大气中O_3浓度变化对水稻影响的试验研究

本文利用 OTC- 1型开顶式气室对水稻进行了不同 O3浓度处理 ,试验研究了不同 O3浓度对水稻生长发育、生理过程和产品品质的影响。结果表明 :当大气中 O3浓度增加时 ,水稻的气孔阻力增加、光合作用速率下降、蒸腾速率也下降。水稻的生物量减少 ,产量下降 。

成都市O3浓度的时间变化特征及相关因子分析

为深入认知成都市O_3浓度的时间变化规律及其影响因子,基于2013年1月1日—12月31日市区站点O_3、NO、NO_2、NO_x的逐时监测资料以及成都市气象站的气象数据逐时观测资料,据此对O3的季变化、日变化、"周末效应"、"节假日效应"进行了讨论,并对其浓度影响因子进行分析。结果表明:成都市O_3浓度季变化呈现明显夏高冬低的特征,浓度最大值出现在8月。O_3浓度日变化为单峰型,夏季峰值出现在15:00,冬季峰值出现在16:00。市区存在"周末效应",即周末O_3浓度总体比工作日高;"节假日效应"则表现出复杂多变性,受气象条件以及人为活动等多种随机因素的影响。O_3日平均浓度与NO、NO_2、NO_x、相对湿度呈明显负相关,与温度、风速呈明显正相关。

CO2和O3浓度升高对春小麦活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

【目的】揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧(ROS)代谢及抗氧化酶活性的影响机理。【方法】以春小麦(Triticum aestivum L.)为试材,利用开顶式气室(OTCs)研究CO2和O3浓度升高及其复合作用下,春小麦叶片膜脂过氧化程度,活性氧产生速率、含量及抗氧化酶活性的变化。【结果】在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2[(550±20)μmol·mol-1]处理下,春小麦叶片相对电导率、MDA含量减小,产生速率、H2O2含量下降,SOD、CAT、POD和APX活性增强;而在O3浓度为(80±10)nmol·mol-1的条件下,春小麦叶片相对电导率、MDA含量增大,产生速率、H2O2含量升高,SOD、CAT、POD和APX活性总体上有所减弱;CO2和O3浓度升高复合[(550±20)μmol·mol-1+(80±10)nmol·mol-1]处理下,春小麦叶片MDA含量、产生速率和SOD活性总体上低于对照,而相对电导率、H2O2含量以及CAT、POD和APX活性总体上增加。【结论】CO2浓度升高抑制了春小麦叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,对春小麦表现为保护效应,而O3浓度升高促进了春小麦叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,对春小麦表现为伤害效应。在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对春小麦的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对春小麦的保护效应。

CO2和O3浓度升高及其复合作用对玉米(Zea mays L．)活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

为了揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧(ROS)代谢及抗氧化酶活性的影响机理,以玉米(Zea maysL.)为研究材料,利用开顶式气室(OTCs)研究了CO2和O3浓度升高及其复合作用下,玉米叶片活性氧产生速率、含量,膜脂过氧化程度,抗氧化酶活性,净光合速率及玉米籽粒产量的变化。结果表明,在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2((550±20)μmo.lmol-1)处理下,玉米叶片净光合速率升高,O2-.产生速率、H2O2含量下降,MDA含量、相对电导率减小,SOD、CAT、POD活性增强,玉米百粒重和穗粒数增加;而在O3浓度为(80±10)nmo.lmol-1的条件下,玉米叶片净光合速率下降,O-2.产生速率、H2O2含量升高,MDA含量、相对电导率增大,SOD、CAT、POD活性减弱,玉米百粒重和穗粒数降低;CO2和O3浓度升高复合((550±20)μmo.lmol-1+(80±10)nmo.lmol-1)处理下,玉米叶片的净光合速率、H2O2含量、SOD活性先升高后降低,MDA含量、相对电导率、CAT活性增加,POD活性减弱,而O-2.产生速率几乎不变化,且玉米的百粒重和穗粒数略低于对照。以上结果说明,CO2浓度升高抑制了玉米叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,从而增强了光合作用,使玉米籽粒产量增加,对玉米表现为保护效应,而O3浓度升高促进了玉米叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,抑制了光合作用,使玉米籽粒产量下降,对玉米表现为伤害效应。在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对玉米的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对玉米的保护效应。

