植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述

植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法,在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确,由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟预测具有很大的不确定性。基于文献检索,本文对国内外相关研究进行了回顾与梳理,量化了植物根系对土壤水力参数的改变和影响,并提出其与植被、土壤类型的响应方式,总结了植物根系动态性生长下的土壤水力参数定量表述及其预测模型进展。同时分析了在定量研究根-土复合系统中存在的问题及未来研究的发展方向,指出目前根系影响土壤水力参数的研究主要集中在小尺度控制实验方面,忽略了大尺度下土壤空间异质性及外部环境因素的干扰,强调大尺度根系作用和根系参数纳入土壤结构的重要性和实际意义,进一步与水文模型的深度耦合逐渐成为未来研究的热点。

不同气象驱动下CLM4.5陆面模式对黄河流域蒸散发模拟表现评估

气象驱动数据的质量会显著影响陆面模式的模拟表现。针对目前出现的多源气象数据集,选取GSWP3和WFDE5分别驱动CLM4.5陆面模式,对黄河流域地表蒸散发过程模拟,并结合多个评价指标从多个时空尺度评估模式表现。结果表明:相比于基准蒸散发,GSWP3和WFDE5模拟的多年平均蒸散发的RMSE值分别为61.5和49.5 mm/a,KGE值为0.83和0.87。时间上,模拟蒸散发和基准蒸散发均表现显著增加的趋势。空间上,两种气象驱动都在黄河中游表现最佳,黄河源区则存在不同程度高估。季节性上,GSWP3在春、冬季的模拟表现优于WFDE5,在夏、秋季的表现劣于GSWP3。综合分析,WFDE5驱动下CLM4.5的总体表现优于GSWP3。研究结论可为陆面模式蒸散发模块改进提供动力和方向。

油松天然群体的种实性状表型多样性研究

为了揭示油松天然种群在不同地理环境条件下表型变异的程度和规律,在油松整个天然分布范围内选择了12个具有代表性的居群作为研究对象,对其球果、种子、种翅等12个种实性状的变异程度及其与环境因子间关系进行了比较分析。结果显示：（1）各个性状在居群内和居群间均存在较大的变异（CV〉12%）。其中千山（QS）,曾家镇（ZJ）和互助（HZ）3个居群表现出了较高的变异（CV〉20%）,而球果干重（CDW）和种子长（CL）是所有表型性状中变异幅度最大的（CV分别为31%和21%）,但种翅性状与其他性状相比具有较高的稳定性。（2）巢式设计方差分析表明,在居群内表型分化系数（Vst）变化在3.18%~89.86%之间,而群体间的Vst为38.97%;与其他针叶树种相比,油松拥有较高的表型分化系数,且居群内的变异程度远高于居群间的变异,尤其是千山（QS）、曾家镇（ZJ）和互助（HZ）3个居群,这说明油松具有较高的环境异质性适应能力或恶劣环境耐受能力。（3）相关性分析表明,该研究的各形态特征与潜在蒸发量均为负相关,且大部分形态指标间及它们与潜在蒸发量间存在显著相关性,表明潜在蒸发量是油松形态特征变化的最重要环境影响因子,预示油松最适宜生长于温暖潮湿的环境中;并表明因各形态特征间相互紧密关联,所以它们受环境条件影响而共变。

4种蒿属植物的光合光响应曲线及其拟合模型

利用直角和非直角双曲线两种拟合模型,对毛莲蒿(Artemisia vestita)、牡蒿(A.japonica)、蒙古蒿(A.mon-golica)和灰苞蒿(A.roxburghiana)4种蒿属植物的光合光响应曲线进行拟合。结果表明,1)直角双曲线拟合的α、Rd以及Lsp数值均高于非直角双曲线拟合结果,而α在两种拟合方式间表现出显著的差异性,更是直接反映出两种拟合方式在预测植物光利用策略,特别是对低光的利用策略上存在差异;2)毛莲蒿和牡蒿随着光照强度的上升表现出较大的净光合能力,同时牡蒿具有最高的表观量子效率,对光能的利用效率高于其余3个种;蒙古蒿和灰苞蒿具有较小的最大净光合能力和较低的光补偿和光饱和点。因此,在引种过程中,因考虑当地的实际情况,选取适宜的植物。

