UV-B辐射增强对生态系统矿质营养循环的影响

 人类活动产生的氟氯烃等化合物对大气的污染造成臭氧损耗,引起地面UV-B辐射增强,进而造成对地球生态系统的影响。本文综述了UV-B辐射增强对陆地生态系统和水生生态系统矿质营养影响的国内外研究态势,尤其是对两者矿质营养循环的影响研究, 并就目前研究状况, 提出未来研究方向。     

镉和UV-B辐射增强复合胁迫对冬小麦幼苗生长和生理的影响

通过种子萌发和盆栽试验研究了镉(Cd)与UV-B辐射增强单独和复合胁迫对冬小麦幼苗生长和生理的影响,结果表明:(1)Cd与UV-B单独或复合胁迫对冬小麦种子萌发率没有显著影响,但明显抑制冬小麦幼苗的生长,复合胁迫的抑制效应明显大于单一胁迫;(2)UV-B辐射增强导致冬小麦叶片的叶绿素含量显著或极显著下降,类黄酮含量极显著增加,Cd胁迫没有显著影响,且复合Cd胁迫后不加剧UV-B辐射对冬小麦叶片叶绿素和类黄酮含量的影响;(3)Cd与UV-B单独胁迫均导致冬小麦叶片的细胞膜透性极显著增大,Cd胁迫导致冬小麦叶片的MDA含量显著增加,且UV-B辐射加剧Cd胁迫对冬小麦叶片MDA含量的影响;(4)Cd+UV-B复合胁迫冬小麦植株地上部的Cd含量显著高于Cd单独胁迫.可见,Cd和UV-B辐射增强复合胁迫对冬小麦生长和生理的影响存在协同效应.     

UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响

本文旨在探讨UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响。在元阳梯田原位种植当地传统水稻品种——白脚老粳,研究UV-B辐射增强(0、2.5、5.0 k J·m~(-2)和7.5 k J·m~(-2))对水稻生长期稻田土壤氮转化相关酶活性、无机氮含量及N_2O排放量的影响。结果表明:5.0 kJ·m~(-2)UV-B辐射增强处理导致水稻分蘖期和孕穗期土壤亚硝酸还原酶、脲酶活性显著降低;孕穗期时所有处理亚硝酸还原酶活性显著高于其他时期,分蘖期时所有处理脲酶活性显著高于其他时期;与对照相比,3个UV-B辐射增强处理导致成熟期硝酸还原酶、蛋白酶活性显著增加;孕穗期时2.5、5.0、7.5 k J·m~(-2)UV-B辐射增强处理硝酸还原酶活性显著高于其他时期,分蘖期时所有处理蛋白酶活性显著高于其他时期的相同处理。2.5 k J·m~(-2)UV-B辐射增强处理在水稻整个生育期中,除拔节期外NH_4~+-N含量均显著降低,5.0 kJ·m~(-2)UV-B辐射增强处理导致稻田土壤NO_3~--N含量在整个水稻生育期显著升高。UV-B辐射增强显著降低拔节期和孕穗期N_2O排放通量,成熟期则显著增加。相关分析发现,稻田土壤N_2O排放通量与NH_4~+-N含量呈极显著正相关,而NH_4~+-N含量与NO_3~--N含量及脲酶活性呈极显著正相关(P0.01)。从水稻生长的生育期来看,UV-B辐射提高了土壤硝酸还原酶、蛋白酶活性,抑制了亚硝酸还原酶、脲酶活性,促进了NH_4~+-N向NO_3~--N的转化,从而抑制了拔节期、孕穗期N_2O的排放。     

