地表臭氧浓度增加对南京地区冬小麦生长和产量的影响

利用改进后的开顶式气室(OTC),开展了O3浓度增加对冬小麦生长与产量影响的大田实验研究。实验设置三种处理:CK为未经处理的空气,CF100处理O3浓度为100nL/L,CF150处理O3浓度为150nL/L。结果表明,地表O3浓度增加,冬小麦生育期缩短,籽粒的灌浆期缩短,植株提前老化;同时,冬小麦的株高、生物量、叶面积等生长指标均显著下降(p<0.05),最大降幅分别达到了10.01%、36.56%和29.17%;冬小麦的穗数、穗粒数、单位面积产量等产量指标也都出现了显著下降(p<0.05),其中CF100、CF150处理的单位面积产量分别比CK下降了16.11%和39.17%。试验结果对于评估地表O3浓度增加对粮食安全的影响具有重要的指导意义。

近地层臭氧浓度升高对大豆叶片氮代谢及产量的影响

为了探究臭氧胁迫对大豆(Glycine max)器官的氮代谢相关指标和产量的影响,在开顶式气室(OTCs)中,以栽培大豆“铁丰29号”为试验材料,采用盆栽试验方法,设置3个O3熏蒸浓度梯度处理大豆[CK:对照,5 nL·L−1 O3;T1:(80±10)nL·L−1 O3;T2:(120±10)nL·L−1 O3]。结果表明,(1)随着O3浓度的增加,大豆叶片氮代谢相关指标与CK处理相比均显著下降。硝酸还原酶活性、亚硝态氮含量和游离氨基酸含量在分枝期、T2条件下,降低幅度最显著,分别达到68.17%、91.68%和56.87%。谷氨酰胺合成酶在开花期、T2条件下,降低幅度最显著,达到53.69%。谷氨酸合酶活性、硝态氮含量和可溶性蛋白含量在结荚期、T2条件下,降低幅度最显著,分别达到54.60%、82.08%和79.55%。(2)O3熏蒸对大豆的产量也具有一定的影响,与CK相比,T1和T2条件下,大豆的单株荚数、单株粒数、单株粒质量和百粒质量均显著下降。(3)Pearson相关性分析表明,大豆叶片硝酸还原酶与亚硝态氮之间高度正相关,相关系数为0.784,同时,二者均与谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶和游离氨基酸正相关;游离氨基酸还与可溶性蛋白负相关,相关系数为−0.550,与谷氨酰胺合成酶高度正相关,相关系数为0.970,可溶性蛋白还与硝态氮高度正相关,与谷氨酰胺合成酶低度负相关,相关系数分别为0.869和−0.452;谷氨酸合酶还与谷氨酰胺合成酶和硝态氮正相关,相关系数分别为0.994和0.787。高浓度臭氧抑制了大豆叶片的氮代谢功能,进而降低大豆产量,氮代谢各个指标均与产量有高度的相关关系。试验表明,近地层臭氧浓度升高对大豆叶片氮代谢具有显著的抑制作用,导致大豆氮素供应不足,大豆产量降低。

近地层臭氧浓度升高对亲子代大豆叶片抗氧化系统的影响

为探究臭氧胁迫对不同世代大豆(Glycine max)抗氧化能力的影响,以栽培大豆“铁丰29号”为试验材料,在开顶式气室(OTCs)中,采用盆栽试验方法,设置3个O_(3)熏蒸体积分数梯度[CK:对照,45nL·L^(−1)O_(3);T1:(80±10)nL·L^(−1)O_(3);T2:(120±10)nL·L^(−1)O_(3)],并将受胁迫后的子代复种,研究臭氧浓度升高条件下大豆亲代和子代抗氧化能力的差异。结果表明,(1)随着臭氧体积分数增加,开花期和结荚期亲子代大豆叶片相对电导率较CK显著增加(P<0.05);MDA含量均增加,且在分枝期和开花期的T2处理下,与CK之间达显著差异(P<0.05),其增加幅度分别为32.9%、37.0%。(2)随着臭氧体积分数增加,O_(2)∙^(−)产生速率加快,除分枝期T1条件的其他处理外,S1和S2较CK都表现出显著差异水平(P<0.05);H_(2)O_(2)含量增大,在分枝期和开花期的T2条件下,S1、S2较CK上升幅度显著,分别达到88.2%、92.4%(P<0.05)。(3)SOD、CAT活性逐渐减弱,POD活性逐步增强。与对照相比,亲子代在3个时期均有显著下降的趋势(P<0.05)。(4)在胁迫后期,子代大豆叶片的ROS含量、产生速率高于亲代,抗氧化酶活性低于亲代,且在T2处理下达到显著水平(P<0.05)。(5)亲、子代大豆的膜脂过氧化程度、活性氧含量和产生速率两两之间均呈极显著正相关(P<0.01),与SOD、CAT活性均极显著负相关(P<0.01),与POD活性呈不相关关系(P>0.05)。试验表明,臭氧体积分数升高对亲子代大豆的抗氧化能力有明显的抑制作用,且对子代的抑制作用略强于亲代,说明同时受到了遗传因素的影响。

全球气候变化对稻田温室气体排放和微生物群落影响的研究进展

稻田是二氧化碳(CO_(2))、甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)等温室气体的重要排放源之一,稻田温室气体产生与排放一直是研究关注的热点和重点。IPCC预测未来全球气候变化主要表现为气候变暖、大气CO_(2)浓度和近地层臭氧(O_(3))浓度升高,三者对稻田温室气体的排放具有不同程度的影响。稻田微生物群落对全球气候变化的响应也很敏感,进而直接或间接影响温室气体的排放。通过文献综述,总结了近年来全球气候变化对稻田温室气体排放和稻田微生物群落的影响、全球气候变化背景下稻田微生物对温室气体排放的效应以及稻田关键微生物在温室气体减排中的应用,指出未来应综合考虑多因子气候变化对稻田温室气体排放的影响并加强对其机制的研究,加强稻田微生物对温室气体排放调控效应和机制研究,以及筛选减排效果显著的微生物类群用以开发成熟的稻田温室气体减排微生物产品。