外源植物生长素对鳗草植株促生长作用的研究

实验室条件下,研究了5个不同吲哚乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)浓度处理(0(对照)、1、10、50、100μmol·L~(-1))对鳗草(Zostera marina)存活、生长、光合色素含量、过氧化物酶(POD)活力、超氧化物歧化酶(SOD)活力和丙二醛(MDA)含量的影响,分析了外源IAA对鳗草植株的促生长作用。研究显示,经25d培育实验,鳗草地上组织环境海水添加IAA(1~100μmol·L~(-1))显著提高了植株存活率(66%~69%),且植株的单株叶面积、地上组织绝对生长率、地上生产力和总生产力均在100μmol·L~(-1)处理组达到最大值,显著高于其他处理组(P0.05);鳗草地下组织环境海水添加IAA对植株生长的促进作用不显著,仅50μmol·L~(-1)处理组植株的根长高于对照组植株根长2倍左右;鳗草地上组织环境海水的IAA浓度为100μmol·L~(-1)或地下组织环境海水的IAA浓度为50μmol·L~(-1)时,植株的各光合色素含量达到最大值;IAA对植株POD和SOD活力无显著影响(P0.05),但高浓度IAA处理条件下植株的MDA含量显著降低。研究结果表明,IAA是一种有效促进鳗草植株生长的生长调节剂,叶片可能是鳗草吸收外源生长素的主要部位,在设定的4个IAA处理中,100μmol·L~(-1)IAA浓度对鳗草植株的促生长作用最显著。     

可调谐半导体激光吸收光谱技术对CO2浓度的测量研究

CO_2作为地球大气中第三大含量的痕量气体,也是含量最大的温室气体,会导致气候变暖和生态系统的破坏等一系列环境问题,因此CO_2浓度的准确测量具有重要意义。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术利用气体的特征吸收光谱,可以对气体进行无需预处理的高灵敏度测量。基于TDLAS技术,搭建了采用直接吸收光谱的实验系统,根据与水分子的对比分析,选择CO_2在2 004 nm附近的强吸收线,在27 m的光程下达到的检测限为2.97×10~(-6)。采用LGR气体分析仪作为对比,测量了室内空气的CO_2浓度,无人和有人时二者的相关系数分别为0.996 5和0.987 5,在CO_2浓度变化趋势上表现出了良好的一致性。     

基于蛋白组学分析杜氏盐藻对不同浓度CO2的响应

用气体混合仪设置不同的CO_2浓度处理组,测定了杜氏盐藻(Dunaliella salina)细胞密度、碳酸酐酶活性、甘油含量等生理指标,结合蛋白质组学分析方法,比较了不同CO_2浓度下细胞内主要代谢路径蛋白表达的差异。结果表明:在一定范围内,随着CO_2浓度的升高,杜氏盐藻的生理活性及光合活性提高;而CO_2浓度过高对盐藻生长呈抑制作用; 3%CO_2浓度最适于本实验杜氏盐藻藻株的生长。随着CO_2浓度的升高,胞外碳酸酐酶活性下降。低浓度的CO_2有利于β-胡萝卜素的积累,且光系统Ⅱ(PSⅡ)光合活性在CO_2浓度0.03%～3%范围内上升, CO_2浓度达9%时降低,与光合作用相关蛋白的表达趋势接近。上述结果说明杜氏盐藻可能通过调节光合作用中叶绿素等捕光色素的合成及相关蛋白的表达笼统,以响应CO_2浓度的变化;而过高浓度的CO_2可对细胞产生氧化损害,引起热激蛋白和超氧化物歧化酶等蛋白含量的上调以应对氧化胁迫。     

海洋生物泵与全球变化

由于大量化石燃料的燃烧和土地的不合理使用等,大气中CO_2的含量正以空前的速度增长,这一趋势几乎是不可逆转的。估计到下个世纪中期,大气中的CO_2含量将达到600×10~(-6),这刚好是工业化前的一倍。由于温室效应,预测到那时全球气温将普遍升高。中、低纬度约     

末次冰期南海南部暴露的巽他陆架是大气碳汇?