增强UV-B辐射和干旱对不同品种春小麦生长、产量和生物量的影响

 【目的】通过研究增强UV-B辐射和干旱胁迫对不同品种春小麦生长、产量和生物量的影响,为筛选高产、抗旱、抗UV-B辐射春小麦新品种提供依据。【方法】设置干旱、增强UV-B辐射以及二者复合处理处理西北干旱区三个不同的主栽春小麦品种,检测和分析旗叶面积、叶片厚度、叶面积指数、生物量、根冠比、产量和收获指数等生理指标。【结果】增强UV-B辐射可抑制春小麦分蘖,而适度干旱胁迫可促进春小麦分蘖;增强UV-B辐射和干旱胁迫条件下,定西-24、陇春-8139、和尚头生物量分别降低22%,21%和15%,,平均降低20%;复合作用对产量和生物量的影响与增强UV-B辐射和干旱胁迫分别处理相比,没有明显的减少;干旱胁迫较增强UV-B辐射和二者的复合作用对收获指数和产量的负面影响稍小;干旱胁迫使和尚头和定西-24收获指数增加10%,陇春-8139增加23%;而增强UV-B辐射下和尚头的收获指数下降10%,定西-24和陇春-8139的收获指数均提高10%。说明不同品种春小麦在干旱胁迫、增强UV-B辐射以及二者复合作用下,光合产物向生殖器官的分配比例不同。【结论】春小麦对干旱和增强UV-B辐射胁迫的响应存在品种间的差异性;3个品种对干旱胁迫和增强UV-B辐射的响应趋势基本一致; 干旱胁迫和增强UV-B辐射对3个品种生长都具有抑制效应,但品种间存在一定的敏感性差异。在干旱胁迫和增强UV-B辐射作用下,陇春-8139较定西-24、和尚头分蘖少,但千粒重、收获指数和产量最高。因此,陇春-8139在抗旱、抗UV-B辐射和增产方面比其他2个品种具有更大的优势。     

UV-B辐射对青杄花粉管生长的影响

【目的】研究UV-B辐射对青杄花粉管生长和细胞壁构建的影响,为阐明UV-B辐射对裸子植物花粉管生长的影响及其机制提供依据。【方法】以裸子植物青杄（Picea wilsonii）花粉为材料,首先检测在可见光背景下增补不同强度UV-B辐射后处理花粉24 h对花粉管长度和顶端宽度的影响,确定UV-B辐射处理对花粉管生长的效应及其适宜处理强度;然后对单纯可见光下以及可见光和适宜强度的UV-B辐射复合处理下生长24 h的花粉管,用荧光探针Calcofluor和水溶性苯胺蓝分别标记花粉管细胞壁中纤维素和胼胝质后在荧光显微镜下观察并比较它们在细胞壁中的分布,用单克隆抗体LM19和LM20分别标记花粉管细胞壁中酸性果胶质和酯化果胶质后在激光扫描共聚焦显微镜下观察并比较它们在细胞壁中的分布。【结果】在可见光和0、0.2、0.4、0.6和0.8 W·m^-2的UV-B辐射复合处理下生长24 h的青杄花粉管,随着UV-B辐射强度的增大,花粉管长度逐渐变短,许多花粉管呈现顶端膨大,说明UV-B辐射抑制青杄花粉管的极性生长,且具有强度依赖性;UV-B辐射强度达到0.4 W·m^-2时开始显著抑制青杄花粉管生长,说明0.4 W·m^-2为适宜的UV-B辐射处理强度。在单纯可见光下,纤维素在花粉管细胞壁上均匀分布,胼胝质均匀分布在花粉管侧壁而顶端细胞壁中分布较少,酸性果胶质仅分布在花粉管侧壁上,而酯化果胶质仅分布在花粉管顶端细胞壁中;在可见光和0.4 W·m^-2 UV-B辐射复合处理下,纤维素和胼胝质在花粉管顶端细胞壁中的分布显著大于侧壁,酸性果胶质由原来仅分布于花粉管侧壁转变为主要分布于花粉管顶端和亚顶端的细胞壁,酯化果胶质由原来仅分布在花粉管顶端细胞壁转变为分布于整个花粉管细胞壁中。【结论】UV-B辐射对裸子植物青杄花粉管极性生长具有抑制效应,该效应是由于UV-B辐射影响了花粉管细胞壁中纤维素、胼胝质、酸性果胶质和酯化果胶质等构建物的正常定向分布。     

不同强度的UV-B辐射对蚕豆种子萌发及幼苗生长的影响

在0-0.3W/m^2的6个UV-B辐射强度处理下,对蚕豆种子萌发及幼苗的初期生长阶段进行研究.结果表明：本试验条件下增强UV-B辐射对蚕豆种子的萌发没有显著影响,对幼苗上胚轴的伸长生长有显著抑制作用;在强度大于0.15W/m^2时,植物可能通过加强呼吸来减轻伤害,使幼苗可溶性糖含量显著减少,从而导致幼苗生物量的降低;不同强度的UV-B辐射降低叶绿素a、b及总叶绿素含量;强度大于0.20W/m^2时,幼苗的MDA含量显著升高,表明膜系统受UV-B辐射的损伤;而本试验条件下增强UV-B辐射对可溶性蛋白含量无显著影响.     

