施加量对稻田土壤NH_(3)挥发影响亦不同,RS和MS处理下稻田NH_(3)挥发量随施用量的增加分别降低31.2%和32.8%,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH_(3)挥发33.2%。田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH_(3)挥发产生差异的主要影响因素;RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH_(3)挥发量33.2%,并显著增加水稻产量22.9%。因此,综合稻田NH_(3)挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8%施用量模式下减排增产效果最佳。

不同施肥措施臭氧浓度升高对不同水稻品种光合特性的影响

近地层臭氧(O_(3))已严重威胁到作物生产,而施肥可以调节土壤的养分平衡,进而促进作物生长。以两个水稻品种(徽两优898和南粳9108)为研究对象,利用开顶式气室,设置2个O_(3)浓度处理(NF:环境大气为对照;NF40:环境大气+40 nmol/mol O_(3)),每个O_(3)处理下嵌套设置3个肥料处理(Ino:施无机肥处理,270 kg N hm^(-2) a^(-1);Red:减施无机肥30%处理,189 kg N hm^(-2) a^(-1);Com:有机无机肥配施处理,Red+有机肥鸡粪5000 kg hm^(-2) a^(-1)),通过测定不同生育期水稻光合参数,探究不同肥料处理下O_(3)对水稻不同生育阶段光合生理的影响。结果表明,NF40对水稻营养生长阶段的饱和光合速率(A_(sat))没有显著影响,而显著地降低了水稻灌浆期的A_(sat)。基于两个水稻品种的A_(sat)和相对叶绿素含量(SPAD)相对减少量与O_(3)累积剂量关系的斜率,发现杂交稻徽两优898(A_(sat)和SPAD的斜率:-1.55和-0.98)比常规稻南粳9108(A_(sat)和SPAD的斜率:-0.92和0.06)对O_(3)更敏感。此外,基于不同O_(3)处理下水稻的气孔导度(g_(s))和胞间二氧化碳浓度(C_(i)),可以看出O_(3)造成南粳9108光合速率降低的主要是非气孔因素,而徽两优898光合的降低是由气孔因素和非气孔因素共同限制。与Ino处理相比,Red处理主要通过降低叶片SPAD进而显著地抑制两种水稻品种的A_(sat),但Ino处理和Com处理间A_(sat)没有显著差异,说明有机无机肥配施能部分缓解减施无机肥造成水稻光合的降低。O_(3)和肥料处理对两个水稻的所有光合参数都没有显著的交互影响,表明短期有机无机肥配施并不能有效缓解O_(3)对作物造成的负面影响。在O_(3)污染背景下,研究结果可以为通过合理的农田氮肥管理措施减缓O_(3)造成的作物减产提供理论依据。

油菜叶片气体交换对O_3浓度和熏蒸方式的响应

运用CIRAS-1型便携式光合作用测定系统,在田间原位比较研究了不同O3浓度(CF,50 nl.L-1和100 nl.L-1)和熏蒸方式(恒定和动态)油菜叶片的气体交换特征及其对光强、CO2浓度升高的响应。结果表明(1)恒定熏气下,O3浓度增加导致叶片的蒸腾速率降低,水分利用效率提高,但动态熏蒸则引起蒸腾速率增加,水分利用效率下降,而且明显导致光合速率和气孔导度的降低;(2)高浓度的O3(100 nl.L-1)引起叶片的表观量子产额、暗呼吸饱和光强和最大净光合速率显著降低,光呼吸和CO2补偿点显著升高;熏蒸方式对叶片的暗呼吸、光补偿点、饱和光强、最大光合速率、羧化效率的影响差异显著;(3)不论何种熏蒸方式,高浓度的O3都引起下叶位的Fv/Fo、Fv/Fm显著降低,对上叶位没有影响。相同剂量下,动态熏蒸对叶片气体交换的影响更大,不利于植物生长和干物质的积累。