在约10万年的冰期-间冰期旋回中,大气CO_2浓度与温度存在几乎同步的周期性变化:间冰期的CO_2浓度约为280×10~(-6),冰期逐渐下降,至盛冰期达到最低(约180×10~(-6)),冰消期又快速回升。关于冰期大气CO_2的去向,前人的许多研究表明,冰期的海洋是个巨大的碳汇,而陆地碳储量在冰期是下降的。从海洋和陆地碳库整体的变化来看,似乎冰期大气CO_2浓度的下降完全可以用海洋碳库的增加来解释,甚至陆地碳库还是大气的源。但通过分析各种地质证据与数值模拟结果,发现末次冰期南海南部暴露的巽他陆架上分布着广阔的热带森林,这意味着,末次冰期暴露的巽他陆架可能具有较强的储碳能力,与冰期陆地的碳源角色相反。因此,为更准确了解碳循环与气候变化,未来的研究需要对陆地碳库进行有效细分,定量描述各区域在碳循环中的角色。     

固氮微生物对鳗草植株生长及其根际土壤酶活性的影响

采用室外盆栽实验的方法,初步探究了Bacilus firmus 3A,Thalassospirasp.4G,Bacillus hemicentroti S3-2Y和Bacillus jeotgali S3-4R4种固氮菌单株及其组合(按照1∶1∶1∶1比例混合,简写为Mix)共5个接菌处理组对鳗草植株的存活、生长、生理及根际土壤酶活性的影响。研究显示:5个接菌处理组鳗草植株的存活、生长、生理及根际土壤酶活力等指标均有不同程度的提高或改善,其中菌株4G(Thalassospirasp.)对鳗草生长指标的影响最显著,植株存活率、单株新叶面积和新茎节长比对照组分别提高了57.50%、66.56%和66.95%;菌株3A(B.firmus)处理组鳗草叶片中总叶绿素、类胡萝卜和可溶性糖含量最高,分别为67.94μg·cm~(-2)、9.90μg·cm~(-2)和103.72μg·g~(-1),分别是对照组的1.58、1.85和1.92倍;各处理组根际土壤中脱氢酶和脲酶含量均有显著提高(P0.05),但碱性磷酸酶对固氮微生物的响应不显著。总体促生效果表现为4G3AMixS3-2YS3-4R,其中菌株3A、4G在海草床生态系统恢复中具有较高的应用价值,具备进一步研制固氮微生物肥料的潜力。研究结果为深入探究高效固氮菌株功能与代谢调控及其在鳗草植株人工促繁中的作用奠定了基础。     

重金属Cu2+胁迫对红树植物秋茄幼苗生长及某些生理特性的影响

为揭示铜污染对红树植物的毒性效应和植物的抗性机制,作者研究了红树植物秋茄(Kandelia obovata)幼苗在不同质量浓度的Cu2+(0,0.5,5,50,100,200 mg/L)离子胁迫90 d后,幼苗生长、部分生理指标的变化以及Cu2+在幼苗体内的累积情况。测定的主要参数有:幼苗的主根长度、侧根数目、生物量、叶片的光合速率、色素含量、可溶性糖和蛋白含量及抗氧化酶系活性。研究结果表明:当Cu2+浓度范围在(0.5~200 mg/L)时,主根长度、侧根数目、生物量、叶片的光合速率、色素含量、可溶性糖和蛋白含量均呈降低趋势;根系POD活性持续升高,叶片和根系的SOD和CAT活性呈先升后降趋势;根系MDA含量在整个Cu2+胁迫浓度范围保持相对稳定,叶片MDA含量在高浓度Cu2+胁迫下增加;Cu2+主要累积在根部而向地上部分转运的较少。根据不同浓度的Cu2+离子对秋茄幼苗生长及生理特性影响,秋茄幼苗对Cu2+胁迫的耐受质量浓度范围为5~50 mg/L。     