UV-B辐射对元阳红米籽粒酚类含量及其抗氧化能力的影响

为阐明UV-B辐射增强对水稻籽粒中酚类化合物含量及其抗氧化能力的影响,通过大棚盆栽种植元阳梯田传统水稻品种——白脚老粳(OryzamIaponicamantiquam cum pedibusalbis)。在水稻各生长期进行不同强度UV-B辐射处理(自然光和2.5、5.0、7.5 kJ·m^-2·d^-1),研究UV-B辐射增强对水稻籽粒酚类化合物含量(包括总酚、总黄酮、总酚酸)的影响和酚类清除活性氧自由基[包括1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)、2,2′-联氮-双-3-6-磺酸(2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)和羟自由基]的影响。结果表明:当UV-B辐射强度增加至7.5 kJ·m^-2·d^-1时,相较于自然光,千粒质量降低了34.9%,每株籽粒生物量下降了45.8%,同时对水稻籽粒酚类含量及其清除自由基的能力产生影响。水稻籽粒中酚类含量在自然光下无显著变化,当UV-B辐射达到2.5 kJ·m^-2·d^-1时酚类含量显著升高,但7.5 kJ·m^-2·d^-1时酚类含量会显著降低,同样地,酚类对自由基的清除率在自然光下无显著影响,在2.5 kJ·m^-2·d^-1时清除率显著上升,7.5 kJ·m^-2·d^-1清除率显著下降。研究表明,UV-B辐射增强对酚类合成作用表现为低强度促进高强度抑制,且酚类含量的高低直接影响自由基的清除率。     

不同施氮量对云杉生长的影响

通过田间试验研究了不同施氮量对云杉生长速度的影响。结果表明,不同氮肥施用量对云杉株高、树冠直径的生长有一定的影响,但是随着氮肥施用量的增加,667m2施纯氮14 kg株高增长最多,为13.20 cm,树冠直径伸长最快,净增长11.74 cm。     

不同强度的UV-B辐射对蚕豆种子萌发及幼苗生长的影响

在0～0.3 W/m2的6个UV-B辐射强度处理下,对蚕豆种子萌发及幼苗的初期生长阶段进行研究.结果表明:本试验条件下增强UV-B辐射对蚕豆种子的萌发没有显著影响,对幼苗上胚轴的伸长生长有显著抑制作用;在强度大于0.15 W/m2时,植物可能通过加强呼吸来减轻伤害,使幼苗可溶性糖含量显著减少,从而导致幼苗生物量的降低;不同强度的UV-B辐射降低叶绿素a、b及总叶绿素含量;强度大于0.20 W/m2时,幼苗的MDA含量显著升高,表明膜系统受UV-B辐射的损伤;而本试验条件下增强UV-B辐射对可溶性蛋白含量无显著影响.     