宝天曼自然保护区两种优势藓类植物C、N、P生态化学计量特征研究

该研究以宝天曼自然保护区两种优势藓类物种大羽藓(Thuidium cymbifolium)和无边提灯藓(Mnium immarginatum)为对象,测定和分析了不同海拔生境条件下苔藓植物绿色组织和土壤的C、N、P含量及其比值。结果表明:该区域内两种藓类植物绿色组织的C、N、P含量范围是46.81%~49.09%、0.21%~0.25%、0.02%~0.08%;不同元素在海拔间存在较大差异,具体表现为大羽藓的C、N含量在不同海拔间差异显著,无边提灯藓的N、P含量在不同海拔梯度间差异显著,但总体仅N元素随海拔的上升表现出显著下降的趋势;土壤的C、N、N∶P和C∶P比值总体上表现出随海拔升高而增加的变化趋势,而土壤P含量以及C∶N比值随海拔梯度的变化并未表现出一致的变化趋势;同时,随着土壤C含量增加,大羽藓C含量呈现上升趋势,无边提灯藓呈现下降趋势;随着土壤N元素含量的增加,两种藓类物种表现的趋势仍然与前者一致;随着土壤P元素含量的升高,大羽藓的N∶P显著下降,而无边提灯藓的N∶P则显著上升;此外,叶片N∶P均值为8.51,介于14和16之间,说明植物生长受N元素的限制。以上结果说明:两种藓类植物对土壤P元素利用上存在差异,导致两种藓类化学计量学特征的变化,且与全球尺度相比,该区域的藓类植物的生长共同受到了土壤N含量的限制作用。该研究结果为预测藓类植物营养元素的限制情况和生态适应机制提供了参考。

两种草木犀属植物光合-光响应研究

研究了中国两种草木犀属植物白花草木犀(Melilotus albus)和黄花草木犀(Melilotus officinalis)的叶片光合-光响应曲线。结果显示:(1)黄花草木犀的Amax(25.94μmol/m2·s)略较高于百花草木犀(24.38μmol/m2·s),同时黄花草木犀还具有较高的光饱点(Lsp)(560.7μmol/m2·s)和补偿点(27.7μmol/m2·s)。(2)白花草木犀的表观量子效率(0.075)高于黄花草木犀(0.051),较低的光强下(<600μmol/m2·s),白花草木犀具有较高的光能转化效率;而当光强高于600μmol/m2·s时,黄花草木犀光能转化效率较高。(3)g s和T r都对光合有明显的影响,但是Tr的增大幅度更为显著,最终导致黄花草木犀的WUE在略低于白花草木犀。表明两种草木犀属植物在最大光合速率和减少水分散失上存在权衡关系,即黄花草木犀在最大光合速率略高于白花草木犀,但是白花草木犀具有更高的水分利用效率,这可能是植物自身对于环境长期适应而形成自身稳定遗传的生存策略,因而在引种和栽培时应根据实际情况选择适合的品种。

不同蒿属植物对光强的适应性差异研究

对中国四种蒿属植物(毛莲蒿、蒙古蒿、牡蒿和灰苞蒿)的光合响应曲线进行了研究。结果表明:牡蒿具有高光饱点(411.0μmol·m-2·s-1)和最大光合速率(18.627μmol·m-2·s-1),以及较低的光补偿点(17.867μmol·m-2·s-1),对高光的适应能力最强;灰苞蒿的暗呼吸速率(0.353μmol·m-2·s-1)和表观量子效率(0.038)最低,说明该种对弱光的适应能力较差,且在弱光条件下只能维持较低的生长速率;灰苞蒿水分利用效率随光强的变化趋势与其他三种蒿属植物一致,但总体上维持在一个较高的水平,可能与其对干旱生境的适应有关。光合响应曲线各个拟合指标在种间呈现出了较大的变异,其中光补偿点(L cpμmol·m-2·s-1)和暗呼吸速率(R dayμmol·m-2·s-1)差异达到了显著水平。说明植物功能性状与植物对环境长期适应密切相关,并且这种适应性是稳定可遗传的。

