开放式臭氧浓度升高条件下不同敏感型小麦品种的光合特性

利用亚洲首个开放式臭氧浓度升高平台(O3FACE),以臭氧敏感品种烟农19和臭氧耐性品种扬麦16为试材,研究了小麦光合特性对O3浓度升高的响应,并分析了不同敏感型小麦品种响应差异的可能原因。结果表明,O3浓度升高并持续处理75d,小麦旗叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均显著下降,其中扬麦16的降幅(27.9%、37.5%和27.9%)明显小于烟农19(61.1%、68.0%和57.4%);而Ci基本维持恒定。说明O3FACE下小麦旗叶Pn下降是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果,其中非气孔因素起决定性作用。叶绿素荧光分析表明,两个品种的PSII最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)、光化学猝灭(qP)和光化学反应速率(Prate)等荧光参数均呈下降趋势,而非光化学猝灭(NPQ)和热耗散速率(Drate)呈上升趋势;可溶性蛋白和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)则与荧光参数及Pn的变化趋势一致。由此可见,RuBP的羧化限制和PSII光系统损伤可能是O3胁迫下小麦旗叶Pn下降的主要非气孔因素。此外,O3FACE下扬麦16各参数的变幅均小于烟农19,扬麦16较高的蒸腾速率和较小的Rubisco含量降幅可能是其维持光合机构功能的重要原因。

人工纳米材料对植物-微生物影响的研究进展

随着纳米科技的快速发展和纳米产品的广泛使用,人工纳米材料(ENMs)的环境生态效应研究逐渐成为国内外关注的热点。本文整合了ENMs的毒性机制,综述了ENMs对植物和微生物影响方面的研究进展。此外,鉴于植物与微生物之间存在的密切联系,进一步概述了植物和微生物对ENMs生态效应的反馈作用,揭示了植物和微生物的相互作用可影响ENMs对植物-微生物体系的生态效应。因此,将植物-微生物以及土壤作为一个整体是全面评价ENMs生态效应的关键,也是未来研究的发展方向。最后分析了目前研究中方法和技术等方面中存在的不足,提出了以后研究中应关注的重点。

对流层臭氧浓度升高对植物光合特性影响的研究进展

作为重要的空气污染物之一,对流层臭氧浓度平均以每年2%的速率递增。高浓度臭氧可抑制植物的生长发育,影响生物量和产量的形成,且响应程度随O3设置浓度、试验平台和品种的不同而异。光合作用作为植物最基本的生理过程,同时也是对O3最敏感的生理过程之一。从植物损伤症状、光合作用的光反应、暗反应等方面概括了高浓度臭氧对植物光合特性影响的研究进展,为阐述O3损伤机理、耐性品种的选育提供理论依据。

不同氮素水平下冬小麦叶片酚酸类物质代谢对FACE的响应

利用开放式空气CO2浓度升高（Free Air Carbon-dioxide Enrichment,FACE）平台,研究了低氮（LN）和常氮（NN）水平下,大气CO2浓度升高对冬小麦叶片酚酸类物质代谢的影响。结果表明,CO2浓度升高对小麦叶片水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸和香草酸含量的影响随供氮水平的不同而有所差异。低氮下小麦通过提高叶片苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性（30.1%）而使其含量均显著增加,增幅分别达33.7%、119.6%、26.7%、39.9%和28.6%;而常氮下PAL活性和酚酸类含量变化均未达显著水平。可见,大气CO2浓度升高对冬小麦酚酸类物质代谢的影响受氮水平的调控,在未来CO2浓度升高条件下,选择适宜的施肥水平将显得更为重要。此外,总酚含量与水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸和香草酸等含量变化趋势基本一致,且总酚含量变化的79.6%~151.4%是由这几种酚酸含量变化引起的,说明CO2浓度升高使水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸和香草酸等含量增加是总酚含量增加的直接原因。低氮条件下大气CO2浓度升高将通过改变酚酸类物质代谢而间接影响小麦与伴生杂草的关系。