FACE条件下O_3浓度增高对小麦产量和籽粒充实的影响

【目的】探讨近地层大气O3浓度增高对小麦生产的影响。【方法】2007—2009年度应用FACE研究平台,以O3自然浓度(A-O3)为对照,设计O3浓度增高50%(E-O3)进行对比试验,采用烟农19、扬麦16、嘉兴002、扬麦15和扬辐麦2号等5个品种为对象,研究大气O3浓度增高50%对不同基因型小麦品种籽粒产量及其构成因素的影响。【结果】O3浓度增高显著降低小麦籽粒产量,降幅为10.10%—34.51%,平均为19.74%,品种、年度间存在显著或极显著差异。O3浓度增高条件下千粒重降低17.88%(10.16%—29.47%);每穗粒数下降3.47%(-1.53%—11.90%),但穗数平均较对照增加0.95%(-14.58%—23.74%),处理、品种和年度间存在显著或极显著差异。O3浓度增高50%使籽粒长、宽、厚和籽粒体积分别减小0—4.16%、7.95%—20.24%、2.66%—11.00%和8.5%—31.5%;皱缩指数增大0.23%—36.66%,籽粒灌浆速率降低,籽粒充实度变化为-21.40%—3.76%,最终导致粒重降低。【结论】FACE条件下O3浓度增高使籽粒灌浆物质来源不足,籽粒库容变小,充实度降低,粒重变小,最终导致小麦籽粒产量下降。

O_3浓度升高对油松光合作用的影响

采用开顶箱(OTC)设施试验方法,研究分析了O3浓度升高处理对沈阳市主要绿化树种油松光合生理特性的影响。结果表明,与对照相比,高浓度O3处理下油松叶片净光合速率随着处理时间的延长显著降低(P<0.01);类胡萝卜素含量变化复杂,处理初期显著降低(P<0.05),随后迅速升高,随着处理时间延长与对照无显著差异。chla与chl(a+b)含量变化相似,表现为先升高后降低的趋势,而chlb含量则显著低于对照(P<0.05);可溶性糖含量无显著变化,淀粉积累在处理初期受到明显的抑制作用,随着处理时间的延长无显著变化;可溶性蛋白含量均低于对照,并随着处理时间的延长下降幅度增大。叶片中MDA含量显著增加,并且随着处理时间的延长差异变大;类胡萝卜素含量的变化与MDA含量的显著增加引起了光合作用的下降,导致了可溶性蛋白和淀粉含量的下降。

UV-B辐射增强和O_3浓度升高对大豆叶片内源激素和抗氧化能力的影响

揭示大豆叶片内源激素对UV-B和臭氧胁迫的代谢机制和响应方式,为从分子水平研究植物内源激素对UV-B(Ultraviolet-B)和O3(Ozone)胁迫的适应机制奠定基础。以大豆(Glycine max.)为试验材料,利用开顶式气室研究UV-B(0.32W/m2)和O3((110±10)nmol/mol)复合胁迫对大豆叶片内源激素含量及活性氧代谢系统的影响。结果表明:在大豆整个生育期内,与对照相比,UV-B胁迫使大豆叶片ABA(Abscisic acid)含量、ZR(Zeatin riboside)含量和IAA(Indoleacetic acid)含量显著降低,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA比值升高,O·-2(Superoxide anion free radical,O·-2)产生速率和MDA(Malonaldehyde)含量升高,SOD(Superoxide dismutase)、CAT(Catalase)和POD(Peroxidase)活性显著降低;高浓度O3胁迫下,大豆叶片ABA和IAA含量显著下降、ZR含量显著增加,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值显著升高,O·-2产生速率和MDA含量增加,SOD、CAT和POD活性显著降低;UV-B和O3复合胁迫下,大豆叶片ABA含量、ZR含量和IAA含量降低,ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值下降,而IAA/ABA值升高,O·-2产生速率和MDA含量显著增加,SOD、CAT和POD活性显著降低。UV-B辐射增强和O3浓度升高单一及复合作用使大豆叶片内源激素间平衡改变,进而影响大豆叶片的代谢水平。持续胁迫下,植株抗氧化能力下降,对大豆表现为伤害效应。UV-B和O3复合胁迫比单独胁迫时的影响有所加深,但是小于两者单独作用时影响的简单累加。