两种藓类植物对光强的适应性差异

以宝天曼自然保护区两种藓类物种大羽藓(Thuidium cymbifolium)和无边提灯藓(Mnium immarginatum)为研究对象,测定和分析其光合生理特征对于不同光强的响应,探讨藓类植物光适应能力差异的原因,以期为更加合理地保护、利用苔藓植物资源提供理论依据。结果表明,无边提灯藓的表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)以及光补偿点(LCP)都显著低于大羽藓(P<0.05),但是大羽藓最大光合速率(Amax)显著高于无边提灯藓,说明无边提灯藓对于弱光生境的适应能力相对较强。进一步从光合参数-光响应过程中分析发现,两种藓类植物的胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)随光照强度变化的趋势基本一致,但大羽藓的水分利用效率(WUE)和气孔导度(Gs)高于无边提灯藓,这从另一个侧面反映出大羽藓独特的光适应策略。综上所述,气孔导度水平的差异可能是最终导致两种藓类植物对于不同光环境适应性不同的原因。

《园林史》课程教学改革与思考

针对学生对于课程学习认识不足,教学内容和方法单一以及教学过程的理论与实践脱节等问题,分析课程自身特点,阐述园林史教学现状,剖析园林史教学过程中的问题,通过拓展互动教学、注重创新能力培养,采用动静相宜、讲解赏析相结合等方式改革和优化教学方法,探索园林史教学的创新途径,以期为园林史教学提供参考.

油松幼苗对干旱胁迫的生理生态响应

在适宜水分(田间持水量为80%)、轻度干旱(60%)、中度干旱(40%)和重度干旱(20%)4种土壤水分条件下研究了油松的生理生态特征,结果显示;油松各器官(根、茎、叶)的干物质积累量、干物质积累总量、相对生长率、株高和基径均表现为适宜水分>轻度干旱>中度干旱>重度干旱,而根冠比大小顺序与其相反.气体交换参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率)随干旱程度的加剧显著下降,并且净光合速率的下降主要受气孔因素限制.油松的瞬时水分利用效率和长期水分利用效率(稳定碳同位素含量,δ13C)表现适宜水分<轻度干旱<中度干旱<重度干旱,而且中度和重度干旱显著提高油松的水分利用效率.另外,单位干重叶片氮元素含量(N%)随胁迫增加呈下降趋势,而单位干重碳元素含量(C%)却与之相反,从而导致碳氮比随胁迫增加而增加,并且我们的结果显示光合速率与氮含量存在显著正相关.结果表明,油松可以通过调节自身生长特征、生物量分配模式和叶片营养元素的含量及提高水分利用效率而增强应对干旱胁迫的能力.

DNA双链断裂处染色质重组机制

DNA双链断裂(DNA double-strand breaks,DSBs)的修复过程包括DNA断裂处染色质结构变化、DNA修复蛋白复合物的形成以及染色质构型的重新恢复等过程。因此,DSB周围包裹的核小体及其染色质构型对断裂处DNA的修复产生一定影响。该文通过从DSBs处开放而松弛的染色质结构的形成机制和DNA修复蛋白在DSB特定区域的募集过程,综述了真核细胞DSB修复的早期事件,以期为研究植物DSB修复过程中表观遗传修饰机制、植物耐逆机制以及作物诱变育种提供新的思路和方向。

臭氧对水稻恶苗病菌的抑制作用

[目的]探讨臭氧对水稻恶苗病菌的抑制作用。[方法]采用菌丝生长速率法和孢子萌发抑制法测定臭氧对恶苗病菌的抑制效果。[结果]在臭氧处理10 min的条件下,200、100、75、50 mg/m^34种浓度臭氧对恶苗病菌菌丝生长的抑制效果分别为54.47%、26.50%、16.08%、8.36%,对孢子萌发的抑制率分别为90.45%、59.55%、41.67%、14.77%。在200 mg/m^3臭氧处理条件下,30、20、10 min臭氧处理对恶苗菌菌丝生长的抑制效果分别为88.08%、72.38%、49.60%,对孢子萌发的抑制效果分别为90.25%、50.74%、21.46%。[结论]试验结果为促进臭氧在水稻栽培领域中的广泛应用提供了理论依据。