长白山白江河不同植被类型沼泽土壤细菌群落结构特征

土壤细菌作为土壤微生物的重要组成部分,是湿地生态系统中土壤-植物系统生源要素迁移转化的引擎。以长白山白江河森林沼泽、灌丛沼泽、草本沼泽为研究对象,采用高通量测序技术,对3种植被类型沼泽土壤细菌群落特征进行分析。结果表明:变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)是长白山白江河沼泽土壤的主要优势类群。3种植被类型沼泽土壤细菌群落不同,灌丛沼泽、草本沼泽分布最多的是变形菌门,相对丰度分别达28.92%、21.38%,森林沼泽分布最多的是酸杆菌门,相对丰度达35.85%。与灌丛沼泽相比,草本沼泽变形菌门丰度显著下降26.06%,绿弯菌门、拟杆菌门丰度增加20.99%、28.50%。与草本沼泽相比,森林沼泽变形菌门、酸杆菌门、放线菌门丰度分别上升37.78%、97.63%、168.74%,绿弯菌门、拟杆菌门丰度分别下降52.86%、73.65%。灌丛沼泽土壤细菌多样性显著高于草本沼泽、森林沼泽,而草本沼泽、森林沼泽土壤细菌多样性差异较小。冗余分析发现,影响长白山白江河沼泽土壤细菌群落的主要因子是土壤有机质质量分数。

丛枝菌根真菌和纳米磁性氧化铁对玉米生长和Fe吸收的影响

采用温室盆栽试验方法,模拟不同纳米磁性氧化铁(Fe_3O_4)施加水平(0.1、1.0和10.0 mg·kg^(-1))的土壤,研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌Glomus caledonium对玉米(Zea mays)植株生长的影响。结果表明,纳米Fe_3O_4在10.0 mg·kg^(-1)施加水平下显著降低(P<0.05)玉米植株地上部和地下部生物量、AM真菌侵染率和玉米植株养分(N、P、Ca、Zn)含量,显著增加(P<0.05)玉米植株地上部Fe含量。与未接种处理相比,在10.0mg·kg^(-1)的纳米Fe_3O_4施加水平下,接种AM真菌显著提高玉米植株总Fe吸收量和地下部Fe含量(P<0.05),但显著降低Fe的转运比率和玉米植株地上部Fe含量(P<0.05),改善玉米植株体内养分含量,最终显著促进玉米植株生长(P<0.05)。该结果表明接种AM真菌可提高Fe在植物根系的分配比例,降低Fe向植株地上部的转运,从而缓解纳米Fe_3O_4对宿主植物的毒害作用。

腐熟玉米秸秆和风化煤复合基质对番茄幼苗生长的影响

为获得经济实用的育苗基质并实现废弃物的资源化利用,将玉米秸秆粉碎腐熟后添加不同体积比的风化煤、牛粪、蛭石组成复合基质,替代草炭用于番茄育苗;并测定复合基质的理化特性及养分性状,研究复合基质对番茄出苗率及幼苗生长的影响。结果表明,腐熟玉米秸秆和风化煤复合基质具有较好的理化性质,在10%腐熟玉米秸秆、30%风化煤、10%腐熟牛粪、50%蛭石组成的复合基质下番茄幼苗出苗率达100%,番茄幼苗地上部和地下部干质量、壮苗指数等方面表现最好,番茄幼苗叶绿素含量和根系活力均显著提高。而在腐熟玉米秸秆和牛粪同等配比条件下,风化煤添加量对番茄幼苗生长的影响较大,添加30%风化煤可促进番茄幼苗生长,而添加20%风化煤番茄幼苗生长迟缓。一定配比的腐熟玉米秸秆和风化煤可替代草炭用于番茄育苗基质,可进一步加强腐熟玉米秸秆与不同添加量风化煤配比对番茄幼苗生长的影响及机制研究。