O_3浓度升高对麦季土壤-植株系统中微量元素的影响

利用O3-FACE平台研究近地面臭氧浓度升高(目标值比周围大气高50%)对2009—2010年间麦季各生育期不同深度(0～5cm,5～10cm和10～15cm)耕层土壤微量元素有效性和成熟期地上部分微量元素累积量的影响。结果表明,近地层大气O3浓度增加提高了麦季耕层(0～15cm)土壤中有效性Fe、Mn含量,降低了有效性Cu、Zn含量,对Zn的减幅达27.3%(P<0.05);大气O3浓度升高对土壤5～10cm土层DTPA提取态Fe、Mn、Cu、Zn的影响最大;高O3浓度显著降低了5～10cm和10～15cm土壤DTPA-Zn含量(P<0.05)。O3浓度升高降低了小麦成熟期生物量和微量元素累积量。对不同层次土壤有效态微量元素和成熟期微量元素累积量对O3浓度升高响应进行了分析,同时指出应从土壤性质和作物生长两个方面进一步研究全球大气环境变化对土壤有效态微量元素的影响机制。

大气O_3浓度升高对稻田土壤有效态微量元素的影响

利用中国稻/麦轮作系统O3-FACE(Ozone-Free Air Concentration Enrichment)试验平台,研究大气O3浓度升高(比周围大气高50%)对2009年稻季各生育期不同深度(0-5 cm,5-10 cm和10-15 cm)耕层土壤微量元素有效性的影响。结果表明,大气O3浓度增加对0-15 cm耕层土壤有效性-Fe、Mn、Cu、Zn的提高幅度分别为10.0%、8.1%、5.4%、40.3%,其中对Cu的提高幅度达显著水平;不同土壤有效态微量元素在土壤垂直分布规律不同,土壤有效态Fe、Zn含量随土壤深度增加而降低,土壤有效态Mn含量随深度增加而增加,而土壤有效态Cu含量在不同深度土层中基本稳定;大气O3浓度升高对土壤DTPA提取态Fe的提高幅度随土壤深度的增加而增大,而对土壤DTPA提取态Mn、Cu、Zn的提高幅度均随土壤深度的增加而降低;大气O3浓度升高对0-5cm、5-10cm处土壤DTPA-Cu和0-5cm处Mn含量增加幅度分别为13.2%、8.9%和30.2%,且分别达显著和极显著水平。文章指出大气O3浓度升高会对稻田生态系统土壤微量元素地球化学循环产生重要影响,应针对不同层次土壤有效态微量元素含量情况,从土壤性质和水稻生长两个方面进一步明确其影响机制。

循环流化床锅炉排烟SO_3浓度测量及酸露点计算公式修正

排烟温度是锅炉设计的重要参数,排烟温度的选取与酸露点直接相关。依托某循环流化床锅炉完成了烟气SO3浓度的测定,结果显示传统煤粉锅炉的酸露点计算公式并不适用于循环流化床锅炉,应予以修正。相关研究对于合理选取循环流化床锅炉排烟温度、优化烟气余热回收装置(低温省煤器)设计具有参考作用。

秋季南疆沙漠塔中边界层O_3浓度及影响因子分析

利用2008年10月11～17日的系留气艇探空资料,分析了塔中边界层O3浓度的变化特征及其与气象因子的关系。结果表明:塔中秋季边界层O3浓度均值为48.7×10-9。在边界层内中午O3浓度随高度升高几乎没有变化;深夜和清晨O3浓度从地面随高度的升高逐渐增大;傍晚O3浓度最大,随高度的升高缓慢减少,达到一定高度后变化均很小。O3浓度随高度变化明显,从1m到700m高度的O3浓度变化分为不稳定型、过渡型和稳定型。根据廓线变化方式分为深夜清晨型、中午型、傍晚型。分析表明,秋季O3浓度与温度、相对湿度、比湿、风速有关。在深夜和清晨出现逆温层,在逆温层内O3浓度较低。O3浓度与相对湿度呈负相关,02:00和08:00的相关性最显著。在深夜和清晨比湿与O3浓度基本上是呈反相的关系。O3浓度与风速的相关性除了深夜相对较高外(R=0.699,n=33,p<0.001),其余时间均不太明显。

NaHCO_3浓度对等鞭藻3011、等鞭藻塔溪堤品系和绿色巴夫藻生长的影响

对等鞭藻 30 11(Isochrysisgalbana 30 11)、等鞭藻塔溪堤品系 (TahitianIsochrysisgalbana)和绿色巴夫藻 (Pavlovaviridisai) 3株微藻种进行培养。NaHCO3的质量浓度分别为 0 ,2 0 0 ,4 0 0 ,80 0 ,12 0 0和 16 0 0mg/L ,培养温度 (2 2± 1)℃ ,盐度 2 8,光照强度 50 0 0lx。结果表明 ,NaHCO3的浓度对 3株微藻生长的影响差异显著 ,经过 6d的培养 ,培养液中不加NaHCO3、但连续充气组中 3株微藻的细胞浓度都达到最大值 ;除充气不加NaHCO3组外 ,3株微藻的细胞浓度都在NaHCO316 0 0mg/L组中达到最大值。