L-肉碱对小球藻种群增长、营养盐吸收及抗氧化能力的影响

【目的】研究L-肉碱对小球藻种群生长、主要营养元素(氮、磷和铁)吸收及抗氧化能力的影响。【方法】在f/2培养基的基础上,添加0(对照),50,100和200mg/L L-肉碱,培养小球藻14d,试验每天定时进行小球藻种群密度的测定,试验结束当天收取样品测定小球藻N、P、Fe吸收率及相关抗氧化指标。【结果】50mg/L L-肉碱能够促进小球藻种群的增长,200mg/L L-肉碱对小球藻种群增长有抑制作用。随着L-肉碱质量浓度的增加,小球藻对氮(N)的吸收率呈现逐渐升高的趋势,200mg/L L-肉碱组显著高于其他3组(P0.05)。50mg/L L-肉碱组小球藻对磷(P)的吸收率显著高于其他3组(P0.05)。50mg/L L-肉碱组小球藻对铁(Fe)的吸收率较对照组和200mg/L L-肉碱组显著升高(P0.05),但与100mg/L L-肉碱组差异不显著(P0.05)。200mg/L L-肉碱组小球藻的过氧化氢酶(CAT)与谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性显著高于其他3组(P0.05),其中50与100mg/L L-肉碱组之间差异不显著(P0.05),且均显著高于对照组(P0.05)。过氧化物酶(POD)活性随L-肉碱质量浓度的升高而显著增加,200mg/L L-肉碱组达到最高,且各组之间均差异显著(P0.05)。200mg/L L-肉碱组超氧化物歧化酶(SOD)活性均显著高于其他3组(P0.05)。50和100mg/L L-肉碱组小球藻总抗氧化能力(T-AOC)显著高于对照组(P0.05),但与200mg/L L-肉碱组差异不显著(P0.05)。【结论】本试验条件下,50mg/L L-肉碱能促进小球藻对N、P和Fe营养元素的吸收,提高小球藻藻细胞的抗氧化能力,促进小球藻种群的增长。     

氮素营养对欧洲鹅耳枥幼苗生长及光合特性的影响

【目的】比较不同氮素水平对欧洲鹅耳枥幼苗生长及光合特性的影响,以确定适宜的施氮量。【方法】以1年生盆栽欧洲鹅耳枥幼苗为试验材料,采用完全随机区组设计,设置不同氮素施用量(CK:0mg/株;N1:100mg/株;N2:200mg/株;N3:300mg/株;N4:400mg/株)处理,氮肥按设计用量均分为2次施入,分析不同施氮处理下欧洲鹅耳枥幼苗苗高、地径、生物量及光合特性的变化规律。【结果】随着施氮量的增加,欧洲鹅耳枥幼苗苗高、地径、叶片数、叶面积、各部分生物量、比叶重、苗木质量指数均呈先上升后下降的趋势,且均在施氮量为200mg/株时达最大值;根冠比随氮素施用量的增加呈下降趋势,氮肥更有利于幼苗地上部分(主要为叶片)的生长。幼苗的光合参数与生长表现一致,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素a、b及总量随氮素施用量增加均呈先上升后下降趋势,且均在施氮量为200mg/株时达最大值,而胞间CO2浓度呈先下降后上升趋势。生长指标中苗高、地径、叶片数、叶面积、总生物量、比叶重与质量指数间均呈显著正相关,光合指标中净光合速率、蒸腾速率、气孔导度间呈显著正相关,这3个指标与胞间CO2浓度均呈显著负相关。【结论】经一元二次方程回归分析,本试验条件下欧洲鹅耳枥幼苗适宜的施氮量为177~241mg/株。     

UV-B辐射与稻瘟病菌复合胁迫对元阳梯田水稻生长和光合特性的影响

为阐明UV-B辐射与稻瘟病菌复合胁迫对水稻生长的影响,通过在大田条件下,于元阳梯田稻田紫外辐射试验站种植当地传统稻种——白脚老粳,在水稻叶片不同感病时期(稻瘟病菌侵染前、侵染过程中、感病后)进行UV-B辐射(5.0 k J·m-2)增强处理,研究UV-B辐射增强对水稻-稻瘟病菌互作体系中水稻生长和光合特性的影响,并结合稻瘟病的病情指数进行分析。结果表明:稻瘟病菌侵染前进行UV-B辐射(UV-B→菌)处理,显著抑制了水稻的株高、穗数、地上部分生物量和产量,叶绿素a和叶绿素b的含量显著增加,光化学淬灭系数(q P)显著升高,但光合作用受到抑制;稻瘟病菌侵染的同时进行UV-B辐射(UV-B/菌)处理,水稻在双重胁迫下生长受到抑制,光合速率与UV-B辐射处理差异不显著;感病后进行UV-B辐射(菌→UV-B)处理,水稻生长情况与自然光照条件下差异不显著,光合作用受到显著的抑制,q P显著降低,叶片非光化学淬灭系数(NPQ)显著升高;UV-B辐射显著降低水稻叶片稻瘟病病情指数,不同感病时期进行UV-B辐射处理,病情指数差异不显著。可见UV-B辐射与稻瘟病菌复合胁迫抑制水稻生长和光合作用,但稻瘟病的流行也受到抑制。     

