沼气肥中的重金属在土壤-大蒜中的迁移转化

通过盆栽试验,研究铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)、砷(As)在土壤-大蒜中的迁移转化规律。设置1个空白组、3个试验组(T1、T2、T3),每个试验组设置5个梯度(沼液稀释度设为1∶8、1∶5、1∶4、1∶2、1∶1,加入沼渣的量分别为90、120、150、180、210 g),每个梯度设置1个平行。测定并计算土壤、大蒜的重金属含量、元素相关性、土壤-大蒜化学计量比、富集系数等指标。结果表明,(1)沙土中的As含量除沼渣沼液合施组(T2)中的1∶5(210 g),沼液施肥组(T3)中的1∶5、1∶8超过GB 15618-2008《土壤环境质量标准》的一级标准外,其他组都超过GB 15618-2008《土壤环境质量标准》的二级标准。大蒜土壤中的As、Zn随着沼气肥浓度的增加变化趋势明显,大蒜土壤中的As含量都超过了国家标准,从大蒜植物样试验组T1、T2、T3组中未检测出As;(2)大蒜吸收Cr元素的能力最强,沼液施肥处理中Cr的迁移能力最强的是稀释比为1∶8的,且超过国家标准,但在沼渣施肥时迁移能力最弱的是210 g处理;在沼液施肥处理下,Zn元素迁移能力最强的是稀释比为1∶8的,且迁移能力表现为Zn>Cu,土壤中的Cu、Zn含量可以促进大蒜对Cr元素的吸收,大蒜中的重金属以Cr最多,且全部超标。综上所述,土壤-大蒜中迁移能力是As最弱,Cr最强。

干旱胁迫及复水对花叶芦竹生理特性的影响

通过在干旱胁迫与复水条件下对花叶芦竹生理特征的影响研究,以期为湿地园林建设中引种栽培及管理提供借鉴。采用室内盆栽法,设置9个水分梯度[CK:(530.5)%(土壤水分饱和)、C1:(500.5)%、C2:(450.5)%、C3:(400.5)%、C4:(350.5)%、C5:(300.5)%、C6:(200.5)%、C7:(100.5)%、C8:(50.5)%],研究干旱胁迫及复水对花叶芦竹生理特性的影响。结果表明:1)随胁迫时间延长,花叶芦竹叶片叶绿素质量分数呈下降趋势,试验后期随胁迫程度加深其质量分数减小;随胁迫时间延长类胡萝卜素质量分数在土壤水分含量40%~50%之间呈先降后升趋势,对照与其余处理组呈下降趋势;2)随胁迫时间延长,SOD活性呈先升后降趋势,POD活性呈先降后升趋势,CAT活性呈上升趋势;随胁迫程度加深,SOD活性呈上升趋势,而POD、CAT活性均呈先升后降趋势;3)随胁迫时间延长,可溶性蛋白、MDA含量均呈先升后降趋势,均随着胁迫程度的加深而增加;4)复水后,花叶芦竹叶片光合色素含量上升,在40%~50%处理均高于对照;抗氧化酶活性均下降,SOD活性与对照差异不明显,POD活性与对照差异显著,CAT活性与对照差异极显著;可溶性蛋白、MDA含量下降;根系活力显著高于复水前。综上,干旱胁迫下,花叶芦竹叶片光合色素合成受到抑制,但能通过协调抗氧化酶清除自由基,及积累可溶性蛋白应对氧化伤害;复水后,各项指标均能恢复到对照水平,表现出一定耐旱性。

灰化苔草对不同水位环境的生理适应性

水位是影响湿地植物生长发育和繁殖的重要因素,为明确不同水位环境对灰化苔草(Carex cinerascens)生理特性的影响,采用室内盆栽法,设置上升、下降与稳定3种水环境类型,各设置8 cm(0.2cm/d)、16cm(0.4 cm/d)、24 cm (0.6 cm/d)、32 cm (0.8 cm/d)、40 cm (1.0 cm/d)、48 cm (1.2 cm/d)、56 cm (1.4 cm/d)7个试验处理,以0 cm水位为对照,试验时间持续40 d。分析了不同水位条件下灰化苔草抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、丙二醛含量和超氧阴离子产生速率等指标。研究结果表明:1)稳定水位中,8、16 cm淹水深度下,超氧阴离子产生速率、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性与对照组之间差异显著。48、56 cm的淹水条件下,抗氧化酶活性与渗透调节物质先增后减、丙二醛与超氧阴离子产生速率持续增加;2)水位上升条件下,在0.2、0.4 cm/d变化强度下,20—30 d后丙二醛含量与超氧阴离子产生速率无显著变化。1.0 cm/d为灰化苔草生理调节耐受极限,当变化强度大于1.0 cm/d时、各生理指标与变化强度小于1.0 cm/d变化明显异常;3)水位下降条件下,受初始水位高度的影响。丙二醛含量在1.2、1.4 cm/d变化强度下呈现高-低-高的变化趋势,其余试验指标表现为先升后降的变化趋势,并且随着变化强度的增加、各生理指标变化的差异越来越大、由升高转向降低的时间节点不断延后。可见,淹水环境会破坏灰化苔草细胞内环境的稳态,相比稳定水位,灰化苔草的抗氧化与渗透调节系统能够更快的适应水位变化环境,并且短时间、低强度的水位变化一定程度能促进灰化苔草的生理代谢。