O_3浓度升高和UV-B辐射增强对大豆叶片抗氧化酶活性及POD同工酶的影响

以大豆品种铁丰29为材料,利用开顶式气室(OTCs)研究了O3浓度升高和UV-B辐射增强单独胁迫及复合胁迫下大豆叶片抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性及POD同工酶谱带的变化。结果表明:O3处理大豆叶片SOD、CAT和POD活性均低于对照;UV处理下,大豆叶片SOD、CAT、POD活性也均低于对照,但基本高于O3处理;O3及UV复合处理下,加剧了SOD、CAT、POD活性的减弱。对POD同工酶研究发现,在分枝期,O3处理产生1条新谱带,开花期和结荚期均比分枝期多2条谱带,并且受胁迫处理的POD酶谱带与对照相比颜色较浅,说明在整个生育期,胁迫处理下的大豆叶片POD同工酶活性受到抑制。

大气O3浓度升高对玉米光合作用和籽粒品质的影响

利用开顶式气室研究了大气O3浓度升高对玉米(Zea mays L.)叶片光合作用、籽粒品质以及产量的影响。结果表明,整个生长季内,与对照相比,在高浓度O3(80 nmol/mol)条件下,玉米叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率显著下降(p<0.05),而胞间CO2浓度先降低后升高并达到极显著水平(p<0.01),这说明使光合速率降低的主要因素由气孔限制逐渐转变为非气孔限制。与对照相比,高浓度O3处理植株叶绿素a、叶绿素b及叶绿素(a+b)含量降低,叶绿素a/b值则先降低后升高。但是随着熏蒸时间的延长,高浓度O3处理植株的叶绿素a、叶绿素(a+b)含量与叶绿素a/b值变化呈先升高后降低的趋势,与叶绿素b含量变化不同;O3浓度升高在一定程度上使玉米籽粒品质下降,其中蛋白质和淀粉含量降低,而粗脂肪和蛋脂总量略有升高;百粒重、穗粒数和穗粒重均显著低于对照(p<0.05),说明O3浓度升高降低了玉米的光合能力,籽粒品质受到影响,抑制了作物生长。

大气O3浓度升高对城市油松光合作用的影响

为了揭示臭氧（O3）浓度升高对城市森林光合作用的影响机理,利用开顶式气室研究了高浓度O3对沈阳城内油松光合生理特性的影响。结果表明：与对照（自然O3浓度,约45 nmol/mol）相比,在O3浓度升高（80±8）nmol/mol条件下,油松针叶的叶绿素含量降低,而类胡萝卜素含量则呈现出先升高后降低的变化趋势;净光合速率和Hill反应活力明显下降,降幅分别为18.36%-45.95%和11.35%-20.84%;羧化效率降低,降幅为7.50%-26.59%;叶绿体ATP酶活性受到抑制,但Ca^2＋ -ATP酶活性与Mg^2＋ -ATP酶活性的变化趋势略有差异。同时O3浓度升高抑制了油松针叶可溶性糖和淀粉含量的积累,说明O3浓度升高对油松光合作用具有较强的抑制作用。

O_3浓度升高对麦田土壤氨氧化细菌、氨氧化古菌和硝化细菌数量的影响

硝化作用在氮循环过程中至关重要,包括氨氧化作用和亚硝酸盐氧化作用,通过氨氧化反应和亚硝酸盐氧化反应将N素转化为植物可利用的NO3-形态。利用开顶式臭氧气室(OTCs,open-top chambers)试验平台,通过大田模拟熏气试验,结合Real-timePCR探讨大气O3浓度升高对麦田土壤氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)及硝化细菌(NOB)数量的影响。结果表明,AOB、AOA和NOB对O3胁迫的反应不一样,AOB基因拷贝数基本上随着O3浓度的升高呈现出降低的趋势,而AOA和NOB基因拷贝数随O3浓度的升高变化不明显。冬小麦拔节期,当O3浓度为40、80、120nmol·mol-1时,20～40cm土层的AOB基因拷贝数分别比对照处理降低39.8%、51.2%和59.4%。AOB和NOB基因拷贝数灌浆期多于收获期,0～10cm土层多于10～20cm。AOA基因拷贝数随季节的变化不大。O3胁迫可通过影响AOB、AOA和NOB的数量和活性来影响土壤的硝化反应,从而影响土壤的氮素循环过程。