高浓度CO2条件下水稻叶片氮含量下降与氮代谢关键酶活性的关系

利用FACE(Free Air Carbon-Dioxide Enrichment)平台技术,研究了低氮(125kg/hm2,以纯N计)和常氮(250kg/hm2)水平下,高浓度CO2(周围大气CO2浓度+200μmol/mol)对水稻不同生育期功能叶N代谢关键酶活性的影响。结果表明,高浓度CO2提高了叶片硝酸还原酶和蛋白水解酶的活性,两者在常N下的响应程度大于在低N下的响应程度;高浓度CO2降低了低N下叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)活性,常N水平下酶活性的下降趋势得到改变或缓解。由此可见,高浓度CO2条件下NO3-转化为NH4+加速,而NH4+进一步同化为有机N却受阻,而且,由于后期蛋白水解加速,将进一步加剧叶片N含量的下降。这是水稻叶片N含量下降的内在因素。而增施N肥,有利于同化酶的表达,降低叶片蛋白水解酶活力,从而缓解叶片N含量的下降。

开放式臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响

运用开放式臭氧浓度升高系统(O3-FACE:Ozone-free air controlled enrichment)平台,以武运粳21(粳稻)和两优培九(杂交稻)两个耐性不同的品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响,旨在为高臭氧浓度条件下水稻生产和国家粮食安全的制定提供理论依据。结果表明,臭氧胁迫未改变光合作用日变化规律,处理和对照下净光合速率和气孔导度日变化相似,均呈现单峰曲线,高峰值出现在11:00—15:00之间;胞间CO2浓度日变化趋势与气孔导度和净光合速率日变化不一致;臭氧处理55d对净光合速率和气孔导度影响较小,随着处理时间的延长,相关指标降低幅度变大,而胞间CO2浓度没有降低,说明臭氧对水稻的影响是一个累积过程,净光合速率降低的主要因素是由非气孔限制引起的;武运粳21的净光合速率和气孔导度在臭氧处理时的降低幅度小于两优培九,这种品种间的差异表明武运粳21比两优培九对臭氧耐受性强。

农林院校环境专业科技论文写作课程教学改革与实践

随着高等教育对大学生科学精神和创新创业能力培养的重视,大学生科研创新能力的训练已成为高等教育的重要一环,对科技论文写作课程教学提出了新的要求。基于此,针对科技论文写作课程教学过程中学生重视度较低、教学方法和考核方式较单一的现状,以江西农业大学环境专业为例,围绕专业培养特色,从教学目标和课程地位、课程内容、教学方法和考核方式等多个方面进行教学改革和探索,旨在增强学生的学习兴趣,提升课程教学质量,培养和训练学生的科研思维能力和创新能力。

纳米银对玉米幼苗傅里叶红外光谱特性的影响

随着纳米科技的飞速发展和纳米产品的广泛使用,纳米颗粒不可避免地进入土壤环境成为一种潜在环境污染物,对土壤生态系统产生潜在威胁。傅里叶变换红外光谱是一种基于有机物分子中极性键振动简便快速和高分辨率分析物质组成和含量的技术。为明确纳米颗粒对植物生长和主要代谢物的影响,以纳米银为供试材料,以玉米(Zea may)为供试植物,基于盆栽试验探究不同浓度纳米银(0、1.0、5.0、10.0 mg·kg^(−1))的植物生物效应,分析了不同浓度纳米银对玉米幼苗生物量的影响,利用傅里叶红外光谱法研究了不同浓度纳米银对玉米幼苗根系和叶片有机物质的影响。研究结果表明,随着纳米银浓度增加玉米幼苗地上部和地下部生物量均呈降低趋势,高浓度纳米银(10.0 mg·kg^(−1))显著降低了玉米幼苗地上部和地下部生物量,降幅分别达16.5%和22.2%。不同浓度纳米银对玉米幼苗根系和叶片有机物质产生了不同程度的影响。低浓度纳米银(1.0、5.0 mg·kg^(−1))提高了玉米幼苗根系羧基、羟基等基团和有机酸、蛋白质等有机物质含量,有助于吸附和固定银离子,降低纳米银对玉米幼苗生长的影响。高浓度纳米银(10.0 mg·kg^(−1))降低了玉米幼苗根系和叶片4000-400 cm^(−1)波数范围内官能团相关有机物质含量。由此可见,低浓度纳米银下植物可通过调节羟基、羧基等基团相关有机物质含量的变化抵抗纳米银对植物的影响,但高浓度纳米银不利于植物有机物质的合成,进而影响植物生长。该结果可为揭示纳米银对玉米幼苗生长和生理代谢的影响机理提供理论依据。