不同种植密度条件下单混种作物的生长曲线

代谢比例理论(Metabolic Scaling Theory)认为,植物小个体或幼苗的生物量和物质能量代谢速率之间的异速生长指数为1,而随着植物个体的逐渐增大,其代谢异速生长指数逐渐趋近于3/4。2012年,Deng等基于代谢比例理论建立了植物小个体的动态生长模型。然而,对于受到种内或种间不同竞争压力的植物个体来说,其生长过程无疑将受到邻体竞争的影响,他们是否仍然遵循上述植物小个体的动态生长模型尚不得而知。本研究针对此科学问题选取了春小麦(Triticum aestivum)、胡麻(Linum usitisimum)、玉米(Zea mays)3种作物分别进行两两组合混合种植以及单独种植,种植密度分别为高、中、低3种不同密度梯度;在作物出苗至成熟期间,分别对株高、基茎、冠幅、生物量、以及不同时期样方植物密度共进行6次跟踪测定。通过对Deng等建立的植物小个体动态生长模型的拟合分析,发现在种植密度梯度下不论单种还是混种,其植物个体的生长曲线均符合植物小个体动态生长模型,且具有相似生态位的物种混种条件下的个体生长状况要好于单种条件下的个体生长状况,而低密度条件下的生长状况亦显著优于中、高密度个体生长状况。总之,不同竞争压力下的植物个体,其生长速率和成熟大小虽有所变化,但其生长曲线均符合上述生长模型的预测。该研究不但对植物小个体生长模型和代谢理论的可靠性进行了进一步的验证,而且还使该理论的应用与发展得到进一步的完善。

植物非对称性光竞争研究进展

光是植物生长、繁衍所需求的最基本资源之一,同时光资源往往也是限制植物生长发育的重要因素。本文紧扣植物邻体光竞争影响个体功能性状、种群大小及群落种类结构、物种多样性等关键问题,重点介绍了非对称性光竞争下植物个体高生长策略、种群邻域效应、冠层光传播模型、影响域模型以及群落优势物种变化等最新研究,概述了植物种群内大、小个体间光资源分配模式及非对称性竞争机理,并以草地群落研究为例,阐明植物种内、种间非对称性光竞争不仅造成不同物种的功能性状改变,更是高生产力时群落物种丧失的最主要的驱动因素。因而,结合全球气候变化背景,深入研究植物功能性状与邻体非对称性光竞争关系,不仅能够为植被生长对增温等响应研究提供新的视角,而且能够为未来构建群落结构稳定性研究提供重要理论依据。

代谢速率调控物种丰富度格局的研究进展

提出生物多样性分布格局的普适性理论和探索其内在形成机制一直是生态学家们研究的焦点之一。到目前为止,已有很多假说被用来解释生物多样性分布规律,但是这些假说的普适性均受到学者们的质疑。最新理论——代谢速率假说以能量相当法则和代谢分形分配网络模型为基础,定量预测了个体及种群生态进化动态过程与群落生物多样性分布格局之间的关系,以及物种丰富度和环境因子之间的关系。代谢速率假说解释了生物多样性的起源问题,也回答了生物多样性如何维持的问题。该文重点综述了代谢生物多样性理论的发展及其相关研究进展。通过和其他假说比较、分析,我们认为随着代谢理论假说的不断发展和完善,代谢生物多样性理论将更具有普适性。同时我们也提出了进一步完善该假说需要解决的一些科学问题。

同倍体杂交物种形成研究进展

同倍体杂交物种形成是促使自然界物种多样化的重要途径。相比以往使用生态或表型特征数据,使用DNA序列数据检验同倍体杂交物种形成所得的分析结果更为准确和可靠。本文主要从同倍体杂交物种形成的条件、物种形成过程中超亲分离的作用、使用序列数据检验同倍体杂交物种的方法等方面概述同倍体杂交物种形成的最新研究进展。下一代测序技术和新统计方法的发展将加深对同倍体杂交物种形成过程的理解。