胶州湾及周边海域大气和海水中N_2O和CH_4的分布及海气交换通量

分别于2006年8月,12月和2007年4月,10月采集胶州湾及周边海域大气和海水样品,对氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)浓度进行了测定,并设置1个连续站进行24 h连续观测.结果表明:大气中N2O春、夏、秋、冬的平均浓度(体积分数)分别为(3.17±0.03)×10-7,(3.24±0.15)×10-7,(3.19±0.02)×10-7和(3.08±0.25)×10-7;大气中CH4春、夏、秋、冬的平均浓度(体积分数)分别为(1.89±0.04)×10-6,(1.79±0.04)×10-6,(2.09±0.21)×10-6和(2.01±0.09)×10-6.胶州湾表、底层海水中N2O和CH4的浓度和饱和度表现出明显的季节变化,其中N2O浓度和饱和度冬季最高,春、秋季次之,夏季最低;CH4浓度和饱和度夏季最高,冬季最低.利用Liss and Merlivat(1986)公式和Wanninkhof(1992)公式估算出胶州湾海域N2O的年平均海-气交换通量分别为(11.16±14.15)和(22.42±27.56)μmol m-2·d-1;CH4分别为(7.75±6.19)和(17.76±14.84)μmol m-2·d-1.胶州湾大部分海域表层海水中N2O和CH4呈过饱和状态,是大气中N2O和CH4的净源.     

二氧化碳,海洋与气候

文章讨论了由于大气中CO_2浓度的增加所产生的“温室效应”和海洋与CO_2之间的相互作用。已有的研究表明,自从工业革命以来,大气中CO_2浓度已由290ppmv增至340ppmv左右,并且目前人类每年大约向大气输送180×10~8t的CO_2,大气的平均温度以0.1—0.5℃/10α的速度增加。据估计,截止本世纪末地球大气的平均温度将升高3±1.5℃。这种现象对地球的环境生态将产生明显的影响。海洋是碳的巨大贮存所(约390×10~11t溶解碳),海洋能够吸收和释放CO_2;CO_2在海洋的穿透深度为700m。已有的研究结果表明,CO_2在海洋和大气之间处于不平衡状态。本文提出,是否可以通过研究CO_2在大气与海洋之间的相互作用,海洋吸收、贮存和转移CO_2的能力来了解碳在海洋中的转移通道和大气中CO_2浓度的变化倾向,从而预测世界范围内气候的变化趋势,并初步予以探讨。     

二氧化碳和阳光紫外辐射对龙须菜生长和光合生理的影响

为探讨太阳紫外辐射(UVR,280～400 nm)和CO2浓度变化对大型海藻的复合效应,选择了常见的经济海藻龙须菜(Gracilarialemaneiformis)为实验材料,研究了UVR(阳光紫外辐射)和CO2对其生长、光合作用、色素以及紫外吸收物质含量变化的复合作用。实验设置两个CO2梯度(380×10-6和800×10-6)和三种太阳辐射处理(PAB处理——全波长辐射处理,PA辐射处理——滤掉紫外线B和P处理——滤掉全部紫外线)。结果表明,CO2加富(800×10-6)显著地促进了龙须菜的生长,而UVR则产生抑制作用,但两者之间复合作用不显著。UVR促进了藻体的紫外吸收物质的合成,而且在高浓度CO2下经PAB辐射处理的含量要显著高于正常CO2浓度水平下的,这表明高浓度CO2促进了紫外吸收物质的合成。在光合作用受限制的低PAR条件下,紫外线A(UV-A)促进其光合作用,但高浓度CO2却抑制了藻体的光合作用速率。在正常浓度CO2水平下生长的藻体,UVR显著降低其光合作用能力,但是在高浓度CO2下生长的藻体,UVR这种负面效应不显著。UVR显著降低藻红蛋白的含量,高浓度CO2在P和PA辐射处理下也显著降低藻红蛋白的含量,但在PAB辐射处理下却呈现相反的结果。高浓度CO2下生长的藻体通过增加体内紫外吸收物质的含量来维持较高浓度的藻红蛋白含量,增强了其抵御UVR的能力。     