猪舍NH3浓度自动监控系统的研究

氨气是规模化封闭式猪舍养殖中空气污染的主要成分,严重影响了猪群的健康及其生产性能。为此,利用气敏传感器对猪舍内有害气体中的氨气进行了检测,采用变频调速装置对风机转速进行调整,实现对猪舍环境中氨气的调控。以LabWindows/CVI软件为开发平台,对检测数据进行实时显示以及数据的处理、保存和查询等功能。试验结果表明:该系统为猪的生长发育创造了良好的生活环境,避免了人工操作的主观性和随意性,具有较好的实用价值和应用前景。

O3浓度升高对银杏及油松BVOCs排放的影响

以生长在沈阳市区内的银杏及油松为试材,开顶式熏气室模拟升高O3浓度(80 nmol.mol-1)和正常大气O3浓度(≈30nmol.mol-1)条件,采用GC-FID技术对银杏及油松的异戊二烯和7种单萜类物质的排放速率进行测定,探讨高浓度O3对单株银杏及油松挥发性有机物排放规律的影响.结果表明,O3浓度增高可以显著提高银杏和油松的异戊二烯排放速率(p<0.05),及银杏Δ3-蒈烯的排放速率(p<0.05),其分别达到1.96、9.71和0.09μg.(g.h)-1,而对于其他单萜物质的排放速率,2种树木对高浓度的O3熏蒸均没有表现出显著的变化;树种不同,排放的BVOCs组成也不同,自然条件下银杏排放的BVOCs以异戊二烯为主,而油松以α-蒎烯为主;高浓度O3熏蒸下油松释放的异戊二烯达到其BVOCs组成的64.73%,增加大气O3浓度改变了树木挥发性有机物的组成比例.因此,O3浓度升高对银杏及油松BVOCs排放规律具有显著影响.

青海门源地区O_3浓度水平及影响因子分析

为研究高原背景地区O_3的浓度水平,于2013年9月13日至2013年10月14日期间,在国家大气背景站青海门源站开展了为期32天的观测。观测结果显示,门源地区O_3小时浓度均值为115.0±22.6μg/m3,低于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中O_3小时平均浓度限值的一级标准(160μg/m3)。通过分析O_3和NOx实时浓度在一天24小时内随时间变化的特征序列,发现在多数观测天内O_3和NOx呈现此消彼长的变化规律,表明O_3主要来自有NOx参与的光化学反应;另有几天NOx和O_3的浓度出现同峰同谷的现象,推测这种变化主要是大气运动传输造成的。相关性分析表明,臭氧浓度与温度、湿度、风速、SO2、NOx以及CO的浓度都显著相关(P<0.01);多元线性回归分析表明O_3与温度、湿度、气压、风速的关系近似符合Y=0.630T-0.192H-0.004P-0.091W+196.039,拟合结果与真值误差2.88%。综上分析,门源地区O_3浓度水平较低,但在高温低湿、风速较高、NOx浓度较低的情况下,O_3容易积累,O_3浓度主要受光化学反应和大气运动传输过程两个因素影响。

摘心对切花菊的腋芽萌发性状及内源GA_3浓度的影响

为研究无腋芽型切花菊品种‘深志＇摘心处理对其腋芽萌发性状及内源GA_3浓度的影响,探索切花菊腋芽萌发规律。通过电照保证‘深志＇进行营养生长,摘心后观察腋芽萌发规律和分期采集叶片样本,进行内源GA_3浓度检测。结果表明：摘心后20 d内,叶片SY1相对应的腋芽首先萌发,叶片SY3相对应的腋芽后萌发,叶片SY5、SY10和SY15相对应的腋芽一直没有萌发。各叶片内源GA_3浓度都有所增加,叶片SY1和SY3的内源GA_3浓度的变化幅度较大,分别增加了41.9127和31.7153 ng/g;叶片SY5、SY10和SY15的内源GA_3浓度的变化幅度很小,平均增加11.458 ng/g。叶片SY1和SY3内源GA_3浓度与其相对应的腋芽萌发长度都呈显著正相关,相关系数分别为r=0.89982~＊,r=0.90318~＊。