不同氮水平对春小麦光合速率日变化的影响

选择干热的天气 ,测定了春小麦永粮 4号灌浆初期不同氮素营养条件下旗叶的光合速率日变化及其影响因子。利用相关分析和通径分析 ,考察了光强、叶温、蒸腾速率、气孔导度和细胞间CO2 浓度对光合速率的影响。结果表明 ,低、高氮处理的旗叶都出现光合“午休”现象 ,低氮处理光合速率 (Pn)日变化为典型的双峰曲线 ,峰值出现在 10∶0 0和 14∶0 0 ;而高氮为单峰曲线 ,峰值在 10∶0 0。数据统计分析结果表明 ,低氮光合“午休”主要受气孔限制 ,高氮则受气孔与非气孔因素协同作用。高氮增强了开花

河套灌区秋浇对不同类型农田土壤氮素淋失的影响

研究了河套灌区秋浇对不同类型农田 NO3 - N淋失的影响。结果表明 ,秋浇前小麦和白菜地 NO3 - N含量最高 ,玉米地和小麦 -玉米套种地次之 ,葵花地最低。秋浇后土壤剖面 NO3 - N的损失量按照表层 (0～40 cm)、中层 (40～ 80 cm)、深层 (80～ 1 2 0 cm)依次递减 (玉米地除外 )。不同农田 NO3 - N淋失量按照小麦地、白菜地、玉米地、葵花地、小麦 -玉米地依次递减。这说明 ,发展套种耕作将有利于减少氮素淋失。土壤 NO3 -N的淋失还直接导致地下水质的恶化。在当前的耕作制度及秋浇定额下 ,河套灌区每年可损失约 2 .6× 1 0 7kg N。因此 ,需要科学地确定秋浇方式和秋浇量 ,减少氮素淋失 。

三唑酮对黄瓜幼苗生长及抗寒性的影响

研究了不同浓度三唑酮浸种对黄瓜幼苗生物量及抗寒性的影响.结果表明,20～100μmol·L-1三唑酮能显著抑制黄瓜幼苗的株高、根长,增加了根重、根冠比和叶绿素含量.30 d幼苗经过3 d低温胁迫后,10～50 μmol·L-1三唑酮处理能保持较高的叶绿素含量,有效地降低质膜相对透性,维持较高的SOD活性.50 μmol·L-1三唑酮处理明显减缓低温胁迫过程中MDA的累积.另外,50μmol·L-1三唑酮处理在低温胁迫第1 d促进脯氨酸的累积.在第3 d脯氨酸反而低于对照.但高浓度(>100 μmol·L-1)三唑酮不利于幼苗抵御低温伤害.总的来看,三唑酮增强了黄瓜幼苗的耐寒性.

高温胁迫下三唑酮对黄瓜幼苗某些生理性质的影响

研究了三唑酮浸种对黄瓜幼苗抗热性的影响.结果表明,高温胁迫下黄瓜幼苗子叶叶绿素a、b及可溶性蛋白质含量下降,Chla/b比值、游离脯氨酸和可溶性糖含量增加.20mg/L三唑酮浸种抑制了黄瓜幼苗子叶的叶绿素a、b和可溶性蛋白质含量的下降及可溶性糖含量的增加,但脯氨酸含量降低,Chla/b比值上升.恢复温度后子叶的叶绿素a、b及可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量与胁迫后相比均有不同程度的下降,但三唑酮处理下降的幅度低于对照.综上结果,三唑酮增强了黄瓜幼苗的耐热性.

我国地表臭氧生态环境效应研究进展

针对当前我国大部分地区夏季出现的高浓度地表臭氧污染,综述了目前在地表臭氧的生态环境效应方面取得的研究进展及未来的研究展望。主要进展包括地表臭氧的污染水平,及其对植物的影响机制,具体包括地表臭氧对植物叶片的表观伤害、光合固碳能力、植物源挥发性有机化合物(BVOCs)释放、土壤微生物和土壤温室气体排放等方面的影响;在此基础上,提出了减少臭氧生态环境效应的管理措施。此外,对我国未来的研究进行了展望,建议加强在农田和森林布设臭氧浓度监测点、开展多因子同时存在的交互作用、气孔臭氧吸收量-响应(生物量或产量)关系以及臭氧对地下生态过程累积效应的长期定位等方面的研究,以期为我国地表臭氧污染的生态环境效应研究起到一定的推动作用。