西沙大气二氧化碳浓度变化特征研究

CO2是引起全球气候变暖的最重要温室气体。大气中过量CO2被海水吸收后将改变海水中碳酸盐体系的组成,造成海水酸化,危害海洋生态环境。本文采用局部近似回归法对2013年12月—2014年11月期间西沙海洋大气CO2浓度连续监测数据进行筛分,得到西沙大气CO2区域本底浓度。结果表明,西沙大气CO2区域浓度具有明显的日变化和季节变化特征。4个季节西沙大气CO2区域本底浓度日变化均表现为白天低、夜晚高,最高值405.39×10-6(体积比),最低值399.12×10-6(体积比)。西沙大气CO2区域本底浓度季节变化特征表现为春季和冬季高,夏季和秋季低。CO2月平均浓度最高值出现在2013年12月,为406.22×10-6(体积比),最低值出现在2014年9月,为398.68×10-6(体积比)。西沙大气CO2区域本底浓度日变化主要受本区域日照和温度控制。季节变化主要控制因素是南海季风和大气环流,南海尤其是北部海域初级生产力变化和海洋对大气CO2的源/汇调节作用。     

一个大气压国际海水状态方程

用米勒罗(Millero),罔萨雷斯(Gonzalez),沃德(Ward)(1976,Journal of Marine Research,34,61—93)还有波伊森(Poisson),布律内(Brunet),布伦—科坦(Brun—Cottan)(1980,Deep Sea Research,27,1013—1028)在温度0—40℃,盐度0.5—43时进行的密度测量值来确定新的一个大气压海水状态方程。方程的形式如下(t℃;S;ρkgm~(-3)) ρ=ρ_o AS BS~(3/2) CS~2 式中:A=8.24493×10~(-1)-4.0899×10~(-3)t 7.6438×10~(-5)t~2-8.2467×10~(-7)t~3 5.3875×10~(-9)t~4 B=-5.72466×10~(-3) 1.0227×10~(-4)t-1.6546×10~(-6)t~2 C=4.8314×10~(-4) ρ_o是水的密度(Bigg,1967,British Jonrnal fo Applied physics 8,521—537) ρ_o=999.842594 6.793952×10~(-2)t-9.095290×10~(-3)t~2 1.001685×10~(-4)t~3-1.120083×10~(-6)t~4 6.536332×10~(-9)t~5 方程的标准误差为3.6×10~(-3)kgm~(-3)。联合国教科文组织海洋学常用表及标准联合专家小组已推荐该方程为新的一个大气压海水状态方程。     

夏季东海一氧化碳的浓度分布、海-气通量和微生物消耗研究

研究了夏季东海海水中和大气中一氧化碳(CO)的浓度分布、海-气通量和表层海水中CO的微生物消耗。夏季东海大气中CO的体积分数范围为63×10-9~120×10-9,平均值为87×10-9(SD=18×10-9,n=37),呈现出近岸高,远海低和北高南低的特点。夏季东海表层海水中CO的浓度范围为0.24~5.51nmol/L,平均值为1.48nmol/L(SD=1.46,n=37),CO的浓度受太阳辐射影响明显;CO在垂直分布上表现出浓度随深度增加迅速减小的特征,浓度最大值出现在表层。调查期间表层海水中CO相比大气处于过饱和状态,过饱和系数变化范围为3.65~113.55,平均值为23.63(SD=24.56,n=37),这表明调查海域是大气中CO的源。CO的海-气通量变化范围为0.25~78.50μmol/(m2·d),平均值为9.97μmol/(m2·d)(SD=14.92,n=37)。在CO的微生物消耗培养实验中,CO的浓度随时间增长呈指数降低,消耗过程表现出一级反应的特点,速率常数KCO范围为0.043~0.32/h,平均值为0.18/h(SD=0.088,n=9),KCO与盐度之间存在负相关关系。     