不同品种小麦灌浆期旗叶光合特性及光合基因表达对臭氧浓度升高的响应

利用开放式臭氧(O_(3))浓度升高平台,以不同小麦品种(烟农19和扬麦16)为供试作物,研究了O_(3)浓度升高条件下不同品种灌浆期叶片光合特性和光合基因表达的差异。结果表明,与对照处理相比,O_(3)浓度升高处理达75 d导致小麦灌浆期叶片光合响应参数表观量子效率、最大净光合速率和叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量下降,使得小麦灌浆期叶片总可溶性糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量增加。通过荧光定量PCR测定发现,O_(3)浓度升高还引起小麦叶片叶绿体编码基因psaA、psbA和rbcL基因表达下调。不同小麦品种光合生理指标和叶绿体基因表达水平的变化幅度不同,烟农19的响应幅度均大于扬麦16。该研究结果可为O_(3)污染环境下不同小麦品种光合响应差异机制和小麦耐性品种的选育提供理论依据。

新工科背景下专业选修课程的教学改革与探索——以“水土保持工程学”课程为例

随着新一轮科技革命与产业革命进程的推进,高等工程教育进入新工科建设新纪元。专业选修课程作为专业必修课程的重要补充和拓展,其课程建设对培养高等工程科技创新型复合人才具有重要的支撑作用。在新工科建设背景下,以环境科学与工程学科的专业选修课程“水土保持工程学”为例,从教学目标、课程内容、教学方式和考核方式等多个方面开展了初步的教学改革和探索,提高了学生的学习兴趣和课程教学质量,培养了学生的创新能力、实践能力及团队协作能力。

氮沉降对亚热带常绿阔叶天然林不同季节土壤微生物群落结构的影响

以亚热带地区细柄阿丁枫(Altingia gracilipes)天然林为研究对象,开展2年(2010—2011年)的原位模拟大气氮沉降试验,设置3个氮水平(以氮(N)含量计算):对照(CK, 0 kg·hm^(-2)·a^(-1))、低氮(LN, 50 kg·hm^(-2)·a^(-1))、高氮(HN,100 kg·hm^(-2)·a^(-1))。采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术探讨常绿阔叶天然林土壤微生物群落结构对氮沉降的响应。结果表明,天然林土壤微生物以细菌为优势类群,占微生物总PLFA含量的78.3%。夏季土壤微生物群落结构与其他季节发生显著差异;LN仅显著改变夏季土壤微生物群落结构;HN导致春季和冬季土壤微生物群落结构发生显著分异,且在不同季节对土壤微生物变化类群的影响不同。此外,氮沉降未使真菌与细菌比(F∶B)和革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比(G+∶G-)发生显著改变,而使不同结构的环丙烷脂肪酸或异构脂肪酸等特殊脂肪酸比值发生改变,这表明短期氮沉降虽然改变了土壤微生物的群落结构,但并未影响微生物对环境变化的响应力,微生物可能通过改变特殊脂肪酸含量应对短期氮沉降,不同季节的应对策略有一定差异。因此,在探讨氮沉降对亚热带地区森林生态系统土壤微生物群落结构的影响时有必要考虑季节因素。