化工废水COD_(Cr)快速分析方法——分光光度法

论述了采用分光光度计测定废水中COD的方法,给出了测定分析结果。与国标重铬酸钾法分析结果基本一致,且比重铬酸法更快速,还具有节能、环保的优点。

产多胺细菌提高小麦Cd抗性和消减Cd吸收机制

为了探究重金属固定植物促生细菌强化作物消减对重金属的吸收及其机制,以产多胺细菌Enterobacter bugandensis YX6和小麦为研究对象,通过水培试验研究Cd胁迫下菌株YX6对小麦生长和Cd吸收以及Cd在小麦根系中亚细胞分布的影响,同时借助非标记蛋白质组学技术研究菌株YX6对小麦根系蛋白质表达的影响.结果表明,与单独3 mg·L^(-1)Cd处理相比,Cd胁迫下接种菌株YX6显著提高了小麦根(42.71%)和叶片(82.83%)的干重,显著降低了小麦根(48.56%)和叶(61.41%)中Cd的含量.同时,菌株YX6的接种显著提高了小麦根和叶中多胺的含量,进而增强了小麦对Cd的抗性.此外,YX6+Cd处理组中小麦根细胞器和可溶性部分中Cd的比例显著低于单独Cd处理中的比例,而细胞壁中Cd的比例则要高于单独Cd处理中的比例.非标记蛋白质组学显示,Cd胁迫下菌株YX6提高了小麦根系中与DNA修复(蛋白质-DNA复合物和DNA包装复合物)和激素(脱落酸和茉莉酸)合成相关蛋白质的表达,从而提高了小麦对Cd的抗性和消减Cd吸收.结果可为阐明产多胺细菌消减小麦Cd吸收的分子机制和保障小麦安全生产提供科学依据和技术途径.

基于高通量测序和代谢组学解析重金属污染对农田微生物群落组成和功能的影响

重金属污染会影响微生物组成和群落结构,其与微生物的相互关系一直是重金属污染生态学研究的热点.河南省新乡市是中国著名的电池生产城市,因电池生产废水污灌造成严重的土壤重金属污染.目前有关新乡市长期灌溉电池废水造成的重金属污染对微生物群落组成和代谢功能的影响鲜见报道.采集了新乡市某长期生产电池厂旁3个重金属污染位点,重金属含量测定表明Cd和Pb超过相关标准,分别超标34~66倍和1.5~2.32倍.采用高通量测序分析了细菌和真菌群落组成,结果表明细菌由芽孢杆菌属、节杆菌属、鞘氨醇单胞菌属和类诺卡氏菌属等优势属,真菌由油壶菌属、小不整球壳属、Gibellulopsis和被孢霉属等优势属组成,表明经过长期的重金属胁迫,新乡长期重金属污染土壤富含重金属抗性细菌和真菌.环境因子和微生物群落相关性分析表明,总量Cu、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响细菌群落组成,总量Cd、Ni、Pb、Zn、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响真菌群落组成.目前,关于重金属污染对微生物群落代谢影响的研究较少,采用非靶向代谢组学分析表明,不同位点间代谢产物具有差异.通路富集分析表明,这些差异代谢物涉及代谢过程、环境信息处理和翻译等遗传信息加工等,在微生物缓解重金属导致的胁迫和环境适应中可能起到作用.

沙埋对科尔沁沙地两种主要作物存活的影响及其光合生理响应

为了解沙埋对农作物存活、产量的影响及其光合生理响应特征,在内蒙古科尔沁沙地研究了玉米(Zea mays)和绿豆(Vigna radiata)在不同沙埋深度下第5、10、15天的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率的变化,并于作物生长末期对其存活率及产量进行了测定。结果表明:(1)玉米较绿豆具有较强的耐沙埋能力,埋深等于株高时绿豆全部死亡,玉米仍有12.5%的存活率;(2)埋深超过株高的25%后,玉米和绿豆的产量均显著下降,但玉米的下降幅度明显小于绿豆;(3)随着沙埋胁迫的加剧,两种植物的净光合速率下降,表明沙埋胁迫对植物的光合作用破坏很大。但相比于绿豆,玉米对于沙埋胁迫有着更好的光合适应机理,随着胁迫的时间增加,其净光合速率有所恢复。且可以通过降低蒸腾速率和提高水分利用效率来适应沙埋胁迫。