内蒙古河套灌区秋浇对不同类型农田土壤盐分淋失的影响

秋浇是河套灌区传统的秋后淋盐、春季保墒的一种特殊灌溉制度 ,秋浇对不同类型农田盐分损失影响的试验结果表明 ,秋浇前白菜地土壤含水率最高 ,向日葵地最低 ,秋浇后 5种农田土壤含水率均较高 ,且彼此间无显著性差异。秋浇后不同土壤剖面盐分的损失量按照表层 (0～ 40cm)、中层 (40～ 80cm)、深层 (80～ 1 2 0cm)依次递减(向日葵地除外 )。不同农田的盐分淋失量按照白菜地、向日葵地、玉米地、小麦 -玉米地、小麦地依次递减。非生长季灌溉下 ,农田土壤 0～ 1 0 0cm土层中盐分的淋失量与土壤储水量的增加量 (灌溉前土壤含水率 <2 50 g·kg- 1 ,r =0 .990 2 )密切相关 。

三唑酮浸种后黄瓜幼苗的生理生化变化

黄瓜以一定浓度的三唑酮浸种后 ,幼苗的根长、株高受到明显抑制 ,但增大了根重、根冠比、子叶中游离氨基酸含量及子叶呼吸速率 ,同时降低了子叶中可溶性糖含量。 30 d苗龄第 1、2片真叶中叶绿素、蛋白质含量、POD、CAT活力均有不同程度的提高 ,因此表现出一定的壮苗作用。其中 50μmol/L对壮苗是最佳的 。

三唑酮对离体黄瓜子叶过氧化物酶活性及蛋白质含量的影响

20mg/L三唑酮能显著地抑制离体黄瓜子叶叶绿素a、b、可溶性蛋白质和游离脯氨酸含量及叶绿素a/b的下降 ,表明三唑酮抑制子叶的衰老 .与此同时 ,三唑酮能不同程度地抑制过氧化物酶 (POD)活性升高和H2 O2 的累积 .在黄瓜子叶衰老过程中 ,叶绿素及蛋白质含量均与POD、H2 O2 成显著的负相关 ,表明三唑酮可能通过POD H2 O2

河套灌区地下水氮污染状况

河套灌区浅层地下水氮浓度和地下水埋深的季节变化规律调查结果表明:3月地下水NO3--N和TN浓度显著高于5、7和9月,地下水埋深也比5月和7月深。不同类型的井水N浓度差异较大:农田与庭院的井水NO3--N浓度显著高于村庄附近的井水,而NH4+-N和TN则表现为庭院井水浓度显著高于农田和村庄。地下水氮形态以NO3--N为主,全年17.1%的水井地下水NO3--N浓度高于10 mg.L-1,最高达184.4 mg.L-1。在灌溉量和其他生产条件相同的情况下,沙壕渠试验站农场内施肥区井水NO3--N浓度[(17.55±15.02)mg.L-1]明显高于未施肥区[(7.67±4.48)mg.L-1],且65.5%的水样NO3--N浓度超过WHO规定的生活饮用水NO3--N浓度上限值(10 mg.L-1),而未施肥区仅有27.6%的水样超标。井水NO3--N的来源主要为农田氮肥与动物粪肥,当地地下水NO3--N污染已不容忽视。

三唑酮对黄瓜子叶抗氧化酶活力的影响

黄瓜子叶衰老过程中超氧物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT)和抗坏血酸 -过氧化物酶 (ASA- POD)活性降低 ,而过氧化物酶 (POD)活性升高。 2 0 mg/L三唑酮可明显提高SOD,ASA- POD,CAT活性 ,抑制 POD活性升高。膜脂过氧化产物丙二醛 (MDA)含量在叶片衰老过程中提高 ,三唑酮可降低 MDA含量。表明三唑酮减轻脂质过氧化程度 ,延缓了叶片的衰老。