香蒲对淹水生境的适应性模拟实验

为了探讨香蒲(Typha orientalis)对淹水生境的适应性,设置了0 cm、10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm和60 cm的淹水深度,于2018年3月25日~7月22日,在鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室阳光房内,进行了120 d的模拟淹水实验,测量各淹水深度下香蒲的株高、基径、叶片特征和根的生物量等生长指标,测定光合色素含量和抗氧化酶活性等生理指标,研究香蒲对淹水生境的适应性。研究结果表明,当淹水深度为0~40 cm时,淹水对香蒲的生长影响较小,当淹水深度为50 cm时,在实验进行84 d后,香蒲接近死亡,当淹水深度为60 cm时,在实验进行60 d后,香蒲死亡;当淹水深度为20 cm时,在实验的第120天,香蒲根的生物量最大,为9.97 g/株;当淹水深度为10 cm或20 cm时,在实验的第60天,香蒲叶片中的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量都达到峰值,分别为1.48 mg/g、0.47 mg/g和0.39 mg/g;0~40 cm淹水深度下的香蒲叶片中的光合色素含量明显偏高;当淹水深度为20 cm或30 cm时,在实验的第90天,香蒲叶片中的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性都达到峰值,分别为275.91 U/g、196.10 U/(g·min)和123.67 U/(g·min);淹水深度和淹水时长对香蒲株高、叶片特征、叶绿素含量、类胡萝卜素含量和抗氧化酶活性表现出交互作用(n=21,p<0.01)。香蒲是一种相对耐淹的植物,能较长时间在淹水深度不超过40 cm的条件下生长,其对50~60 cm的淹水深度可以耐受60 d左右。

不同深度淹水下南荻幼苗生长和生理特性室内模拟研究

以南荻(Triarrhena lularioriparia)幼苗为实验材料,设置了淹水深度为0 cm、10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm、淹没植株(南荻植株全部没于水下)的实验组以及对照组(常规浇水,土壤水分含量为45%),从2017年5月3日～6月1日,在室内进行30 d实验,研究淹水对南荻幼苗生长和生理特征的影响。研究结果表明,随着淹水深度的增加,南荻的生长减缓甚至停滞,叶片数减少,水下叶片变黄、变薄,并生出不定根;南荻叶片的抗氧化酶活性和丙二醛含量都呈现单峰型变化;当淹水深度为20～30 cm时,实验结束时,南荻叶片的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性最大,分别为153.52 U/(g·min)、1 139.17 U/(g·min)和63.61 U/(g·min);当淹水深度为10 cm时,实验结束时,南荻叶片的丙二醛含量最大,为113.77 nmol/g;当淹水深度为30 cm时,南荻叶片的可溶性蛋白含量最小,为1.00 mg/g;与淹水前相比,淹水后的南荻根系活力减弱,并随着淹水深度的增加不断减弱,在淹没条件下,南荻根系活力最弱。

水位变化及退水恢复对藜蒿生长和生理的影响

植物在周期性变化的水位中存活和退水后的恢复状况体现了其对水淹的适应能力。为深入了解鄱阳湖典型湿地植物藜蒿(Artemisia selengensis)对水淹胁迫的耐受能力,研究了藜蒿植株对3种水环境处理下及退水恢复后形态特征、生理指标的响应。实验采用双套盆法,共设置上升、下降和稳定3种处理。上升水位组:设置6个水位,水位均从0 cm开始每日增加高度,处理强度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 cm·d^(-1),即50 d后水位分别为5、10、15、20、25、30 cm;下降水位组:设置6个水位,水位分别从5、10、15、20、25、30 cm开始每日降低高度,处理强度同上升水位组,即50 d后水位均为0 cm;稳定水位组:设置6个水位,分别为5、10、15、20、25、30 cm,试验期间水位保持恒定。另外,设置水位0 cm(即培养盆中水刚好没过土壤表面)的对照组。水位波动处理时间50 d和退水恢复时间10 d,共60 d。结果表明:(1)3种水位环境类型中,当水位低于15 cm时,株高增幅、叶片数呈逐渐上升趋势;当水位高于15 cm时,株高增幅呈降低趋势、叶片数有所减少,其中上升水位中处理强度为0.1~0.3 cm·d^(-1)的株高、叶片数明显优于对照组。(2)上升水位中,处理强度0.3 cm·d^(-1)为藜蒿水淹耐受范围,当处理强度小于0.3 cm·d^(-1)时,抗氧化酶活性变化与大于0.3 cm·d^(-1)存在明显差异;下降水位由于受到初始水位影响,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性在10~20 d时活性达到最大;稳定水位中,淹水深度为10、15 cm,抗氧化酶活性均不断增加。超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性随水淹时长推移和胁迫强度的增加不断下降,而过氧化物酶活性不断增大。(3)3种水位环境类型中,超氧阴离子产生速率和丙二醛含量在低强度胁迫中与对照组无显著性差异(P>0.05),且试验前期与抗氧化酶活性变化显著相关;高强度处理组的超氧阴离子产生速率和丙二醛含量随着淹水深度与试验时间增加而增加,且显著高于对照组。(4)退水后,低强度处理组各项指标均能迅速恢复,且与对照组无明显差异(P>0.05);高强度处理组各项指标恢复缓慢或不能完全恢复。因此,藜蒿适合在短时间内、低强度水位变化的环境下作为生态修复和重建的主要植物。