大气CO2浓度升高对繁茂膜海绵滤食海水细菌能力的影响

通过模拟大气CO_2浓度升高,研究其对海绵滤食细菌功能的影响。在模拟大气CO_2浓度升高生态系统中,探究了大气CO_2浓度387、500、750和1 000mmol/mol环境下繁茂膜海绵(Hymeniacidon perlevis)滤食灭菌海水中大肠杆菌(Escherichia coli AS 1.1017)和灿烂弧菌(Vibrio splendidus)的能力。结果表明:在24 h实验期间,模拟大气CO_2从目前约387mmol/mol升高至500mmol/mol,繁茂膜海绵滤食大肠杆菌和灿烂弧菌效率提高了。当模拟大气CO_2 750mmol/mol时,繁茂膜海绵滤食海水中大肠杆菌和灿烂弧菌功能都下降了,说明繁茂膜海绵已经受到大气较高浓度CO_2损害。模拟大气CO_2为1 000mmol/mol时,繁茂膜海绵基本丧失了滤食海水中大肠杆菌和灿烂弧菌的功能。上述结果可为了解大气CO_2浓度对近岸海洋生态系统的影响提供科学依据。     

石油烃水溶液对鳗草(Zostera marina)几种主要抗氧化物的影响

鳗草(Zostera marina)是北半球温带海域海草床的代表种,具有重要的生态学价值,其对海上溢油的生理响应特征尚未可知。本研究聚焦鳗草用石油烃水溶液(water accomadated fraction, WAF)培养过程中的生理指标变化,探究鳗草的抗氧化系统对WAF的响应特征。结果显示,实验组WAF质量浓度为1 mg/L,2.5 mg/L以及5 mg/L(分别用20%,50%和100%表示)的鳗草均在2 d出现显著的氧化损伤,丙二醛(MDA)含量一直高于对照组;超氧化物歧化酶(SOD)酶活性呈现先升高后降低的趋势;过氧化物酶(POD)酶活性随WAF培养时间增加均出现显著降低;总蛋白质的含量先增加后减少,且含量与对照组之间存在显著性差异;抗坏血酸(VC)的含量要比对照组的含量低;还原型谷胱甘肽(GSH)的含量与对照组差异不显著;单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)酶活性与对照组间存在显著性降低;过氧化氢(H_2O_2)的含量一直高于对照组。不同浓度的实验组均发生剧烈的氧化应激反应,说明鳗草是对WAF反应灵敏的物种。本研究初步揭示了鳗草抗氧化系统中几种关键酶对WAF持续性暴露的响应特征,为进一步研究海上溢油导致的生态破坏提供参考依据。     

温度和pH变化对旋链角毛藻生长及释放二甲基硫化物的影响

以旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)为研究对象,通过实验室培养,研究了温度和pH变化对其生长周期内生物量及培养液中二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸内盐(DMSP)含量的影响。设置的4组实验条件分别为pH=7.8,20℃、pH=7.8,25℃、pH=8.1,20℃和pH=8.1,25℃。实验结果表明,pH=8.1,20℃时,旋链角毛藻生长情况最佳,而pH=7.8,25℃时,旋链角毛藻生长情况最差。温度升高时藻密度、比生长率、DMS和DMSP浓度均有明显的降低,pH减小时四者略有降低。四组实验中旋链角毛藻单细胞释放DMS浓度的峰值(4.54×10~(-5),2.71×10~(-5),4.67×10~(-5),3.46×10~(-5)μmol·cell~(-1))均出现于藻类生长的衰亡期。说明旋链角毛藻衰亡期细胞破裂会导致大量DMSP进入培养液中,进而降解生成DMS。     