不同氮素形态对油茶幼苗生长及氮素吸收的影响

以一年生油茶‘华金’扦插苗为试材,采用盆栽试验、同位素示踪研究铵态氮、硝态氮及同时供应条件下油茶生长及氮素吸收情况。结果表明：不同氮素形态对油茶形态指标有显著影响,铵态氮处理油茶生长量、地下鲜重和根冠比最大,分别达到19.4 cm、7.29 g和0.94;铵硝同时处理下油茶总鲜重最高,达15.08 g。不同氮素处理下油茶叶片净光合速率(Pn)和荧光参数有显著差异,铵硝氮同时处理能提高油茶叶片的净光合速率、初始荧光(Fo)和最大荧光(Fm)。3种施氮方式下的油茶各组织器官的全氮含量较对照组均显著提高,其中铵硝氮同时处理后的油茶根茎叶中全氮量均为最高,分别为26.7、14.1和24.6 g·kg^-1,纯铵处理次之。同位素示踪表明铵硝氮同时处理后油茶叶、茎、根对¹⁵N的吸收能力和其含量显著高于其他处理。结果表明同时供应铵态氮和硝态氮最有利油茶幼苗生长。     

氮素形态对不同苹果砧木幼苗生长的影响

【目的】研究不同形态氮素对4种常见苹果砧木幼苗生长的影响,探讨苹果砧木对不同形态氮素的利用情况。【方法】以西府海棠(M.micromalus Hemsl)、新疆野苹果(M.sievesii(Ledeb)Roem)、富平楸子(M.pruni-folia(Willd)Borkh)和平邑甜茶(M.hupehensis(pamp)Rehd)等4种常见苹果砧木为试材,采用水培的方法,研究铵态氮(NH4+-N,3.0mmol/L(NH4)2SO4)、硝态氮(NO3--N,2.5mmol/L KNO3和1.735mmol/L Ca(NO3)2)及铵态氮+硝态氮(NH4+-N+NO3--N,其中1.5mmol/L(NH4)2SO4和1.5mmol/L NH4NO3的浓度比为3∶1)3种氮素处理下苹果砧木幼苗生物量、叶绿素含量、根系活力和植物全氮含量的变化情况。【结果】不同形态氮素对4种苹果砧木幼苗生长的影响有明显差异,其中长势最好、生物量和植株全氮含量均最高的是平邑甜茶;西府海棠的叶绿素含量、植株全氮含量及干质量均较低。4种苹果砧木幼苗的根系活力均表现为硝态氮处理>铵态氮+硝态氮处理>铵态氮处理。3种处理中,铵态氮+硝态氮处理时4种砧木根系中的全氮含量均最高。对于平邑甜茶,铵态氮和硝态氮处理的干质量较高,且均显著高于铵态氮+硝态氮处理;对于富平楸子,以硝态氮处理的干质量高于铵态氮处理和铵态氮+硝态氮处理;对于西府海棠和新疆野苹果,不同氮素处理的生物量无显著差异。【结论】不同形态氮素对4种苹果砧木幼苗生长的影响不同,综合分析认为,硝态氮对苹果砧木幼苗生长较为有利。     