米槠天然林和桔园土壤微生物群落结构的季节性变化

森林类型的转变是影响生态系统养分循环的重要因素,研究其对土壤微生物群落结构的影响对于通过森林管理措施应对持续加剧的气候变化具有重要的指导意义。利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究了中亚热带地区米槠天然林(Castanopsis carlesii)和相邻的桔园(Citrus reticulata)土壤微生物群落结构的季节变化特点。结果表明,两种植被类型土壤微生物以细菌为优势类群,分别占微生物总PLFA含量的41.04%和48.01%。主成分分析表明,土壤微生物群落结构差异主要由植被类型和季节变化差异引起。天然林微生物磷脂脂肪酸总量、细菌特征脂肪酸、真菌特征脂肪酸、放线菌特征脂肪酸、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌特征脂肪酸含量均显著高于桔园。两种植被类型微生物类群特征脂肪酸含量最高值均出现在春季,而天然林最低值出现在冬季,桔园最低值出现在夏季。此外,与天然林相比,桔园的夏、秋和冬季土壤真菌与细菌比(F∶B)、春季革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌比(G^+∶G^-)以及全年环丙烷脂肪酸与其前体脂肪酸比(Cye∶Pre)均呈现不同程度的显著降低,而夏季G^+∶G^-和春夏季顺式异构脂肪酸与反式脂肪酸比(Iso∶Ant)均呈现不同程度的增加。植被类型变化不仅改变土壤微生物群落结构,还影响着微生物抵抗环境变化的能力,不同季节的影响程度存在显著差异。

基于课程思政理念的高校环境类专业选修课教学改革与探索——以“水土保持工程学”为例

高校课程思政是发挥大学课程育人功能和落实立德树人根本任务的重要举措。专业选修课程作为专业必修课程的重要补充和拓展,其课程思政建设是全过程全方位育人的重要组成部分。本文以环境科学与工程学科的专业选修课程水土保持工程学为例,从教师课程思政意识和能力的提升、教学内容的重构和教学方式的优化等方面开展了初步的课程思政教学改革和探索。通过挖掘课程思政元素,将课程思政无形渗透到课程教学中,建立知识讲授与价值引领的同向同行,实现科学素养与德育素养的有机融合。

纳米银对潮土玉米根际真菌群落结构和多样性的影响

根际真菌是土壤生态系统的重要组成部分,本研究采用土壤盆栽方法,以纳米银(silver nanoparticles,Ag NPs)为研究对象,利用Illumina高通量测序技术对不同Ag NPs施加水平下(0.025、0.25、2.5mg/kg)潮土玉米根际真菌群落结构进行分析。结果表明,潮土玉米根际土壤真菌群落主要由子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota、芽枝菌门Blastodimycota、壶菌门Chytridiomycota、球囊菌门Glomeromycota和接合菌门Zygomycota等组成,其中以子囊菌门真菌为优势类群。Ag NPs在2.5mg/kg施加水平下显著降低了(P<0.05)玉米根际土壤溶解性有机碳(DOC)含量,改变了根际土壤真菌群落结构,使真菌群落结构发生显著分异(P<0.05),主要表现为降低了根霉菌属Rhizopus、镰刀菌属Fusarium、被孢霉属Mortierella等的相对丰度。相关性分析表明土壤DOC含量的变化与Ag NPs处理下根际土壤真菌群落结构分异存在显著的(P<0.05)相关性。