CO_2加富对盐生杜氏藻(Dunaliella salina)叶绿素荧光参数的影响

大气中CO_2浓度不断升高导致的海水酸化,已经引起了广泛的环境、生态和气候问题。本实验采用实验生态学的方法,以盐生杜氏藻(Dunaliella salina)为研究对象,分析其在CO_2加富的条件下叶绿素荧光参数的变化。研究表明,CO_2加富对盐生杜氏藻光系统Ⅱ最大光化学量子产额(Fv/Fm)和最大相对电子传递速率(rETRmax)无显著影响(P0.05),显著促进了光系统Ⅱ实际光合效率(P0.05)和光能利用效率(α)(P0.05),并且降低了饱和光强(Ek)(P0.05)。然而,CO_2升高增加了盐生杜氏藻的光抑制参数(β)(P0.05)和非光化学淬灭(NPQ)(P0.05),这说明在光照充足的情况下,CO_2加富会对盐生杜氏藻产生负面效应,使其更容易受到光抑制。     

山东夏季强降水的影响系统和物理量特征

应用2009—2013年6—9月山东全省加密自动站资料、地面和探空观测资料,选出了98次区域性强降水过程。统计分析了产生强降水的天气系统特征,把500 hPa天气系统分为6种类型,850~700 hPa天气系统分为5种类型,地面影响系统分为7种类型。统计分析了强降水过程中及前期24个代表大气热力、水汽和动力特征的物理量,给出了最小值、最大值、平均值和各阈值所占百分率。850 hPa和700 hPa偏南风达到急流(≥12 m·s~(-1))强度的分别占56.1%和62.2%。对流有效位能(CAPE)≥300 J·kg~(-1)占72.6%。K指数≥30℃占86.7%。沙氏指数SI≤0占75.5%。925 hPaθse≥68℃占82.2%,850 hPaθ_(se)≥66℃占74.8%。GPS/MET水汽监测大气可降水量≥55mm占81.8%。850 hPa和700 hPa的水汽通量平均值分别为8.0和5.9 g·(cm·hPa·s)-1,水汽通量散度平均值分别为-4.6×10~(-9)和-2.7×10~(-9)g·(hPa·cm~2·s)~(-1)。925 hPa、850 hPa和700 hPa的涡度平均值分别为12.6×10~(-6)、12.3×10~(-6)和9×10~(-6)s~(-1),散度平均值分别为-5.5×10~(-6)、-3.1×10~(-6)、-3.4×10~(-6)s~(-1)。850 hPa、700 hPa和500 hPa的垂直速度平均值分别为-4.5×10~(-4)、-7.4×10~(-4)和-11.1×10~(-4)hPa·s~(-1)。     

中太平洋和中国南海富钴结壳稀土元素地球化学

对中太平洋海山和中国南沙海盆富钴结壳中稀土元素的含量、分布特征、配分模式分析结果表明:富钴结壳中稀土元素含量非常高,总量为1 380×10-6~2 360×10-6,约为正常深海沉积物和海水中稀土元素含量的10~100倍,与大陆地壳丰度相比Ce最为富集;中太平洋海山区和中国南沙海盆富钴结壳中的稀土元素配分模式与其他海域基本相同,属轻稀土元素富集、重稀土元素亏损型;Ce元素含量和轻重稀土元素的比值沿生长方向逐渐降低,底层比顶层高出近一倍;不同海域富钴结壳中稀土元素的含量变化较大,夏威夷群岛富钴结壳中的稀土元素总量最高,中太平洋海山区中等,中国南沙海盆偏低。     

寡照对北方日光温室黄瓜光合、形态及产量的影响研究

以研究寡照对黄瓜叶片光合速率、形态指标及产量的影响为目的,设计不同程度寡照(寡照1d、3d、5d、7d、10d、15d)及正常光照条件下的恢复处理试验。结果表明:寡照时间越长,黄瓜叶片光合速率受影响越大,寡照1~15d均未能对黄瓜叶片光合机构造成不可逆的伤害,但对黄瓜叶片光合恢复能力造成一定影响,即寡照时间越长,黄瓜叶片光合恢复能力越差;寡照严重影响黄瓜植株的外观形态、成熟期及其产量,致使植株矮小、细弱,发育迟缓,成熟期推迟,产量降低。寡照10d可视为黄瓜植株形态、产量遭受胁迫的临界指标。