虾青素对大鳞副泥鳅幼鱼生长、体成分及抗氧化指标的影响

【目的】研究饲料不同虾青素添加水平对大鳞副泥鳅幼鱼生长、体成分及抗氧化指标的影响。【方法】选取450尾初始体质量为(3.00±0.10) g/尾的大鳞副泥鳅幼鱼,随机分成5组,每组3个重复,每个重复30尾鱼,分别饲喂基础饲料(对照组)以及添加50,100,150,200 mg/kg虾青素的试验饲料,在控温养殖系统中进行为期8周的饲养试验。试验结束后,称量鱼体质量并计算生长指标,测定试鱼体成分及肝胰脏抗氧化指标。【结果】试验期间大鳞副泥鳅成活率为100%。大鳞副泥鳅的终末体质量、平均增重率和特定生长率在虾青素添加水平为50～200 mg/kg时显著高于对照组(P0.05),饲料效率和蛋白质效率在虾青素添加水平为100～200 mg/kg时显著高于对照组(P0.05);结合抛物线回归分析结果与方差分析结果可知,大鳞副泥鳅平均增重率最大时的最适虾青素添加水平为100～151.06 mg/kg,饲料效率最大时的虾青素添加水平为100～157.04 mg/kg。当虾青素添加水平为50～200 mg/kg时,大鳞副泥鳅全鱼蛋白质含量显著高于对照组(P0.05)。肝胰脏总超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及谷胱甘肽(GSH)含量在虾青素添加水平为50～200 mg/kg时均显著高于对照组(P0.05);当虾青素添加水平为50～200 mg/kg时,丙二醛(MDA)含量显著低于对照组(P0.05)。【结论】本试验条件下,综合生长、体成分及抗氧化指标,大鳞副泥鳅饲料中虾青素的最适添加水平为100～151.06 mg/kg。     

施用氮磷肥对盐土中碱蓬生长及矿物质吸收累积特征的影响

【目的】研究施用氮磷肥对盐地碱蓬生长及其矿物质吸收累积特征的影响,以提高盐生植物的生物量,从而实现其盐分的高吸收累积,为重盐渍化地区的生态恢复提供参考。【方法】在新疆南疆典型盐化土壤上,采用田间试验方法及完全随机区组设计,研究不同氮肥(0,75,150,225kg/hm2)、磷肥(0,135kg/hm2)施用量,对盐地碱蓬地上部生物量、株高、根系干质量、种子产量,以及地上部各部分氮、磷含量和矿质灰分累积含量、累积量的影响。【结果】施氮能显著提高盐地碱蓬的地上部生物量、根系干质量、种子产量和总矿物质累积量,其中施用225kg/hm2氮肥时,盐地碱蓬每年可从土壤中带走3228.8kg/hm2矿质灰分,是不施氮肥的5.8倍,施用225kg/hm2氮肥的地上部生物量、株高、根系干质量、种子产量分别是未施氮肥处理的4.96,1.48,4.89及4.30倍,施肥效果均达显著水平;增施氮肥还可以显著提高盐地碱蓬茎秆、短枝和种子中的氮含量,有利于盐地碱蓬氮素营养状况的改善,而对地上部各器官磷含量无显著影响;此外,施用氮肥可以在一定程度上提高盐地碱蓬各器官中的矿质灰分累积含量,有益于盐地碱蓬耐盐能力的增强;施用磷肥对盐地碱蓬生长、养分吸收以及灰分累积均无显著影响。【结论】在试验区盐化土壤中,氮肥是制约盐地碱蓬生长和吸盐的限制性因子,在应用盐地碱蓬改良盐碱土时,加强氮素养分管理具有重要作用。     

氮素水平对宽杆芥菜幼苗生长及酶活性的影响

以NH4NO3作为变量,试验设7个处理,以普良尼柯夫配方营养液进行试验来研究氮素对芥菜幼苗生长及酶活性的影响。水培试验结果表明,芥菜幼苗移栽后14 d,营养液中的总氮量为9 mmol.L-1(N3处理)的株高、叶数、最大叶长和最大叶宽均最大,分别为4.03 cm、3.00片.株-1、2.43 cm和1.08 cm,与N0处理的差异均达到极显著水平。芥菜苗移栽后42 d,以N3处理的株高、叶数、最大叶长、地上部、地下部、总生物量、根系活跃吸收面积和最长根长均最多,分别为4.30 cm、5.00片.株-1、3.36 cm、367.87 mg、27.13 mg、395.00 mg、53.03%和6.03 cm,它们与N0的差异均达到极显著水平,除最大叶长与N0处理的差异达到显著水平外。N3处理叶片的CAT和POD活性均较高,分别为16.89 U.mg-1.min-1和134.27 U.mg-1.min-1,MDA含量最小(2.29 nmol.g-1),与N0的差异均达到极显著水平。因此,在本试验条件上,营养液中的总氮量为9 mmol.L-1(N3)处理芥菜的幼苗生长和酶活性指标最好。建议营养液中施总氮量为9 mmol.L-1。