施氮肥缓解臭氧对小麦光合作用和产量的影响

以小麦(Triticum aestivum)品种‘扬麦16’为试材,利用开放式空气臭氧(O3)浓度升高平台,研究了增施氮(N)肥对O3对小麦光合作用和产量影响的缓解作用。结果表明,O3胁迫下灌浆期小麦的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、类胡萝卜素(Car)、总叶绿素含量(Chlt)和可溶性蛋白的含量显著降低,降幅分别为28.95%、31.79%、23.17%、58.89%、68.64%、22.89%、60.31%和32.00%;胞间CO2浓度(Ci)变化很小;成熟期生物量和收获时产量也明显下降,降幅分别为12.23%和12.63%;而增施N肥可以增加小麦灌浆期的Pn、Chla、Chlb、可溶性蛋白的含量,进而增加小麦生物量和产量,增幅分别为25.66%、83.05%、121.57%、30.33%、14.94%和10.67%,而对Ci、Gs、Tr、Car含量无明显影响。O3和N肥对小麦叶片的Pn、Chlt及可溶性蛋白含量有明显的交互作用。因此,在大气O3浓度升高条件下增施N肥对小麦O3损伤有一定的缓解作用。

纳米磁性氧化铁对玉米根际土壤真菌群落结构和功能的影响

纳米产品的广泛应用导致纳米材料不可避免地进入农田土壤,对农田生态系统产生潜在影响.本研究以纳米磁性氧化铁(Fe_3O_4)为研究对象,以玉米(Zea mays L.)为供试植物,采用盆栽试验方法,模拟不同纳米Fe_3O_4水平(0.1、1.0、10.0 mg/kg)的土壤,并以相同水平的微米Fe_3O_4为纳米效应的对照,利用Illumina高通量测序技术对土壤真菌群落结构进行分析,并结合FUNGuild解析土壤真菌功能对纳米Fe_3O_4的响应.通过比较不同Fe_3O_4处理的土壤真菌多样性和群落结构发现,微米Fe_3O_4和纳米Fe_3O_4对土壤真菌多样性的影响较小,但10.0 mg/kg施加水平的纳米Fe_3O_4显著(P <0.05)改变了土壤真菌群落结构,使真菌群落结构发生显著分异(P<0.05),主要表现为降低了篮状菌Talarmyces、镰刀菌Fusarium、隐球菌Cryptococcus和被孢霉Mortierella等的相对丰度. FUNGuild分析发现10.0 mg/kg的纳米Fe_3O_4降低了腐生营养型真菌的相对丰度,但增加了共生营养型和病理营养型真菌的相对丰度.由此可见,一定浓度的纳米Fe_3O_4可显著改变土壤真菌群落结构和功能,对植物生长和土壤养分循环产生潜在影响.(图3表2参52)

全球变化对丛枝菌根真菌群落结构的影响研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌是生态系统地上地下部的重要连接体,对其群落结构特征的研究有助于菌种资源的发掘和生态系统的可持续发展.人类生产生活活动对全球环境带来了一系列的改变,如二氧化碳和臭氧浓度升高、氮沉降、增温及降水减少/增多等,全球环境变化对AM真菌群落结构的影响也引起了广泛关注.针对二氧化碳和臭氧浓度升高、增温、氮沉降和降水减少/增多等全球环境变化因子,总结其对AM真菌群落结构影响的国内外研究进展,探讨全球环境变化对AM真菌群落的可能作用途径.已有模拟全球环境变化实验研究主要集中于北半球的草原、农田和森林系统.大多研究发现二氧化碳和臭氧浓度升高未对AM真菌多样性产生不利影响,但使AM真菌群落结构显著分异.氮沉降和增温对AM真菌多样性的影响表现为降低、无显著影响和增加等多种情况,对AM真菌群落结构的影响也表现为未显著和显著分异,主要与模拟实验处理方式、增加幅度、土壤养分水平和生态系统类型等因素有关.降水减少未显著影响AM真菌群落结构和多样性,而降水增加使AM真菌群落结构发生显著分异.这些研究主要注重AM真菌群落结构和多样性如何改变等生态现象而潜在机理探索以及热带和南半球不同生态系统下的研究尚不足.另外,鉴于全球变化因子间的关联性,复合因子对AM真菌群落结构的影响值得重视.(图1表4参113)