河套灌区春小麦-萝卜复种模式下土壤NO_3^--N动态

研究了河套灌区春小麦-萝卜复种模式下,土壤、土壤溶液和地下水NO3--N浓度的动态变化.结果表明:随着试验时间的延长,土壤表层NO3--N含量降低,深层(100~150cm)增加;土壤溶液中、下层NO3--N浓度(70、120cm)显著高于上层(30cm),尤其是在萝卜生长季.当前的灌溉条件下,不同年度、不同生长季土壤NO3--N淋失量的多少与土壤水分的下渗量密切相关,且输入的氮素中有30%以上以NO3--N的形式淋失掉.施肥区地下水NO3--N浓度显著高于未施肥区,且65.5%的水样超过WHO规定的上限(11.3mg/L).总之,经过连续2a的春小麦与萝卜复种可使表层土壤NO3--N含量明显降低,但由于中、下层土壤剖面中残留大量的NO3--N,因此在当前灌溉措施下,短期内NO3--N淋失是不可避免的.

三唑酮对离体黄瓜子叶膜系统的影响

研究了三唑酮处理后离体黄瓜子叶衰老过程中活性氧的产生及膜系统的变化。结果表明 :2 0 mg/L三唑酮能有效抑制 O- ·2 、H2 O2 的累积 ,减轻质膜相对透性和膜脂过氧化程度及组织自动氧化速率。这表明三唑酮减轻了活性氧在植物体内的累积 。

永定河流域生态环境研究进展及修复对策

随着京津冀城市群的快速发展,永定河流域的生态环境和生态功能受到严重影响。目前存在环境承载力差、污染严重、河道断流干枯和生态功能退化等突出问题,严重制约京津冀城市群自然-经济-社会复合系统的健康可持续发展。已有的研究多从河流单一角度入手探讨永定河流域的修复方案,难以制定可持续的综合治理生态修复模式。本文总结永定河流域的生态水文、流域植被、河道生态护岸、生态质量、生态服务功能与价值评估、生态修复等研究进展,并分析永定河流域在河道、水资源、植被和土壤等方面存在的生态问题,提出永定河流域生态修复模式的建议,为永定河流域生态环境治理提供科学参考。

杉木、火力楠纯林及其混交林生态系统C、N贮量

研究比较第2代连载杉木纯林、杉木与火力楠混交林以及火力楠纯林3种人工林生态系统的C、N贮量。结果表明,杉木与火力楠混交林生态系统C贮量要高于杉木纯林和火力楠纯林,而生态系统N贮量是火力楠纯林和杉木与火力楠混交林高于杉木纯林;生态系统C和N贮量的空间分布基本一致,土壤层占主要部分,其次为乔木层,再次是根系,林下植被层和凋落层所占比例最小;相关分析表明,土壤C、N贮量分别和林下植被生物量以及与森林凋落物现存量之间都具有良好的线性关系,说明林下植被和森林凋落物对土壤C、N贮量有着深刻的影响。

臭氧浓度升高对盆栽小麦根系和土壤微生物功能的影响

模拟研究了臭氧浓度升高(日变化熏蒸方式)对小麦根系和土壤微生物活性的影响。实验分3个处理,即空气对照(CF,臭氧浓度约4～10nl·L-1),臭氧浓度Ⅰ(OⅠ,8h平均75n·lL-1),臭氧浓度Ⅱ(OⅡ,8h平均110nl·L-1)。结果表明,臭氧浓度升高后小麦茎叶、根系生物量以及根冠比都会降低,根系活力更是显著低于空气对照,可见臭氧对植物地下部分的影响是显著的。与对照相比,低浓度O3(75nl·L-1)对根际土和非根际土的微生物生物量碳没有什么影响;而较高的O3浓度(110n·lL-1)会造成根际土微生物生物量碳降低9.3%,非根际土微生物生物量碳降低5.3%,说明高浓度臭氧抑制土壤微生物的量。臭氧浓度升高后小麦根际土壤微生物利用单一碳源的能力(AWCD)都明显低于对照;低浓度的臭氧对土壤微生物的多样性指数和丰富度指数都没有显著影响,而浓度较高的臭氧则显著降低了根际土微生物的多样性指数,而对丰富度指数没有显著影响,且也没有发现O3浓度升高对非根际土微生物的影响。可见,臭氧主要影响根际土壤微生物而对非根际土壤微生物影响不大,且只有在高浓度的臭氧处理下才会显著降低根际土壤微生物的多样性指数。